《单片机技术及应用项目化教程》课件第6章

项目六综合应用项目

任务1远程报警装置的设计任务2出租车计费器的设计任务1远程报警装置的设计

知识目标：了解和掌握单片机的外围基本芯片的搭接方法，掌握DS18B20温度模块、数据处理模块及显示模块的设计方法。

能力目标：掌握DS18B20的搭建方式、通信过程和LCD显示模块的设计方法。

1.任务要求

(1)以MCS-51系列单片机为核心器件，组成一个远程报警装置。

(2)本装置的温度范围为 -20℃～70℃。

(3)温度用LCD显示，至少能够显示一位小数。

(4)能设定报警温度。

2．硬件设计

本设计主要有DS18B20芯片、LCD显示模块及报警用的蜂鸣器，其硬件总体设计如图6-1所示。

3．主程序流程图

主程序流程图如图6-2所示。图6-1硬件总体设计图6-2主程序流程图

4．主程序设计

程序清单如下：

LED_0 EQU 30H

LED_1 EQU 31H

LED_2 EQU 32H

ADC EQU 35H

TCNTA EQU 36H

TCNTB EQU 37H

H_TEMP EQU 46H ;温度上限

L_TEMP EQU -14H ;温度下限

FLAG BIT 00H

H_ALM BIT P3.0

L_ALM BIT P3.1

SOUND BIT P3.7

CLOCK BIT P2.4

ST BIT P2.5

EOC BIT P2.6

OE BIT P2.7

ORG 00H

SJMP START

ORG 0BH

LJMP INT_T0

ORG 1BH

LJMP INT_T1

START: MOV LED_0, #00H

MOV LED_1, #00H

MOV LED_2, #00H

MOV DPTR, #TABLE

MOV H_TEMP, #60

MOV L_TEMP, #30

MOV TMOD, #12H

MOV TH0, #245

MOV TL0, #0

MOV TH1, #(65536-1000)/256

MOV TL1, #(65536-1000)%256

MOV IE, #8aH

CLR C

SETB TR0 ;为ADC0808提供时钟

WAIT: SETB H_ALM

SETB L_ALM

CLR ST

SETB ST

CLR ST ;启动转换

JNB EOC,$

SETB OE

MOV ADC,P1 ;读取A/D转换结果

CLR OE

MOV A,ADC

SUBB A,#30 ;判断是否低于下限

JC LALM

MOV A,H_TEMP

MOV R0,ADC

SUBB A,R0 ;判断是否高于上限

JC HALM

CLR TR1

LJMP PTOC

LALM: ;低温报警

CLR L_ALM

SETB TR1

CLR FLAG

LJMP PTOC

HALM: ;高温报警

CLR H_ALM

SETB TR1

SETB FLAG

LJMP PtOC

PTOC: MOV A,ADC ;数值转换

MOV B,#100

DIV AB

MOV LED_2,A

MOV A,B

MOV B,#10

DIV AB

MOV LED_1,A

MOV LED_0,B

LCALL DISP

SJMP WAIT

INT_T0: CPL CLOCK ;提供89C51时钟

RETI

INT_T1: MOV TH1,#(65536-1000)/256

MOV TL1,#(65536-1000)%256

CPL SOUND

INC TCNTA

MOV A,TCNTA

JB FLAG,I1 ;判断是高温警报还是低温警报

CJNE A，#30,RETUNE ;低温警报声

SJMP I2

I1: CJNE A,#20,RETUNE ;高温警报声

I2: MOV TCNTA,#0

INC TCNTB

MOV A,TCNTB

CJNE A,#25,RETUNE

MOV TCNTA,#0

MOV TCNTB,#0

LCALL DELAY2

RETUNE: RETI

DISP: MOV A,LED_0 ;数码显示子程序

MOVC A,@A+DPTR

CLR P2.3

MOV P0,A

LCALL DELAY

SETB P2.3

MOV A,LED_1

MOVC A,@A+DPTR

CLR P2.2

MOV P0,A

LCALL DELAY

SETB P2.2

MOV A,LED_2

MOVC A,@A+DPTR

CLR P2.1

MOV P0,A

LCALL DELAY

SETB P2.1

RET

DELAY: MOV R6,#10

D1: MOV R7,#250

DJNZ R7,$

DJNZ R6,D1

RET

DELAY2: MOV R5,#20

D2: MOV R6,#20

D3: MOV R7,#250

DJNZ R7,$

DJNZ R6,D3

DJNZ R5,D2

RET

TABLE: DB3FH,06H,5BH,4FH,66H

DB6DH,7DH,07H,7FH,FH

END

5.知识链接

1)

