微机原理与单片机课程设计.doc

新能源与动力工程学院新能源与动力工程学院 课程设计报告 微机原理与单片机课程设计 专业电力工程与管理 班级 姓名 学号 指导教师 2015 年 7 月 兰州交通大学新能源与动力工程学院课程设计任务书兰州交通大学新能源与动力工程学院课程设计任务书 课程名称 课程名称 微机原理与单片机课程设计微机原理与单片机课程设计 指导教师 签名 指导教师 签名 班级 班级 电力工程与管理电力工程与管理12011201 姓名 姓名 学号 学号 一 一 课程设计题目课程设计题目 基于单片机的温度警报器的设计 二 课程设计使用的原始资料 数据 及设计技术要求 二 课程设计使用的原始资料 数据 及设计技术要求 硬件电路的设计 软件电路的设计 总体方案的选择 讨论确定 软件流程图的设计 硬件 电路各部分的设计 程序的软调试 整机的调试 撰写设计报告 三 课程设计的目的三 课程设计的目的 通过制作简易温度警报器 加深对所学专业知识的认识 提高对单片机的应用能力 提高收 集文献 资料的能力 从而达到综合运用所学的知识进行电子产品设计 制作与调试 四 课程设计的主要内容和要求四 课程设计的主要内容和要求 包括原始数据 技术参数 设计要求 工作量要求 等 1 硬件电路的设计 软件电路的设计 2 总体方案的选择 讨论确定 3 软件流程图的设计 硬件电路各部分的设计 整机的调试 4 撰写设计报告 五 工作进度安排五 工作进度安排 时间设计内容要求 7 月 6 日熟悉题目 查阅资料 拟定设计方案按要求制定出切实可行的方案 7 月 7 8 日设计硬件电路及软件程序完成硬件设计及程序设计 7 月 9 10 日 仿真调试及产品焊接先进行计算机仿真再完成实际焊接 7 月 11 日产品整理调试并完成设计报告实现设计要求 报告按要求装订成册 7 月 12 日答辩展示产品 并简明扼要自述五分钟 六 主要参考文献六 主要参考文献 1 王思明等 单片机原理与应用系统设计 M 科学出版社 2012 2 童诗白 华成英 模拟电子技术基础 M 高等教育出版社 2006 3 阎石 数字电子技术基础 M 高等教育出版社 2005 审核批准意见审核批准意见 系主任 签字 系主任 签字 年年 月月 日日 指导教师评语及成绩指导教师评语及成绩 指导教师评语指导教师评语 设计过程设计过程 4040 设计报告设计报告 5050 小组答辩小组答辩 1010 总成绩总成绩 100100 成成 绩绩 指导教师签字指导教师签字 年年 月月 目目 录录 1 设计原始资料 2 1 1 具体题目 2 1 2 要完成的内容 3 2 系统设计 3 2 1 系统功能 3 2 2 系统框图 3 3 硬件设计 3 3 1 单片机最小系统电路 3 3 2 DS18B20 测温电路 4 3 3 报警电路 4 3 4 四位数码管显示电路 5 3 5 报警温度设定按键电路 6 3 6 ISP 程序下载接口电路 6 3 7 电路原材料清单 6 3 8 使用工具及仪表清单 7 4 软件设计 7 4 1 程序流程图 7 4 2 开机数码管显示设置 8 4 3 温度采集电路的设计 9 4 4 LED 显示报警电路的设计 9 5 调试过程 10 5 1 数码管显示乱码 10 5 2 按键处理问题 10 5 3 DS18B20 时序问题 10 5 4 装配与调试 10 总结 10 参考文献 12 附录 13 1 1 1 设计原始资料设计原始资料 随着科学技术日益迅速的发展 数字监控系统已经深入到生活的各个方面 数字温度计作为数字监控系统的重要组成部分发挥着极其重要的作用 它克服 了接触式温度计对传感器的耐热性能要求比较苛刻的缺点 使温度计无论在使 用范围还是测量精度上都有了长足的进步 本设计就是在这种广阔的应用背景下应运而生的 下面就本设计的设计目 标和思路进行简单介绍 1 11 1 具体题目具体题目 由于本设计是测温电路 可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应 在将随被测温度变化的电压或电流采集过来 进行 A D 转换后 就可以用单片 机进行数据的处理 在显示电路上 就可以将被测温度显示出来 这种设计需 要用到 A D 转换电路 感温电路比较麻烦 1 21 2 要完成的内容要完成的内容 选定了温度传感器之后 再来考虑它的控制内核 因为数字温度计的设计 并不复杂 单片机完全可以处理的了 DSP 是比较高端的控制内核应用成本相 对较高 所以选用单片机是即经济又实惠的选择 2 2 系统设计系统设计 2 12 1 系统功能系统功能 本系统利用单片机采集温度 温度值精确到小数点一位 用 4 位数码管显 示温度值 设置三个按键调整报警温度值 当温度超出所设定的上下限范围时 蜂鸣器开始报警 2 22 2 系统框图系统框图 图 1 总体设计方框图 温度传感 器 LED 显示 蜂鸣报警 dddddddd dddddddd dddddddd dddjin 警 复位电路 报警电路 