电气自动化(单片机方面)毕业论文

1、山西工程职业技术学院基于单片机控制制的温度采集集 与测量系 别： 电气工工程系 专 业： 电气自自动化 班 级： 电300 姓 名 XXXX 学 号： XXXXXXXXXXXXXXXXX 指导教师： 奥巴马 2011年 5 月月 200 日摘 要近年来，随着大大规模集成电电路的发展，单单片机继续朝朝快速、高性性能方向发展展，从4位、8位单片机发发展到16位、32位单片机机。单片机主主要用于控制制，它的应用用领域遍及各各行各业，大大到航天飞机机，小至日常常生活中的冰冰箱、彩电，单单片机都可以以大显其能。单片机技术与传传感与测量技技术、信号与与系统 HYPERLINK /click/click.p

2、hp?cpid=510&ads_id=602&pid=99003274&cid=3285&url=http%3A/alpari.asp&k=%u5206%u6790&s=http%3A/mishu/View.asp%3Fid%3D21532%26page%3D1&rn=925925&v=1&ref=http%3A/mishu/View.asp%3Fid%3D21532%26page%3D2&province=%u6C5F%u82CF&city=%u5357%u4EAC 分析技术、电电路设计技术术、可编程逻逻辑应用技术术、微机接口口技术、数据据库技术以及及数据结构、计计算机操作系系统、汇编语语言

3、程序设计计、高级语言言程序设计、软软件工程、数数据 HYPERLINK /click/click.php?cpid=1021&ads_id=652&pid=99003274&cid=3285&url=http%3A/bnnr/qunsee_pp.html&k=%u7F51%u7EDC&s=http%3A/mishu/View.asp%3Fid%3D21532%26page%3D1&rn=407407&v=1&ref=http%3A/mishu/View.asp%3Fid%3D21532%26page%3D2&province=%u6C5F%u82CF&city=%u5357%u4EAC 网络通

4、信、数数字信号处理理、自动控制制、误差分析析、仪器仪表表结构设计和和制造工艺等等的结合，使使得单片机的的应用非常广广泛。同时，单单片机具有较较强的管理功功能。采用单单片机对整个个测量电路进进行管理和控控制，使得整整个系统智能能化、功耗低低、 HYPERLINK /click/click.php?cpid=1021&ads_id=657&pid=99003274&cid=3285&url=http%3A/bnnr/qunsee_pp.html&k=%u4F7F%u7528&s=http%3A/mishu/View.asp%3Fid%3D21532%26page%3D1&rn=925925&v=1

5、&ref=http%3A/mishu/View.asp%3Fid%3D21532%26page%3D2&province=%u6C5F%u82CF&city=%u5357%u4EAC 使用电子元件件较少、内部部配线少、成成本低，制造造、安装、调调试及维修方方便。本设计是基于单单片机ATMMAGE166设计的实时时温度采集仪仪，通过本次次设计，我成成功的实现了了利用单片机机对温度的采采集和测量。关键词 单片机 ATMMAGE166 DSS18B200 ICCCAVR目 录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc232676617 1 绪论 PAGEREF _Toc2326

6、76617 h 11 HYPERLINK l _Toc232676618 1.1 课题题背景 PAGEREF _Toc232676618 h 1 HYPERLINK l _Toc232676619 1.2 设计计目的及系统统功能 PAGEREF _Toc232676619 h 1 HYPERLINK l _Toc232676620 2 ATMAAGE16特特性 PAGEREF _Toc232676620 h 1 HYPERLINK l _Toc232676621 2.1 ATTMAGE116产品特性性 PAGEREF _Toc232676621 h 1 HYPERLINK l _Toc2326

7、76622 2.2 引脚脚配置 PAGEREF _Toc232676622 h 1 HYPERLINK l _Toc232676623 3DS18BB20的设计计 PAGEREF _Toc232676623 h 1 HYPERLINK l _Toc232676624 3.1 总体体通信流程及及通信协议 PAGEREF _Toc232676624 h 1 HYPERLINK l _Tooc23266766255 3.2 DS18BB20温度测测量软件的设设计 PAGEREF _Toc232676625 h 1 HYPERLINK l _Toc232676626 3.3 多机机通信软件的的设计 P

8、AGEREF _Toc232676626 h 1 HYPERLINK l _Toc232676627 3.4 DSS18B200工作时序问问题 PAGEREF _Toc232676627 h 1 HYPERLINK l _Toc22326766628 4 电路的的设计 PAGEREF _Toc232676628 h 1 HYPERLINK l _Toc232676629 4.1 温度度测量电路的的设计 PAGEREF _Toc232676629 h 1 HYPERLINK l _Toc232676630 4.2 串口口通信电路的的设计 PAGEREF _Toc232676630 h 1 HYP

9、ERLINK l _Toc232676631 5 分布式温温度采集系统统设计 PAGEREF _Toc232676631 h 1 HYPERLINK l _Toc232676632 6 ICCAAVR制作环环境及介绍 PAGEREF _Toc232676632 h 1 HYPERLINK l _Toc232676633 6.1 ICCCAVR 介绍 PAGEREF _Toc232676633 h 1 HYPERLINK l _Toc232676634 6.2 ICCCAVR 向导 PAGEREF _Toc232676634 h 1 HYPERLINK l _Toc232676635 6.3 I

