微机与单片机原理及应用

1、微机与单片机原理及应用课程设计报告题 目：农业大棚智能监控系统 学 号： 110603156 姓 名： 吴佰洲 年 级： 11级自动化 指导教师： 丛玉华 开课学期教室上交时间成绩大三上实B-302目 录一、硬件部分 1、AT89C51芯片 2、74LS373芯片 3、8155芯片 4、ADC0808芯片 5、DS18B20芯片 6、I2C总线7、 系统电路图二、软件部分1、流程图2、程序一、硬件部分 1、AT89C51芯片基本功能:AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memo

2、ry）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。与MCS-51 兼容，含有4K字节可编程闪烁存储器，128*8位内部RAM，32可编程I/O线，两个16位定时器/计数器，5个中断源，可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，片内振荡器和时钟电路 。引脚图：引脚功能：1、 VCC：供电电压 GND：接地。2.P0 、P1、P2、P3口。3.RS

3、T：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。4.ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。5、/PSEN：外部程序

4、存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。6、/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。7、XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。2、74LS373芯片基本功能:74ls373是常用的地址锁存器芯片，它实质是一个是带三

5、态缓冲输出的8D触发器，在单片机系统中为了扩展外部存储器，通常需要一块74ls373芯片。引脚图：引脚功能：D0D7 数据输入端OE 三态允许控制端（低电平有效）LE 锁存允许端O0O7 输出端真值表： 对74LS373，当三态门使能信号OE为低电平时，三态门导通，允许Q0Q7输出，OE为高电平时，输出悬空。当74LS373用作锁存器时，应使OE为低电平导通输出，此时锁存使能端C为高电平时，输出Q0Q7 状态与输入端D1D7状态相同；当C发生负跳变时，输入端D0D7 数据锁入Q0Q7。3、8155芯片基本功能:8155是一个具有RAM、I/O和计数器的通用可编程接

6、口多功能芯片。其具有的资源为：256B的静态RAM；两个可编程的8位并行I/O口PA和PB；一个可编程的6位并行I/O口PC；一个可编程14位减计数器TC；8位地址锁存器。引脚图：引脚功能：VCC：+5V电源。RST：复位信号输入端，高电平有效。复位后，3个I/O口均为输入方式。AD0AD7：三态的地址/数据总线。与单片机的低8位地址/数据总线（P0口）相连。单片机与8155之间的地址、数据、命令与状态信息都是通过这个总线口传送的。RD：读选通信号，控制对8155的读操作，低电平有效。WR：写选通信号，控制对8155的写操作，低电平有效。CE：片选信号线，低电平有效。IO/M ：8155的RA

7、M存储器或I/O口选择线。当IO/M =0时，则选择8155的片内RAM，AD0AD7上地址为8155中RAM单元的地址（00HFFH）；当IO/M =1时，选择 8155的I/O口，AD0AD7上的地址为8155 I/O口的地址。ALE：地址锁存信号。8155内部设有地址锁存器，在ALE的下降沿将单片机P0口输出的低8位地址信息及 ，IO/ 的状态都锁存到8155内部锁存器。因此，P0口输出的低8位地址信号不需外接锁存器。PA0PA7：8位通用I/O口，其输入、输出的流向可由程序控制。PB0PB7：8位通用I/O口，功能同A口。PC0PC5：有两个作用，既可作为通用的I/O口，也可作为PA口

8、和PB口的控制信号线，这些可通过程序控制。TIMER IN：定时/计数器脉冲输入端。TIMER OUT：定时/计数器输出端。4、ADC0808芯片基本功能:ADC 是CMOS器件，不仅包括一个8位的逐次逼近型的ADC部分，而且还提供一个8通道的模拟多路开关和通道寻址逻辑，因而有理由把它作为简单的“数据采集系统”。利用它可直接输入8个单端的模拟信号分时进行A/D转换，在多点巡回检测和过程控制、运动控制中应用十分广泛。引脚图：引脚功能：IN0IN78路模拟输入D7D0A/D转换后的数据输出端，为三态可控输出，故可直接和微处理器数据线连接。8位排列顺序是D7为最高位，D0为最低位。

