单片机论文.doc

单片机课题报告机械与控制工程学院机械设计制造及其自动化093班*30999900322012年5月20日对单片机的认识经过一个学期的单片机原理及接口技术的学习，对单片机的结构及原理有了比较清晰的认识，知道了单片机指令系统部分指令的作用以及用这些指令来编程，单片机的编程语言比较丰富，但是关键技术如定时器、中断、串行接口等都是具备的。课程以89C51为例，学习了单片机的存储器扩展、接口技术等。单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成。 单片机自动完成赋予它的任务的过程，也就是单片机执行程序的过程，即一条条执行的指令的过程，所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作用的命令的形式写下来，这是在设计人员赋予它的指令系统所决定的，一条指令对应着一种基本操作；单片机所能执行的全部指令，就是该单片机的指令系统，不同种类的单片机，其指令系统亦不同。为使单片机能自动完成某一特定任务，必须把要解决的问题编成一系列指令，这些指令必须是选定单片机能识别和执行的指令，这一系列指令的集合就成为程序，程序需要预先存放在具有存储功能的部件存储器中。存储器由许多存储单元组成，就像大楼房有许多房间组成一样，指令就存放在这些单元里，单元里的指令取出并执行就像大楼房的每个房间的被分配到了唯一一个房间号一样，每一个存储单元也必须被分配到唯一的地址号，该地址号称为存储单元的地址，这样只要知道了存储单元的地址，就可以找到这个存储单元，其中存储的指令就可以被取出，然后再被执行。程序通常是顺序执行的，所以程序中的指令也是一条条顺序存放的，单片机在执行程序时要能把这些指令一条条取出并加以执行，必须有一个部件能追踪指令所在的地址，这一部件就是程序计数器PC，在开始执行程序时，给PC赋以程序中第一条指令所在的地址，然后取得每一条要执行的命令，PC在中的内容就会自动增加，增加量由本条指令长度决定，以指向下一条指令的起始地址，保证指令顺序执行。在现代生活中，单片机运用非常广泛。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的综合，甚至比人类的数量还要多。数字温度计单片机系统一、 摘要在现实生活和工农业生产及科学研究中，温度的测量非常的重要。随着单片机技术的迅速兴起与蓬勃发展,其稳定、安全、高效、经济等优点十分突出。为了实现多点温度数据的精确采集,设计了一种基于单片机AT89C51为核心的温度测量系统。采用单总线数字式温度传感器DS18B20采集温度信息,通过汇编语言开发软件程序,可实现多点温度采集、测量、显示等功能。该系统具有电路简单、功耗低、抗干扰能力强、可靠性高等优点。本温度计属于多功能温度计，可以设置上下报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警。二、设计指标1、基本范围-50+1252、精度误差小于0.53、LED数码直读显示4、语音报温5、超量程报警三、系统硬件设计1、 数据采集 数据采集电路如图2所示, 由温度传感器DS18B20采集被控对象的实时温度, 提供给AT89C2051的P3.2口作为数据输入。在本次设计中我们所控的对象为所处室温。当然作为改进我们可以把传感器与电路板分离，由数据线相连进行通讯，便于测量多种对象。 DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO92小体积封装形式；温度测量范围为55125,可编程为9位12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.5，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，支持3V5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20使电压、特性有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。如图2所示DS18B20的2脚DQ为数字信号输入/输出端；1脚GND为电源地；3脚VDD为外接供电电源输入端。 AT89C2051（以下简称2051）是一枚8051兼容的单片机微控器，与Intel的MCS-51完全兼容，内藏2K的可程序化Flash存储体，内部有128B字节的数据存储器空间，可直接推动LED，与8051完全相同，有15个可程序化的I/O点，分别是P1端口与P3端口（少了P3.6）。