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單片機課程設(shè)計
班級物聯(lián)網(wǎng)卓越1502 姓名周* 學(xué)號1030615315 基于AT89X52的溫度測量系統(tǒng) 單片機實時檢測溫度傳感器DS18B20的狀態(tài)，并將DS18820得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。上電后數(shù)碼管顯示當(dāng)前的環(huán)境溫度，通過按鍵可設(shè)置高低溫報警值，當(dāng)檢測到的溫度高于設(shè)置的報警值的時候，蜂鳴器報警同時報警燈閃爍，溫度檢測精確到0.1度。并具有掉電保存功能，數(shù)據(jù)保存在單片機內(nèi)部EEPOM中，進(jìn)入設(shè)置界面后如果沒有鍵按下系統(tǒng)會在15秒后自動退出設(shè)置界面。 二、硬件實現(xiàn)及單元電路設(shè)計 1總系統(tǒng)原理圖 2.1 主控制模塊 主控制最小系統(tǒng)電路如圖1所示。 
圖1 單片主控電路 2.2 顯示模塊電路 顯示采用四位數(shù)碼管顯示，當(dāng)位選打開時，送入相應(yīng)的段碼，則相應(yīng)的數(shù)碼管打開，關(guān)掉位選，打開另一個位選，送入相應(yīng)的段碼，則數(shù)碼管打開，而每次打開關(guān)掉相應(yīng)的位選時，時間間隔低于20ms，從人類視覺的角度上看，就仿佛是全部數(shù)碼管同時顯示的一樣。顯示電路如圖2 圖2 數(shù)碼管顯示 2.3 數(shù)碼管顯示驅(qū)動電路三極管8550來驅(qū)動4位數(shù)碼管，不僅簡單，而且價格便宜。 圖3 驅(qū)動電路
2.4 溫度傳感器(DS18B20)電路2.4.1 DS18B20基本介紹DS18B20是美國DALLAS半導(dǎo)體公司推出的第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易配微處理器等優(yōu)點，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號處理器處理。 DS18B20進(jìn)行精確的溫度轉(zhuǎn)換，I/O線必須保證在溫度轉(zhuǎn)換期間提供足夠的能量，由于每個DS18B20在溫度轉(zhuǎn)換期間工作電流達(dá)到1mA，當(dāng)幾個溫度傳感器掛在同一根I/O線上進(jìn)行多點測溫時，只靠4.7K上拉電阻就無法提供足夠的能量，會造成無法轉(zhuǎn)換溫度或溫度誤差極大。 因此，下圖電路只適應(yīng)于單一溫度傳感器測溫情況下使用，不適宜采用電池供電系統(tǒng)中。并且工作電源VCC必須保證在5V，當(dāng)電源電壓下降時，寄生電源能夠汲取的能量也降低，會使溫度誤差變大。 
圖4 溫度傳感器電路引腳圖 2.4.2 DS18B20控制方法DS18B20有六條控制命令： 溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換 讀暫存器 BEH 讀暫存器9個字節(jié)內(nèi)容 寫暫存器 4EH 將數(shù)據(jù)寫入暫存器的TH、TL字節(jié) 復(fù)制暫存器 48H 把暫存器的TH、TL字節(jié)寫到E2RAM中 重新調(diào)E2RAM B8H 把E2RAM中的TH、TL字節(jié)寫到暫存器TH、TL字節(jié) 讀電源供電方式 B4H 啟動DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號給主CPU 2.4.3 DS18B20供電方式DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時DS18B20的1腳接地，2腳作為信號線，3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖3.1所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個三極管來完成對總線的上拉。本設(shè)計采用電源供電方式， P2.2口接單線總線為保證在有效的DS18B20時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個上拉電阻和STC89C52的P2.2來完成對總線的上拉。當(dāng)DS18B20處于寫存儲器操作和溫度A/D變換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為10 μs。采用寄生電源供電方式是VDD和GND端均接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三狀態(tài)的。主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過3個步驟：
2.6 蜂鳴器、發(fā)光二極管報警電路 電路如圖5主要是用來設(shè)定溫度報警溫度的、有高溫和低溫報警。 圖5 蜂鳴器、發(fā)光二極管驅(qū)動引腳圖 三、程序設(shè)計 3.1程序結(jié)構(gòu)分析 主程序調(diào)用了3個子程序，分別是數(shù)碼管顯示程序、溫度信號處理程序、按鍵設(shè)定報警溫度程序。溫度信號處理程序：對溫度芯片送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)行判斷和顯示。數(shù)碼管顯示程序：向數(shù)碼管的顯示送數(shù)，控制系統(tǒng)的顯示部分。按鍵設(shè)定程序：可以設(shè)定低溫和高溫報警可精確到0.1度。 3.2 系統(tǒng)程序流圖主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20的測量的當(dāng)前溫度值，溫度測量每1s進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度，主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實時顯示，讀出并處理DS18B20的當(dāng)前溫度值，與設(shè)定的報警溫度比較，其程序流程見圖6所示。 通過調(diào)用讀溫度子程序把存入內(nèi)存儲中的整數(shù)部分與小數(shù)部分開分存放在不的的兩個單元中，然后通過調(diào)用顯示子程序顯示出來。
