应用系统设计报告

1、摘要随着电子技术的进步和发展，单片机的应用已经普及到我们生活、工作、科研等各个领 域，其技术日趋成熟和完善。本设计是一个基于80C51单片机，采用“一线总线”数字化温 度传感器DS18B20的测温系统。采用WAVE6000集成调试软件编写汇编程序实现温度的转化、 数值计算以及数码管显示当前温度功能，并且可以通过按键设置高低温报警温度，对应配置 报警器和报警指示灯。数码管显示采取动态扫描的方法，简化了硬件电路；温度调整运用中 断处理，保证了报警温度调整的实时性。本设计可以方便快捷的实现温度的采集和显示，具 有精度高、测温范围宽、体积小、功耗低等优点，适用于我们日常生活和工、农业生产中的 温度测量

2、，也可以作为温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的扩展电路DS18B20 与80C51结合实现最简温度检测系统，结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现 场温度测量，有广泛的应用前景。关键词：一线总线动态扫描中断处理报警温度目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark1 o Current Document 摘要1软件设计部分 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 一、目的3 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 二、设计要求3（一）上机编程操作内容3（二）实验

3、步骤4（三）心得体会10应用系统设计部分1概述11 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 1.1设计目的与意义11 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 1.2设计任务及要求11 HYPERLINK l bookmark51 o Current Document 2系统总体方案及硬件设计11 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 2.1主控芯片122.1.1 80C51单片机芯片引脚及功能介绍122.1.2芯片引脚介绍12 HYPERLINK l bookm

4、ark57 o Current Document 2.2显示电路13 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 2.3报警温度调整电路13 HYPERLINK l bookmark63 o Current Document 2.4报警电路13 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 2.5温度传感器13 HYPERLINK l bookmark71 o Current Document 2.6 DS18B20温度传感器与单片机的接口电路14 HYPERLINK l bookmark74 o Current D

5、ocument 2.7系统整体硬件电路15 HYPERLINK l bookmark77 o Current Document 3软件设计16 HYPERLINK l bookmark80 o Current Document 3.1主程序16 HYPERLINK l bookmark83 o Current Document 3.2读温度子程序16 HYPERLINK l bookmark86 o Current Document 3.3报警温度调整子程序16 HYPERLINK l bookmark89 o Current Document 3.4显示子程序16 HYPERLINK l b

6、ookmark92 o Current Document 4总结21 HYPERLINK l bookmark95 o Current Document 参考文献21指导教师：何小敏、李传芳软件设计一、目的1 .巩固和加深对单片机原理课程内容的认识和理解，提高应用水平。掌握MCS-51汇编语言程序的编制方法。熟悉键盘控制和七段数码管的使用。熟悉单片机应用系统硬件设计的基本方法。二、设计要求本课程设计内容包含二个方面：系统设计及上机编程。(一)上机编程操作内容：程序一：编程实现在4位LED上移动显示012345678AB9367CD程序二：编程实现键盘功能：按 3A135按7B246，其它左移显

7、示程序三实现以下要求定义键盘按键，5个为数字键2、4、7、1、3, 3个功能键：减号- 乘号X,等号二；可进行三位8进制减法运算；可进行两位8进制乘法运算。电路框图L7KX8PI.K) P呵单片机课程设计报告自动化学院网络工程系网络信息08级4班指导教师：何小敏、李传芳姓名：邱旭勤学号：(二)实验步骤：(1)对照实验线路原理图进行接线，并仔细检查；(2)输入程序并检查无误，经汇编、连接后装入系统；(3)运行程序源程序：(1)ORG 0000HAGAIN:LJMP MAINMOV DPTR,#7F03HORG 1000HMOVX DPTR,AMAIN:MOV A,R0MOV 50H,#00HMO

8、V DPTR,#DDEGMOV 51H,#01HMOVC A,A+DPTRMOV 52H,#02HMOV DPTR,#7F02HMOV 53H,#03HMOVX DPTR,AMOV 54H,#04HACALL DL1MSMOV 55H,#05HINC R0MOV 56H,#06HMOV A,R3MOV 57H,#07HJNB ACC.3,OUTMOV 58H,#08HRL AMOV R3,AKEYSUB:AJMP AGAINMOV A,#0EHMOV DPTR,#7F00HOUT:MOVX DPTR,APOP 03HBEGINA:POP 00HMOV R1,#50HPOP ACCMOV R4,

