电子装置与系统课程设计报告.doc

电子装置与系统课程设计班级：电科1班 姓名：周奇超 学号：Xb11640119 前言AT89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系列可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，也适用于常规编程。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超高效的解决方案。课程设计的目的和要求使学生通过本次课程设计，得到一次综合性的工程和动手能力的锻炼，它要求学生从系统的性能指标出发，在理解硬件总体方案的基础上设计系统的软件总体方案。在软件方案中还应对传感器建模、补偿等。进行电路调试，软件设计、制作及调试。学生经过本课题的训练能为今后的学习打下良好的基础。单片机常规应用综合设计要求如下：(1)LCD部分：液晶屏1602只需要显示自己的学号，12864的液晶屏上还需要显示自己的中文姓名。显示要求如：XB123200101 张三 (2)实时时钟：能够控制时钟芯片DS1302，读写当前日期，并显示到LCD上。显示要求如：2012/10/26 08：18：00(3)温度检测：利用传感器DS18B02检测温度。并在LCD上显示最高温度，最低温度和当前温度，显示要求 如：TEMP：25.5 OC基于51单片机的压力测量仪设计要求如下：(1)理解硬件总体方案，掌握硬件电路工作原理。(2)编写程序，实现LCD显示。 (3)编程实现对压力传感器的数据转换和显示。(4)综合调试。总体设计一、单片机常规应用：图 1单片机常规应用系统图二、压力测量仪：图 2压力采集放大电路硬件设计一、单片机常规应用：AT89C52主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（3239 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。图 3AT89C52单片机LCD1602工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。管脚定义：第1脚：GND为电源地第2脚：VCC接5V电源正极第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会 产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。第4脚：RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。第5脚：RW为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。第6脚：E(或EN)端为使能(enable)端,高电平（1）时读取信息，负跳变时执行指令。第714脚：D0D7为8位双向数据端。第1516脚：空脚或背灯电源。15脚背光正极，16脚背光负极。图 4LCD1602DS1302DS1302的在实时显示时间中的应用。它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。DS1302的引脚排列,其中Vcc2为主电源，VCC1为后备电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1+0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据传送的方法。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc2.0V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)。SCLK为时钟输入端。控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据;位5至位1指示操作单元的地址;最低有效位(位0)如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。图 5DS1302DS18B20DS18B20，常用的温度传感器，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。若指令成功地使DS18B20完成温度测量，数据存储在DS18B20的存储器。一个控制功能指挥指示DS18B20的演出测温。测量结果将被放置在DS18B20内存中，并可以让阅读发出记忆功能的指挥，阅读内容的片上存储器。温度报警触发器TH和TL都有一字节EEPROM 的数据。如果DS18B20不使用报警检查指令，这些寄存器可作为一般的用户记忆用途。在片上还载有配置字节以理想的解决温度数字转换。写TH,TL指令以及配置字节利用一个记忆功能的指令完成。通过缓存器读寄存器。所有数据的读，写都是从最低位开始。控制命令：指令约定代码操作说明温度转换44H启动DS18B20进行温度转换读暂存器BEH读暂存器9字节二进制数字写暂存器4EH将数据写入暂存器的TH、TL字节复制暂存器48H把暂存器的TH、TL字节写到E2PROM中重新调E2PROMB8H把E2PROM中的TH、TL字节写到暂存器TH、TL字节读电源供电方式B4H启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU图 6 DS18B20二、压力测量仪：将读取到的微小电压值通过放大器进行放大，再将放大的电压值被单片机的I/O口接收，经内部ad转换成数字信号，再通过算法将真实的电压值及压力值算出，最后控制LCD1602进行显示。软件设计一、单片机常规应用：1、LCD：液晶屏1602显示自己的学号。软件部分主要包括lcd1602相关控制及显示部分、延时程序等。其主要流程是通过单片机的I/O口接收数据，并将数据写入到液晶显示屏，并将数据进行显示。主程序图 7主程序流程图主程序:#include /包含头文件#include sbit rs= P20; /1602的数据/指令选择控制线 sbit rw = P21; /1602的读写控制线sbit ep = P22; /1602的使能控制线unsigned char code dis2 = Xb11640119; /输入要显示的内容void delay(unsigned char ms) /延时函数 unsigned char i; while(ms-) for(i = 0; i= 60) tmiao = 0; tfen+; if(tfen = 60) tfen = 0; tshi+; if(tshi = 24) tshi = 0; ri+; switch(yue) case 1: case 3: case 5: case 7: case 8: case 10: case 12: if(ri = 32) ri = 1; yue+; break; case 4: case 6: case 9: case 11: if(ri = 31) ri = 1; yue+; break; case 2: if(nian % 4 ) = 0 & (nian % 100) != 0) | (nian % 400 = 0) if(ri = 30) ri = 1; yue+; else if(ri = 29) ri = 1; yue+; break; default: break; if(yue = 13) yue = 1; nian+; if(nian = 10000) nian = 0; 3、温度检测：利用传感器DS18B02检测温度。