单片机课程设计单片机多功能测量仪的设计

1、 单片机应用技术 课程设计学 生 姓 名: 左 鹏 学 号: 年级/专业/班: 2012级机电2班 学 院: 应用技术学院 指 导 教 师: 黄惟公 2014年1月目 录任务书1 单片机多功能测量仪的设计11.1 主要功能11.2 电路总体方案11.3 各个功能模块的说明11.3.1 STC89C52的主要特点11.3.2 LCM1602显示电路21.3.3 键盘电路31.3.4 光电计数电路31.3.5 直流电压测量电路31.3.6 温度测量电路41.4 电路原理图（SCH）42 应用程序设计52.1 程序的总体设计52.1.1 程序结构框图52.1.2 所需要的程序模块52.2 主程序的设

2、计63 仿真及实际效果图931 Protues仿真效果图94 总结与致谢11参考文献11附 程序清单1 单片机多功能测量仪的设计1.1 主要功能主要功能如下：（1） 测量05V的直流电压；用LCM1602液晶显示电压值（小数点后一位）；（2） 测量-30100温度；用LCM1602液晶显示温度值（整数）；（3） 对光电传感器的遮挡次数进行计数（000255）。 （4） 按下键key1、key2、key3分别显示电压、温度、计数值。1.2 电路总体方案根据以上功能，设计的电路总体方案框图如下： 采用增强型51系列单片机STC89c52为核心控制器；字符型LCM1602液晶显示模块；三个独立键盘；

3、光电计数单元；一线制的DS18B20集成测温芯片测量温度；TLC549为AD，采集直流的05v电压值。1.3 各个功能模块的说明以下分别描述各功能模块的电路设计。 STC89C52的主要特点STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52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。 主要特性如下：1. 增强型8051单片机，6时

4、钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051；2. 工作电压：5.5V3.3V（5V单片机）/3.8V2.0V（3V单片机）；3. 工作频率范围：040MHz，相当于普通8051的080MHz，实际工作频率可达48MHz；4. 用户应用程序空间为8K字节；5. 片上集成512字节RAM；6. 通用I/O口（32个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。7. ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.

5、0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片；8. 具有EEPROM功能；9. 具有看门狗功能；10. 共3个16位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2；11. 外部中断2个，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒；12. 通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART；13. 工作温度范围：-40+85（工业级）/075（商业级）。 LCM1602显示电路显示电路如下；这是一种四线数据、2根控制线的接口方法，它与单片机需要六线连接。 键盘电路这是一种独立式键盘的电路。 光电计数电路电路原理如右；采用的是反射式光电开

6、关，如图OP。74LS14为施密特触发器，起整形作用。整形后的信号进入89c52的T1计数器进行计数。 直流电压测量电路电路原理图如下；采用TLC549作为AD转换器，TLC549是美国德州仪器公司生产的8位串行A/D转换器芯片，可与通用微处理器、控制器通过CLK、CS、DATA OUT三条口线进行串行接口。具有4MHz片内系统时钟和软、硬件控制电路，转换时间最长17s， TLC549为40 000次/s。总失调误差最大为±0.5LSB，典型功耗值为6mW。TLC549均有片内系统时钟，该时钟与I/O CLOCK是独立工作的，无须特殊的速度或相位匹配。仿真时，用一个10k的可调电阻获

7、取05V的直流电压。如在实际应用中，这个电压来源于实际被测的直流电压。 温度测量电路DS18B20是DALLAS公司生产的单总线式数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配处理器等优点，特别适用于构成多点温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号(提供9位二进制数字)给单片机处理，且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片。它具有3引脚TO-92小体积封装形式，温度测量范围为-55+125，可编程为9位12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625 ，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远端引人，也可采用寄生电源方式产生，多个DS18B20可以并联

8、到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与多个DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。本仪器采用P3.4作为接口。如左图。14 电路原理图（SCH）2 应用程序设计2.1 程序的总体设计 程序结构框图 所需要的程序模块LCD1602-4.H3KEY.HTLC595.HDS18B20.H2.2 主程序的设计#include"key.h"#include<lcd1602.h>#include<tlc549.h>#include<ds18b20.h>sbit guangdian=P35;uchar i,num1

9、,nummm=2;void Guangdian(void) /光电计数子程序 uchar DispBuffer4;uchar num; num=TH1*256+TL1;DispBuffer0=TL1/100+0x30;DispBuffer1=TL1%100/10+0x30;DispBuffer2=TL1%10+0x30;DispBuffer3='0'LCD_Prints(6,1," ");LCD_Prints(8,1,DispBuffer);void DianYa(void) /测量电压和A/D转换子程序uchar bis6;uchar DA;DA= AD_

10、TLC549()*50.5/255;bis0=DA/10+0x30;bis1='.'bis2=DA%10+0x30;bis3=' 'bis4='V'bis5='0'LCD_Prints(6,1,bis);void wendu(void)/温度测量子程序 char DB6; uchar wd=0;Init_DS18B20();wd=ReadTemp();if(wd>128)wd=256-wd; DB0='-'else DB0=wd/100+0x30;DB1=wd%100/10+0x30;DB2=wd%10+0x