DS18B20原理及引脚介绍

DS18B20数字温度计是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，线路简单，并且在一根通信线上，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。DS18B20产品的特点如下：

(1)只要求一个端口即可实现通信。

(2)在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。

(3)实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。

(4)测量温度范围为-55℃～+125℃。

(5)数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。

(6)内部有温度上、下限告警设置。

DS18B20的引脚功能描述如下：

(1) GND—地信号。

(2) DQ—数据输入/输出引脚。开漏极单总线接口引脚。当工作于寄生电源时，也可以向器件提供电源。

(3) VDD—电源引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。

2) DS18B20控制命令

DS18B20的ROM命令如表6-1所示。

DS18B20存储控制命令如表6-2所示。

表6-1DS18B20的ROM命令

表6-2DS18B20存储控制命令

DS18B20程序如下：

WENDU_L EQU29H ;用于保存读出温度的低字节

WENDU_H EQU28H ;用于保存读出温度的高字节

XIAOSHU EQU27H ;用于保存温度的小数部分

ZHENGSHU EQU26H ;用于保存整数部分

BIAOZHI BIT50H ;DS18B20检查位：1为存在，0为不存在

ORG

0000H

AJMP MAIN

ORG 0030H

MAIN: MOV SCON,#00H

ACALL DUWEN

ACALL ZHENGHE

ACALL BCD

ACALL DISP

ACALL TIME1

AJMP MAIN

;---------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------

;读温度子程序

;---------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------

DUWEN: SETBP2.0

ACALLFUWEI

;读温度之前必须先复位

JBBIAOZHI,CUNZAI ;查看标志位看DS18B20是否存在，1为存在，0为不存在

RET

;不存在则返回

CUNZAI:

;存在则开始读温度

MOV A,#0CCH

;跳过ROM匹配

ACALL XIE

;调写子程序

MOV A,#44H

;发出温度转换命令

ACALL XIE

;调写子程序

ACALL TIME1

;调1秒延时,等A/D转换完成,现在分辨率为12位,

;温度最大转换时间为750ms

ACALL FUWEI

;读温前需要复位

MOV A,#0CCH

;跳过ROM匹配

ACALL XIE

MOV A,#0BEH

;发读温度命令

ACALL XIE

ACALL DUSHU

;将输出数据读回

CLR P1.2

RET

;---------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------

;复位子程序

;DS18B20复位需要将数据位拉低500μs

;DS18B20收到信号后要等待16～60μs,然后发出60～240μs的低脉冲

;---------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------

FUWEI: SETB P2.0

NOP

CLR P2.0

MOV R0,#3

INTE: MOV R1,#107

;设一个537μs延时

KK1: DJNZ R1,KK1

DJNZ R0,INTE

SETB P2.0

;拉高数据线,等待回应

NOP

NOP

NOP

MOV R0,#25

INTE1: JNB P2.0,INTE2 ;延时50μs等待DS18B20回应,若返回低脉冲则

;说明DS18B20存在

DJNZ R0,INTE1

AJMP INTE3

;经过反应时间而未检测到DS18B20的存在,

;则跳转去清零标志位

INTE2: SETB BIAOZHI

;检测到DS18B20存在,标志位置1

CLR P1.0

AJMP INTE4

INTE3: CLR BIAOZHI

;未检测到DS18B20,标志位清零

AJMP INTE5

INTE4: MOV R0,#120

;延时240μs,确定回应信号已发完

KK:

DJNZ R0,KK

INTE5: SETB P2.0

RET

;---------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------

;写DS18B20子程序

;---------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------

XIE: MOV R2,#8

;写计数寄存器，一共有8位数据

CLR C

LP: CLR P2.0

MOV R3,#6

;设一个延时

LL1: DJNZ R3,LL1

RRC A

;右循环，先输出低位

MOV P2.0,C

MOV R3,#23

;设延时

LL: DJNZ R3,LL

SETB P2.0

NOP

NOP

DJNZ R2,LP

;判断是否完成数据传送

SETB P2.0

;完成传送，拉高数据位

RET

;---------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------

;从DS18B20中读出温度数据子程序

;---------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------

DUSHU: MOV R4,#2

;设读回数据个数指针

MOV R1,#WENDU_L

;把温度数据低位存入29H

RE: MOV R2,#8

;设数据长度指针

RE1:

