小艳单片机课设报告.doc

单片机课程设计报告 题目：电子钟表和温度表的设计学校：长安大学学院：电控学院专业：电气工程及其自动化姓名：秦小艳学号：3204090141目录一: 摘要 . .二 : 说明书 .1各部分硬件及软件说明1）.74LS138芯片介绍 .2).74LS245芯片介绍.3. 八段显示器.4）.DS18B2的介绍2.方案分析及设计1）时钟程序设计 .2）温度程序设计.3.功能调试1）.调试过程（图片）.2）.调试过程问题及解决方案.三 ：框图及程序四: 经验总结.一：摘要题目：电子钟表和温度表的设计（一）设计要求：（不能采用专用芯片）（1）时间显示：时、分、秒（2）钟表时分秒参数的手动调整设置（3）选择传感器，并设计相应的信号处理电路。（4）实现实时温度显示功能（每秒刷新一次），温度测量范围4060（5）实现整点报时功能（6）当温度超过38度，或低于零下-10时，声光报警提示（二）扩充功能：（1）防止极性接反，电压不足时，报警提示。（2）电子钟表可以作为秒表使用（3）实现闹钟功能本系统使用STC89C52RC单片机为主要控制器，辅以74LS138译码器、74LS245总线驱动器、温度传感器DS18B20、矩阵键盘以及LCD显示等电路。该系统使用单片机的中断方式进行计时，能有效减小了系统误差，再使用译码器进行片选，节省了单片机的I/O口，使用了矩阵键盘进行功能的选择。该系统具有设计简单，结构清晰，界面友好的特点，经测试，能够较好的实现题目所要求的基本和扩充功能。这个系统主要由单片机系统，数码管显示系统，温度传感系统和键盘系统组成。电子表用六个数码管显示时，分，秒，时分秒参数均可手动调整设置。温度表显示由两个数码管组成，每秒刷新一次，温度测量范围-40+60。二： 说明书1. 174LS38芯片的介绍74LS138 为3 线8 线译码器其工作原理如下：当一个选通端（E3）为高电平，另两个选通端（E1)和/(E2)）为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。 利用 E1、E2和E3可级联扩展成 24 线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成 32 线译码器。74LS138的管脚图2. 74LS245芯片的介绍74LS245是我们常用的芯片，用来驱动led或者其他的设备，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。当8051单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器。当片选端/CE低电平有效时，DIR=“0”，信号由 B 向 A 传输；（接收）DIR=“1”，信号由 A 向 B 传输；（发送）当/CE为高电平时，A、B均为高阻态。由于P2口始终输出地址的高8位，接口时74LS245的三态控制端/1G和/2G接地，P2口与驱动器输入线对应相连。P0口与74LS245输入端相连,/E端接地，保证数据现畅通。8051的/RD和/PSEN相与后接DIR，使得/RD或/PSEN有效时，74LS245输入（P0.iDi），其它时间处于输出（P0.iDi）。3.八段显示器 LED数码管显示（八段）4.DS18B20的介绍DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20引脚定义：(1) DQ为数字信号输入/输出端。（2）GND为电源地。（3）VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。DS18B20的主要特性：a、适应电压范围更宽，电压范围：3.05.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电。b、独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。c、DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。d、DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。e、温范围55125，在-10+85时精度为0.5。f、可编程的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625，可实现高精度测温。g、在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快。h、测量结果直接输出数字温度信号，以一线总线串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。i、负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作单线数字温度传感器DS18202.方案设计用单片机驱动LED数码管有很多方法，按显示方式分，有静态显示和动态（扫描）显示，按译码方式可分硬件译码和软件译码之分。静态显示就是显示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将所要显示的数据送出后就不再管，直到下一次显示数据需要更新时再传送一次新数据，显示数据稳定，占用很少的CPU时间。动态显示需要CPU时刻对显示器件进行数据刷新，显示数据有闪烁感，占用的CPU时间多。这两种显示方式各有利弊；静态显示虽然数据稳定，占用很少的CPU时间，但每个显示单元都需要单独的显示驱动电路，使用的硬件较多；动态显示虽然有闪烁感，占用的CPU时间多，但使用的硬件少，能节省线路板空间。