11、30;DB3=0xdf;DB4='C'DB5='0'LCD_Prints(6,1,DB); void caidan (uchar num1)switch(num1)case 0:Guangdian();break;case 1:DianYa();break;case 2:wendu();break; void KeyProc(void) /按键处理程序uchar key;key=KeyScanNUM();if(key=UP|key=DOWN|key=ENTER)switch(key)case UP:nummm=0;LCD_Prints(1,0,"Pho

12、toelectric ");break;case DOWN:nummm=1;LCD_Prints(1,0,"Voltage ");break;case ENTER:nummm=2;LCD_Prints(1,0,"Temperature ");break;caidan(nummm);void main(void)TMOD=0x50;TL1=0;TH1=0;TR1=1;LCD_Init();LCD_Prints(1,0,"Temperature ");while(1) KeyProc(); 3 仿真及实际效果图31 Protue

13、s仿真效果图课程设计总结这个学期的单片机课已经早早的上完了，但是理论纯属理论，没有与实践的结合总让我们学的不踏实，感觉没有达到学以致用的效果。所庆幸的是在课程介绍考试完之后，老师给我们安排了这次单片机课程设计，给了我们学以致用的做好的实践。 关于这次课程设计，我们花费了比较多的心思，既是对课程理论内容的一次复习和巩固，还让我们丰富了更多与该专业相关的其他知识，比如软件应用等，在摸索中学习，在摸索中成长，在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高，这是我做这次课程设计的又一收获，在真正设计之前我们做了相当丰富的准备，首先巩固一下课程理论，再一遍熟悉课程知识的构架，然后结合加以理论分析、总结，有了一

14、个清晰的思路和一个完整的的软件流程图之后才着手设计。在设计程序时，我们不能妄想一次就将整个程序设计好，反复修改、不断改进是程序设计的必经之路；养成注释程序的好习惯是非常必要的，一个程序的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就能明白你的思路，这样也能为资料的保存和交流提供了方便；我觉得在设计课程过程中遇到问题是很正常，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题的课程设计又出错了。 除了对此次设计的准备工作之外，我们还学到了很多平时难得的东西，首先是团队协作，在这次设计当中，难免和同学产生观点和意见的分歧，以及分工明细、时间安排等不合理，通过这次设计，我们体会到了

15、团结合作的重要性及力量之强大，还有让我们处理事情更加有条理，思路更加清晰明了了，发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都将受益于我在以后的学习、工作和生活中。 此次的设计，其实也是我们所学知识的一次综合运用，让我深深的认识到了学习单片机要有一定的基础，要有电子技术方面的数字电路和模拟电路等方面的理论基础，特别是数字电路；也要有编程语言的汇编语言或C语言。要想成为单片机高手，我们首先要学好汇编语言，然后转入C语言学习，所以我们不能学到后面就忘了前面的知识，更应该将所学的知识紧紧的结合在一起，综合运用，所谓设计，就是要求创新，只有将知识综合运用起来才能真正的设计好。参考文献黄惟公等单片机原理及

16、接口技术 西安电子科大出版社 2007周景润等 基于PROTEUS的电路及单片机系统设计与仿真 北航出版社 2006.5韩晓东等Pretel电路设计入门与应用 中国铁道出版社 附程序清单 综合测量仪程序主程序#include"key.h"#include<lcd1602.h>#include<tlc549.h>#include<ds18b20.h>sbit LED1=P14;sbit LED2=P15;sbit LED3=P16;sbit guangdian=P35;sbit E1 = P24;sbit E2 = P25;uchar i;

17、void KeyProc(void) /红黄灯亮子程序uchar key;key=KeyScanNUM();switch(key)case UP:LED1=1;LED2=1;LED3=0;break;case DOWN:LED1=1;LED2=0;LED3=1;break;case ENTER:LED1=0;LED2=1;LED3=1;break;key=0;void Guangdian(void) /光电计数子程序 uchar code dis=0xc0,0xf3,0x98,0x92,0xa3,0x86,0x84,0xd3,0x80,0x82,0xff;uchar num; num=TH1*

18、256+TL1;switch(i) case 0:P0=disnum/10;E1=1;E2=0;i=1;break; case 1:P0=disnum%10;E1=0;E2=1;i=0;break;void DianYa(void) /测量电压和A/D转换子程序uchar bis6;uchar DA;DA= AD_TLC549()*50.5/255;bis0=DA/10+0x30;bis1='.'bis2=DA%10+0x30;bis3=' 'bis4='V'bis5='0'LCD_Prints(0,1,bis);void wen