10、CCCAVR 的IDE 环境境 PAGEREF _Toc232676635 h 1 HYPERLINK l _Toc232676636 结 论 PAGEREF _Toc232676636 h 1 HYPERLINK l _Toc232676637 参考文献 PAGEREF _Toc232676637 h 1 HYPERLINK l _Toc232676638 致 谢 PAGEREF _Toc232676638 h 1 HYPERLINK l _Toc232676639 附件1：总系统统的原理图如如下： PAGEREF _Toc232676639 h 1 HYPERLINK l _Toc2326

11、76640 附件2：单片机机ATMAGGE16控制制DS18BB20的程序序: PAGEREF _Toc232676640 h 11 绪论自从1976年年Intell公司推出第第一批单片机机以来，800年代单片机机技术进入 HYPERLINK /click/click.php?cpid=1021&ads_id=659&pid=99003274&cid=3285&url=http%3A/bnnr/qunsee_360.html&k=%u5FEB%u901F&s=http%3A/mishu/View.asp%3Fid%3D21532%26page%3D1&rn=74074&v=1&ref=http

12、%3A/mishu/View.asp%3Fid%3D21532%26page%3D2&province=%u6C5F%u82CF&city=%u5357%u4EAC 快快速发展时期期，近年来，随随着大规模集集成电路的发发展，单片机机继续朝快速速、高性能方方向发展，从从4位、8位单片机发发展到16位、32位单片机机。单片机主主要用于控制制，它的应用用领域遍及各各行各业，大大到航天飞机机，小至日常常生活中的冰冰箱、彩电，单单片机都可以以大显其能。单单片机在国内内的三大领域域中应用得十十分广泛：第第一是家用电电器业，例如如全自动洗衣衣机、智能玩玩具；第二是是通讯业，包包括电话、手手机和BP机等等；第

13、三是仪器器仪表和计算算机外设制造造，例如软盘盘、硬盘、收收银机、电表表。除了上述述传统领域外外，汽车、电电子工业在国国外也是单片片机应用十分分广泛的一个个领域。它成成本低、集成成度高、功耗耗低、控制功功能多能灵活活的组装成各各种智能控制制装置，由它它构成的智能能仪表解决了了长期以来测测量仪器中的的误差的修正正、线性处理理等问题。单单片机将微处处理器、存储储器、定时/计数器、I/O接口电路路等集成在一一个芯片上的的大规模集成成电路，本身身即是一个小小型化的微机机系统。单片片机技术与传传感与测量技技术、信号与与系统 HYPERLINK /click/click.php?cpid=510&ads_i

14、d=602&pid=99003274&cid=3285&url=http%3A/alpari.asp&k=%u5206%u6790&s=http%3A/mishu/View.asp%3Fid%3D21532%26page%3D1&rn=925925&v=1&ref=http%3A/mishu/View.asp%3Fid%3D21532%26page%3D2&province=%u6C5F%u82CF&city=%u5357%u4EAC 分析技术、电电路设计技术术、可编程逻逻辑应用技术术、微机接口口技术、数据据库技术以及及数据结构、计计算机操作系系统、汇编语语言程序设计计、高级语言言程序设计、软

15、软件工程、数数据 HYPERLINK /click/click.php?cpid=1021&ads_id=652&pid=99003274&cid=3285&url=http%3A/bnnr/qunsee_pp.html&k=%u7F51%u7EDC&s=http%3A/mishu/View.asp%3Fid%3D21532%26page%3D1&rn=407407&v=1&ref=http%3A/mishu/View.asp%3Fid%3D21532%26page%3D2&province=%u6C5F%u82CF&city=%u5357%u4EAC 网络通信、数数字信号处理理、自动控制制、

16、误差分析析、仪器仪表表结构设计和和制造工艺等等的结合，使使得单片机的的应用非常广广泛。同时，单单片机具有较较强的管理功功能。采用单单片机对整个个测量电路进进行管理和控控制，使得整整个系统智能能化、功耗低低、 HYPERLINK /click/click.php?cpid=1021&ads_id=657&pid=99003274&cid=3285&url=http%3A/bnnr/qunsee_pp.html&k=%u4F7F%u7528&s=http%3A/mishu/View.asp%3Fid%3D21532%26page%3D1&rn=925925&v=1&ref=http%3A/mish

17、u/View.asp%3Fid%3D21532%26page%3D2&province=%u6C5F%u82CF&city=%u5357%u4EAC 使用电子元件件较少、内部部配线少、成成本低，制造造、安装、调调试及维修方方便。目前单片机渗透透到我们生活活的各个领域域，几乎很难难找到哪个领领域没有单片片机的踪迹。导导弹的导航装装置，飞机上上各种仪表的的控制，计算算机的网络通通讯与数据传传输，工业自自动化过程的的实时控制和和数据处理，广广泛使用的各各种智能ICC卡，民用豪豪华轿车的安安全保障系统统，录象机、摄摄象机、全自自动洗衣机的的控制，以及及程控玩具、电电子宠物等等等，这些都离离不开单片机机