硬件译码就是显示的段码完全由硬件完成，CPU只要送出标准的BCD码即可，硬件接线有一定标准。软件译码是用软件来完成硬件的功能，硬件简单，接线灵活，显示段码完全由软件来处理，是目前常用的显示驱动方式。由于本次设计硬件电路较为简单，因此我们选择了动态显示，软件译码的驱动方式。采用动态扫描法显示LED数码管，MCS-51的P1.0,P1.1,P1.2与74LS138的A,B,C连接74LS138通过74LS245与LED数码管的阴极相连来选择数码管，用P0口通过74LS245与数码管的阳极相连，P2口与键盘连接，传感器18B20与P1.3口相连构成温度控制。时分秒采用T0定时，秒表采用T1中断。K1调节秒参数，K2调节分参数，K3调节时参数，K4控制温度，K5控制秒表。3.调试刚一上电全部显示00：00：00，不调整显示时钟调试温度显示三：框图：1.主程序： 开始初始化程序启动定时器T0扫描键盘N有键按下？YYK0按下设置秒参数NY设置分参数K1按下NYK2按下设置时参数NYK3按下跳入温度显示N秒表显示K4键按下2.时钟框图开始初始化程序时钟工作状态NY有键按下Y60S到秒加一设置K0按下NYYN60分到分加一设置K1按下YNYN24H到时加一设置K2按下显示3.温度表功能程流程图 温度显示子程序流程图开始开始 调测量子程序 初始化18B20 读取转换完的温度值 调温度显示程序 负数？ NYN有键按下 符号位输出“” 符号位输出“全灭”YNK4键按下输出十位数字Y时钟工作状态输出个位数字结束 4.秒表框图控制秒表键5按下 定时器1赋初值初始化扫描键盘N键5确实按下？Y开启定时器一秒表显示 扫描键盘执行相应操作有键按下？YN返回时钟显示程序: FLAG1 BIT 00H ; DS18B20标志位D_SET BIT P1.0M_SET BIT P1.1YA_SET BIT P1.2YB_SET BIT P1.3FW BIT P3.0 ;负位显示片选开关GW BIT P3.2 ;个位显示片选开关SW BIT P3.1 ;十位显示片选开关DQ BIT P3.7 ;DS18B20的数据总线接脚DATE EQU 30HMONTH EQU 31HYEAR EQU 32HTCNT1 EQU 34HTCNT2 EQU 43HTCNT4 EQU 44HTEMPER_NUM EQU 50H ; TEMPER_NUM:保存读出的温度数据TEMPER_L EQU 36H ;温度的低位TEMPER_H EQU 35H ;温度的高位TEMP EQU 37H ;临时存放温度数据的单元SJGW EQU 38H ;存放显示温度的个位数SJSW EQU 39H ;存放显示温度的十位数FH EQU 40HTCNT3 EQU 42HORG 0000HLJMP STARTORG 000BHLJMP INTT0ORG 001BHLJMP INTT1ORG 0080HSTART: MOV R0,#60H MOV R7,#06CLEARDISP: MOV R0,#00H INC R0 DJNZ R7,CLEARDISP MOV TMOD,#01H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H SETB EA SETB ET0 SETB TR0 MOV R4,#14HSTART1: LCALL DISPLAY1 LCALL SCAN_KEYB MOV A,R5 CJNE A,#00H,NEXT1 LJMP SETSSNEXT1: CJNE A,#01H,NEXT2 LJMP SETMMNEXT2: CJNE A,#02H,NEXT3 LJMP SETHHNEXT3: CJNE A,#03H,NEXT4 LJMP MAINNEXT4: CJNE A,#04,NEXT5 LJMP MIAOBIAONEXT5: LJMP START1RETSCAN_KEYB: MOV P2,#0F0H MOV A,P2 ANL A,#0F0H XRL A,#0F0H JZ NO_KEY ACALL DL20MS MOV A,P2 ANL A,#0F0H XRL A,#0F0H JZ NO_KEY MOV R2,#0F7HSCAN: MOV A,R2 MOV P2,A MOV A,P2 ANL A,#0F0H MOV R3,A CJNE A,#0F0H,KEY_PRSD MOV A,R2 RR A MOV R2,A XRL A,#7FH JNZ SCANNO_KEY: MOV R5,#0FFH RETKEY_PRSD: MOV A,R2 ANL A,#0FH ORL A,R3 MOV R4,A MOV R5,#00H MOV DPTR,#KEY_TABCAL_VAL: MOV A,R5 MOVC A,A+DPTR XRL A,R4 JZ FIXED INC R5 SJMP CAL_VALFIXED: MOV P2,#0F0H MOV A,P2 ANL A,#0F0H XRL A,#0F0H JNZ FIXED ACALL DL20MS MOV A,P2 ANL A,#0F0H XRL A,#0F0H JNZ FIXED RET KEY_TAB: DB 77H,7BH,7DH,0B7H,0BBH,0BDH,0D7H,0DBH,0DDH;延时程序 DL20MS: MOV R6,#100DL1: MOV R7,#100HERE: DJNZ R7,HERE DJNZ R6,DL1 RETSETSS: MOV R0,#61H LCALL ADD1 MOV A,R3 CLR C CJNE A,#60H,OVER LCALL CLR0SETMM: MOV R0,#63H LCALL ADD1 MOV A,R3 MOV 50H,R3 CLR C CJNE A,#60H,OVER LCALL