【正文】 《單片機(jī)原理及應(yīng)用課程 設(shè)計(jì) 》報(bào)告 —— 溫度 報(bào)警的 設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級： 電子 0822 姓 名： 郭道慧 學(xué) 號： 0830106229 指導(dǎo)教師： 肖金球 2021 年 7 月 1 日 鞏固和加深對單片機(jī)原理和接口技術(shù)知識的理解； 培養(yǎng) 根據(jù)課題需要選學(xué)參考書籍、查閱手冊和文獻(xiàn)資料 的能力； 學(xué)會方案論證的比較方法，拓寬知識，初步掌握工程設(shè)計(jì)的基本方法； 掌握常用儀器、儀表的正確使用方法，學(xué)會軟、硬件的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法 ； 能按課程設(shè)計(jì)的要求編寫課程設(shè)計(jì) 報(bào)告 ，能正確反映設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成果， 能用 計(jì)算機(jī) 繪制電路圖和流程圖。 本 設(shè)計(jì) 是對溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制， 設(shè)計(jì) 的溫度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基本的溫度控制功能：當(dāng)溫度低于設(shè)定下限溫度時(shí)，系統(tǒng)自動啟動 加熱繼電器 加溫，使溫度上升 。 當(dāng)溫度高于設(shè)定上限溫度時(shí)，系統(tǒng)自動啟動風(fēng)扇降溫，使溫度 下降 。當(dāng)溫度下降到上限溫 度以下時(shí)，停止降溫。溫度在上下限溫度之間時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)不執(zhí)行。 LCD1602 液晶顯示 即時(shí) 溫度，精度為正負(fù) 攝氏度。 。 。 3. 硬件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思想 在本系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)方框圖如圖 所示，它由三部分組成 :①控制部分主芯片采用單片機(jī) AT89S51；②顯示部分采用 LCD1602 液晶顯示器 實(shí)現(xiàn)溫度顯示；③溫度采集部分采用 DS18B20 溫度傳感器。 圖 2－ 1 溫度計(jì)電路總體設(shè)計(jì) 方案 主要元器件介紹 。 單片機(jī) AT89C52具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合 便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用，系統(tǒng)應(yīng)用 三節(jié)電池供電。 2. 顯示部分 顯示電路采用 LCD1602 液晶顯示器 ，從 P0 口送數(shù)， P2口掃描。 DS18B20 LCD 顯示 指示燈 加熱繼電器 電風(fēng)扇繼電器 AT89C52 3. 溫度采集部分 DS18B20 溫度傳感器是美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能 直接讀出被測溫。 這一部分主要完成對溫度信號的采集和轉(zhuǎn)換工作，由 DS18B20 數(shù)字溫度傳感 器及其與單片機(jī)的接口部分組成。數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 把采集到的溫度通過數(shù)據(jù) 引腳傳到單片機(jī)的 口，單片機(jī)接受溫度并存儲。此部分只用到 DS18B20 和單片機(jī)，硬件很簡單 功能電路介 (1) 顯示電路 顯示電路 采用了 LCD1602液晶顯示器，節(jié)約了單片機(jī)的輸出端口，便于程序的編寫。 圖 5－ 1 顯示電路圖 (2) 單片機(jī)電路 圖 5－ 2 單片機(jī)電路引腳圖 (3) DS18B20溫度傳感器電路 圖 53 溫度傳感器電路引腳圖 (4) 晶振控制電路 圖 55 晶振控制電路圖 (5) 復(fù)位電路 圖 56復(fù)位電路圖 4. 軟件設(shè)計(jì) 一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)要完成各項(xiàng)功能，首先必須有較完善的硬件作保證。同時(shí)還必須得到相應(yīng)設(shè)計(jì)合理的軟件的支持，尤其是微機(jī)應(yīng)用高速發(fā)展的今天，許多由硬件完成的工作，都可通過軟件編程而代替。甚至有些必須采用很復(fù)雜的硬件電路才能完成的工作，用軟件編程有時(shí)會變得很簡單，如數(shù)字濾波，信號處理等。因此充分利用其內(nèi)部豐富的硬件資源和軟件資源，采用與 S51 系列單片機(jī)相對應(yīng)的51 匯編語言和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法進(jìn)行軟件編程。 程序設(shè)計(jì)語言有三種：機(jī)器語言、匯編語言和高級語言。機(jī)器語言是機(jī)器 唯一能“懂”的語言，用匯編語言或高級語言編寫的程序（稱為源程序）最終都必須翻譯成機(jī)器語言的程序（成為目標(biāo)程序），計(jì)算機(jī)才能“看懂”，然后逐一執(zhí)行。 