《单片机课程设计报告格式》-

1、单片机原理及应用课程设计基于单片机的数字温度计学生姓名： 任棚 学 号： 201210710269 学 院： 电气信息工程学院 专业班级： 电气工程1242 专业课程： 单片机原理及应用 指导教师： 2014 年01月13日课程设计成绩评定标准及成绩序号评审项目指 标满分评分1工作态度遵守纪律，学习认真；作风严谨，踏实肯干。 5分2工作量按期圆满完成规定的任务，难易程度和工作量符合要求。 20分3出勤情况全勤： 得10分10分有迟到、早退、请假现象： 得8分旷课1天： 得5分旷课2天： 得2分旷课超过2天： 得0分4设计、实验方案能灵活运用相关专业知识，有较强的创新意识，有独特见解，设计有一定

2、应用价值。30分5实验技能动手能力强，能独立完成安装、调试等实际操作，能解决设计及实验过程中出现的问题。10分6小组表现注重团队合作，在小组中表现突出，对设计方案的制定及选取起主要作用，在实验操作过程中，承担主要执行者。5分7设计报告质量报告结构严谨合理；文理通顺，技术用语准确，符合规范；图表完备、正确，绘图准确、符合国家标准；。20分合 计评语：等 级： （优秀、良好、中等、及格、不及格）评阅人： 职称： 日 期： 年 月 日目录1 绪论2 方案总体设计 2.1 主控芯片选择··········

3、;··················································

4、;·1 2.2 显示模块···············································&

5、#183;···················3 2.3 温度检测模块····························&

6、#183;································33 硬件电路设计 3.1 51单片机最小系统设计·············

7、···································3 3.2 电源供电电路设计············

8、3;··········································3 3.3 LCD显示电路设计·····&

9、#183;················································3 3.4 温

10、度检测电路设计·················································

11、;······44 软件设计 4.1 温度传感器数据读取流程图········································

12、;···6 4.2 系统程序设计·············································

13、;················75 仿真调试 5.1 Keil编程软件······························

14、83;·····························8 5.2 proteus··················&#

15、183;·················································8

16、5.3 仿真界面················································

17、3;···················8 5.4 仿真过程中的问题及解决方案···························

18、83;·············8总结附录1 原理图附录2 程序清单1 绪论 在信息高速发展的21世纪，科学技术的发展日新月异，科技的进步带动了测量技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了翻天覆地的变化。我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术也成为当今科技的一个主流，广泛地深入到研究和应用工程的各个领域。温度和人们的生活息息相关，温度的测量也就变得很重要。2 总体方案设计根据系统功能要求，构造图（1）所示的原理图结构框图。 DS18B20 温度数据采

19、集 AT89S52 看门狗 报警 电路 驱动显示图（1） 系统原理结构框图2.1 主控芯片选择AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程AT89S52引脚图 DIP封装Flash存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完 全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统 可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32

20、 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻 辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。AT89S52片内集成256字节程序运行空间、8K字节Flash存储空间，支持最大64K外部存储扩展。根据不同的运行速度和功耗的要求，时钟频率可以设置在0-33M之间。片内资源有4组I/O控制端口、3个定

21、时器、8个中断、软件设置低能耗模式、看门狗和断电保护。可以在4V到5.5V宽电压范围内正常工作。不断发展的半导体工艺也让该单片机的功耗不断降低。同时，该单片机支持计算机并口下载，简单的数字芯片就可以制成下载线，仅仅几块钱的价格让该型号单片机畅销10年不衰。根据不同场合的要求，这款单片机提供了多种封装，本次设计根据最小系统有时需要更换单片机的具体情况，使用双列直插DIP-40的封装。其封装引脚图如图（2）图（2） DIP-40封装89S52引脚图 空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停

22、止，直到下一个中断或硬件复位为止。P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0不具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电

23、流（IIL）。此外，P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。 2.2 显示模块数码管数码管亮度高，显示大，特别是显示的时间很直观价格比较便宜，但多位的数码管在动态扫描的时候会出现闪烁。而且数码管占用的位置较大，且比较耗电。2.3 温度检测模块DS18B20 DS18B20数字温度传感器是DALLAS公司生产的1-Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这

24、样的数字温度计，十分方便。它在实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温，测量温度范围在-55到+125摄氏度之间3 硬件电路设计 3.1 51单片机最小系统设计单片机最小系统如下图（3）所示：图（3） 以AT89C52单片机为核心，12M的晶振，这是最常用的，外接电容没有特别的要求，但是外接电容的大小会影响振荡器的频率高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。复位电路当RET端为高电平，当高电平持续4us的时间就可以使单片机复位。这里尤其要注意的是晶振和电容的位置，它们距离单片机引脚越短越好，因为太长可能无法使单片机起振。另外是EA端一定要接上电源。3.2 电源供电电路设计&#

25、160;电源供电电路如下图（4）所示：图（4）我们采用4节1.5V的电池作为电源，LM2940为稳压芯片，稳压芯片两端分别接两个0.1uf和100uf的电容进行滤波，以获得更稳定的电压。D1为电源指示灯，当开关打开，显示灯亮，表示给电路供+5V电压。其中，LM2940作为常用的稳压芯片，比7805的转换效率要高，7805直接输入不接输出的情况下，其内部会有3mA的静态电流消耗，而2940的静态电流比7805要小的多，故选择LM2940作为稳压芯片。4节电池装在电池盒中，在电路板下方安装，使用两套螺丝。3.3 显示电路设计四位一体共阴极数码管显示电路如下图（5）所示：图（5）数码管动态显示接口是