18、。更不用说说自动控制领领域的机器人人、智能仪表表、医疗器械械了。1.1 课题题背景分布式温度采集集系统广泛应应用在使用了了中央空调的的大型商场、厂厂房、办公大大楼等大型建建筑内。本课课题主要用温温度传感器对对环境温度实实施实时监测测，各结点控控制单元可将将有关 HYPERLINK /click/click.php?cpid=1021&ads_id=625&pid=99003274&cid=3285&url=http%3A/click.cgi%3Fa%3D59068%26d%3D23310%26u%3D%26e%3D&k=%u4FE1%u606F&s=http%3A/mishu/View.asp

19、%3Fid%3D21532%26page%3D1&rn=592592&v=1&ref=http%3A/mishu/View.asp%3Fid%3D21532%26page%3D2&province=%u6C5F%u82CF&city=%u5357%u4EAC 信息上传给计计算机，本课课题研究主要要解决的问题题为分布式控控制结构设计计、多单片机串行通信、温温度的采集与与处理。本设计是基于单单片机ATMMAGE166设计的实时时温度采集仪仪,采用DS188B20可以以采集多路温温度数据(本设计只用用了2路),同时实时时显示所采集集到的温度值值。在传统的的温度测量系系统设计中，往往往采用模拟拟技术进

20、行设设计，这样就就不可避免地地遇到诸如引引线误差补偿偿、多点测量量中的切换误误差和信号调调理电路的误误差等问题;而其中某一一环节处理不不当，就可能能造成整个系系统性能的下下降。随着现现代科学技术术的飞速发展展，特别是大大规模集成电电路设计技术术的发展，微微型化、集成成化、数字化化正成为传感感器发展的一一个重要方向向。美国Daallas半半导体公司推推出的数字温温度传感器DDSl8B220，具有独独特的单总线线接口，仅需需要占用一个个通用I/OO端口即可完完成与微处理理器的通信;在-10+85温度范围内内具有O.01精度;用户可编程程设定912位的分辨辨率。以上特特性使得DSSl8B200非常适

21、用于于构建高精度度、多点温度度测量系统。1.2 设计计目的及系统统功能 本设设计的目的是是以单片机为为核心设计出出一个分布式式温度采集系系统。在传统统测量系统中中，传感器与与计算机接口口的连接是通通过若干条导导线连接。当当传感器数量量较多时，尤尤其是信号线线的长距离传传输时，相互互容易产生干干扰。一个室室内多点温度度测量中，系系统的接线会会非常多，导导线往往不易易铺设，使得得测量工作非非常困难。采采用总线结构构数字式传感感器，配合单单片机及PCC机串口进行行长距离数据据通信，则可可以很容易解解决这个问题题，该系统最最多可以检测测256 路温温度信号，在在室内多点温温度测量控制制中能达到很很好的

22、效果。通通过本课题设设计，综合运运用单片机及及接口技术、微微机原理、通通信协议，锻锻炼动手操作作 HYPERLINK /click/click.php?cpid=1021&ads_id=652&pid=99003274&cid=3285&url=http%3A/bnnr/qunsee_pp.html&k=%u80FD%u529B&s=http%3A/mishu/View.asp%3Fid%3D21532%26page%3D2&rn=862825&v=1&ref=http%3A/mishu/View.asp%3Fid%3D21532%26page%3D1&province=%u6C5F%u82C

23、F&city=%u5357%u4EAC 能力，综合运运用能力，学学习论文的写写作方法和步步骤。 设计计的温度控制制系统有以下下功能及特点点：(a)实现在一一条数据总线线上接多个DDS18B220器件；(b)测温范围围099；(c)温度显示示：采用2个4位数码管,显示采样温温度值； 并在电脑上上一同显示；(d)精度00.01。2 ATMAAGE16特特性本章介绍了ATTMAGE116的产品特特性和ATmegga16的结构。由于于其先进的指指令集以及单单时钟周期指指令执行时间间，ATmeega16 的数据吞吐吐率高达 11MIPS MHz，从从而可以缓减减系统在功耗耗和处理速度度之间的矛盾盾。2.

24、1 ATTMAGE116产品特性性1、 高性能、低低功耗的 88 位 AVR 微处理器2、 先进的RRISC结构构（a）131 条指令（b）32 个个8 位通用工工作寄存器（c）全静态工工作（d）工作于116 MHzz 时性能高高达16 MMIPS（e）只需两个个时钟周期的的硬件乘法器器（f）大多数指指令执行时间间为单个时钟钟周期3、 非易失性性程序和数据据存储器（a）16K 字节的系统统内可编程 Flashh擦写寿命: 10,0000 次（b） 具有独独立锁定位的的可选Booot 代码区区通过片上BBoot 程程序实现系统统内编程真正正的同时读写写操作（c）512 字节的EEPPROM擦写写

25、寿命: 1100,0000 次（d）1K 字字节的片内SSRAM（e）可以对锁锁定位进行编编程以实现用用户程序的加加密4、 JTAGG 接口( 与IEEE 1149.1标准兼容容 )（a）符合JTTAG标准的的边界扫描功功能（b）支持扩展展的片内调试试功能（c）通过JTTAG接口实实现对 Fllash、EEPROOM、熔丝位位和锁定位的的编程5、 外设特点点（a）两个具有有独立预分频频器和比较器器功能的8 位定时器/计数（b）一个具有有预分频器、比比较功能和捕捕捉功能的116 位定时时器/计数（c）具有独立立振荡器的实实时计数器RRTC（d）四通道PPWM（e）8路 110 位ADC8 个单端