高級語言是面向問題和計(jì)算過程的語言，它可通過于各種不同的計(jì)算機(jī)，用戶編程時(shí)不必仔細(xì)了解所用的計(jì)算機(jī)的具體性能與指令系統(tǒng)，而且語句的功能強(qiáng)，常常一個(gè)語句已相當(dāng)于很多條計(jì)算機(jī)指令，于是用高級語言編制程序的速度比較快，也便于學(xué)習(xí)和交流，但是本系統(tǒng)卻選用了匯編語言。原因在于，本系統(tǒng)是編制程序工作量不大、規(guī)模較小的單片機(jī)微控制系統(tǒng)，使用匯編語言可以不用像高級語言那樣占用較 多的存儲空間，適合于存儲容量較小的系統(tǒng)。同時(shí)，本系統(tǒng)對位處理要求很高，需要解決大量的邏輯控制問題。 MCS— 51 指令系統(tǒng)的指令長度較短，它在存儲空間和執(zhí)行時(shí)間方面具有較高的效率，編成的程序占用內(nèi)存單元少，執(zhí)行也非常的快捷，與本系統(tǒng)的應(yīng)用要求很適合。而且 MCS— 51 指令系統(tǒng)有豐富的位操作（或稱位處理）指令，可以形成一個(gè)相當(dāng)完整的位操作指令子集，這是 MCS— 51 指令系統(tǒng)主要的優(yōu)點(diǎn)之一。對于要求反應(yīng)靈敏與控制及時(shí)的工控、檢測等實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)以及要求體積小、系統(tǒng)小的許多“電腦化”產(chǎn)品，可以充分體現(xiàn)出匯編語言簡明、整齊 、執(zhí)行時(shí)間短和易于使用的特點(diǎn)。 本裝置的軟件包括主程序、讀出溫度子程序、 復(fù)位應(yīng)答 子程序、 寫入 子程序、以及有關(guān)DS18B20 的程序（初始化子程序、寫程序和讀程序） 設(shè)計(jì)思想 系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序， 復(fù)位應(yīng)答 子程序， 寫入 子程序等。 1）主程序 主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理 DS18B20 的測量的當(dāng)前溫度值， 溫度測量每 1s 進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度，其程序流程見圖 19 所示。 通過 調(diào)用讀溫度子程序把存入內(nèi)存儲中的整數(shù)部分與小數(shù)部分分開存放在不同的兩個(gè)單元中 ，然后通過調(diào)用顯示子程序顯示出來 圖 57 主程序流程圖 跳過 ROM 匹配命令 寫入子程序 溫度轉(zhuǎn)換命令 顯示子程序 (延時(shí) ) 寫入子程序 DS18B20 復(fù)位、應(yīng)答子程序 DS18B20 復(fù)位、應(yīng)答子程序 圖 58 讀 出溫度子程序 2）讀出溫度子程序 讀出溫度子程序的主要功能是讀出 RAM 中的 9 字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行 CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。 DS18B20 的各個(gè)命令對時(shí)序的要求特別嚴(yán)格，所以必須按照所要求的時(shí)序才能達(dá)到預(yù)期的目的，同時(shí)，要注意讀進(jìn)來的是高位在后低位在前，共有 12 位數(shù)，小數(shù) 4位，整數(shù) 7 位，還有一位 符號位。 3） 復(fù)位、應(yīng)答子程序 寫入子程序 跳過 ROM 匹配命令 讀溫度命令子程序 終 止 圖 59 復(fù)位、應(yīng)答子程序 4）寫入子程 開始 口清 0 延時(shí) 537US 口置 1 標(biāo)志位置 1 50US 是否有低電平 有 234US低電平 口置 1 終止 標(biāo)志位置 1 是 否 圖 510 寫入子程序 軟件流程圖 進(jìn)位 C 清 0 清 0 延時(shí) 12US 帶進(jìn)位右移 延時(shí) 46US 置 0 R2 是否為 0 終止 開始 源 程序 TEMP_ZH EQU 24H 。實(shí)測溫度值存放單元 TEMPL EQU 25H TEMPH EQU 26H 開 始 初始化 DS18B20 顯示當(dāng)前溫度 判斷當(dāng)前溫度值 超過設(shè)定 溫度上限 啟動風(fēng)扇 降低溫度 紅燈亮 設(shè)定溫度上、下限 啟動電熱爐升高溫度 是 否 低于設(shè)定 溫度下限 是 綠燈亮 否 TEMP_TH EQU 27H 。高溫報(bào)警值存放單元 TEMP_TL EQU 28H 。低溫報(bào)警值存放單元 TEMPHC EQU 29H 。正、負(fù)溫度值標(biāo)記 TEMPLC EQU 2AH TEMPFC EQU 2BH K1 EQU 。查詢按鍵 K2 EQU 。設(shè)置 /調(diào)整鍵 K3 EQU 。調(diào)整鍵 K4 EQU 。確定鍵 BEEP EQU 。蜂鳴器 RELAY EQU 。指示燈 LCD_X EQU 2FH 。LCD 字符顯示位置 LCD_RS EQU 。LCD 寄存器選擇信號 LCD_RW EQU 。LCD 讀寫信號 LCD_EN EQU 。LCD 允許信號 FLAG1 EQU 。DS18B20 是否存在標(biāo)志 KEY_UD EQU 。設(shè)定按鍵的增、減標(biāo)志 DQ EQU 。DS18B20 數(shù)據(jù)信號 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0030H MAIN: MOV SP,60H MOV A,00H MOV R0,20H 。將 20H~2FH 單元清零 MOV R1,10H CLEAR: MOV @R0,A INC R0 DJNZ R1,CLEAR LCALL SET_LCD LCALL RE_18B20