CLR

C

SETB P2.0

NOP

NOP

CLR P2.0

NOP

NOP

NOP

SETB P2.0

MOV R3,#9

DJNZ R3,$

MOV C,P2.0

MOV R3,#23

NN:

DJNZ R3,NN

RRC

A

DJNZ R2,RE1

MOV @R1,A

DEC R1

;高位存入28H

DJNZ R4,RE

RET

;-----------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------

;数据整合子程序

;温度源数据的整合,读出数据的高字节的低四位决定温度的整数部分

;低字节的低四位决定小数部分

;------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ZHENGHE:

MOV A,#0FH

ANL A,WENDU_L

;低字节的低四位就是小数部分

MOV XIAOSHU,A

;获得小数部分

MOV A,WENDU_L

;将高字节的低四位移入低字节的高四位

MOV C,40H

;获得的新字节就是整数部分的数据

RRC A

MOV C,41H

RRC A

MOV C,42H

RRC A

MOV C,43H

RRC A

MOV ZHENGSHU,A

RET

;---------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------

;显示数据拆解程序、显示程序、延时程序

;---------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------

;数据拆解程序

BCD:

MOV A,ZHENGSHU

MOV B,#10

DIV AB

MOV 50H,A

MOV 51H,B

MOV A,XIAOSHU

MOV R0,#52H

MOV R2,#4

D0: MOV B,#10

MUL AB

MOV B,#16

DIV AB

MOV @R0,A

INC R0

MOV A,B

DJNZ R2,D0

RET

;-----------------------------------

;显示程序

;----------------------------------

DISP:

ACALL TIME

MOV R7,#6

MOV DPTR,#TAB

MOV R0,#55H

LP1: MOV A,@R0;

MOVC A,@A+DPTR

CJNE R7,#2,NE1

ANL A,#07FH

NE1: MOV SBUF,A

JNB TI,$

CLR TI

DEC R0

DJNZ R7,LP1

RET

;----------------------------------------

;延时程序

;----------------------------------------

TIME1: MOV R6,#4

LOOP2: MOV R5,#250

LOOP1: ACALL D1MS

DJNZ R5,LOOP1

DJNZ R6,LOOP2

RET

TIME: MOV R6,#200

LOOP3: ACALL D1MS

DJNZ R6,LOOP3

RET

D1MS: MOV R7,#250

LOOP0: NOP

NOP

NOP

DJNZR7,LOOP0

RET

TAB: DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H

DB99H,92H,82H,0F8H

DB80H,90H,88H,83H

DB0C6H,0A1H,86H,8EH

DB0FFH

END任务2出租车计费器的设计

知识目标：了解应用单片机的定时/计数器以及中断。

能力目标：会使用定时/计数器和中断系统。

1．任务要求

本系统假设速度恒定60km/h(1km/min)，单价一定1.2元/km，起步价6.0元，超过三公里开始计费，每公里加1.2元。由于速度恒定，所以计算的核心是时间。时间单元由单片机的定时/计数器来计算，延时1ms时间的初值由程序来设定。算法公式是：

费用 = 起步价 + (路程-3) × 1.2

路程 = 速度 × 时间(速度恒定，60km/h，也就是1km/min)

若路程小于等于3，则收起步价6元，否则按费用公式计算。

2．硬件电路的设计与制作(应用Proteus画电路原理图)

1)整体硬件电路图

整体硬件电路图如图6-3所示。图6-3硬件电路图由图6-3我们可以清楚地看到，本电路控制核心是AT89C51芯片。该方案采用动态显示的方法。P0口作为数据总线口，分别把数据输送到4个74LS273地址锁存器中，而锁存器的工作需要等待脉冲的到来。脉冲通过写地址端口P3.6和端口P2.0～P2.3并经过或非门来产生。只有把数据送到外部接口时，P3.6口才为低电平，P2.0～P2.3用来控制到底是把数据送往哪一个锁存器。