9、#06HRETMOV R5,#0FFHDDEG:DB 0FCH,60H,0DAH,0F2H,BEGIN:66H,0B6H,0BEH,0E0H,0FEHACALL DISDL1MS:DJNZ R5,BEGINMOV R7,#01HDL0:DIS:MOV R6,#0FFHPUSH ACCDL1:PUSH 00HDJNZ R6,DL1PUSH 03HDJNZ R7,DL0MOV A,R1RETMOV R0,AENDMOV R3,#0FEHMOV A,R3单片机课程设计报告自动化学院 网络工程系网络信息08级4班指导教师：何小敏、李传芳姓名：邱旭勤学号：KCODE:（2）程序二：ADD A,R4ORG

10、 0000HCJNE A,#00H,TT0LJMP MAINMOV A,#06HORG 1000HAJMP L0MAIN:TT0:MOV 50H,#00HCJNE A,#01H,TT1MOV 51H,#00HMOV 50H,#0BHMOV 52H,#00HMOV 51H,#02HMOV 53H,#00HMOV 52H,#04HMOV 53H,#06HKEYSUB:AJMP L1MOV A,#0EHTT1:MOV DPTR,#7F00HCJNE A,#02H,TT2MOVX DPTR,AMOV A,#0CHBEGIN:AJMP L0ACALL DISTT2:ACALL CLEARCJNE A,#

11、03H,TT3ACALL CCSCANMOV A,#0DHJNZ INK1AJMP L0AJMP BEGINTT3:INK1:CJNE A,#04H,TT4ACALL DISMOV A,#0AHACALL DL1MSAJMP L0ACALL DL1MSTT4:ACALL CLEARCJNE A,#05H,TT5ACALL CCSCANMOV A,#0BHJNZ INK2AJMP L0AJMP BEGINTT5:INK2:CJNE A,#06H,TT6MOV R2,#0FEHMOV A,#09HMOV R4,#00HAJMP L0COLUM:TT6:MOV DPTR,#7F03HCJNE A,#

12、07H,L0MOV A,R2MOV 50H,#0AHMOVX DPTR,AMOV 51H,#01HMOV DPTR,#7F01HMOV 52H,#03HMOVX A,DPTRMOV 53H,#05HJB ACC.3,LONEAJMP L1MOV A,#00HL0:AJMP KCODEACALL PUTBUFLONE:L1:JB ACC.2,NEXTMOV A,#04HPUSH ACC单片机课程设计报告自动化学院 网络工程系网络信息08级4班指导教师：何小敏、李传芳姓名：邱旭勤学号：KON:MOVC A,A+DPTRACALL DISMOV DPTR,#7F02HACALL CLEARMOVX

13、DPTR,AACALL CCSCANACALL DL1MSJNZ KONINC R0POP ACCMOV A,R3NEXT:JNB ACC.3,OUTINC R4RL AMOV A,R2MOV R3,AJNB ACC.3,KERRRL AAJMP AGAINMOV R2,AOUT:AJMP COLUMPOP 03HKERR:POP 00HAJMP BEGINPOP ACCCCSCAN:RETMOV DPTR,#7F03HDDEG:MOV A,#00HDB 0FCH,60H,0DAH,0F2H,MOVX DPTR,A66H,0B6H,0BEH,0E0H,0FEHMOV DPTR,#7F01HDL

14、1MS:MOVX A,DPTRMOV R7,#01HCPL ADL0:ANL A,#0CHMOV R6,#0FFHRETDL1:CLEAR:DJNZ R6,DL1MOV DPTR,#7F02HDJNZ R7,DL0MOV A,#00HRETMOVX DPTR,APUTBUF:RETMOV 50H,51HDIS:MOV 51H,52HPUSH ACCMOV 52H,53HPUSH 00HMOV 53H,APUSH 03HRETMOV A,#0EHMOV DPTR,#7F00HMOVX DPTR,AMOV R0,#50HMOV R3,#0FEHMOV A,R3ENDAGAIN:MOV DPTR,#

15、7F03HMOVX DPTR,AMOV A,R0MOV DPTR,#DDEG单片机课程设计报告自动化学院 网络工程系网络信息08级4班指导教师：何小敏、李传芳姓名：邱旭勤学号：MOV A,#00H（3）程序三：AJMP KCODEORG 0000HLONE:LJMP MAINJB ACC.2,NEXTORG 1000HMOV A,#04HMAIN:KCODE:MOV 50H,#00HADD A,R4MOV 51H,#00HCJNE A,#00H,TT0MOV 52H,#00HDJNZ 71H,GOONMOV 53H,#00HAJMP RESETMOV 60H,#00HGOON:MOV 61H,