26、通道道TQFP 封装的7 个差分通通道2个具有可编编程增益（1x, 110 x, 或或200 x）的的差分通道（f）面向字节节的两线接口口（g） 两个可可编程的串行行USARTT（h） 可工作作于主机/从机模式 SSPI串行接接口（i） 具有独独立片内振荡荡器的可编程程看门狗定时时器（j） 片内模模拟比较器6、 特殊的处处理器特点（a）上电复位位以及可编程程的掉电检测测（b）片内经过过标定的RCC 振荡器（c）片内/片片外中断（d）6种睡眠眠模式 : 空 ADC噪声声抑制模式、省省电模式、掉掉电模式、SStandbby 、式以扩展的的Standdby 模式式7、 I/O和和封装（a）32 个个

27、可编程的II/O口（b）40 引引脚PDIPP封装 , 444 引脚 TQFFP 封装,与 44 引脚脚MLF封装8、 工作电压压:（a）ATmeega16LL：2.7 - 5.5VV（b）ATmeega16：4.5 - 5.5VV9、速度等级（a）0 - 8 MHzz ATmeega16LL（b）0 - 16 MHHz ATmmega16610、 ATmmega166L在 1 MHHz, 3VV, 25 CC时的功耗（a）正常模式式: 1.11 mA（b）空 : 0.35 mA（c）掉电模式式: 11 A2.2 引脚脚配置ATmega116是基于增增强的AVRRRISC结结构的低功耗耗8位C

28、MOS微控控制器。由于于其先进的指指令集以及单单时钟周期指指令执行时间间，ATmeega16 的数据吞吐吐率高达 11MIPS MHz，从从而可以缓减减系统在功耗耗和处理速度度之间的矛盾盾。ATMAAGE16引引脚分布如图图2.1所示。AVR 内核具具有丰富的指指令集和 332 个通用用工作寄存器器。所有的寄寄存器都直接接与算逻单元元(ALU) 相连接，使使得一条指令令可以在一个个时钟周期内内同时访问两两个独立的寄寄存器。这种种结构大大提提高了代码效效率，并且具具有比普通的的 CISCC微控制器最最高至 100倍的数据吞吞吐率。ATTmega116 有如下下特点 166K字节的系系统内可编程程

29、Flashh(具有同时时读写的能力力，即RWWW)，图2.1 ATTMAGE116引脚分布布AVR 内核具具有丰富的指指令集和 332 个通用用工作寄存器器。所有的寄寄存器都直接接与算逻单元元(ALU) 相连接，使使得一条指令令可以在一个个时钟周期内内同时访问两两个独立的寄寄存器。这种种结构大大提提高了代码效效率，并且具具有比普通的的 CISCC微控制器最最高至 100倍的数据吞吞吐率。ATTmega116 有如下下特点 166K字节的系系统内可编程程Flashh(具有同时时读写的能力力，即RWWW)，512 字节节 EEPRROM，1K字节 SRAAM，32 个通用用I/O 口线线，32 个

30、通用用工作寄存器器，用于边界界扫描的 JJTAG 接接口，支持片片内调试与编编程，三个具具有比较模式式的灵活的定定时器/计数(T/CC),片内/外中断，可可编程 USSART，有有起始条件检检测器的通用串行接接口，8路10位具有可可选差分输入入级可编程增增益 (TQQFP 封装装 ) 的 ADC ，具有片内内振荡器的可可编程看门狗狗定时器，一一个 SPII串行端口，以以及六个可以以通过软件进进行选择的省省电模式。 工作于空闲闲模式时 CCPU 停止止工作，而 USARTT、两线接口口、 A/DD 转换器、 SSRAM、 T/C、 SPI 端口以及中中断系统继续续工作；掉电电模式时晶体体振荡器停

31、止止振荡，所有有功能除了中中断和硬件复复位之外都停停止工作；在在省电模式下下，异步定时时器继续运行行，允许用户户保持一个时时间基准，而而其余功能模模块处于休眠眠状态；ADDC噪声抑制制模式时终止止CPU 和除除了异步定时时器与ADCC以外所有 II/O 模块块的工作，以以降低 ADDC 转换时时的开关噪声声； Staandby 模式下只有有晶体或谐振振振荡器运行行，其余功能能模块处于休休眠状态，使使得器件只消消耗极少的电电流，同时具具有快速启动动能力；扩展展 Stanndby 模模式下则允许许振荡器和异异步定时器继继续工作。本本芯片是以 Atmell 高密度非非易失性存储储器技术生产产的。片内

