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1、辽宁工程技术大学专业课程综合训练项目说明书题 目： 温度检测系统设计 课程名称： 单片微型计算机原理与应用 班级： 学 号： 姓名： 指导教师： 李文华 完成日期： 2016/12/26 一、设计题目温度检测系统设计二、设计内容1-温度由8个LED小灯显式040的温度范围，即，8个小灯全灭表示当前温度小于0，全亮为大于40，在此其间有8个档位，每亮一盏小灯表示升高5。2-单片机通过读取DS18B20的温度寄存器，获得当前温度值并显示在8个LED灯上。三、综合训练要求设计说明书（30005000字） 1份四、 评分标准序号评分标准满分实际得分1设计方案是否可行，设计依据是否充分，软硬件资源分配是
2、否合理42设计说明书设计过程是否清晰，设计内容是否全面，计算是否正确，行文章节格式是否规范43绘图是否清晰，标注是否表达准确规范2总分10补充评分要求：对综合训练项目中，能够采用开发板调试，或软件仿真的形式实现功能，将视难易程度及能够按时提交情况酌情提分，但不超过每个综合项目满分10分的标准。五、指导教师评语该生设计的过程中表现 ，设计内容反映的基本概念及计算 ，设计方案 ，说明书撰写 ，答辩表现 。成 绩： 指导教师日期 目录1 系统总体设计1.1 系统总体设计思路.41.2 设计目的.41.3 设计步骤.41.4 设计方案.42 硬件设计2.1 温度检测系统的硬件组成.42.2 单片机功能
3、和特点.42.3 A/D模数转换.72.4 DS18B20温度传感器.83 软件设计3.1 程序流程图.103.2 汇编语言程序.114 结论.155参考文献.151 系统总体设计1.1系统总体设计思路：将 DS18B20的温度寄存器与单片机相接，然后单片机没间隔多长时间就读取一下DS18B20的温度寄存器，然后判定一下温度大概的范围，找到满足的范围就跳转相应的程序段，点亮相应的小灯。1.2设计目的：利用单片机的8个LED小灯大概显示温度范围1.3 1.明晓硬件的功能和原理。 2.设计外部电路。3.画出程序流程图。4.设计程序。5.将程序输入开发板或模拟器进行验证修改。1.4设计方案：（1）调
4、用延时子程序，设定读取间隔时间 （2）读取DS18B20的温度寄存器（3） 判断温度范围（4）跳转到相应的程序段，点亮LED小灯（5）进行循环显示2 硬件设计2.1温度检测系统的硬件组成：主要是由单片机、模数转换器、温度传感器三部分组成2.2各部分的功能：（1）单片机AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪
5、烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。它主要负责各个模块的初始化工作；设置定时器、寄存器的初值；读取并处理来自温度传感器的信号；处理按键响应；控制液晶实时显示等。 AT89C51管脚图VCC:电源GND:地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
6、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，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节引脚号第二功能P1.0T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制
7、）P1.5MOSI（在系统编程用）P1.6MISO（在系统编程用）P1.7SCK（在系统编程用）P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2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，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR）时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVXRI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2
8、口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3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，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号RST:复位输入。ALE/PROG：地址锁存控制信号。PSEN:外部程序存储器选通信号。EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2:振荡器反相
9、放大器的输出端。（2）模数转换模块：ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。ADC0808是ADC0809的简化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真时采用ADC0808进行A/D转换，实际使用时采用ADC0809进行A/D转换。 引脚功能（外部特性）ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如右图所示。各引脚功能如下：15和2628（IN0IN7）：8路模拟量输入端。8、14、15和1721：8位数字量输出端。22（ALE）：地址锁存允许信号，输入
10、，高电平有效。6（START）：AD转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。7（EOC）：AD转换结束信号，输出，当AD转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。9（OE）：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当AD转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。10（CLK）：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。12（VREF（+）和16（VREF（-）：参考电压输入端11（Vcc）：主电源输入端。13（GND）：地。2325（ADDA、ADDB、ADDC）：3位地址输入线，用
11、于选通8路模拟输入中的一路 ADC808管脚图（3）数据采集模块：传感器DS18B20具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点，在实际应用中取得了良好的测温效果。其管脚图如图 1.DS18B20的特性9（1）适应电压范围更宽，电压范围：3.05.5V，寄生电源方式下可由数据线供。（2）独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。（3）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。（4）DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一