CLR0SETHH: MOV R0,#65H LCALL ADD1 MOV A,R3 MOV 51H,R3 CLR C CJNE A,#24H,OVER LCALL CLR0OVER: LJMP START1MAIN: ACALL TEMPER LCALL DISPLAY2 LCALL SCAN_KEYB CJNE R5,#0FFH,START4 LJMP MAINSTART4: LJMP START1TEMPER: ACALL RE_CONFIG ;初始化18B20 ACALL GET_TEMPER ;采样 LCALL TEMPER_COV RET; 重新写DS18B20暂存存储器设定值RE_CONFIG: JB 00H,RE_CONFIG1; 若DS18B20存在,转RE_CONFIG1 RETRE_CONFIG1:MOV A,#0CCH; 发SKIP ROM命令 LCALL WRITE_1820 MOV A,#4EH; 发写暂存存储器命令 LCALL WRITE_1820 MOV A,#00H; 不 TH(报警上限)中写入00H LCALL WRITE_1820 MOV A,#00H; TL(报警下限)中写入00H LCALL WRITE_1820 RET ; 读出转换后的温度值GET_TEMPER: SETB P1.3 ; 定时入口 LCALL INIT_1820 JB 00H,TSS1 RET ; 若DS18B20不存在则返回TSS1: MOV A,#0CCH; 跳过ROM匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,#44H; 发出温度转换命令 LCALL WRITE_1820 MOV R0,#250;等待A/D转换结束，12位的话750usTSS2: NOP DJNZ R0, TSS2 LCALL INIT_1820 MOV A,#0CCH; 跳过ROM匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,#0BEH; 发出读温度命令 LCALL WRITE_1820 LCALL READ_1820 MOV 50H,A; 将读出的温度数据保存 RET ; 初始化DS18B20的程序INIT_1820: SETB P1.3 NOP CLR P1.3 ;主机发出延时540us的复位低脉冲 MOV R0,#180TSR1: NOP DJNZ R0, TSR1 SETB P1.3 ;然后拉高数据线 NOP NOP MOV R0,#36TSR2: JNB P1.3, TSR3 ;等待DS18B20的回应 DJNZ R0,TSR2 LJMP TSR4; 延时TSR3: SETB 00H; 置标志位,表示DS1820存在 LJMP TSR5TSR4: CLR 00H; 清标志位,表示DS1820不存在 LJMP TSR7TSR5: MOV R0,#06BH; 200us ?TSR6: DJNZ R0,TSR6; 复位成功！时序要求延时一段时间TSR7: SETB P1.3 RET ; 写DS18B20的程序WRITE_1820: MOV R2,#8 CLR CWR1: CLR P1.3 MOV R3,#6 DJNZ R3,$ RRC A MOV P1.3,C MOV R3,#23 DJNZ R3,$ SETB P1.3 NOP DJNZ R2,WR1 SETB P1.3 RET; 读DS18B20的程序,从DS18B20中读出两个字节的温度数据READ_1820: MOV R4,#2; 将温度高位和低位从DS18B20中读出 MOV R1,#36H; 低位存入36H(TEMPER_L),高位存入35H(TEMPER_H)RE00: MOV R2,#8RE01: CLR C SETB P1.3 NOP NOP CLR P1.3 NOP NOP NOP SETB P1.3 MOV R3,#7 DJNZ R3,$ MOV C,P1.3 MOV R3,#23 DJNZ R3,$ RRC A DJNZ R2,RE01 MOV R1,A DEC R1 DJNZ R4,RE00 RET; 将从DS18B20中读出的温度数据进行转换TEMPER_COV: MOV A,35H ;判断正负 ANL A,#11111000B XRL A,#11111000B JNZ ZH_WENDU ;为正数，转走MOV 40H,#10 ;负数，顺序执行 XRL 35H,#0FFH XRL 36H,#0FFH MOV A,36H ADD A,#1 MOV 36H,A MOV A,35H ADDC A,#00H MOV 35H,A ;取补码-源码AJMP TEMPER1ZH_WENDU: MOV 40H,#11TEMPER1: MOV A,#0F0H ANL A,36H ; 舍去温度低位中小数点后的四位温度数值 SWAP A MOV 50H,A MOV A,36H JNB ACC.3,TEMPER_COV1 ; 四舍五入去温度值 INC 50HTEMPER_COV1: MOV A,35H ANL A,#07H SWAP A ORL A,50H MOV 50H,A ; 保存变换后的温度数据RET ;温度显示程序 DISPLAY2: MOV DPTR,#TABLE1 MOV A,FH ;显示符号位 MOV P0,#00H MOV P1,#02H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY3 MOV P1,#07H MOV 78H,TEMPER_NUM CLR C MOV A,TEMPER_NUM SUBB A,#38 JC JMPTT3 ;C为1温度比38小 MOV P1,#06 ACALL