基于单片机点对点通信设计

1、接口技术课程设计报告 姓名：罗正鸿 学号： 李帅 张文彬 基于单片机点对点通信设计摘要 随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的成本低，但需后续信号处理电路，而且可靠性相对较差，测温准确度低，检测系统也有一定的误差，这里设计的数字温度计具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点。本设计选用AT89C51单片机作为主控制器件，DS18B20作为测温传感器,通过LM016L实现温度显示。通过DS18B20直接读取被测温度值，进行数据转换，该器件的物理化学性能稳定，线性度

2、较好，在0100最大线性偏差小于0.01。该器件可直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。另外，该温度计还能直接采用测温器件测量温度，从而简化数据传输与处理过程。关键词：DS18B20，数字式，温度测量，点对点通信一、 方案论证与比较方案一：热电偶型电路由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。优点：测量温度精度高。缺点：电路复杂，不利于硬件连线。总结：从电路设计方向来看，不选用该方案。方

3、案二：TC1047电路采用AT89S52作为系统处理器对采集的温度信号进行处理，温度的范围是0100度。温度传感器TC1047首先将温度信号转化成电压信号，再经过信号处理，最后送到TLC5510进行A/D转换，最后将结果通过数码管显示出来。优点：测量温度精度高、消耗低，电路比方案一简单。缺点：成本价太高。 结论：从成本方面考虑，该方案不合适。方案三：DS18B20电路采用数字温度传感器DS18B20采集温度，温度测量范围为-55125，通过AT89S52处理信号，不需要进行A/D转换，其自身可将模拟信号转化成数字信号，然后再通过数码管输出结果。优点：无需进行A/D转换，且DS18B20芯片的管

4、脚简单，无需外围硬件设备即可进行温度测量，与单片机交换信息仅需一根I/O口线，占用微处理器的端口较少，可以节省大量的引线和逻辑电路。缺点：测量温度精度适中。总结：综合考虑，该方案能很好的实现题目的要求。二、 系统设计与分析1、设计要求基本要求 采用DS18B20实现温度的采集； 通过数码管显示温度； 能用键盘输入预设数值，并进行操作。发挥部分 能实现甲乙机之间的通信。改进： 提高温度测量精度。2、总体设计系统框图，如图所示MAX485通信收发器 AT89C51时钟电路复位电路DS18B20数字温度传感器显示电路测温物体按键电路 系统采用数字温度芯片DS18B20测量温度，输出信号全数字化。采用

5、了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和AT89C51单片机构成的温度测量装置,DS18B20的DQ与AT89C51的P1.1口相连，与它直接输出温度的数字信号,采用AT89C51单片机控制。温度显示由74LS164和数码管配合完成。3、 模块说明该系统有以下几部分组成： （1）显示模块 （2）控制模块 （3）测量模块 （4）按键模块 （5）通信模块3.1、显示模块在74LS164中，RXD、TXD都是当作IO口使用的，每个74LS164在收到一个时钟后，D0（A/B）、Q0Q6顺次移到Q0Q7 中，而前两个芯片的Q7分别接到后两个的A/B端，由于它们的时钟都是共用的，所以在时钟输入时

6、，前一个芯片的Q7就通过后一芯片的A/B端锁存到其Q0了，而各芯片原来的Q0Q6移到Q1Q7。这样只要连续发送24个时钟就可以把24位数据分别移到3个芯片的24个输出脚上。3.2、控制模块本系统中采用AT89C51系列单片机完成整个数控部分的功能，同时，AT89C51作为一个智能化的可编程器件，便于系统功能的扩展。VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，

7、P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口

8、输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外

9、部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：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。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

10、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。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。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。/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

11、源（VPP）。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。3.3、测量模块在该系统中，测量模块采用温度传感器DSl8820。DSl8820是美国达拉斯(DALLAS)半导体公司推出的应用可组网的数字温度传感器，不需AD转换电路，直接将温度值转换成数字量。(1) DQ为数字信号输入输出端(2) GND为电源地(3) VDD为外接供电电源输入端温度寄存器（0和1字节） DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625/LSB形式表达，其中S为符号位。 这是12位转化后得到的12位

