溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計

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. 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 專業(yè)課程綜合訓(xùn)練項目說明書 題 目： 溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計 課程名稱：單片微型計算機與應(yīng)用 班　　級：　 機電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)計題目 溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計 二、設(shè)計內(nèi)容 1-溫度由8個LED小燈顯式0℃~40℃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)計說明書（3000～5000字） 1份 4、 評分標(biāo)準(zhǔn) 序號 評分標(biāo)準(zhǔn) 滿分 實際得分 1 設(shè)計方案是否可行，設(shè)計依據(jù)是否充分，軟硬件資源分配是否合理 4 2 設(shè)計說明書設(shè)計過程是否清晰，設(shè)計內(nèi)容是否全面，計算是否正確，行文章節(jié)格式是否規(guī)范 4 3 繪圖是否清晰，標(biāo)注是否表達(dá)準(zhǔn)確規(guī)范 2 總分 10 補充評分要求：對綜合訓(xùn)練項目中，能夠采用開發(fā)板調(diào)試，或軟件仿真的形式實現(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目滿分10分的標(biāo)準(zhǔn)。 五、指導(dǎo)教師評語 該生設(shè)計的過程中表現(xiàn) ，設(shè)計內(nèi)容反映的基本概念及計算 ，設(shè)計方案 ，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 1.1 1.2 : : : 2 硬件設(shè)計 2.1 2.2 : : : 3 軟件設(shè)計 3.1 3.2 : : : 4 結(jié)論 參考文獻(xiàn) . 1 系統(tǒng)總體設(shè)計 1.1設(shè)計思路： 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)計目的： 1、通過課程設(shè)計，熟悉和掌握微機系統(tǒng)的軟件、硬件設(shè)計的方法、設(shè)計步驟，得到微機開發(fā)應(yīng)用方面的初步訓(xùn)練。 2、熟練掌握微機系統(tǒng)與接口擴展電路的設(shè)計方法，熟練應(yīng)用8086匯編語言編寫應(yīng)用程序和實際設(shè)計中的硬軟件調(diào)試方法和步驟，熟悉微機系統(tǒng)的硬軟件開發(fā)工具的使用方法 1.3設(shè)計步驟： 1.分析問題 2.確定算法 3.設(shè)計程序流程圖 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)計要求溫度由8個LED小燈顯式0℃~40℃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0~5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 1.硬件組成：51單片機，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，精度高的特點。 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)生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入。計數(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)行減法計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器1的預(yù)置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，計數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計數(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)行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器2計數(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。斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器1的預(yù)置值。 2.1 硬件電路基本結(jié)構(gòu) 按照單片機系統(tǒng)擴展與系統(tǒng)配置狀況，單片機應(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單片機是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機，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4.25～5.50V的電壓工作范圍和0～24MHz工作頻率，使用AT89C51單片機時無須外擴存儲器。因此，本流水燈實際上就是一個帶有八個發(fā)光二極管的單片機最小應(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。 2.2 各部分電路基本功能 1.晶振電路 此次流水燈設(shè)計，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。為單片機提供標(biāo)準(zhǔn)時鐘。 2.復(fù)位電路 此次流水燈設(shè)計，我們采用上電復(fù)位，每次單片機通電時。單片機都從初始狀態(tài)開始運動。單片機復(fù)位后，除P1.0~P1.7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，隨著單片機的運作，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)光二極管被點亮的最小電流為3mA。已知發(fā)光二極管被點亮后的壓降值為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，以PROTEUS作為仿真軟件設(shè)計而成的。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。主機按照通信協(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的溫度。在系統(tǒng)啟動之時，可以通過44鍵盤設(shè)置各點溫度的上限值，當(dāng)某點溫度超過設(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、實際溫度值，從而實現(xiàn)了對各點溫度的實時監(jiān)控。 3 軟件設(shè)計 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0 SUBB A, #40 A減40 JC LOOP2 A大于40跳轉(zhuǎn) CLR C 將C清0 L1: 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A LOOP1:MOV A, R2 把R2給A MOV P1, A 把A給P1 LOOP2: MOV A , #0FFH 把0FFH給A MOV P1 A 把A給P1 LOOP3:INC R0 R0加1 DJNZ R1 ,LOOP3 判斷R1是否為0 MOV A, R2 把R2給A RLC A 把A左移 INC A A加1 MOV R2, A 把A給R1 MOV A, R3 把R3給A SJMP L1 返回L1 END 4結(jié)論 這次設(shè)計中，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)計中具體指五個數(shù)），有什么共同點，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，但是應(yīng)用邏輯運算指令，可以找到一組的相同點，然后才可以給P2口賦值，以實現(xiàn)LED燈的顯示。 參考文獻(xiàn) [1] 胡乾彬，單片微型計算機原理與應(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，單片機原理及接口技術(shù)。 [3] 邊春元，李文濤，江杰，杜萍，C51單片機典型模塊設(shè)計與應(yīng)用，機械工業(yè)出版社，2008。 [4] 張萌，和湘，姜斌，杜萍，單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)綜合實例，清華大學(xué)出版社，2007。 [5]從宏壽， 電子設(shè)計自動化-proteus在電子電路與51單片機中的應(yīng)用，西安電子科技大學(xué)出版社。 .