【正文】 力的培養(yǎng)和提高是大學(xué)本科教育的一個(gè)重要內(nèi)容。本課程設(shè)計(jì)的目的，是讓電子信息類(lèi)（自動(dòng)化，電氣，測(cè)控）專(zhuān)業(yè)學(xué)生通過(guò)課程設(shè)計(jì)，首先建立起單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的概念，根據(jù)實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，掌握初步的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，從硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面得到實(shí)際的提高，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)和就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。 （ 1）安全可靠 首先要選用高性能的 AT89C51單片機(jī)，保證在惡劣的工業(yè)環(huán)境下能正常運(yùn)行。 （ 2）操作維護(hù)方便 操作方便表現(xiàn)在操作簡(jiǎn)單、直觀形象和便于掌握且不強(qiáng)求操作工要掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院信息工程系專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 2 / 28 才能操作。 （ 4）通用性好 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮能適應(yīng)不同的設(shè)備和各種不同設(shè)備和各種不同控制對(duì)象，并采用積木式結(jié)構(gòu)，按照控制要求靈活構(gòu)成系統(tǒng)。 （ 5）經(jīng)濟(jì)效益高 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 （ 1）系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)、 （ 2）方案論證評(píng)審 硬件和軟件的分別細(xì)化設(shè)計(jì) 硬件 和軟件的分別調(diào)試 系統(tǒng)的組裝 離線仿真和調(diào)試階段 系體的總體方案設(shè)計(jì) （ 1）系統(tǒng)的主要功能、技術(shù)指標(biāo)、原理性方框及文字說(shuō)明。 （ 3）保證性能指標(biāo)要求的技術(shù)措施。 （ 5）工藝要求 溫度數(shù)碼管顯示。 實(shí)現(xiàn)溫度閉環(huán)控制，控制溫度誤差范圍≤177。 溫度范圍： 50℃ ～ 125℃。 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院信息工程系專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 3 / 28 考慮到用溫度傳感器，在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，大多都是 使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以使用熱敏電阻之類(lèi)的器件利用其感溫效應(yīng)，感溫電路比較麻煩，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，才可以滿足設(shè)計(jì)要求。單片機(jī) AT89C51 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)可用二節(jié)電池供電。 圖 總體設(shè)計(jì)方框圖 三、設(shè)計(jì)內(nèi)容 硬件 電路工作原理 51 單片機(jī)簡(jiǎn)介 ： 51 單片機(jī)是對(duì)目前所有兼容 Intel 8031 指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱(chēng)。目前很多公司都有 51 系列的兼容機(jī)型推出，在目前乃至今后很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)將占有大量市場(chǎng)。需要注意的是 52 系列的單片機(jī)一般不具備自編程能力。4kbytes 程序存儲(chǔ)器 (ROM) (52為 8K) 256bytes 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM) （ 52 有 384bytes 的 RAM） 32 條 I/O 口線 5 個(gè)中斷源， 2 個(gè)優(yōu)先級(jí)（ 52 有 6 個(gè)） 一個(gè)全雙工串行通信口 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間為 64kB 外部程序存儲(chǔ)器尋址空間為 64kB 邏輯操作位尋址功能 最高振蕩頻率為 12M 圖 51 單片機(jī) 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院信息工程系專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 5 / 28 管腳說(shuō)明 ： VCC：供電電壓。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門(mén)電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL門(mén)電流。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。 P2 口在 FLASH 編程和校 驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。當(dāng) P3口寫(xiě)入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院信息工程系專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 6 / 28 T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。 PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 片機(jī)的時(shí)鐘電路 圖 片內(nèi)振蕩電路的時(shí)鐘電路 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院信息工程系專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 7 / 28 AT89C1 單片機(jī)內(nèi)部的振蕩電路是一個(gè)高增益反向放大器，引線 XTAL1 和 XTAL2分別是放大器的輸入端和 輸出端。 AT89C51 的時(shí)鐘產(chǎn)生方式有兩種：內(nèi)部時(shí)鐘電方式和外部時(shí)鐘方式。即利用其內(nèi)部的振蕩電路在 XTAL1 和 XTAL2 引線上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩電路產(chǎn)生自激振蕩。最簡(jiǎn)單的復(fù)位電路如圖 所示。其中 R1 和 R2 分別選擇 200Ω和 1KΩ的電阻，電容器一般選擇 22μ F。 1 GND 接地 地信號(hào) 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地 由于 DS18B20 采用的是 1－ Wire 總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對(duì) AT89S51 單片機(jī)來(lái)說(shuō)，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來(lái)模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來(lái)完成對(duì) DS18B20 芯片的訪問(wèn)。 DS18B20 有嚴(yán)格的通信協(xié)議來(lái)保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_ 性和完整性。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。 DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，如圖 所示，此時(shí) DS18B20 的1 腳接地， 2 腳作為信號(hào)線， 3 腳接電源。當(dāng) DS18B20 處于寫(xiě)存儲(chǔ)器操作和溫度 A/D 轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開(kāi)啟時(shí)間最大為 10us。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。 DS18B20 的測(cè)溫原理是這這樣的 ,器件中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很 小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器 1；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器 2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將－ 55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器 溫度寄存器中，計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在－ 55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)器門(mén)仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直到溫度寄存器值大致被測(cè)溫度值。這樣構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠 ，其特點(diǎn)是沒(méi)有外部擴(kuò)展，有可供用戶使用的大量的 I∕ O 線。 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院信息工程系專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 10 / 28 發(fā) DS18B20 復(fù)位命令 發(fā)跳過(guò) ROM 命令 發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令 結(jié)束 圖 讀溫度子程序 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(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫(xiě)。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如上圖，圖 所示 計(jì)算溫度子程序 計(jì)算溫度子程序?qū)?RAM中讀取值進(jìn)行 BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定，其程序流程圖如圖 圖 314 計(jì)算溫度流程圖圖 315 顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖 程序 include include include char count,mi,fe,shz。 sbit g2=P2^6。 sbit g4=P2^4。 sbit jin=P3^3。 sbit jian=P3^5。 uint zuigao=350。 uchar flag=0。 //記錄第四個(gè)按鍵次數(shù) flag2=0 正常 1 調(diào)節(jié)小時(shí) 2 調(diào)節(jié)分鐘 uchar tableshu[]={0x28,0xeb,0x32,0xa2,0xe1,0xa4,0x24,0xea,0x20,0xe0,0xff ,0xf7 }。 /*報(bào)警 */ void baojing() { if((shiwenzuigao)amp。(shiwenzuidi)) lv=0。 } void dis(uchar ba,uchar sh,uchar ge,uchar di) { g1=0。 delay1(5)。P0=tableshu[10]。P0=tableshu[sh]。 g2=1。 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院信息工程系專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 13 / 28 g3=0。 delay1(5)。P0=tableshudi[10]。P0=tableshu[di]。 g4=1。 } void disdi(uchar ba,uchar sh,uchar ge,uchar di) { g1=0。 delay1(5)。P0=tableshu[10]。P0=tableshudi[sh]。 g2=1。 g3=0。 delay1(5)。P0=tableshudi[10]。P0=tableshudi[di]。 g4=1。 } void biaozhun() { if(jin==0) { delay1(5)。 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院信息工程系專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 14 / 28 flag++。 } } } /*調(diào)幅值 */ void tfz() { uchar ba,sh,ge,di。 sh=zuigao/100%10。 di=zuigao%10。 if(jia==0) delay1(5)。 while(!jia)。 } if(jian==0) { zuigao=zuigao10。 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院信息工程系專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 15 / 28 dis(ba,sh,ge,di)。 if(flag!=1) break。 sh=zuidi/100%10。 di=zuidi%10。 if(jia==0) delay1(5)。 while(!jia)。 while(!jian)。 if(flag!=2) 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院信息工程系專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 16 / 28 break。 //儲(chǔ)存暫存器的溫度低位 uchar TH。 //儲(chǔ)存溫度的整數(shù)部分 uchar TD。 bit flag1。 //延時(shí) 5ms 給硬件一點(diǎn)反應(yīng)時(shí)間 while(1) //不斷檢測(cè)并顯示溫度 { init()。 else dis(11,sh,ge,di)。 //先讀的是溫度值低位 TH=ReadOneChar()。0xf8)!=0x00)//判斷高五位 得到溫度是負(fù) { flag1=0。 //取反 TH=~TH。 //低位加 1 TN=(TH*256+TL)*。 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院信息工程系專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 17 / 28 sh=TN/100%10。 di=TN%10。 //顯示溫度 } else//判斷高五位 得到溫度是正 { flag1=1。 //實(shí)際溫度值 10 倍 =(TH*256+TL)*, //這樣前幾位是溫度的整數(shù)部分 ,最后一位是溫度的小數(shù)部分 ba=TN/1000。 ge=TN/10%10。 dis(ba,sh,ge,di)。 biaozhun()。 if(flag1==1) dis(ba,sh,ge,di)。 baojing()。下面 就對(duì)簡(jiǎn)單電路板的設(shè)計(jì)及制作過(guò)程做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。在畫(huà)原理圖的時(shí)候?yàn)榱穗娐钒灞容^好看，要注意布局，同時(shí)還得注意元件封裝，命名等。 PCB版圖的設(shè)計(jì)。對(duì)其進(jìn)行布線，首先先對(duì)布線規(guī)則作一些必要的設(shè)置，如焊盤(pán)的大小，導(dǎo)線的粗細(xì)等。 電路板的制作。注意，腐蝕之前要檢查是否有斷線及焊盤(pán)的脫落等。元件焊接的時(shí)候要先查看跳線，首先焊接所有的跳線，其次再焊接分離元件，最后焊接集成塊和外接的引線。 整體檢查。 添加程序 原理圖：