12、只三极管的集成电路内。（5）温范围55125，在-10+85时精度为0.5。（6）可编程的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625，可实现高精度测温。（7）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快。（8）测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。（9）负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。2.DS18B20内部结构及DS18B20的管脚排列64位光刻ROM是出厂前被光刻好的，它可以看作
13、是该DS18B20的地址序列号。不同的器件地址序列号不同。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,高速暂存器。DS18B20的引脚定义：(1)DQ为数字信号输入/输出端(2)GND为电源地(3)VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）3 软件设计3.1主程序流程图： 子程序流程图：开始开始结 束循环程序判断温度延时程序结 束信号处理温度显示初始化获取温度模数转换3.2 主程序：TEMPER_L DATA 36H ;温度寄存器的低位TEMPER_H DATA 35H ;温度寄存器的高位TEMPER_NUM DATA 6
14、0H ;保存温度值FLAG BIT 00H ;器件是否存在的标志位，器件存在由软件置1，否则清0DQ BIT P1.0 ORG 0000HAJMP START; /*主程序*/ *ORG 0030HSTART: MOV SP,#70HCALL GET_TEMPER ;读取温度值CALL TEMPER_COV ;读取转换后的温度值MOV R0,ACALL DISPCALL DELAYAJMP START;*/*取得温度子程序*/ *GET_TEMPER: SETB DQ CALL CHECK ; MOV A,#0CCH ;跳过ROM匹配（当总线上只有一个器件时可跳过读ROM命令）CALL DSW
15、RITE ; 写入命令MOV A,#44H ; 发出温度转换命令CALL DSWRITENOPCALL DELAYCALL DELAYCALL CHECK MOV A,#0CCH ; 跳过ROM匹配CALL DSWRITE MOV A,#0BEH ; 发出读温度命令CALL DSWRITECALL DSREAD ;读取温度的低位MOV R0,#TEMPER_LMOV R0,A ;存入TEMPER_LCALL DSREAD ;读取温度的低位DEC R0 ;存入TEMPER_HMOV R0,ARET* /*读DS18B20的程序,从DS18B20中读出一个字节的数据*/ *;*DSREAD: MO
16、V R2,#8READ1: CLR CSETB DQNOPCLR DQNOPSETB DQMOV R3,#01DJNZ R3,$MOV C,DQMOV R3,#23DJNZ R3,$RRC ADJNZ R2,READ1RET* /*写DS18B20序子程序*/ *;* DSWRITE: MOV R2,#8CLR CWRITE1: CLR DQMOV R3,#6 ;延时12USDJNZ R3,$RRC AMOV DQ,CMOV R3,#23 ;46USDJNZ R3,$SETB DQNOPDJNZ R2,WRITE1SETB DQRET;* /*温度转换程序*/ *;* TEMPER_COV:
17、MOV A,#0F0H ANL A,TEMPER_L ; 舍去温度低位中小数点后的四位温度数值SWAP AMOV TEMPER_NUM,AMOV A,TEMPER_LJNB ACC.3,TEMPER_COV1 ; 四舍五入去温度值,INC TEMPER_NUM ;D3为1则加1,为0则舍去TEMPER_COV1: MOV A,TEMPER_H ; 高位ANL A,#07H ;温度寄存器的高字节只有后3位有效SWAP AORL A,TEMPER_NUM ; 拼装MOV TEMPER_NUM,A ; 保存变换后的温度数据CALL BIN_BCDRET*; /*检查器件是否存在子程序*/ *;* C
18、HECK: CALL DSINIT ; 初始化JB FLAG,CHECK1 ; 检查标志位判断器件是否存在AJMP CHECK ; 若DS18B20不存在则继续检测CHECK1: CALL DELAY1RET * /*BCD码转换子程序*/ * BIN_BCD: MOV DPTR,#TEMP_TABMOV A,TEMPER_NUMMOVC A,A+DPTRMOV TEMPER_NUM,ARET;* ; /*初始化子程序程序*/;初始化时序是由总线发出一个复位信号，然后由器件发 *;出一个应答信号，表示该器件存在，并准备好开始工作;*DSINIT: SETB DQNOPCLR DQ ;总线发一个
19、复位信号MOV R0,#80HDJNZ R0,$ ; 延时SETB DQ ;拉高总线准备检测MOV R0,#25H ;延时DJNZ R0,$JNB DQ,INIT2 ;检测是否有应答信号，有应答信号跳转AJMP INIT3 ; 延时INIT2: SETB FLAG ; 置标志位,表示DS1820存在AJMP INIT4INIT3: CLR FLAG ; 清标志位,表示DS1820不存在AJMP INIT5INIT4: MOV R0,#6BH DJNZ R0,$ ; 延时INIT5: SETB DQ ;拉高总线RET * /*配置程序*/ *;* RE_CONFIG: JB FLAG,RE_CO
20、NFIG1 ; 若DS18B20存在,转RE_CONFIG1RETRE_CONFIG1: MOV A,#0CCH ; 发SKIP ROM命令CALL DSWRITEMOV A,#4EH ; 发写暂存存储器命令CALL DSWRITEMOV A,#00H ; TH(报警上限)中写入00HCALL DSWRITEMOV A,#00H ; TL(报警下限)中写入00HCALL DSWRITE MOV A,#7FH ; 选择12位温度分辨率CALL DSWRITE RET ;* ; /*显示子程序*/ *;* DISP: MOV A,R0 ;转换结果低位ANL A,#0FHACALL DSEND ;显
21、示MOV A,R0SWAP AANL A,#0FH ;转换结果高位ACALL DSEND ;显示RETDSEND: MOV DPTR,#SGTB1MOVC A,A+DPTR ;取字符MOV SBUF,AJNB TI,$CLR TI RET ;* ; /*延时程序*/ *;* DELAY: MOV R7,#00HDELAY0: MOV R6,#00HDJNZ R6,$DJNZ R7,DELAY0RETDELAY1: MOV R7,#20H DJNZ R7,$RET4结论 经过必要的信息检索及借鉴，加上对流程图的分析。联系课上所学的定时/计数和循环内容。勉强达到设计要求。本次综合训练主要加深了对单
22、片机汇编语言编程中的延时、循环、判断程序模块的学习，其次也回顾了对单片机引脚的作用。对于设计心得来说，不要把它想的太过复杂，学会运用流程图，然后用程序模块挨个解决。由于条件的问题，程序没有进行调试，但对结果有一定的信心。强调的设计心得就是一定先要画出流程图来，知道哪块用什么！5参考文献1 胡乾彬，单片微型计算机原理与应用 第三版M，武汉: 华中科技大学出版社, 2015。2 刘乐善，等.微型计算机接口技术及应用M.武汉：华中理工大学出版社，1993.3 潘新民，等.单片微型计算机实用系统设计M.北京：人民邮电出版社，1992.4张毅刚，等.MCS-51单片机应用设计M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1990.5李朝青.单片机原理及接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社，1994.