并在LCD上显示最高温度，最低温度和当前温度。主程序图 9温度报警主程序流程即总体流程，以下是主程序清单：void main() uchar m; TMOD=0x01; TH0=0x4c; TL0=0x00; /50ms定时 EA=1; ET0=1; TR0=1; P0=0; P2&=0x1F; Init_DS18B20(); Write_Temperature_alarm();/设定报警上下限温度值 if(presence) Error_Menu (); do Init_DS18B20(); beep(); while(presence); RomCode_Menu (); /显示RomCode for(m=0;m=20|temp_comp=10)BEEP=0;elseBEEP=1; Disp_Temperature(); /更新当前温度 /end of while(1) /end of main()二、压力测量仪1、显示学号主程序流程即总体流程，以下是主程序清单：main()LCD1602_Init();sprintf(lcd_buff0,Xb11640103 ); LCD_SET_CURSOR(1,1);/设置1602显示坐标在第一行第一个字Print(lcd_buff0,16); /LCD1602显示第一行2、编程实现压力传感器的数据转换和显示软件部分主要包括lcd1602相关控制及显示部分，矩阵按键模块，STC12C5A32AD的adc转换模块，主程序模块，其主要流程是通过压力测量电路转换的电压值被单片机的I/O口接收，经内部ad转换成数字信号，再通过算法将真实的电压值及压力值算出，最后控制lcd1602显示相关参数。总体流程图如下所示：图 10主程序流程图主程序主程序流程即总体流程，以下是主程序清单：void main(void)float vol=0,m=0;unsigned char key; initlcd(); /lcd初始化init_adc(); /adc初始化while(1)key=keyscan();/获取键值vol=adc(7); /ad转换获取电压值if(vol=0.032)m=vol/25*1000;else if(vol=0.121)m=vol/33*1000;else if(vol=0.524)m=vol/38*1000;else if(vol=1.20)m=vol/39.5*1000;elsem=vol/40*1000; /100g为4v，1g为40mvdelay(10);sprintf(lcd0,U :%.3fv ,vol );sprintf(lcd1,M :%.3fg ,m); display(line);line+;display(line);lcd显示模块lcd显示主要是通过给lcd1602的寄存器写相关的指令来实现它的各种功能，写入数据来显示相关信息，包含有，写指令程序、写数据程序、初始化程序、显示程序。显示的原理是设定lcd每行的16个字符成两个数组，先第一行逐个显示每16个字符，再换行显示。程序如下：图 11lcd控制流程图LCD显示程序清单：void writecom(unsigned char com) /写lcd指令rs=0;rw=0;P0=com;e=1;delay(30); /检测忙信号e=0;void writedat(unsigned char da) /写lcd数据rs=1;rw=0;P0=da;e=1;delay(30);e=0;void initlcd() /lcd初始化writecom(0x01); /清屏writecom(0x38); /8位总线，5*7点阵writecom(0x0c); /开显示，有光标，闪烁writecom(0x06); /AC自动增一 画面不动void display(unsigned char line) /lcd显示unsigned char i;switch(line)case 1:for(i=0;i16;i+)writecom(0x80+i);writedat(lcd0i);break;case 2:for(i=0;i=16;i+)writecom(0xc0+i);writedat(lcd1i);break; default:break;矩阵按键模块矩阵按键可以通过占用较少的I/O口资源来设置较多的按键，其基本原理是（4*4按键）先设置P2口的高四位为低电平，低四位为高电平(0x0f)，判断有键按下，则先置P2最高位为0，另外的都为1，在判断P2低四位是否有被拉低电平的，如此进行逐行扫描，逐列判断来确定按下的键值。程序如下：char keyscan() /矩阵按键unsigned char keye;P2=0x0f;if(P2&0x0f)!=0x0f)delay(40);if(P2&0x0f)!=0x0f)P2=0x7f;if(p20=0)keye=#;if(p21=0)keye=*;if(p22=0)keye=0;if(p23=0)keye=d;P2=0xbf;if(p20=0)keye=7;if(p21=0)keye=8;if(p22=0)keye=9;if(p23=0)keye=c;P2=0xdf;if(p20=0)keye=4;if(p21=0)keye=5;if(p22=0)keye=6;if(p23=0)keye=b;P2=0xef;if(p20=0)keye=1;if(p21=0)keye=2;if(p22=0)keye=3;if(p23=0)keye=a;return keye;adc转换模块：STC12C5A32AD单片机拥有内置的精度10位的ad转换模块，用户可以通过设置相关的P1ASF、ADC_CONTR、ADC_RES、ADC_RESL、AUXR1等寄存器来实现adc的工作。图 12adc转换流程adc转换程序清单：float adc(unsigned char land_i) /adc转换程序float temp=0,sum=0;unsigned char i;P1ASF=landland_i;/P1口用途选择for(i=0;i10;i+)ADC_CONTR=ADC_CONTR|0x60|0x80|0x08|ADC_CHSland_i; /开adc电源，选择转换周期，通道，启动转换/ADC_CONTR=ADC_CHSland_i+SPEED3+ADC_POWER+ADC_STA