12、数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。 DS18B20 的温度操作是使用16 位，也就是说分辨率是0.0625。BIT15BIT11 是符号位，为了就是表示转换的值是正数还是负数。3.4、键盘模块矩阵键盘又称为行列式键盘，它是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。这样键盘中按键的个数是44个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机

13、系统中I/O口的利用率。3.5、通信模块MAX485是用于RS-485与RS-422通信的低功耗收发器。MAX485的驱动器摆率不受限制,可以实现最高2.5Mbps的传输速率。这些收发器在驱动器禁用的空载或满载状态下，吸取的电源电流在120A至500A之间。所有器件都工作在5V单电源下。驱动器具有短路电流限制，并可以通过热关断电路将驱动器输出置为高阻状态。接收器输入具有失效保护特性，当输入开路时，可以确保逻辑高电平输出。具有较高的抗干扰性能。三、 系统软件设计1、程序框图： 2、程序代码：CP BIT P1.1 ;数码管CPMR BIT P1.2 ;数码管MRSDB BIT P1.3 ;数码管

14、LED BIT P1.0;最小系统灯DQ BIT P1.4 ;18B20接口M485 BIT P1.5 ;485接口读写控制线FLAG1 BIT 22H.7;18B20存在标志位 a_BIT EQU 35H b_BIT EQU 36H ;温度转换结果存放地址 GNBJEQU55H ;功能标记 TEMPEQU33H ;EEROM传送入口KEYBUF EQU 30H ;键盘值 ORG 0000H SJMP MAIN ;ORG 0023H ;LJMP TXXY ORG 0030HMAIN: MOV SP,#60H CLR 20H.7 ;是否有键按下的标志位 CLR 21H.7 ;温度测量位 MOV

15、50H,#00H MOV 51H,#00H MOV 52H,#00H MOV R0,#50H ;R0初值 LCALL displaySTART: LCALL delay LCALL delay LCALL SCAN JB 21H.7,WDXDIS: LCALL display LCALL ZSD JMP START WDX: LCALL WDXS JMP DIS;-最小系统指示灯-ZSD: CPL LED RET;- ;-数码管的写操作-W08: ;入口为A CLR C MOV R7,#8 W1:CLR CP RRC A MOV SDB,C SETB CP DJNZ R7,W1 CLR CP

16、RET;-;-数码管显示-display: ;入口为50H，51H,52H;输出显示，入口50HPUSHACC ; MOV 50H,KEYBUF ;MOV 51H,50H;MOV 52H,51HMOV DPTR,#TABMOVA,52HANLA,#0FH MOVC A,A+DPTRLCALLW08MOVA,51HMOV DPTR ,#TAB1ANLA,#0FH ; SWAP AMOVC A,A+DPTRLCALLW08MOV DPTR ,#TABMOVA,50HANLA,#0FHMOVC A,A+DPTRLCALLW08POPACCRET ;-;-键盘SCAN-SCAN: MOV P3,#0F

17、FH CLR P3.4 MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JZ NOKEY1 LCALL DELY10MS MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JZ NOKEY1 MOV A,P3 ANL A,#0FHSETB 20H.7 CJNE A,#0EH,NK1 MOV KEYBUF,#0 LJMP DK1ANK1: CJNE A,#0DH,NK2 MOV KEYBUF,#4 LJMP DK1ANK2: CJNE A,#0BH,NK3 MOV KEYBUF,#8 LJMP DK1ANK3: CJNE A,#07H,DK1A MOV KEYBUF,#

18、12 ;SETB 21H.7DK1A: MOV A,P3 ;等待释放 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JNZ DK1ANK4: LJMP SCANOKEY1: MOV P3,#0FFH CLR P3.5 MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JZ NOKEY2 LCALL DELY10MS MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JZ NOKEY2 MOV A,P3 ANL A,#0FHSETB 20H.7 CJNE A,#0EH,NK5 MOV KEYBUF,#1 LJMP DK1ANK5: CJNE A,#0DH,NK6 MOV K

