. 遼寧工程技術(shù)大學(xué)專業(yè)課程綜合訓(xùn)練項(xiàng)目說明書題 目： 溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課程名稱：單片微型計(jì)算機(jī)與應(yīng)用 班級： 機(jī)電14-4 學(xué) 號： 1407060430 姓名： 指導(dǎo)教師： 李文華 完成日期： 2016.12 一、 設(shè)計(jì)題目溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)內(nèi)容1-溫度由8個LED小燈顯式040的溫度范圍，即，8個小燈全滅表示當(dāng)前溫度小于0，全亮為大于40，在此其間有8個檔位，每亮一盞小燈表示升高5。2-單片機(jī)通過讀取DS18B20的溫度寄存器，獲得當(dāng)前溫度值并顯示在8個LED燈上。三、綜合訓(xùn)練要求設(shè)計(jì)說明書（30005000字） 1份4、 評分標(biāo)準(zhǔn)序號評分標(biāo)準(zhǔn)滿分實(shí)際得分1設(shè)計(jì)方案是否可行，設(shè)計(jì)依據(jù)是否充分，軟硬件資源分配是否合理42設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)過程是否清晰，設(shè)計(jì)內(nèi)容是否全面，計(jì)算是否正確，行文章節(jié)格式是否規(guī)范43繪圖是否清晰，標(biāo)注是否表達(dá)準(zhǔn)確規(guī)范2總分10補(bǔ)充評分要求：對綜合訓(xùn)練項(xiàng)目中，能夠采用開發(fā)板調(diào)試，或軟件仿真的形式實(shí)現(xiàn)功能，將視難易程度及能夠按時提交情況酌情提分，但不超過每個綜合項(xiàng)目滿分10分的標(biāo)準(zhǔn)。五、指導(dǎo)教師評語該生設(shè)計(jì)的過程中表現(xiàn) ，設(shè)計(jì)內(nèi)容反映的基本概念及計(jì)算 ，設(shè)計(jì)方案 ，說明書撰寫 ，答辯表現(xiàn) 。成 績： 指導(dǎo)教師日期. 目錄1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)1.1 1.2 :2 硬件設(shè)計(jì)2.1 2.2 :3 軟件設(shè)計(jì)3.1 3.2 :4 結(jié)論參考文獻(xiàn).1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)思路：1. 讀DS18B20的溫度寄存器，獲得當(dāng)前溫度，存入80H和81H，80H存低8位，81H存高8位。2.溫度小數(shù)只顯示一位，采用只舍不進(jìn)。2. .每升高5度，亮一盞燈 1.2設(shè)計(jì)目的：1、通過課程設(shè)計(jì)，熟悉和掌握微機(jī)系統(tǒng)的軟件、硬件設(shè)計(jì)的方法、設(shè)計(jì)步驟，得到微機(jī)開發(fā)應(yīng)用方面的初步訓(xùn)練。2、熟練掌握微機(jī)系統(tǒng)與接口擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)方法，熟練應(yīng)用8086匯編語言編寫應(yīng)用程序和實(shí)際設(shè)計(jì)中的硬軟件調(diào)試方法和步驟，熟悉微機(jī)系統(tǒng)的硬軟件開發(fā)工具的使用方法1.3設(shè)計(jì)步驟： 1.分析問題 2.確定算法 3.設(shè)計(jì)程序流程圖 4.分配內(nèi)存單元 5.編寫匯編語言源程序 6.調(diào)試程序方案: 本設(shè)計(jì)要求溫度由8個LED小燈顯式040的溫度范圍，即，8個小燈全滅表示當(dāng)前溫度小于0，全亮為大于40，在此其間有8個檔位，每亮一盞小燈表示升高5。2-單片機(jī)通過讀取DS18B20的溫度寄存器，獲得當(dāng)前溫度值并顯示在8個LED燈上。讀取DS18B20傳感器的溫度，判斷溫度的大小，在05區(qū)間時亮一盞燈，每升高5度再亮一盞，以此類推。2 硬件設(shè)計(jì)1.硬件組成：51單片機(jī)，DS18B20溫度寄存器，8個LED燈。DS18B20是常用的溫度傳感器，具有體積小，硬件開銷低，抗干擾能力強(qiáng)，精度高的特點(diǎn)。2.DS18B20測溫原理：低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在-55所對應(yīng)的一個基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。2.1 硬件電路基本結(jié)構(gòu)按照單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展與系統(tǒng)配置狀況，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可分為最小系統(tǒng)、最小功耗系統(tǒng)及典型系統(tǒng)等。AT89C51單片機(jī)是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機(jī)，具有豐富的內(nèi)部資源：4kB閃存、128BRAM、32根I/O口線、2個16位定時/計(jì)數(shù)器、5個向量兩級中斷結(jié)構(gòu)、2個全雙工的串行口，具有4.255.50V的電壓工作范圍和024MHz工作頻率，使用AT89C51單片機(jī)時無須外擴(kuò)存儲器。因此，本流水燈實(shí)際上就是一個帶有八個發(fā)光二極管的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，即為由發(fā)光二極管、晶振、復(fù)位等電路和必要的軟件組成的單個單片機(jī)。2.2 各部分電路基本功能1.晶振電路 此次流水燈設(shè)計(jì)，我們用12MHZ晶振和30pf的電容，它們組成一個穩(wěn)定的自己振蕩器。電容的大小可以影響震蕩頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。