16、#00HAJMP EQU1MOV 62H,#00HMOV 63H,#00HTT0:MOV 71H,#02HCJNE A,#01H,TT1AJMP MUL1KEYSUB:TT1:MOV A,#0EHCJNE A,#02H,TT2MOV DPTR,#7F00HAJMP SUB1MOVX DPTR,ATT2:BEGIN:CJNE A,#03H,TT3ACALL DISMOV A,#03HACALL CLEARAJMP L0ACALL CCSCANTT3:JNZ INK1CJNE A,#04H,TT4AJMP BEGINMOV A,#02HINK1:AJMP L0ACALL DISTT4:ACALL

17、DL1MSCJNE A,#05H,TT5ACALL DL1MSMOV A,#04HACALL CLEARAJMP L0ACALL CCSCANTT5:JNZ INK2CJNE A,#06H,TT6AJMP BEGINMOV A,#07HINK2:AJMP L0MOV R2,#0FEHTT6:MOV R4,#00HCJNE A,#07H,L0COLUM:MOV A,#01HMOV DPTR,#7F03HL0:MOV A,R2ACALL PUTBUFMOVX DPTR,AL1:MOV DPTR,#7F01HPUSH ACCMOVX A,DPTRJB ACC.3,LONEKON:单片机课程设计报告自

18、动化学院网络工程系网络信息08级4班指导教师：何小敏、李传芳姓名： 邱旭勤学号：3108001373ACALL DISMOV DPTR,#7F02HACALL CLEARMOVX DPTR,AACALL CCSCANACALL DL1MSJNZ KONINC R0POP ACCMOV A,R3NEXT:JNB ACC.3,OUTINC R4RL AMOV A,R2MOV R3,AJNB ACC.3,KERRAJMP AGAINRL AMOV R2,AOUT:AJMP COLUMPOP 03HKERR:POP 00HAJMP BEGINPOP ACCCCSCAN:RETMOV DPTR,#7F0

19、3HDDEG:MOV A,#00HDB 0FCH,60H,0DAH,0F2H,MOVX DPTR,A66H,0B6H,0BEH,0E0H,0FEHMOV DPTR,#7F01HDL1MS:MOVX A,DPTRMOV R7,#01HCPL ADL0:ANL A,#0CHMOV R6,#0FFHRETDL1:CLEAR:DJNZ R6,DL1MOV DPTR,#7F02HDJNZ R7,DL0MOV A,#00HRETMOVX DPTR,APUTBUF:RETMOV 50H,51HDIS:MOV 51H,52HPUSH ACCMOV 52H,53HPUSH 00HMOV 53H,APUSH 03

20、HRETMOV A,#0EHMOV DPTR,#7F00HMUL1:MOVX DPTR,ANOPMOV R0,#50HKON1:MOV R3,#0FEHACALL DISMOV A,R3ACALL CCSCANAGAIN:JNZ KON1MOV DPTR,#7F03HMOV 63H,53HMOVX DPTR,AMOV 62H,52HMOV A,R0MOV 53H,#00HMOV DPTR,#DDEGMOV 52H,#00HMOVC A,A+DPTRMOV 70H,#00HRR ARR ARR AMOV 52H,AMOV A,31H ANL A,#0C0H RL ARL AMOV 31H,AMO

21、V A,30H ANL A,#01H RL ARL AORL A,31HMOV 51H, AMOV A,30H ANL A,#0EH RR AMOV 50H,A AJMP L1SUB2:CLR CMOV A,63HSUBB A,53H JC ADD0 MOV 53H,A AJMP LOW1ADD0:CLR CADD A,#08HMOV 53H,A DEC 62HLOW1:MOV A,62H CLR CSUBB A,52H JC ADD1 MOV 52H,A AJMP LOW2ADD1:CLR CADD A,#08H MOV 52H,AAJMP BEGINSUB1:NOPKON2:ACALL D

22、ISACALL CCSCANJNZ KON2MOV 60H,50HMOV 61H,51HMOV 62H,52HMOV 63H,53HMOV 70H,#01HMOV 53H,#00HMOV 52H,#00HMOV 51H,#00HMOV 50H,#00HEQU1:NOPKON3:ACALL DISACALL CCSCANJNZ KON3MOV A,70HCJNE A,#00H,SUB2MUL2:MOV A,62HMOV B,#08HMUL ABADD A,63HMOV 30H,AMOV A,52HMOV B,#08HMUL ABADD A,53HMOV B,30HMUL ABMOV 30H,BM