3.应用程序设计

1)程序流程图的设计

该计费器系统的软件设计分为主程序模块和显示子程序模块。

(1)主程序模块。在主程序模块中，需要完成对各接口芯片的初始化、出租车起步价和单价、中断向量的设计以及开中断、循环等待等工作。另外，在主程序模块中，还需要设置启动/清除标志寄存器、里程寄存器和价格寄存器，并对它们进行初始化。然后，主程序将根据各标志寄存器的内容，分别完成启动、清除、计程和计价等不同的操作。其流程图如图6-4所示。图6-4软件设计流程图当按下轻触开关时，开始对系统初始化，价格和时间都显示0，再次按下开关后，时间单元开始计时，并计算时间是否超过3分钟，超过3分钟，则从第4分钟开始计费。价格单元从起步价6.0元开始计费，每多一分钟，价格单元多加1.2元。

(2)显示子程序模块。显示子程序由显示时间子程序DIS1和显示价格子程序DIS组成。时间由小时、分、秒三个单元组成，共六个数码管。价格由元和角两个单元组成，最大可显示999.9元。

2)程序清单及分析

ORG 0000H ;初始化段地址

LJMP MAIN ;长跳转到主函数MAIN处

ORG 000BH ;TT0开始地址

LJMP TT0 ;长跳转到TT0处

ORG 0030H ;主函数开始地址，避开00～30敏感段

MAIN: MOV SP,#40H ;设堆栈底指针，下一个数据将放在41H单元

MOV 70H,#60 ;价格单元的起步价

MOV 71H,#00 ;价格单元的十位和百位

MOV 72H,#00 ;秒单元清零

MOV 73H,#00 ;分单元清零

MOV 74H,#00 ;时单元清零

MOV 75H,#00 ;75H单元清零备用

CLR 00H

CLR 01H ;将00H、01H单元清零

MOV 6BH,#0AH ;将0AH(即十进制10)放入6B单元

MOV R1,#76H ;把76H放到R1中

KKK: MOV @R1,#00H ;将76H单元的内容清零

INC R1

DJNZ 6BH,KKK ;76H～7FH单元全部清零，备用

LCALL DIS;调用价格显示子程序

LCALL DIS1;调用时间显示子程序

MOV TMOD,#11H ;定时/计数器工作方式设置

MOV TH0,#3CH

MOV TL0,#0B0H ;这句和上一句设置延时50ms

MOV 6EH,#20 ;将6EH单元设置为20，达到1s的延时

G2: LCALL DIS;长调用价格显示子程序

LCALL DIS1;长调用时间显示子程序

JB P1.0,G2 ;开关未按下，等待按下，显示初始状态，全部为零

LCALL TIME1;调用TIME1延时子程序

JB P1.0,G2;开关未按下,跳到G2，否则转到下一步

G1: LCALL DIS

LCALL DIS1

JNB P1.0,G1;开关按下，继续显示价格和时间，并转到中断

SETB EA ;开中断

SETB ET0;定时器0中断允许,向CPU申请中断

SETB TR0 ;定时器0工作允许

SETB 01H ;01H单元置位

LLL: LCALL CHAI;调用现场保护子程序

LCALL DIS

LCALL JISUAN;调用计算子程序

LCALL DIS1

JB P1.0,G3;开关没按下，则返回

LCALL TIME1

JB P1.0,G3

CPL 01H;01H单元此时为零

JNB 01H,G5 ;01H单元内容为0,跳到G5

SETB ET0;定时器0中断允许,向CPU申请中断

G6: LCALL DIS

LCALL DIS1

JNB P1.0,G6;开关按下，显示所走的时间及费用

LJMP MAIN;重新等待下一个工作状态

G5: CLR ET0

G4: LCALL DIS

LCALL DIS1

JNB P1.0,G4

G3: LJMP LLL

TT0: CLR ET0 ;定时一秒

CLR TR0

MOV TH0,#3CH

MOV TL0,#0B0H

SETB TR0

SETB ET0

DJNZ 6EH,JJJ

LCALL ADD1

MOV 6EH,#20

JJJ: RETI

DIS: MOV 6DH,#06H ;价格显示子程序

MOV R0,#7AH

MOV 6CH,#0FEH

HHH: MOV DPTR,#0FDFFH;数据指针出口地址，低8位给P0口，高8给位P2口

MOV A,6CH

MOVX @DPTR,A

MOV A,@R0

MOV DPTR,#TAB ;查表首地址

MOVC A,@A+DPTR ;查表值送A

MOV DPTR,#0FEFFH

MOVX @DPTR,A

LCALL TIME1

MOV A,6CH

RLA

MOV 6CH,A