9、0;ADDA、ADDB、ADDC模拟通道选择地址信号，ADDA为低位，ADDC为高位。 VR(+)、VR(-)正、负参考电压输入端ALE地址锁存允许信号，高电平有效。当此信号有效时，A、B、C三位地址信号被锁存，译码选通对应模拟通道。在使用时，该信号常和START信号连在一起，以便同时锁存通道地址和启动A/D转换。 STARTA/D转换启动信号，正脉冲有效。加于该端的脉冲的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿开始A/D转换。如正在进行转换时又接到新的启动脉冲，则原来的转换进程被中止，重新从头开始转换。 EOC转换结束信号，高电平有效。OE输出允许信号，高电平有效。工

10、作时序：当通道选择地址有效时，ALE信号一出现，地址便马上被锁存，这时转换启动信号紧随ALE之后(或与ALE同时)出现。START的上升沿将逐次逼近寄存器SAR复位，在该上升沿之后的2s加8个时钟周期内(不定)，EOC信号将变低电平，以指示转换操作正在进行中，直到转换完成后EOC再变高电平。微处理器收到变为高电平的EOC信号后，便立即送出OE信号，打开三态门，读取转换结果。5、DS18B20芯片基本功能:单线接口：仅需一根口线与MCU 连接 ,无需外围元件，由总线提供电源 ，测温范围为-5575，精度为0.5 ，九位温度读数 。 引脚图：引脚功能： GND：接地Ø VDD：电源电压。

11、 DQ：数据输入输出脚（单线接口，可作寄生供电）。ØDS18B20时序及信号方式 所有的单总线器件要求采用严格的通信协议，以保证数据的完整性。该协议定义 了几种信号类型：复位脉冲、应答脉冲、写0、写1、读0和读1。所有这些信号，除了应答脉冲以外，都由主机发出同步信号。并且发送所有的命令和数据都是字节的低位在前，这一点与多数串行通信格式不同（多数为字节的高位在前）。 6、I2C总线基本功能: I2C总线只有两根双向信号线。一根是数据线SDA，另一根是时钟线SCL。 每个接到I2C总线上的器件都有唯一的地址。主机与其它器件间的数据传送可以是由主机发送数据到其它器件，这时主机即为发送器。由

12、总线上接收数据的器件则为接收器。 I2C总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。SCL线为高电平期间，SDA线由高电平向低电平的变化表示起始信号；SCL线为高电平期间，SDA线由低电平向高电平的变化表示终止信号。 数据传送格式:（1）字节传送与应答每一个字节必须保证是8位长度。数据传送时，先传送最高位（MSB），每一个被传送的字节后面都必须跟随一位应答位（即一帧共有9位）（2）数据帧格式在起始信号后必须传送一个从机的地址（7位），第8位是数据的传送方向位（R/），用“0”表示主机发送数据（T

13、），“1”表示主机接收数据（R）。每次数据传送总是由主机产生的终止信号结束。但是，若主机希望继续占用总线进行新的数据传送，则可以不产生终止信号，马上再次发出起始信号对另一从机进行寻址。a、主机向从机发送数据，数据传送方向在整个传送过程中不变：注：有阴影部分表示数据由主机向从机传送，无阴影部分则表示数据由从机向主机传送。A表示应答， 表示非应答（高电平）。S表示起始信号，P表示终止信号。b、主机在第一个字节后，立即由从机读数据c、在传送过程中，当需要改变传送方向时，起始信号和从机地址都被重复产生一次，但两次读/写方向位正好反相。 7、系统电路图二、软件部分流程图开始KEY1是否按下否是自动模式手