32、 ISP FFlash 允许程序存存储器通过 ISP 串串行接口，或或者通用编程程器进行编程程，也可以通通过运行于 AVR 内内核之中的引引导程序进行行编程。引导导程序可以使使用任意接口口将应用程序序下载到应用用Flashh存储区(AppplicaationFFlash Memorry)。在更更新应用Fllash存储储区时引导FFlash区区(Boott Flassh Memmory)的的程序继续运运行，实现了了 RWW 操作。 通过 8 位 RISCC CPU 与系统内可可编程的 FFlash 集成在一个个芯片内， ATmegga16 成成为一个功能能强大的单片片机，为许多多嵌入式控制制应用

33、提供了了灵活而低成成本的解决方方案。3DS18BB20的设计计本章介绍了系统统软件设计，并并具体介绍了了实现和调试试的方法，以以及分布式温温度采集系统统的通信流程程和DS188B20温度度测量软件的的设计思路、DS18B20工作的时序问题。3.1 总体体通信流程及及通信协议总体通信流程体体现在PC机，单片片机主机及各各从机的通信信，信号接受受及发送，这这个设计中，通通信协议是一一个非常重要要也很复杂的的部分，在由由PC 机与单单片机组成的的系统中，常常要涉及通信信问题，如果果没有统一的的通信协议，PC机与单片机之间的 HYPERLINK /view/1527.htm 信息传递就无法识别。通信协

34、议是指通通信各方事前前约定规则,我们可以简简单地理解为为各计算机之之间进行相互互会话所使用用的共同语言言.PC机与单单片机在进行行通信时,必须使用的的通信协议。首先，在设计中中自定义几个个数据通信协协议，如下问问提到的“aa”、“b”、“c”、“d”、“g”、“h”。这些些协议一旦定定义，在后面面的执行过程程中就代表了了固定的含义义，不再改变变，PC机、单片片机、从机都都靠识别这个个协议来执行行程序，发送送一个字节的的数据，接受受几个字节的的数据，所有有的数据协议议全都建立在在这2个操作方法法上。本设计中自定义义“a”为PC机与单片片机主机间的的数据协议，意意思为要求主主机发送一号号从机的温度

35、度给PC机；自定义“b”为为PC机与单片片机主机间的的数据协议，意意思为要求主主机发送二号号从机的温度度给PC机；自定义“c”为为从机与主机机间的数据协协议，它代表表从机向主机机发送完四位位当前采集的的温度，这里里一号从机和和二号从机采采集的温度，都都定义为“cc”；自定义“d”为为PC机与单片片机主机之间间的数据协议议，意思为开开始和完成命命令的信号；自定义“g”为为一号从机和和单片机主机机之间的数据据协议，意思思为主机表示示要采集一号号从机的温度度数据，一号号从机要求单单片机主机准准备接收；自定义“h”为为二号从机和和单片机主机机之间的数据据协议，意思思为主机表示示要采集二号号从机的温度度

36、数据，二号号从机要求单单片机主机准准备接收。具体流程如下：1、PC机向单单片机主机发发送“d”：这步是流程的开开始，PC机向单片片机主机发送送数据协议，要要求主机把接接收的温度发发送给PC机显示；2、单片机主机机向一号从机机发送“g”：单片机主机在接接收到PC机发送的的“d”信号后后，会立即向向一号从机发发送“g”，要求求一号从机采采集温度并且且将温度发回回单片机主机机；3、一号从机回回发“g”：一号从机接收到到单片机主机机的命令后，会会立即向单片片机主机回发发信号，要求求单片机主机机做好接收准准备；4、向主机发送送四位当前采采集的温度，并并回发发送完完成标记“cc”；一号从机回发信信号后，向

37、主主机发送四位位采集的温度度，这个温度度在前文已提提到标记为“cc”；5、主机发送“hh”给2号从机：主机在接收到一一号从机发来来的“c”命令后后，会立刻发发送“h”信号给给二号从机，表表示要采集二二号从机的数数据；6、2号从机回回发“h”：二号从机接收到到单片机主机机的命令后，会会立即向单片片机主机回发发信号，要求求单片机主机机做好接收准准备； 7、向主机发送送四位当前采采集的温度，并并回发发送完完成标记“cc”：二号从机向单片片机主机回发发完信号后，向向主机发送四四位当前采集集的温度，这这个温度标记记为“c”；8、主机发送“dd”给PC机：单片机主机在接接收到二号从从机发送来的的信号后，立

38、立刻发送信号号给PC机，表示示完成PC机的前一一指令；9、PC发送“aa”给主机：PC机在接收到到单片机主机机发送的信号号后，发送新新一个指令给给单片机主机机，要求单片片机主机发送送一号从机采采集的温度数数据；10、主机将一一号从机温度度数据发送给给PC机：单片机主机接收收到PC机的命令令后将一号从从机发送过来来的四位当前前温度数据转转换成ASCCII码后，发发送给PC机，因为为PC机只能读读取ASCIII码；11、PC机发发送“b”给主机机：PC机接收到单单片机主机发发送的即时温温度后会立即即发送另一指指令给单片机机主机，要求求单片机主机机发送二号从从机采集的温温度数据；12、主机将二二号从