26、单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。3.4 温度检测电路设计 温度检测仿真电路如下图（6）所示：图（6）DS18B20是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感

27、器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下： DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列、各种封装形式DQ 为数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源；GND为地信号；VDD为可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。DS18B20的测温原理如图（8）所示减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1

28、的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入,减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温图7中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性其输出用，于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值。另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行。操作协议为：初始化DS18B20（发复位脉冲）发ROM功能命令发存储器操作命令处理数据。 

29、图（8）4 软件设计4.1 实验主程序流程图 开始数码管初始化显示提示符开启定时器 是否到3秒？ 是 显示温度 开始4.2 温度传感器数据读取流程图 释放总线 延时15-45usDS18B20初始化发温度读取命令8位数据是 否读完 否 清DQ准备发送 延时1us以上 是 结束读取 读一位数据 延时<15us5 仿真与调试 5.1 编程软件Keil4 Keil C51是美国Keil software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译

30、器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。5.2 仿真软件proteus7.7 Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。5.3 仿真界面5.4 仿真过程中的问题及解决方案仿真中出现的问题：程序与电路不匹配，不能出现预期效果。一般为程序函数编辑不适合或调用错误，需要即使修改程序命令。编辑程序时的警告会造成显示不出。仿真

31、无问题，板子制作完毕，不能达到效果，大部分原因是PCB封装制作时元器件的引脚有误，即制作的元器件实际引脚位置排列错误，需重做封装。结论选择芯片和传感器时，够用易用就可以，综合考虑选择性价比最好的。在进行电路实际制作之前，应该用仿真软件进行仿真,可以使开发进程加快。在实际制作电路时，需要注意电源端和地端要检测过不导通后才能通电检测，防止烧坏芯片。实训心得通过这几天的试训，使我的感触很深，真实“条条大路通罗马”，要达到目的，不同的人就有不同的方法。只要你的方法不错!五花八门都可以，而且是各有特色。走出来的结果都有各自的独到之处。在编程中“简”字贯穿于整个程序设计中，越简单越好，毕竟单片机留给用户的

32、资源是有限的，所以我们要充分利用这些资源，达到更好的效果，这些是我们在以后的学习生活中应值得注意的地方。要做好一个课程设计，就必须做到：在设计之前，对所用单片机的内部结构有一个系统的了解，知道该单片机有那些资源；要有一个清晰的思路和一个完整的软件流程图；在设计程序时，不能妄想一次将完整的程序设计好，反复修改、不断改进是程序设计的必经之路；要养成注释程序的好习惯，这样为资料的保留和交流提供方便；在设计中遇到问题要记录，以免下次遇到同样问题。在这次的课程设计中，我真正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中去，学习单片机更是如此，程序只有在经常写与读的过程中才能提

33、高，这就是这次课程设计的最大收获。附录1 原理图附录2 程序DATA_BUS BIT P3.3 FLAG BIT 00H; TEMP_L EQU 30H; TEMP_H EQU 31H; TEMP_DP EQU 32H; TEMP_INT EQU 33H; TEMP_BAI EQU 34H; TEMP_SHI EQU 35H; TEMP_GE EQU 36H; DIS_BAI EQU 37H; DIS_SHI EQU 38H; DIS_GE EQU 39H ; DIS_DP EQU 3AH ; DIS_ADD EQU 3BH ; ORG 0000H AJMP START ORG 0050H;

34、START: MOV SP,#40H MAIN:LCALL READ_TEMP; LCALL PROCESS;AJMP MAIN; READ_TEMP: LCALL RESET_PULSE; MOV A, #0CCH;LCALL WRITEMOV A, #44H;LCALL WRITELCALL DISPLAY;LCALL RESET_PULSE;MOV A,#0CCH;LCALL WRITEMOV A,#0BEH;LCALL WRITELCALL READRET;RESET_PULSE:RESET:SETB DATA_BUSNOPNOPCLR DATA_BUSMOV R7,#255DJNZ

35、R7,$SETB DATA_BUSMOV R7,#30DJNZ R7,$JNB DATA_BUS, SETB_FLAGCLR FLAGAJMP NEXTSETB_FLAG: SETB FLAGNEXT: MOV R7,#120 DJNZ R7,$ SETB DATA_BUS JNB FLAG, RESET RET;WRITE:SETB DATA_BUS MOV R6,#8 CLR CWRITING:CLR DATA_BUSMOV R7,#5DJNZ R7,$RRC AMOV DATA_BUS,CMOV R7,#30HDJNZ R7,$SETB DATA_BUSNOPDJNZ R6,WRITIN

36、GRET ;DISPLAY: MOV R4,#200DIS_LOOP: MOV A,DIS_DP MOV P2,#0FFH MOV P0,A CLR P2.7 LCALL DELAY2MS MOV A, DIS_GE MOV P2,#0FFH MOV P0,A SETB P0.7 CLR P2.6LCALL DELAY2MS MOV A, DIS_SHI MOV P2,#0FFH MOV P0,A CLR P2.5LCALL DELAY2MS MOV A,DIS_BAI MOV P2,#0FFH MOV P0,A MOV A,TEMP_BAI CJNE A,#0,SKIP AJMP NEXTTSKIP: CLR P2.4 LCALL DELAY2MS NEXTT: NOP DJNZ R4,DIS_LOOP RET;READ:SETB DATA_BUS MOV R0,