14、动模式手动控制声光报警，通风口以及灌溉系统的开关 KEY2键是否按下否是阈值界面采集界面 显示声光报警否是阈值保存更改阈值 判断温湿度是否超过阈值 程序：#include <reg51.h>#include <absacc.h>#include"i2c.h"unsigned int max1=40; /第一路阈值*100unsigned int max2=20; /第二路阈值*100void At24c02Write(unsigned char ,unsigned char );/#define 2817 XBYTE0x7FFH/8155 各部件地址

15、#define STATE8155 XBYTE0x7FF8#define IOA XBYTE0x7FF9#define IOB XBYTE0x7FFA#define IOC XBYTE0x7FFB#define TIMERH XBYTE0x7FFD#define TIMERL XBYTE0x7FFC/adc0809 各通道地址#define IN0 XBYTE0xFEF8 /11111110 11111000#define IN1 XBYTE0xFEF9 /11111110 11111001#define IN2 XBYTE0xFEFA /11111110 11111010volatile u

16、nsigned char addr=0; /采集通道编号unsigned char dig_data2=0; /保存采集数据unsigned int temp1=0; /将显示第一路，8位二进制数据unsigned int temp2=0; /将显示第二路，8位二进制数据unsigned int value1=0; /8位二进制，转电压值时中间变量，第一路unsigned int value2=0; /8位二进制，转电压值时中间变量，第二路unsigned int temp1_u=0; /计算后电压值*100，第一路unsigned int temp2_u=0; /计算后电压值*100，第二路

17、bit flag=1; /定时器T0,选路标志 bit display_mode=0; /显示模式 阈值和实时采集数据 sbit key1_switch=P10;sbit key2=P11;sbit key3=P12;sbit key4=P15;sbit arm_led=P13;sbit arm_beep=P14;sbit led1=P16;sbit led2=P17;bit flag_arm=1; unsigned char code DIG_CODE17=0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8, 0x80, 0x90, 0x88, 0x

18、83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E,0xBF;/共阳代码 /code类型数组void Delay1ms(unsigned int c) ;Delay();Initial();Key_down();Display_mode0();Display_mode1();Arm();Display();main() unsigned char a=0; Initial(); while(1) Key_down();/判断按键情况Display(); /显示数据 Initial() /8155初始化STATE8155=0x03;IOB=0x00;/初始中断EA=1;EX0=1;IT0=1;

19、ET0=1;/初始化定时器T0TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256;TR0=1;Key_down() /判断按键情况 unsigned char a=0; if(key1_switch=0) /显示模式切换 Delay1ms(1); if(key1_switch=0) display_mode=display_mode; while(a<50) && (key1_switch=0) /检测按键松手检测 Delay1ms(1); a+; void Delay1ms(unsigned int c) /误差

20、 0us unsigned char a, b;/-c已经在传递过来的时候已经赋值了，所以在for语句第一句就不用赋值了-/ for (;c>0;c-)for (b=38;b>0;b-)for (a=130;a>0;a-); delay() unsigned int a=500; while(a-);Display_mode0() /显示实时采集电压模式 /显示第一路采集的电压值 temp1=dig_data0; value1=temp1*50/256; / 公式： IOB=0x01; /第一位数码管 IOA= 0xFF; /消隐 IOA=DIG_CODE0; Delay()

21、; IOB=0x02; /第二位数码管 IOA= 0xFF; IOA=DIG_CODEvalue1/10; Delay(); IOB=0x04; / 第三位数码管 IOA= 0xFF; IOA=DIG_CODEvalue1%10; Delay(); /无数据显示位 IOB=0x08; /第二位数码管 IOA= 0xFF; IOA=DIG_CODE16; Delay(); IOB=0x10; / 第三位数码管 IOA= 0xFF; IOA=DIG_CODE16; Delay(); /显示第二路采集的电压值 temp2=dig_data1; value2=temp2*99/256; / 公式：va