INC R0

DJNZ 6DH,HHH

RET

DIS1: MOV 6DH,#04H ;时间显示子程序

MOV R0,#72H

MOV 6CH,#0FEH

HHH1: MOV DPTR,#0F7FFH ;FF给P0口,F7给P1.0～P1.3口

MOV A,6CH

MOVX @DPTR,A ;将6CH的内容放到0F7FFH中

MOV A,@R0

MOV DPTR,#TAB ;查表首地址

MOVC A,@A+DPTR ;查表值送A

MOV DPTR,#0FBFFH

MOV R1,6DH

CJNE R1,#03H,K1

ORL A,#80H

K1: MOVX @DPTR,A

LCALL TIME1

MOV A,6CH

RL A

MOV 6CH,A

INC R0

DJNZ 6DH,HHH1

RET

TIME1: MOV 6AH,#0AH /*延时子程序*/

FFF: MOV 69H,#0AH

GGG: DJNZ 69H,GGG

DJNZ 6AH,FFF

RET

JISUAN:

JB 00H,K2 /*判断是否超过3公里及计算价格子程序*/

MOV A,78H

CLR C

SUBB A,#03H

MOV 73H,#06H

JC K3

SETB 00H

LJMP K3

K2: MOV R3,71H

MOV R4,70H

MOV R2,#00H

MOV R5,#00H

MOV R6,#03H

MOV R7,#0E8H

LCALL NDIV42

MOV 75H,R4

MOV A,R6

MOV R3,A

MOV A,R7

MOV R4,A

MOV R2,#00H

MOV R7,#100

LCALL NDIV31

MOV 74H,R4

MOV A,R7

MOV B,#10

DIV AB

MOV 73H,A

MOV 72H,B

K3: RET

CHAI: MOV 6FH,#03H /*保护现场子程序*/

MOV R0,#77H

MOV R1,#7AH

ZZZ: MOV A,@R0

ANL A,#0FH ;保存77H单元中的低4位

MOV @R1,A

MOV A,@R0

SWAP A

ANL A,#0FH

INC R1

MOV @R1,A

INC R0

INC R1

DJNZ 6FH,ZZZ ;循环三次

RET

ADD1: MOV A,77H /*加一子程序*/

CJNE A,#59H,L18

LJMP L19

L18: ADD A,#01H

DA A

MOV 77H,A

LJMP L24

L19: MOV 77H,#00H

JNB 00H,S1

CLR C

MOV A,70H

ADD A,#12

MOV 70H,A

MOV A,71H

ADDC A,#00H

MOV 71H,A

S1: MOV A,78H

CJNE A,#59H,L20

LJMP L21

L20: ADD A,#01H

DA A

MOV 78H,A

LJMP L24

L21: MOV 78H,#00H

MOV A,79H

CJNE A,#23H,L22

LJMP L23

L22: ADD A,#01H

DA A

MOV 79H,A

L23: MOV 79H,#00H

L24: RET

NDIV42: MOV A,R1 /*四除二子程序*/

PUSH ACC

MOV B,#00H

NDV421: MOV A,R2

CLR C

SUBB A,R7

MOV R1,A

MOV A,R5

SUBB A,R6

JC NDV422

MOV R5,A

MOV A,R1

MOV R2,A

INC B

SJMP NDV421

NDV422: PUSH B

MOV B,#10H

NDV423: CLR C

MOV A,R4

RLC A

MOV R4,A

MOV A,R3

RLC A

MOV R3,A

MOV A,R2

RLC A

MOV R2,A

XCH A,R5

RLC A

XCH A,R5

MOV F0,C

CLR C

SUBB A,R7

MOV R1,A

MOV A,R5

SUBB A,R6

JB F0,NCV424

JC NDV425

NCV424: MOV R5,A

MOV A,R1

MOV R2,A

INC R4

NDV425: DJNZ B,NDV423

POP ACC

CLR OV

JNZ NDV426

SETB OV

NDV426: XCH A,R2

MOV R7,A

MOV A,R5

MOV R6,A

POP ACC

MOV R1,A

RET

NDIV31: MOV A,R2