时钟振荡 单 片 机 2 3 3 硬件设计硬件设计 3 13 1 单片机最小系统电路单片机最小系统电路 图 2 单片机最小系统 1 单片机 9 脚接复位电路 可按复位按钮 S1 给单片机复位 2 晶振采用 12MHZ 3 23 2 DS18B20DS18B20 测温电路测温电路 图 3 DS18B20 电路 3 DS18B20 的 1 脚接地 2 脚数据端接单片机的 P3 4 3 脚接 VCC 为了确保 DS18B20 工作可靠 2 脚要接 10K 的上拉电阻 3 33 3 报警电路报警电路 图 4 蜂鸣器电路 本系统中采用蜂鸣器报警 由于单片机输出电流较小 所以用三极管 9013 驱动蜂鸣器发出声音 3 43 4 四位数码管显示电路四位数码管显示电路 图 5 数码管显示电路 4 4 位数码管为共阳管 由于单片机输出电流比较小 故用 4 个 PNP 型的三 极管 9015 来驱动数码管 单片机输出低电平时三极管导通 使数码管的 4 各公 共端 1 4 5 和 12 脚为高电平 此时数码管的数据端输入低电平后数码管被点 亮 120 欧电阻 R12 到 R19 为三极管的限流电阻 3 53 5 报警温度设定按键电路报警温度设定按键电路 图 6 按键电路 报警温度用按键 S2 S3 S4 来设置 S2 为调整键 按一次可调整报警上 限温度值 按两次可调整报警下限温度值 按三次数码管恢复到正常温度显示 3 63 6 ISPISP 程序下载接口电路程序下载接口电路 5 图 7 下载电路 本系统才用 AT89S52 单片机 故可以采用 ISP 方式下载程序 3 73 7 电路原材料清单电路原材料清单 序号名称型号单位数量备注 1电阻1K 支1 2电阻200 支5 3传感器DS18B20支 4电阻510 支8 5电阻5 6K 支1 6电阻10K 支4 7晶振12MHz支1 8普通电容33pF支2 9电解电容10uF 50V支1 105 号电池节3 11小按钮支4 12三极管9012支4 三极管9013支1 蜂鸣器支 数码管支 单片机AT89C52支 3 83 8 使用工具及仪表清单使用工具及仪表清单 序号名称型号单位数量备注 万用表块 內热式电烙铁 焊锡丝若干 直流稳压电源台 编程烧写器台 导线若干 4 4 软件设计软件设计 6 4 14 1 程序流程图程序流程图 图 8 主程序流程图 图 9 读温度流程图 4 24 2 开机数码管显示设置开机数码管显示设置 显示开机初始化等待画面 Disp init P2 0 xfe 显示 P0 0 xbf Delay 200 P0 0 xef Delay 200 P0 0 xfb Delay 200 开始 初始化 示化 获取温度值 与温度上 下限比较 报警 转换并显示 YES Y 发 DS18B20 复位命令 发跳过 ROM 命令 发读取温度命令 读取操作 CRC 校验 9 字节完 CRC 校验正 确 移入温度暂存器 结束 N N Y 7 P0 0 xfe Delay 200 P0 0 xff 关闭显示 给单片机上电后 18B20 读取温度值需要一定的时间 故上数码管显示一定时 间的 4 34 3 温度采集电路的设计温度采集电路的设计 温度采集电路部分 采用数字温度传感器 DS18B20 进行温度采集 DS18B20 是 DALLAS 公司生产的一线式数字温度传感器 具有 3 个引脚 温度侧量范围为 55 125 测量精度为 0 5 被测温度用符号扩展的 16 位数字量方式 串行输出 CPU 只需用一个端口线就可以与 DS18B20 通信 温度采集电路如图 10 所示 图 10 温度采集电路 4 44 4 LEDLED 显示报警电路的设计显示报警电路的设计 LED 数码管与单片机的 P0 口相连 单片机将采集到的温度值转化为与数码 管对应的数据 通过 P0 口输出显示 即信号通过译码管的端口 a b c d e f g dp 端来控制每段译码管的亮灭与否 同时通过端口 8 1 2 3 4 四个端口来控制四个译码管 在本次设计中 用集成芯片 74HC245 驱动数码管 同时当采集到的温度值超过所设置的范围时 单片机会输出一信 号 通过三极管放大后驱动蜂鸣器发出报警信号 5 5 调试过程调试过程 5 15 1 数码管显示乱码数码管显示乱码 由于 P2 口的 P2 0 到 P2 7 并没有按照顺序和数码管的 a b c d e f g 相连 所以需要重新编码 因为用的是共阳数码管 所以数据端低电平亮 故 LEDData 0 x28 0 xeb 0 x32 0 xa2 0 xe1 0 xa4 0 x24 0 xea 0 x20 0 xa0 5 25 2 按键处理问题按键处理问题 由于按键采用的是机械按键 会发生抖动 所以程序中要加延时 去抖动 5 35 3 DS18B20DS18B20 时序问题时序问题 DS18B20 对于时序要求很严格 所以读写数据时要严格按照时序图上的时 间来编写程序 5 45 4 装配与调试装配与调试 图 11 