為單片機(jī)提供標(biāo)準(zhǔn)時鐘。2.復(fù)位電路 此次流水燈設(shè)計(jì)，我們采用上電復(fù)位，每次單片機(jī)通電時。單片機(jī)都從初始狀態(tài)開始運(yùn)動。單片機(jī)復(fù)位后，除P1.0P1.7的端口鎖存器被設(shè)置成FFH、堆棧指針SP設(shè)置成07H和串行口的SBUF無確定值外，其它各專用寄存器包括程序計(jì)數(shù)器PC均被設(shè)置成00H。片內(nèi)RAM不受復(fù)位的影響，上電后RAM中的內(nèi)容是隨機(jī)的。P1端口初始FFH即八個發(fā)光二極管全部不亮，隨著單片機(jī)的運(yùn)作，八個發(fā)光二極管按程序發(fā)光。3.LED電路 上圖中A端為發(fā)光二極管的陽極，B端為發(fā)光二極管的陰極，要想點(diǎn)亮發(fā)光二極管，陰極必須加一個低電平（0V）,發(fā)光二極管允許的電流在3mA至10mA之間，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮的最小電流為3mA。已知發(fā)光二極管被點(diǎn)亮后的壓降值為1.7V，VCC=+5V，電阻上的電壓為3.3V，根據(jù)歐姆定律R=3.3V/3mA=1.1K,因此要選用1K的電阻4. 基于DS18B20多點(diǎn)溫度測量系統(tǒng)以AT89C51為核心器件，以KEIL為系統(tǒng)開發(fā)平臺，用C語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，以PROTEUS作為仿真軟件設(shè)計(jì)而成的。系統(tǒng)主要由傳感器電路、電源電路組成，系統(tǒng)圖如圖所示DS18B20是數(shù)字溫度傳感器，它的輸入/輸出采用數(shù)字量，以單總線技術(shù)，接收主機(jī)發(fā)送的命令，根據(jù)DS18B20內(nèi)部的協(xié)議進(jìn)行相應(yīng)的處理，將轉(zhuǎn)換的溫度以串口發(fā)送給主機(jī)。主機(jī)按照通信協(xié)議用一個IO口模擬DS18B20的時序，發(fā)送命令（初始化命令、ROM命令、RAM命令）給DS18B20，轉(zhuǎn)換完成之后讀取溫度值，在內(nèi)部進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)值處理，用圖形液晶模塊顯示各點(diǎn)的溫度。在系統(tǒng)啟動之時，可以通過44鍵盤設(shè)置各點(diǎn)溫度的上限值，當(dāng)某點(diǎn)溫度超過設(shè)置值時，報警器開始報警，液晶顯示該傳感器的路數(shù)、設(shè)置溫度值、實(shí)際溫度值，從而實(shí)現(xiàn)了對各點(diǎn)溫度的實(shí)時監(jiān)控。3 軟件設(shè)計(jì)ORG 0000H 復(fù)位入口 LJMP MAIN 調(diào)到主函數(shù)MAIN: DS18B20 DATA 0100H 溫度寄存器地址 MOV A, DS18B20 把DS18B20中數(shù)給A MOV R0, #05H 把5給R0 MOV R1, #05H 把5給R1 MOV R2, #01H 把01H給R2 CLR C 把C清零 SUBB A, #0 A減0 JNC LOOP1 A小于0跳轉(zhuǎn)CLR C 將C清0SUBB A, #40 A減40 JC LOOP2 A大于40跳轉(zhuǎn)CLR C 將C清0L1: SUBB A, R0 A減R0 JC LOOP3 A大于R0跳轉(zhuǎn) MOV A, R2 把R2給A MOV P1, A 把A給P1 MOV A, R3 把R3給ALOOP1:MOV A, R2 把R2給A MOV P1, A 把A給P1LOOP2: MOV A , #0FFH 把0FFH給A MOV P1 A 把A給P1LOOP3:INC R0 R0加1 DJNZ R1 ,LOOP3 判斷R1是否為0MOV A, R2 把R2給ARLC A 把A左移INC A A加1MOV R2, A 把A給R1 MOV A, R3 把R3給ASJMP L1 返回L1END4結(jié)論 這次設(shè)計(jì)中，我收獲最大的是對于關(guān)于位指令的掌握，比如，溫度寄存器向單片機(jī)輸出一位二進(jìn)制數(shù)字的時候，一般用C語言來說，可以用循環(huán)結(jié)構(gòu)，以達(dá)到能夠循環(huán)的次數(shù)，而對于單片機(jī)語言來說，只有加一指令，比如INC Rn，它的意思是Rn此時所指向的地址加一，而每個地址里面是8位二進(jìn)制數(shù)字，所以它只能用八次相同的方式，一位一位的輸入，同時應(yīng)用比較轉(zhuǎn)移指令CJNZ實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)，才能不停輸入。還有就是應(yīng)用更多的是，位數(shù)據(jù)傳送指令，通過MOV實(shí)現(xiàn)數(shù)字的傳遞，還應(yīng)該注意，位數(shù)據(jù)傳送指令中必須要用到累加器中的CY，所以在設(shè)計(jì)中，要涉及到很多通過CY來傳送數(shù)據(jù)。還有是位地址的表示方法比如：ACC.7以及位邏輯運(yùn)算指令主要用來區(qū)分不同溫度下屬于哪一組，首先要找出一組（在此次設(shè)計(jì)中具體指五個數(shù)），有什么共同點(diǎn)，由于八位二進(jìn)制數(shù)，只能用零和一表示，很難找到共同點(diǎn)，但是應(yīng)用邏輯運(yùn)算指令，可以找到一組的相同點(diǎn)，然后才可以給P2口賦值，以實(shí)現(xiàn)LED燈的顯示。參考文獻(xiàn)1 胡乾彬，單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用 第三版M，武漢: 華中科技大學(xué)出版社, 2015。2 喻萍,郭文川主編，單片機(jī)原理及接口技術(shù)。3 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