圖6 DS18B20溫度流程圖
3.2.1 DS18B20初始化程序流程圖 在DS18B20工作之前需要進(jìn)行初始化，流程圖如下： 
圖7 初始化程序流程圖 3.2.2 讀溫度子程序流程圖 讀溫度子程序的主要功能是從DS18B20中讀出溫度數(shù)據(jù)，移入溫度暫存器保存。其程序流程圖如下： 
圖8 溫度子程序流程圖 四、Proteus仿真樣例 4.1正常運行（預(yù)設(shè)溫度37℃） 
4.2 高溫報警設(shè)置為40℃
4.3溫度達(dá)到42℃，LED閃爍，蜂鳴器報警
4.4低溫報警設(shè)置為15℃ 4.3溫度達(dá)到14℃，LED閃爍，蜂鳴器報警 五、心得總結(jié) 本次課程設(shè)計的溫控報警系統(tǒng)具有一定的挑戰(zhàn)性，要求可以任意設(shè)置觸發(fā)所需的溫度閾值并通過LED和蜂鳴器發(fā)出報警信號，在完成設(shè)計任務(wù)的過程中查閱了大量的參考資料，同時也加深了對各種元器件使用的理解。通過本次課程設(shè)計，又使我學(xué)到了許多書本上無法學(xué)到的知識,也使我深刻體會到單片機技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛。
單片機源程序如下: - #include <AT89X52.h>
- #define uint unsigned int
- #define uchar unsigned char //宏定義
- #define SET P3_1 //定義調(diào)整鍵
- #define DEC P3_2 //定義減少鍵
- #define ADD P3_3 //定義增加鍵
- #define BEEP P3_6 //定義蜂鳴器
- #define ALAM P1_2 //定義燈光報警
- #define DQ P3_7 //定義DS18B20總線I/O
- bit shanshuo_st; //閃爍間隔標(biāo)志
- bit beep_st; //蜂鳴器間隔標(biāo)志
- sbit DIAN = P0^5; //小數(shù)點
- uchar x=0; //計數(shù)器
- signed char m; //溫度值全局變量
- uchar n; //溫度值全局變量
- uchar set_st=0; //狀態(tài)標(biāo)志
- signed char shangxian=38; //上限報警溫度，默認(rèn)值為38
- signed char xiaxian=5; //下限報警溫度，默認(rèn)值為38
- //uchar code LEDData[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff};
- uchar code LEDData[]={0x5F,0x44,0x9D,0xD5,0xC6,0xD3,0xDB,0x47,0xDF,0xD7,0xCF,0xDA,0x9B,0xDC,0x9B,0x8B};
- //============================================================================================
- //====================================DS18B20=================================================
- //============================================================================================
- /*****延時子程序*****/
- void Delay_DS18B20(int num)
- {
- while(num--) ;
- }
- /*****初始化DS18B20*****/
- void Init_DS18B20(void)
- {
- unsigned char x=0;
- DQ = 1; //DQ復(fù)位
- Delay_DS18B20(8); //稍做延時
- DQ = 0; //單片機將DQ拉低
- Delay_DS18B20(80); //精確延時，大于480us
- DQ = 1; //拉高總線
- Delay_DS18B20(14);
- x = DQ; //稍做延時后，如果x=0則初始化成功，x=1則初始化失敗
- Delay_DS18B20(20);
- }
- /*****讀一個字節(jié)*****/
- unsigned char ReadOneChar(void)
- {
- unsigned char i=0;
- unsigned char dat = 0;
- for (i=8;i>0;i--)
- {
- DQ = 0; // 給脈沖信號
- dat>>=1;
- DQ = 1; // 給脈沖信號
- if(DQ)
- dat|=0x80;
- Delay_DS18B20(4);
- }
- return(dat);
- }
- /*****寫一個字節(jié)*****/
- void WriteOneChar(unsigned char dat)
- {
- unsigned char i=0;
- for (i=8; i>0; i--)
- {
- DQ = 0;
- DQ = dat&0x01;
- Delay_DS18B20(5);
- DQ = 1;
- dat>>=1;
- }
- }
- /*****讀取溫度*****/
- unsigned int ReadTemperature(void)
- {
- unsigned char a=0;
- unsigned char b=0;
- unsigned int t=0;
- float tt=0;
- Init_DS18B20();
- WriteOneChar(0xCC); //跳過讀序號列號的操作
- WriteOneChar(0x44); //啟動溫度轉(zhuǎn)換
- Init_DS18B20();
- WriteOneChar(0xCC); //跳過讀序號列號的操作
- WriteOneChar(0xBE); //讀取溫度寄存器
- a=ReadOneChar(); //讀低8位
- b=ReadOneChar(); //讀高8位
- t=b; //高8位轉(zhuǎn)移到t
- t<<=8; //t數(shù)據(jù)左移8位
- t=t|a; //將t和a按位或，得到一個16位的數(shù)