19、du(void)/温度测量子程序 char DB6; uchar wd=0;Init_DS18B20();wd=ReadTemp();if(wd>127)i=256-wd; DB0='-'else DB0=i/100+0x30;DB1=wd%100/10+0x30;DB2=wd%10+0x30;DB3=0xdf;DB4='C'DB5='0'LCD_Prints(10,1,DB);void main(void)TMOD=0x50;TL1=0;TH1=0;TR1=1;LCD_Init(); LCD_Prints(0,0,"DianYa

20、");LCD_Prints(10,0,"WenDu");while(1)KeyProc();Guangdian();DianYa();wendu(); LCM1602驱动函数：LCD1602.h#ifndef _LCD1602_H_#define _LCD1602_H_#include<reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsfr LCD_DATA=0x90;sbit LCD_RS=P26;sbit LCD_EN=P27;void LCD_Init(void);void

21、LCD_Prints(uchar x,uchar y,uchar *str);#endifLCM1602驱动程序：LCD1602.c#include"lcd1602.h"void LCD_Delay(uchar x)while(-x);void LCD_En(void)LCD_EN=1;LCD_Delay(4);LCD_EN=0;void LCD_cmd(uchar cmd)uchar cmd1;cmd1=cmd;cmd1>>=4;LCD_Delay(18);LCD_RS=0;LCD_DATA &=0xf0;LCD_DATA |=cmd1&0x0

22、f;LCD_En();LCD_DATA &=0xf0;LCD_DATA |=cmd&0x0f;LCD_En();void LCD_Clr(void)LCD_cmd(0x01);LCD_Delay(255);LCD_Delay(255);LCD_Delay(255);LCD_Delay(200);void LCD_Init(void)LCD_cmd(0x28);LCD_En();LCD_cmd(0x28);LCD_cmd(0x0c);LCD_Clr();void LCD_Dat(uchar dat)uchar dat1;dat1=dat;dat1>>=4;LCD_De

23、lay(18);LCD_RS=1;LCD_DATA &=0xf0;LCD_DATA |=dat1&0x0f;LCD_En();LCD_DATA &=0xf0;LCD_DATA |=dat&0x0f;LCD_En();void LCD_Pos(uchar x,uchar y)if(y)LCD_cmd(x|0xc0);else LCD_cmd(x|0x80);void LCD_Prints(uchar x,uchar y,uchar *str)LCD_Pos(x,y);while(*str)LCD_Dat(*str);str+;按键驱动函数及程序KEY.h#ifnd

24、ef _KEY_H_#define _KEY_H_#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define UP 0x01#define DOWN 0x02#define ENTER 0x03sbit UP_key=P22;sbit DOWN_key=P21;sbit ENTER_key=P20;void ys (unsigned int x) unsigned char j; while (x-) for (j=0;j<123;j+); uchar KeyScanNUM(void) uchar key=0; UP_key=1;D

25、OWN_key=1;ENTER_key=1; if(UP_key=0)ys(10);if(UP_key=0)key=UP;else key=0; if(DOWN_key=0)ys(10);if(DOWN_key=0)key=DOWN;else key=0; if(ENTER_key=0)ys(10);if(ENTER_key=0)key=ENTER;else key=0; return key;TCL549驱动函数及程序TCL549.h /*-功能：TCL549的头文件-*/#ifndef _TCL549_H_#define _TCL549_H_#include<reg52.h>#

26、define uint unsigned int#define uchar unsigned char/ADC0832引脚与51单片机的连接sbit AD_CS =P33; sbit AD_DAT =P37; sbit AD_CLK =P36; void delay(uint x) while(x-);uchar AD_TLC549()uchar value=0,i=0;AD_CS=0;AD_DAT=1;for (i=0;i<8;i+)if(AD_DAT)value|=(0x80)>>i;AD_CLK=1;AD_CLK=0;delay(10);AD_CS=1;delay(50

27、);return value;#endif智能温度传感器DS18B20驱动函数DS18B20.h#ifndef _DS18B20_#define _DS18B20_#include<reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit DQ = P34; /温度传送数据接口，根据实际电路修改/unsigned char temp_value; /存放温度数据/unsigned char TempBuffer6; /存放转换成液晶字符的数组 ××注意此数组的定义void Init_DS18

28、B20(void); /初始化DS18B20，uchar ReadTemp(void); /读DS18B20温度，存入temp_valu /转换结果正温度为3位整数，负温度为两位整数；都无小数部分/void temp_to_str(void); /温度数据转换成液晶显示字符(ASIC码)#endif智能温度传感器DS18B20驱动程序DS18B20.c#include <REG52.H>#include "ds18b20.h"/sbit DQ = P10; /温度传送数据IO口unsigned char temp_value; /存放温度数据unsigned char TempBuffer3; /volatile存放转换成液晶字符的数组 ××注意此数组的定义void delay_18B20(unsigned int i)while(i-);void Init_DS18B20(void) unsigned char x=0; DQ = 1; /DQ复位 delay_18B20(8); /稍做延时 DQ = 0; /单片机将DQ拉低 delay_18B20(80); /精确延时 大于 480us DQ = 1; /拉高总线 delay_18B20(14); x=DQ; /稍做延时后 如果x=0则初始化