19、EYBUF,#5 LJMP DK1ANK6: CJNE A,#0BH,NK7 MOV KEYBUF,#9 LJMP DK1ANK7: CJNE A,#07H ,DK1A MOV KEYBUF,#13 ;CLR 21H.7 ; LJMP DK1ANOKEY2: MOV P3,#0FFH CLR P3.6 MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JZ NOKEY3 LCALL DELY10MS MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JZ NOKEY3 MOV A,P3 ANL A,#0FHSETB 20H.7 CJNE A,#0EH,NK9 MOV K

20、EYBUF,#2 LJMP DK1ANK9: CJNE A,#0DH,NK10 MOV KEYBUF,#6 LJMP DK1ANK10: CJNE A,#0BH,NK11 MOV KEYBUF,#10 LJMP DK1ANK11: CJNE A,#07H,SCA MOV KEYBUF,#14 LJMP DK1ANOKEY3: MOV P3,#0FFH CLR P3.7 MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JZ SCA LCALL DELY10MS MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JZ SCA MOV A,P3 ANL A,#0FHSETB

21、 20H.7 CJNE A,#0EH,NK13 MOV KEYBUF,#3 LJMP DK1ANK13: CJNE A,#0DH,NK14 MOV KEYBUF,#7 LJMP DK1ANK14: CJNE A,#0BH,NK15 MOV KEYBUF,#11 LJMP DK1ANK15: CJNE A,#07H,SCA MOV KEYBUF,#15 LJMP DK1ASCA: JNB 20H.7,L1 ; 判断是否有键按下 CLR 20H.7 ; 有键按下MOV R5,KEYBUF ;把键值存入R5中CJNE R5,#10,SCAN1 ;清零键MOV 50H,#00H MOV 51H,#00

22、HMOV 52H,#00HMOV R0,#50HCLR 21H.7 ;显示键值LJMP L1SCAN1: CJNE R5,#11,SCAN2;发送数据给乙机键 LCALL TXXYLJMP L1SCAN2: CJNE R5,#12,KEY;显示温度 SETB 21H.7LJMP L1;SCAN3: CJNE R5,#13,KEY;显示键值 ; CLR 21H.7;LJMP L1 KEY: MOV R0,KEYBUF ;键值存到50HINC R0CJNE R0,#53H ,L1MOV R0,#50H L1: RET;-延时子程序5ms-DELY10MS: MOV R6,#5D1: MOV R7,

23、#248 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D1 RET;-;-延时- delay: mov r7,#0FFH; DE2: mov r6,#0FFH DE1: djnz r6,DE1 djnz r7,DE2 ret ;-;-发送数据子程序(甲机通信协议)-TXXY: ;查询法 MOV SCON,#50H MOV TMOD,#20H MOV TH1,#232 ;1200bit/s MOV TL1,#232 SETB TR1LOOP1:MOV A,#11H MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI JNB RI,$ CLR RI MOV A,SBUF XRL A,#11H JNZ L

24、OOP1LOOP3:MOV R7,#3 MOV R1,#50H MOV R6,#00HLOOP: MOV A,R1 MOV SBUF,A ADD A,R6 MOV R6,A JNB TI,$ CLR TI INC R1 DJNZ R7,LOOP JNB RI,$ CLR RI MOV A,SBUF XRL A,R6 JNZ LOOP2 MOV A,#22H MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI SJMP $LOOP2:MOV A,#33H MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI LJMP LOOP3 RET;-;-温度显示子程序- ;*18B20程序*WD_18B

25、20: CLRP3.6 LCALL INIT_18B20 LCALL GET_TEMPER AJMP CHANGE ret;-;-读出转换后的温度值GET_TEMPER: LCALL INIT_1820 ;初始化程序SETB DQ ; 定时入口BCD:JB FLAG1,S22LJMP BCD ; 若DS18B20不存在则返回S22:LCALL DELAY1MOV A,#0CCH ; 跳过ROM匹配-0CCLCALL WRITE_1820MOV A,#44H ; 发出温度转换命令LCALL WRITE_1820NOPLCALL DELAYLCALL DELAYCBA:LCALL INIT_182