23、OV 31H,AANL A,#07HMOV 53H,AMOV A,31HANL A,#38HDEC 61HLOW2:CLR CMOV A,61HSUBB A,51H JC ADD2 MOV 51H,A AJMP LOW3ADD2:ADD A,#08HMOV 51H,ADEC 60HMOV 50H,60HLOW3:AJMP L1RESET:NOPKON4:ACALL DISACALL CCSCANJNZ KON4MOV 60H,#00HMOV 61H,#00HMOV 62H,#00HMOV 63H,#00HAJMP MAINEND三、心得体会通过课程设计，巩固和加深对单片机原理课程内容的认识和理

24、解，提高应用水 平；掌握MCS-51汇编语言程序的编制方法；熟悉键盘控制和七段数码管的使用；熟悉 单片机应用系统硬件设计的基本方法。同时，培养了如何在困境中解决问题的能力。应用系统设计1概述随着电子技术水平的不断提高,单片机在日常生活中的应用也越来越广泛，它所给人类 带来的方便也是有目共睹的，其中数字温度计就是一个典型的例子。随着人们对它的要求越 来越高，要为现代人的生活、工作以及科研提供更为方便的设施还需要从单片机技术和更优 越的温度传感器入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。我们设计的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数直观、方便，测温范围广，测温 准确等优点，其输出温度采用数码

25、管显示。主要应用于对测温精度和测温范围要求比较高的 场所，也可在科研实验室使用。该设计主控芯片使用80C51单片机，测温传感器使用“一线 总线”数字化温度传感器DS18B20，使用4位共阴极LED数码管以动态扫描方式，实现温度 显示，能准确达到以上要求。1.1设计目的与意义综合利用所学单片机知识完成一个单片机应用系统设计并仿真实现所要求的功能，从而 加深对单片机软硬件知识的理解和对相关传感器的原理和使用方法的掌握，获得进一步的应 用实践经验，为走出校门从事单片机应用的相关工作打下基础。该设计同时也是我们对所学 理论知识进行的检测和验证，理论与实践相结合，探索知识的真理殿堂，不拘泥于课本，培 养

26、自己发现问题并独立解决问题的能力。1.2设计任务及要求1）基本范围-50C-110C；2）精度误差小于0.5C；3）LED数码直读显示；4）扩展功能；5）可以任意设定上下限报警温度。2系统总体方案及硬件设计数字温度计电路设计总体设计方框图如图2-1所示，主控芯片采80C51，温度传感器采 用DS18B20，用4位LED数码管以动态扫描方式实现温度显示，报警温度调整采用独立按键， 报警电路由蜂鸣器和报警指示灯组成。图2-1系统总体框图2.1主控芯片2.1.1 80C51单片机芯片引脚及功能介绍80C51有40引脚双列直插式DIP和44引脚方形扁平式QFP共两种封装形式。本设计采用40引脚双列直插

27、式设计，其引脚排列如图（a）所示P1. 0 Pl. 1 P1. 2 P1. 3 P1.4 P1. 5 P1.6 P1. 7RST KKD/P3. 0 TKD/P3. 1 IHT0/P3. 2 IHT1/P3. 3 T0/P3. 4 T1/P3. 5 WP3. 6M/P3.（屹 2.1.2芯片引脚介绍KTAL2匚输入/输出口线P0.0P0.7 P1.0P1.7 P2.0P2.7 P3.0P3.7KTAL1P0 口 8位双向口线P1 口 8位双向口线P2 口 8位双向口线P3 口 8位双向口线1 =40 Vcc239 P0. 0 /ADO338 P0.1/AD1437 P0. 2/AD2536 P

28、0. 3/AD3635 P0.4/AD4734 P0. 5/AD5833 P0.6/AD6932 P0. 7/AD71031 EA/VPP1130 ALE/PEJO&1223 PESN1328 P2. 7/A151427 P2.6/A141526 P2. 5/A131625 P2. 4/Al 2引脚排列24 P2. 3/A111823 P2. 2/A101922 P2. 1/A92021 P2. 0/A8地址锁存控制信号ALE在系统扩展时，用于控制把P0 口输出的低8位地址送入锁存器锁存起来，以实现低位 地址和数据的分时传送。外部程序存储器读选通信号PSEN在读外部ROM时PEN有效（低电平）

29、，以实现外部ROM单元的读操作。访问程序存储器控制信号ea当EA为低电平时，对ROM的读操作是针对外部程序存储器的；而当-EA信号为高电平时，对ROM的读操作是从内部程序存储器开始，并可延续至外部程序存储器。复位信号RST当输入的复位信号延续2个机器周期以上高电平时即有效，用于完成单片机的复位操作。 外接晶体引线端XTAL1和XTAL2当使用芯片内部时钟时，XTAL1和XTAL2用于外接石英晶体谐振器和微调电容，当使用 外部时钟时，用于接入外部时钟脉冲信号。地线Vss +5V 电源 Vcc2.2显示电路显示电路采用4位共阴LED数码管，从P0 口输出段码，接470Q上拉电阻，用P2 口的 P2