39、机温度度数据发送给给PC机，发送送完成后，返返回（1）：单片机主机接收收到PC机的命令令后将二号从从机发送过来来的四位当前前温度数据同同样也转换成成ASCIII码后，发送送给PC机。此时时一个完整过过程结束，将将返回（1）开始另一一轮采集。3.2 DSS18B200温度测量软软件的设计由于DS18BB20 单线线通信功能是是分时完成的的，它有严格格的时隙概念念，因此读写写时序很重要要。系统对DDS18B220的各种操操作必须按协协议进行。操操作协议为：初始化DSS18B200（发复位脉脉冲）发ROM 功能能命令发存储器操操作命令处理数据。主主机控制DSS18B200完成温度转转换的程序必必须经

40、过3个步骤：初初始化、ROOM操作指令令、存储器操操作指令。假假设单片机系系统所用的晶晶振频率为112MHz，根根据DS188B20的初初始化时序、写写时序和读时时序，分别编编写3个子程序：INIT为初初始化子程序序，WRITTE 为写（命命令或数据）子子程序，REEAD为读数数据子程序，所所有的数据读读写均由最低低位开始。主主程序的主要要功能是负责责温度的实时时显示、读出出并处理DSS18B200的测量温度度值，温度测测量每1s 进行一次，流流程图如图33.1所示 。读出温度子程序序的主要功能能是读出RAAM中的9个字节，在在读出时需进进行CRC 校验，校验验有错时不进进行温度数据据的改写，

41、其其程序流程图图如图3.22所示。从DS18B220读取出的的二进制值必必须先转换成成十进制值，才才能用于字符符的显示。因因为DS188B20的转转换精度为9912 位可选选，为了提高高精度采用112位。在采采用12位转换精精度时，温度度寄存器里的的值是以0.0625为为步进的，即即温度值为温温度寄存器里里的二进制值值乘以0.00625，就就是实际的十十进制温度值值。3.3 多机机通信软件的的设计ATMAGE116单片机有有串行发送缓缓冲器接收收缓冲器(SSBUF)、串串行口控制寄寄存器(SCCON)、特特殊功能寄存存器(PCOON)。通过过设置SCOON可以有四四种工作方式式，其中工作作方式

42、2、3 适用于多多机通信。在在串行通信前前，通过程序序预先将各从从机串行口设设置为方式22或方式3，并使SM22和REN(允许许串行接收控控制位)为1，允许串行行口中断。主主机与从机通通信时，将SSM2置0，准备接收收数据，否则则维持SM22为1，这样在主主机发送数据据时(此时主机发发送数据中第第9 位为0)，只有地地址相符的从从机可接收数数据，图3.1 DSS18B200温度主程序序流程图 图图3.2 读出温度子子程序流程图图其余从机对数据据信息不予理理睬，从而可可以实现多机机通信集散型型控制系统将将各控制单元元分散到现场场各控制点。从从机主程序和和串行口中断断服务程序如如图3.3所示。 P

43、C 机与与单片机的串串口通信中，ATMAGE16单片机的Pl.3和Pl.4口分别模拟串行通信的发送和接收端，其接口程序主要由发送子程序和接收子程序组成。通信速率9600bps，帧格式为N.8.l。发送时，先发送一个起始位(低电平)，接着 按低位在先的顺序发送8位数据，最后发送停止位。接收时，先判断P1.4接收端口是否有起始低电平出现，如有则按低位在先的顺序接收8位数，最后判断P1.4 口是否有停止高电平出现，如有则完成一个数据接收，否则继续等待。其中软件编写要严格按照异步通信的时序进行。图3.3 从机机主程序和串串行口中断服服务程序3.4 DSS18B200工作时序问问题DS18B200的一线

44、工作作协议流程是是：初始化ROM操作作指令存储器操作作指令数据传输。其其工作时序包包括初始化时时序、写时序序和读时序。 主机即单片机首首先发4800us960uss的低电平，进进行复位，然然后释放总线线，之后总线线被外部上拉拉电阻电阻抬抬高，大约等等待15660us之后后，DS188B20发出出60到240uss的低电平信信号，以示存存在，至此初初始化结束。 写“0“的时候，首先单片机发复位信号，然后发“0”于是低电平持续60us就完成了写“0”写“1”的时候首先单片机发复位信号，持续时间大于1us小于15us然后发“1”持续50us以上即可。 读时序也是主机先发低电平，然后在15us内检测连

45、接DS18B20的数据线的引脚，从而读得相应值。4 电路的设设计本章分析了分布布式温度采集集系统的各主主要功能模块块的设计与实实现，具体包包括温度测量量电路模块和和串口通信电电路模块。4.1 温度度测量电路的的设计温度测量采用DDS18B220 数字式式温度传感器器。由DS118B20 构成的智能能温度测量装装置由三部分分组成：DSS18B200 温度传感感器、ATMMAGE166、显示模块块。产品的主主要技术指标标：测量范围：-55+125，测量精度：0.5，反应时间5500ms。为为了达到更高高的精度，则则在对DSll8B20测测温原理进行行详细分析的的基础上，采采取直接读取取DSl8BB