2、接口电路 接口电路由ATMEL公司的2051单片机、ULN2003达林顿芯片、4511BCD译码器、串行EEPROM24C16（保存系统参数）、MAX232、数码管及外围电路构成, 单片机以并行通信方式从P1.0P1.7口输出控制信号,通过4511BCD译码器译码，用2个共阴极LED静态显示温度的十位、个位。 串行EEPROM24C16是标准I2C规格且只要两根引脚就能读写。由于单片机2051的P1是一个双向的I/O端口，所以在我们在设计中将P1端口当成输出端口用。由图2可知，P1.7作为串性的时钟输出信号与24C16的第6脚相接，P1.6则作为串行数据输出接到24C16的第5脚。P1. 4和P1.5则作为两个数码管的位选信号控制，在P1.4=1时，选中第一个数码管（个位）；P1.5=1时，选中第二个数码管（十位）。P1.0P1.3的输出信号接到译码器4511上作为数码管的显示。此外，由于单片机2051的P3端口有特殊的功能，P3.0（RXD）串行输入端口，P3.1（TXD）串行输出端口，P3.2（INTO）外部中断0，P3.3（INT1）外部中断1P3.4，（T0） 外部定时/计数输入点，P3.5（T1）外部定时/计数输入点。由图2可知，P3.0和P3.1作为与MAX232串行通信的接口；P3.2和P3.3作为中断信号接口；P3.4和P3.5作为外部定时/记数输入点。P3.7作为一个脉冲输出，控制发光二极管的亮灭。 由于在电路中采用的共阴极的LED数码管，所以在设计电路时加了一个达林顿电路ULN2003对信号进行放大，产生足够大的电流驱动数码管显示。由于4511只能进行BCD十进制译码，只能译到0至9，所以在这里我们利用4511译码输出我们所需要的温度。3、 报警电路简介 本文中所设计的报警电路较为简单，由一个自我震荡型的蜂鸣器（只要在蜂鸣器两端加上超过3V的电压，蜂鸣器就会叫个不停）和一个发光二极管组成（如图3所示）。在这次设计中蜂鸣器是通过ULN2003电流放大IC来控制。在我们所要求的温度达到一定的上界或者下界时（在文中我们设置的上界温度是45，下界温度是5），报警电路开始工作，主要程序设计如下：main()/主函数 unsigned char i=0;unsigned int m,n;while(1)i=ReadTemperature();/读温度if(i0 & i=4&m=5)%(m=5)/判断温度的取值范围，如果大于45或小于5度，则蜂鸣器叫，发光二极管闪烁 int a,b;Q1=1;/蜂鸣器叫for(a=0;a1000;a+)/发光二极管闪烁for(b=0;b1000;b+)Q2=1;for(a=0;a1000;a+)for(b=0;b0;i-) DQ = 0; / 给脉冲信号dat=1;DQ = 1; / 给脉冲信号if(DQ)dat|=0x80;DELAY(4);return(dat);/写一个字节函数WriteOneChar(unsigned char dat)unsigned char i=0;for (i=8; i0; i-)DQ = 0;DQ = dat&0x01;DELAY(5);DQ = 1;dat=1;2、读取温度并计算函数ReadTemperature(void)unsigned char a=0;unsigned char b=0;unsigned int t=0;float tt=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); / 跳过读序号列 开始温度零下?温度值取补码置“”标志计算小数位温度BCD值 计算整数位温度BCD值 结束置“+”标志NY号的操作WriteOneChar(0x44); / 启动温度转换Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); /跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0xBE); /读取温度寄存器等（共可读9个寄存器） 前两个就是温度a=ReadOneChar();b=ReadOneChar();t=b;t=8;t=t|a;tt=t*0.5;t= tt*10+0.5; /放大10倍输出并四舍五入-此行没用3、主程序部分见前return(t); 五、结束语 此单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好。即使是非电子计算机专业人员，通过学习一些专业基础知识以后也能依靠自己的技术力量来开发所希望的单片机应用系统。 本文的温度控制系统只是单片机广泛应用于各行各业中