30、.4-P2.7脚来输出数码管动态扫描位选信号。2.3报警温度调整电路采用独立键盘，分别用外部中断0和1来调整高温报警温度和低温报警温度，在中断中 查询加减按键的动作来调整温度，进入中断后，清EA，然后将与中断1即P3.3脚相连的按 键作为确定键使用。2.4报警电路采用蜂鸣器来发出报警声音，超高亮发光二极管作为报警指示灯，由于80C51的驱动能 力较弱，所以蜂鸣器要加三极管驱动，报警灯外接上拉电阻，单片机用灌电流方式点亮它， 可获得较高的亮度！2.5温度传感器DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器， 与传统的热敏电阻等测温元件相比，它可根据实际要求

31、通过简单的编程实现912位的分辨 率的设定。DS18B20的性能特点如下：零待机功耗；温度以9或12位数字；用户可定义报警设置；可通过数据线供电，电压范围为3.05.5V；独特的单线接口，仅需要一个端口引脚进行通信；多个DS18B20可以并联在一条线上，轻松实现传感器网络组建；报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件。DS18B20内部高速暂存RAM为8字节的存储器，前2个字节包含测得的温度信息，第3 和第4字节TH和TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第5个字节，为配置寄存 器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20温度转换得时间比较长，而且分辨率

32、越高，所需要得温度数据转换时间越长。 具体得分辨率转换为相应精度得温度数值所需时间如表2-1所示。我们的设计采用12位精 度，因此对18B20操作时要对时序根据表2-1来调整。当DS18B20接收到温度转换命令后， 开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂 存存储器的第1、2字节中。单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低8位在先， 高8位在后，数据格式以0.0625C/LSB形式表示。当符号位S = 0时，表示测得的温度值 为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；当符号位S=1时，表示测得的温度值为负值， 要先将补码变成原码，再计算十进制数值。表2

33、-1 DS18B20温度转换时间表R1R0分辨率/位温度最大转换时间00993.750110187.510113751112750另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写时序 很重要。系统对DS18B20的各种操作按协议进行。操作协议为：初使化DS18B20 （发复位脉 冲）f发ROM功能命令一发存储器操作命令一处理数据。1、初始化：单总线的所有处理均从初始化开始。初始化过程是主机通过向作为从机的 DS18B20芯片发一个具有一定时间宽度的初始化脉冲实现的。初始化后，才可进行读写操作。2、ROM操作命令：总线主机检测到DS18B20的存在 便可以发出ROM

34、操作命令。ROM操作命 令如表2-2所示：表2-2 ROM操作命令指令代码Read ROM （读 ROM）33HMatch ROM （匹配 ROM）55HSkip ROM（跳过 ROM）CCHSearch ROM（搜索 ROM）F0HAlarm search（告警搜索）ECH3、存储器操作：存储器操作命令如表2-3所示：4、时序：主机使用时间隙（time slots）来读写DS18B20的数据位和写命令字的位。2.6 DS18B20温度传感器与单片机的接口电路DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地， 2脚作为信号线，3脚接电源；另一种是寄生电源

35、供电方式。本设计采用第一种供电方式， 为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可在信号线与电源线之间接上拉电 阻，接口电路如图2-2所示。表2-3存储区操作命令指令代码Write Scratchpad（写暂存存储器）4EHRead Scratchpad（读暂存存储器）BEHCopy Scratchpad（复制暂存存储器）48HConvert Temperature（温度变换）44HRecall EPROM（重新调用）B8HRead Power supply（读电源）B4H姓名：邱旭勤 学号： 应用系统设计部分DS18B20 - ISIS ProfessionalView Edit

36、 Library Tools Design Graph Source Debug Template System HelpS 麝理 S IlIAT89C52DS18B20DS1822/O0COA 回4-XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2XTAL2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6RSTP0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10PSENP2.3/A11ALEP2.4/A12EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P1.0/T2P3.0/RXDP1.1/T2EXP3.1/TXD I ! I II I ICOMPONENTGND DS18B20 2.7系统整体硬件电路系统整体硬件电路包括：传感器数据采集电路，温度显示电路，上下限报警温度调整电 路和报警电路，如图2-3所示。图中有4个独立式按键可以分别调整温度计的上下限报警温 度，蜂鸣器可以在被测温度超出上下限范围内时，发出报警鸣叫声音，同时报警指示灯超高