46、20内部暂暂存寄存器的的方法，将DDSl8B220 的测温温分辨率提高高到0.0110.1，DSl8BB20内部暂暂存寄存器的的分布如表44-1所列，其其中第7字节存放的的是当温度寄寄存器停止增增值时计数器器l的计数剩余余值，第8字节存放的的是每度所对对应的计数值值。这样，就就可以通过下下面的方法获获得高分辨率率的温度测量量结果。表4-1 DS18BB20内部暂暂存器序号寄存器名称作用序号寄存器名称0温度低字节以16位补码形形式存放4、5保存字节1、221温度高字节6计数器余值2TH/用户字节节1存放温度上限7计数器/3HL/用户字节节2存放温度下限8CRC基于DS18BB20的温度度测量装置

47、电电路图如图44.1所示：图4.1 温度度测量电路温度传感器DSS18B200将被测环境境温度转化成成带符号的数数字信号（以以十六位补码码形式，占两两个字节），传传感器可置于于离装置1550米以内的任何何地方，输出出脚I/O直接与与单片机的PP1.1 相相连，R1为上拉电电阻，传感器器采用外部电电源供电。AATMAGEE16 是整整个装置的控控制核心，AATMAGEE16内带1K字节的FlaashROMM,用户程序序存放在这里里。显示器模模块由四位一一体的共阳数数码管和4个9012组成成。系统程序序分传感器控控制程序和显显示器程序两两部分，传感感器控制程序序是按照DSS18B200的通信协议议

48、编制。系统统的工作是在在程序控制下下，完成对传传感器的读写写和对温度的的显示。4.2 串口口通信电路的的设计为了增加单片机机多机通信的的距离，该部部分电路采用用RS2322标准接口，通通信距离可以以达到15米；如果采用用RS4222 或是RS4885 接口，通通信距离会更更远。多机通通信接口原理理图见图1 。在数据传传输过程中采采用的是RSS232 电电平，提高了了抗干扰能力力。需要在主主机串行接口口和从机串行行接口进行电电平转换：TTTL-RSS232-TTTL。这都都是用MAXX232 接接口芯片实现现的，具体的的电路如图44.2所示。图4.2 TTTL-RSS232-TTTL电平转转换电

49、路通信电路是本设设计的重要组组成部分,负责温度数数据的采集和和数据的上传传。包括单片片机多机串口口通信电路,PC 机与与ATMAGGE16的串串口通信电路路。其中主单单片机ATMMAGE166既要和从机机通信,还要负责将将数据通过串串口发送到PPC机上。而而ATMAGGE16 单单片机只有一一个串行通信信口，这就需需要用硬件或或是软件扩展展一个串行通通信口。本设设计采用一种种用单片机普普通I/O口和相相应软件实现现串行通信的的方法。5 分布式温温度采集系统统设计数字式传感器一一般采用单总总线技术(11-WIREEBUS），即即在单片机或或计算机接口口中只用一根根导线（输入入/ 输出信号号线），

50、美国国Dallaas公司最新新推出的1-WireBBus数字式式温度传感器器DS18BB20，与传传统的温度传传感器不同，它它能够直接读读出被测温度度，并且可根根据实际要求求通过简单的的编程实现9912位的数字字值读数方式式，可以分别别在93.775ms 和和750mss内将温度值值转化为9 位和12位的数字字量，对应的的可分辨温度度分别为0.5、0.25、0.1255和0.06225；为实现与与PC机串口长长距离数据通通信，系统采采用了RS2232 串行行接口，通信信距离可以达达到15m，如果果采用RS4422或RS4855串行接口可可以达到10000m。串串口通信由PPC机与单片片机的通信

51、和和单片机多机机通信组成，每每个从机负责责温度的测量量然后通过多多机通信把温温度数据发送送到主单片机机上，最后PPC机通过VB程序控制制串口把主单单片机上的所所有温度数据据收集起来。系系统框图如图图5.1所示。图5.1 系统统框图6 ICCAAVR制作环环境及介绍本章介绍了ICCCAVR的的制作环境，ICCAVR 中的文件类型及其文件的扩展名、附注和扩充，并介绍了IAR 或其它ANSI C 编译系统的代码转换。6.1 ICCCAVR 介绍本节主要介绍了了ICCAVVR文件的基基本特点、类类型、扩展名名等。6.1.1 ImageeCraftt 的ICCAVVR 介绍ImageCrraft 的的I

52、CCAVVR 是一种种使用符合AANSI 标标准的C 语言来开开发微控制器器(MCU)程序的一个个工具,它有以下几几个主要特点点:ICCAVR 是一个综合合了编辑器和和工程管理器器的集成工作作环境（IDDE），其可可在WINDDOWS9XX/NT 下下工作。源文件全部被组组织到工程之之中，文件的的编辑和工程程的构筑也在在这个环境中中完成。编译译错误显示在在状态窗口中中，并且当你你用鼠标单击击编译错误时时，光标会自自动跳转到编编辑窗口中引引起错误的那那一行。这个个工程管理器器还能直接产产生您希望得得到的可以直直接使用的IINTEL HEX 格格式文件，IINTEL HEX 格格式文件可被被大多数

53、的编编程器所支持持，用于下载载程序到芯片片中去。ICCAVR 是一个32 位的程序，支支持长文件名名。本论文并不介绍绍通用的C 语言语法知知识，仅介绍绍使用ICCC AVR 所必须具备备的知识。 6.1.2 ICCAVVR 中的文文件类型及其其扩展名文件类型是由它它们的扩展名名决定的，IIDE 和编编译器可以使使用以下几种种类型的文件件。输入文件：.c 扩展名表示示是C 语言源文文件.s 扩展名表示示是汇编语言言源文件.h 扩展名表示示是C 语言的头头文件.prj 扩展展名表示是工程程文件，这个个文件保存由由IDE 所创创建和修改的的一个工程的的有关信息。.a 扩展名库文文件，它可以以由几个库