DL20MS ACALL DL20MS ACALL DL20MS ACALL DL20MS MOV P1,#07 ACALL DL20MS ACALL DL20MS ACALL DL20MS ACALL DL20MS JMPTT3: MOV TEMPER_NUM,78H MOV A,TEMPER_NUM ;显示温度十位数值 MOV B,#10 MOV P1,#03H DIV AB MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY3 MOV P1,#07H MOV A,B ;显示温度个位数值 MOV P1,#04H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY3 MOV P1,#07H MOV A,#12 MOV P1,#05H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY3 MOV P1,#07H RET DELAY3: MOV R6,#10 X1: MOV R7,#250 X2: DJNZ R7,X2 DJNZ R6,X1 RET DELAY4: LOP: MOV R1,#06H LOP1: DJNZ R1,LOP1 DJNZ R0,LOP RETTAB1: DB 30,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31TAB2: DB 30,31,29,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31TABLE1: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,40H,00H,39H ;时钟显示DISPLAY1: MOV R1,#60H MOV R5,#05HPLAY: MOV A,R5 MOV P0,#00H MOV P1,A MOV A,R1 MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DL1MS INC R1 MOV A,R5 JZ ENDOUT DEC A MOV R5,A AJMP PLAYENDOUT: MOV P1,#0FFH MOV P0,#00HJB P2.3,GOON RETGOON:MOV P1,#06 ACALLDL20MSACALL DL20MSACALL DL20MS CLR P2.3 RETTABLE:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,00H;DL1MS: MOV R6,#14HDL11: MOV R7,#19HDL22: DJNZ R7,DL22 DJNZ R6,DL11 RET ;时钟定时INTT0: PUSH ACC PUSH PSW CLR ET0 CLR TR0 MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H ;定50MS SETB TR0 DJNZ R4,OUTT0 ;50*20=100ADDSS: MOV R4,#14H MOV R0,#61H LCALL ADD1 MOV A,R3 CLR C CJNE A,#60H,ADDMMADDMM: JC OUTT0 LCALL CLR0 MOV R0,#63H LCALL ADD1 MOV A,R3 MOV 50H,R3 CLR C CJNE A,#60H,ADDHHADDHH: JC OUTT0 LCALL CLR0 MOV R0,#65H SETB P2.3 LCALL ADD1 MOV A,R3 MOV 51H,R3 CLR C CJNE A,#24H,HOURHOUR: JC OUTT0 LCALL CLR0OUTT0: POP PSW POP ACC SETB ET0 RETIADD1: MOV A,R0 DEC R0 SWAP A ORL A,R0 ADD A,#01H DA A MOV R3,A ANL A,#0FH MOV R0,A MOV A,R3 INC R0 SWAP A ANL A,#0FH MOV R0,A RETCLR0: CLR A MOV R0,A DEC R0 MOV R0,A RETMIAOBIAO: MOV R0,#70H ；秒表显示单元清0 MOV R7,#0BH CLEARDIS:MOV R0,#00H INC R0 DJNZ R7,CLEARDIS MOV TL1,#0D8H ；定义T1数据寄存器初值 MOV TH1,#0F0H SETB EA ；总中断开放 MOV TMOD,#11HPROG05:LCALL SCAN_KEYB MOV A,R5 CJNE A,#4,PROGF SETB ET1 SETB TR1 PROG01: LCALL MBDISPLAY LCALL SCAN_KEYB MOV A,R5 CJNE A,#4,PROG01 CLR TR1 ；KEY5按下，关中断，秒表暂停 LCALL SCAN_KEYB MOV A,R5 CJNE A,#5,PROG05 MOV R0,#70H ；KEY6按下，秒表清0 MOV R2,#06H LABEL: MOV R0,#00H INC R0 DJNZ R2,LABEL LCALL MBDISPLAY PROGF: LCALL SCAN_KEYB MOV A,R5 CJNE A,#0,PROG03 LJMP SETSS ；KEY1按下，跳SETSSPROG03: CJNE A,#1,PROG04 LJMP SETMM ；KEY2按下，跳SETMMPROG04: CJNE A,#2,PROG0