22、lue/5V=temp2/256 IOB=0x20; / 第六位数码管 IOA= 0xFF; IOA=DIG_CODE0; Delay(); IOB=0x40; / 第七位数码管 IOA= 0xFF; IOA=DIG_CODEvalue2/10; Delay(); IOB=0x80; / 第八位数码管 IOA= 0xFF; IOA=DIG_CODEvalue2%10; Delay(); if( value1>max1) arm_led=1; arm_beep=1; led1=1; else if(value2>max2) arm_led=1; arm_beep=1; led2=1;

23、 else arm_led=0;led1=0; arm_beep=0; led2=0; if(key3=0) led1=led1; while(key3=0) if(key4=0) led2=led2; while(key4=0) Display_mode1() /显示阈值模式 unsigned char a=0; unsigned char t； /显示第一路阈值 IOB=0x01; IOA=DIG_CODE0; Delay(); IOB=0x02; IOA=DIG_CODEmax1/10; Delay(); IOB=0x04; IOA=DIG_CODEmax1%10; Delay(); /

24、无数据显示位 IOB=0x08; /第二位数码管 IOA= 0xFF; IOA=DIG_CODE16; Delay(); IOB=0x10; / 第三位数码管 IOA= 0xFF; IOA=DIG_CODE16; Delay(); /显示第二路阈值 IOB=0x20; IOA=DIG_CODE0; Delay(); IOB=0x40; IOA=DIG_CODEmax2/10; Delay(); IOB=0x80; IOA=DIG_CODEmax2%10; Delay(); Delay1ms(10); if(key2=0) display_mode=display_mode; if(key2=0

25、&&display_mode=0) At24c02Write(1,max2); while(a<50) && (key2=0) /检测按键松手检测 Delay1ms(10); a+; if(key3=0) Delay1ms(10); if(key3=0) max2+; if(max2>500) max2=500; while(a<50) && (key3=0) /检测按键松手检测 Delay1ms(10); a+; if(key4=0) Delay1ms(10)； if(key4=0) max2-; if(max2=0) max

26、2=1; while(a<50) && (key4=0) /检测按键松手检测 Delay1ms(10); a+; Arm() arm_led=0; arm_beep=0; if(flag_arm=1) if( value1>max1) arm_led=1; arm_beep=1; led1=1; else if(value2>max2) arm_led=1; arm_beep=1; led2=1; else arm_led=0; arm_beep=0; Display()if(!display_mode) /显示实时采集电压模式Display_mode0();

27、else /显示阈值模式Display_mode1(); void T0_srv(void)interrupt 1 using 1 /定时器T0,每隔50ms来一次中断 TH0=(65536-50000)/256; / 初值重装TL0=(65536-50000)%256; / 初值重装 flag=flag; / 置标志位 if(flag=0)IN0=0; addr=0; /开启第一路转换else IN1=0; addr=1; /开启第二路转换void Int0_srv(void)interrupt 0 using 2switch(addr) case 0: dig_data0=IN0; /读取

28、第一路转换结果 break; case 1: dig_data1=IN1; /读取第二路转换结果 break; default: break;void At24c02Write(unsigned char addr,unsigned char dat)I2C_Start();I2C_SendByte(0xa0, 1);/发送写器件地址I2C_SendByte(addr, 1);/发送要写入内存地址I2C_SendByte(dat, 0);/发送数据I2C_Stop();unsigned char At24c02Read(unsigned char addr)unsigned char num;

29、I2C_Start();I2C_SendByte(0xa0, 1); /发送写器件地址I2C_SendByte(addr, 1); /发送要读取的地址I2C_Start();I2C_SendByte(0xa1, 1); /发送读器件地址num=I2C_ReadByte(); /读取数据I2C_Stop();return num;bit ISendByte(unsigned char sla,unsigned char c) Start_I2c(); /启动总线 SendByte(sla); /发送器件地址 if(ack=0)return(0); SendByte(c); /发送数据 if(ack=0)return(0); Stop_I2c(); /结束总线 return(1);unsigned char IRcv