26、0JB FLAG1,ABCLJMP CBAABC:LCALL DELAY1MOV A,#0CCH ; 跳过ROM匹配LCALL WRITE_1820MOV A,#0BEH ; 发出读温度命令LCALL WRITE_1820LCALL READ_18200 ;或者 READ_1820RET;-读DS18B20的程序,从DS18B20中读出一个字节的数据READ_1820:MOV R2,#8RE1:CLR CSETB DQNOPNOPCLR DQNOPNOPNOPSETB DQMOV R3,#7DJNZ R3,$MOV C,DQMOV R3,#23DJNZ R3,$RRC ADJNZ R2,RE1

27、RET;-写DS18B20的程序WRITE_1820:MOV R2,#8CLR CWR1:CLR DQMOV R3,#6DJNZ R3,$RRC AMOV DQ,CMOV R3,#23DJNZ R3,$SETB DQNOPDJNZ R2,WR1SETB DQRET;-读DS18B20的程序,从DS18B20中读出两个字节的温度数据READ_18200:MOV R4,#2 ; 将温度高位和低位从DS18B20中读出MOV R1,#36H ; 低位存入36H(TEMPER_L),高位存入35H(TEMPER_H)RE00:MOV R2,#8RE01:CLR CSETB DQNOPNOPCLR DQ

28、NOPNOPNOPSETB DQMOV R3,#7DJNZ R3,$MOV C,DQMOV R3,#23DJNZ R3,$RRC ADJNZ R2,RE01MOV R1,ADEC R1DJNZ R4,RE00RET;-将从DS18B20中读出的温度数据进行转换TEMPER_COV: MOV A,36H CLR C RRC A JNC Jj1 MOV 52H,#05H SJMP Jj2 Jj1: MOV 52H,#00H ;小数位 Jj2: MOV B,#10;转换成十进制 DIV AB MOV 51h,b mov b,#10 DIV AB; mov a,b; subb a,#7; mov b,

29、a mov 50h,bRET;-DS18B20初始化程序INIT_1820:SETB DQNOPCLR DQMOV R0,#80HTSR1:DJNZ R0,TSR1 ; 延时SETB DQMOV R0,#25H ;96US-25HTSR2:DJNZ R0,TSR2JNB DQ,TSR3LJMP TSR4 ; 延时TSR3:SETB FLAG1 ; 置标志位,表示DS1820存在LJMP TSR5TSR4:CLR FLAG1 ; 清标志位,表示DS1820不存在LJMP TSR7TSR5:MOV R0,#06BH ;200USTSR6:DJNZ R0,TSR6 ; 延时TSR7:SETB DQR

30、ET;-重新写DS18B20暂存存储器设定值RE_CONFIG:JB FLAG1,RE_CONFIG1 ; 若DS18B20存在,转RE_CONFIG1RETRE_CONFIG1:MOV A,#0CCH ; 发SKIP ROM命令LCALL WRITE_1820MOV A,#4EH ; 发写暂存存储器命令LCALL WRITE_1820MOV A,#00H ; TH(报警上限)中写入00HLCALL WRITE_1820MOV A,#00H ; TL(报警下限)中写入00HLCALL WRITE_1820MOV A,#7FH ; 选择12位温度分辨率LCALL WRITE_1820RET;-延时子程序DELAY1:MOV R7,#2HMIN:DJNZ R7,YS500RETYS500:LCALL YS500USLJMP MINYS500US:MOV R6,#200DJNZ R6,$RETDELAY11:MOV R7,#20HDJNZ R7,$RET;- ; 采用共阳极LED显示TAB: DB 03H;0 DB 9fH;1 DB 25H;2 DB 0dH;3 DB 99H;4 DB 49H;5 DB 41H;6 DB 1fH;7 DB 01H;8 DB 09H;9 DB 11H;A DB 0C1H;b DB 63