54、封封装在一起。libcavr.a 是一个包含了标准C 的库和AVR 特殊程序调用的基本库。如果库被引用，链接器会将其链接到您的模块或文件中。您也可以创建或修改一个符合你需要的库。输出文件.s 对应每个个C 语言源文文件，由编译译器在编译时时产生的汇编编输出文件。.o 由汇编文文件汇编产生生的目标文件件，多个目标标文件可以链链接成一个可可执行文件。.hex INNTEL HHEX 格式式文件，其中中包含了程序序的机器代码码。.eep INNTEL HHEX 格式式文件，包含含了EEPRROM 的初初始化数据。.cof COOFF 格式式输出文件，用用于在ATMMEL 的AvrSttudio 环境

55、下进行行程序调试。.lst 列表表文件，在这这个文件中列列举出了目标标代码对应的的最终地址。.mp 内存映映象文件 它包含了您您程序中有关关符号及其所所占内存大小小的信息.cmd NooICE 22.xx 调调试命令文件件。.noi NooICE 33.xx 调调试命令文件件。.dbg ImmageCrraft 调调试命令文件件。6.1.3 附注和扩充充#pragmaa （编译附附注）这个编译器接受受以下附注：#pragmaa inteerruptt_handdler : : .这个附注必须在在函数之前定定义，它说明明函数funnc1、func22 是中断操操作函数，所所以编译器在在中断操作函

56、函数中生成中中断返回指令令reti 来代替普通通返回指令rret ，并并且保存和恢恢复函数所使使用的全部寄寄存器；同样样编译器根据据中断向量号号vectoor nummber 生生成中断向量量地址。#pragmaa ctassk 这个附注指定了了函数不生成成挥发寄存器器来保存和恢恢复代码，它它的典型应用用是在RTOOS实时操作作系统中让RRTOS 核核直接管理寄寄存器。#pragmaa textt:改变代码段名称称，使其与命命令行选项相相适应。#pragmaa dataa:改变数据段名称称，使其与命命令行选项相相适应。这个个附注在分配配全局变量至至EEPROOM中时必须须被使用。#pragma

57、a abs_addreess:函数与全局数据据不使用浮动动定位（重定定位），而是是从开始分配绝绝对地址。这这在访问中断断向量和其它它硬件项目时时特别有用。#pragmaa end_abs_aaddresss结束绝对定位，使使目标程序使使用正常浮动动定位。C+ 注释如果你选择了编编译扩充(PProjecct-Opptionss-Commpilerr)，你可以以在你的源代代码中使用CC +的 / 类型型的注释。二进制常数如果你选择了编编译扩充(PProjecct-Opptionss-Commpilerr)，你可以以使用0b* 来指定二二进制常数，例例如0b100101 等等于十进制数数21。在线汇

58、编你可以使用assm(sttring)函数来指指定在线汇编编代码。6.1.4 代码转换IAR 或其它它ANSI C 编译系系统的代码转转换IAR C 编编译器作为应应用于AVRR 的第一个个C 编译器，它它有十分丰富富的源代码。当当你从IARR编译系统转转换到ImaageCraaft 编译译系统时，绝绝大多数符合合ANSI C标准的程程序代码不需需要转换，IIAR C 中IO 寄存器器的定义与IICCAVRR 也是相同同的。中断操作描述，ICCAVR 使用pragma 附注描述中断操作函数，而IAR 引入了语法扩充（interrupt 关键字），下面是一个对照：在 ICCAVVR 中：#pra

59、gmaa inteerruptt_handdler ffunc:44 / 44 是这个中中断的向量号号，funcc 为中断处处理函数名称称，ICCAAVR 可以以使多个中断断向量共用一一个中断处理理函数。在 IAR 中中：interruupt vvectorr_namee funnc() / vecctor_nname 是是某一个中断断向量的名称称，IAR C 的中断断向量地址使使用中断名称称来代替，以以增加程序的的可读性。扩充关键字IAR 引入fflash 关键字将项项目分配进入入程序存贮空空间（FLAASH 存贮贮器），ICCCAVR 使用consst 关键字字来达到相同同的目的。过程调用

60、转换在两个编译系统统之间函数参参数传递使用用的寄存器是是不同的，这这仅影响手工工写的汇编函函数。在线汇编、宏等等，IAR 不支持在线线汇编符号，而而ICCAVVR 支持在在线汇编。6.2 ICCCAVR 向导自你启动 IDDE 后，首首先从Prooject 菜单系统选选择Openn 命令，进进入icccexammples.avr 目目录并且选择择并打开“lled”工程程，工程管理理器显示在这这个工程中只只有一个文件件led.cc。 然后从Prooject 菜单中选择择Optioons 命令令打开工程编编译选项，在在Targget标号号下选择目标标处理器。然然后从Prooject 菜单中选择择M