装配实物图 9 总结总结 本设计的重点在于详细设计了基于单片机 AT89C51 的温度监控系统 并且 已经在硬件平台上成功运行 此系统可广泛用于温度在 DSl8820 测温范围之内 的场合 有良好的应用前景 经过学习 终于完成了我的数字温度计的设计 虽然没有完全达到设计要求 但从心底里说 还是比较高兴的 过程当中用到 的单片机作为控制内核 四段数码管作为显示部分 及其他电路 共同组成了 我的成果数字温度计 首先设计的是它的硬件电路 最重要的部分是 89S51 控 制内核 所有的数据处理都是采用的单片机 其次是 DS18B20 温度采集电路 其他还有晶振电路 复位电路 报警点及上下限温度调整电路 其次我们设计 了它的灵魂软件电路 通过用 C 语言编程实现对器件的控制 从这次的课程设计中 我真真正正的意识到 在以后的学习中 要理论联 系实际 把我们所学的理论知识用到实际当中 不仅使我真正的学会了数字温 度计的设计 而且我相信通过这次的学习我能够达到举一反三的效果 同时这 次的不足之处是在有些细节方面刚开始做的很不详细 我想原因在于自己平时 对自己的学习要求的不够严格 才造成遇到一些问题显得惊慌失措 在日后我 会克服这些缺点的 10 参考文献参考文献 1 李朝青 单片机原理及接口技术 杭州 北京航空航天大学出版社 1998 2 李广弟 单片机基础 M 北京 北京航空航天大学出版社 1994 3 阎石 数字电子技术基础 北京 高等教育出版社 1989 4 王思明等 单片机原理与应用系统设计 M 科学出版社 2012 5 童诗白 华成英 模拟电子技术基础 M 高等教育出版社 2006 6 刘建军等 电子电工基础 人民邮电出版社 2011 11 附录附录 附录一附录一 程序源代码程序源代码 include include DS18B20 h define uint unsigned int define uchar unsigned char 宏定义 define SET P1 0 定义调整键 define DEC P1 1 定义减少键 define ADD P1 2 定义增加键 define BEEP P3 4 定义蜂鸣器 bit shanshuo st 闪烁间隔标志 bit beep st 蜂鸣器间隔标志 sbit DIAN P2 5 小数点 uchar x 0 计数器 signed char m 温度值全局变量 uchar n 温度值全局变量 uchar set st 0 状态标志 signed char shangxian 30 上限报警温度 默认值为 38 signed char xiaxian 20 下限报警温度 默认值为 38 uchar code LEDData 0 x28 0 xeb 0 x32 0 xa2 0 xe1 0 xa4 0 x24 0 xea 0 x20 0 xa0 延时子程序 void Delay uint num while num 初始化定时器 0 void InitTimer void TMOD 0 x1 TH0 0 x4c TL0 0 x00 50ms 晶振 11 0592M 定时器 0 中断服务程序 void timer0 void interrupt 1 TH0 0 x4c TL0 0 x00 x 读取温度 void check wendu void 12 uint a b c c ReadTemperature 5 获取温度值并减去 DS18B20 的温漂误差 a c 100 计算得到十位数字 b c 10 a 10 计算得到个位数字 m c 10 计算得到整数位 n c a 100 b 10 计算得到小数位 if m99 m 99 n 9 设置温度显示上限 显示开机初始化等待画面 Disp init P2 0 xf7 显示 P0 0 xbf Delay 200 P0 0 xef Delay 200 P0 0 xfb Delay 200 P0 0 xfe Delay 200 P0 0 xff 关闭显示 显示温度子程序 Disp Temperature 显示温度 P2 0 x3c 显示 C P0 0 xbf Delay 300 P2 LEDData n 显示个位 P0 0 xef Delay 300 P2 LEDData m 10 显示十位 DIAN 0 显示小数点 P0 0 xfb Delay 300 P2 LEDData m 10 显示百位 P0 0 xfe Delay 300 P0 0 xff 关闭显示 显示报警温度子程序 Disp alarm uchar baojing 13 P2 0 x3c 显示 C P0 0 xbf Delay 200 P2 LEDData baojing 10 显示十位 P0 0 xef Delay 200 P2 LEDData baojing 10 显示百位 P0 0 xfb Delay 200 if set st 1 P2 0 x61 else if set st 2 P2 0 x3d 上限