- tt=t*0.0625; //將t乘以0.0625得到實際溫度值（溫度傳感器設(shè)置12位精度，最小分辨率是0.0625）
- t= tt*10+0.5; //放大10倍（將小數(shù)點后一位顯示出來）輸出并四舍五入
- return(t); //返回溫度值
- }
- //=====================================================================================
- //=====================================================================================
- //=====================================================================================
- /*****延時子程序*****/
- void Delay(uint num)
- {
- while( --num );
- }
- /*****初始化定時器0*****/
- void InitTimer(void)
- {
- TMOD=0x1;
- TH0=0x3c;
- TL0=0xb0; //50ms（晶振12M）
- }
- /*****讀取溫度*****/
- void check_wendu(void)
- {
- uint a,b,c;
- c=ReadTemperature(); //獲取溫度值
- a=c/100; //計算得到十位數(shù)字
- b=c/10-a*10; //計算得到個位數(shù)字
- m=c/10; //計算得到整數(shù)位
- n=c-a*100-b*10; //計算得到小數(shù)位
- if(m<0){m=0;n=0;} //設(shè)置溫度顯示上限
- if(m>99){m=99;n=9;} //設(shè)置溫度顯示上限
- }
- /*****顯示開機初始化等待畫面*****/
- void Disp_init(void)
- {
- P0 = ~0x80; //顯示----
- P2 = 0x7F;
- Delay(200);
- P2 = 0xDF;
- Delay(200);
- P2 = 0xF7;
- Delay(200);
- P2 = 0xFD;
- Delay(200);
- P2 = 0xFF; //關(guān)閉顯示
- }
- /*****顯示溫度子程序*****/
- void Disp_Temperature(void) //顯示溫度
- {
- P0 = ~0x98; //顯示C
- P2 = 0x7F;
- Delay(100);
- P2=0xff;
- P0=~LEDData[n]; //顯示個位
- P2 = 0xDF;
- Delay(100);
- P2=0xff;
- P0 =~LEDData[m%10]; //顯示十位
- DIAN = 0; //顯示小數(shù)點
- P2 = 0xF7;
- Delay(100);
- P2=0xff;
- P0 =~LEDData[m/10]; //顯示百位
- P2 = 0xFD;
- Delay(100);
- P2 = 0xff; //關(guān)閉顯示
- }
- /*****顯示報警溫度子程序*****/
- void Disp_alarm(uchar baojing)
- {
- P0 =~0x98; //顯示C
- P2 = 0x7F;
- Delay(100);
- P2=0xff;
- P0 =~LEDData[baojing%10]; //顯示十位
- P2 = 0xDF;
- Delay(100);
- P2=0xff;
- P0 =~LEDData[baojing/10]; //顯示百位
- P2 = 0xF7;
- Delay(100);
- P2=0xff;
- if(set_st==1)P0 =~0xCE;
- else if(set_st==2)P0 =~0x1A; //上限H、下限L標(biāo)示
- P2 = 0xFD;
- Delay(100);
- P2 = 0xff; //關(guān)閉顯示
- }
- /*****報警子程序*****/
- void Alarm()
- {
- if(x>=10){beep_st=~beep_st;x=0;}
- if((m>=shangxian&&beep_st==1)||(m<xiaxian&&beep_st==1))
- {
- BEEP=0;
- ALAM=0;
- }
- else
- {
- BEEP=1;
- ALAM=1;
- }
- }
- /*****主函數(shù)*****/
- void main(void)
- {
- uint z;
- InitTimer(); //初始化定時器
- EA=1; //全局中斷開關(guān)
- TR0=1;
- ET0=1; //開啟定時器0
- IT0=1;
- IT1=1;
- check_wendu();
- check_wendu();
- for(z=0;z<300;z++)
- {
- Disp_init();
- }
- while(1)
- {
- if(SET==0)
- {
- Delay(2000);
- do{}while(SET==0);
- set_st++;x=0;shanshuo_st=1;
- if(set_st>2)set_st=0;
- }
- if(set_st==0)
- {
- EX0=0; //關(guān)閉外部中斷0
- EX1=0; //關(guān)閉外部中斷1
- check_wendu();
- Disp_Temperature();
- Alarm(); //報警檢測
- }
- else if(set_st==1)
- {
- BEEP=1; //關(guān)閉蜂鳴器
- ALAM=1;
- EX0=1; //開啟外部中斷0
- EX1=1; //開啟外部中斷1
- if(x>=10){shanshuo_st=~shanshuo_st;x=0;}
- if(shanshuo_st) {Disp_alarm(shangxian);}
- }
- else if(set_st==2)
- {
- BEEP=1; //關(guān)閉蜂鳴器
- ALAM=1;
- EX0=1; //開啟外部中斷0
- EX1=1; //開啟外部中斷1
- if(x>=10){shanshuo_st=~shanshuo_st;x=0;}
- if(shanshuo_st) {Disp_alarm(xiaxian);}
- }
- }
- }
- /*****定時器0中斷服務(wù)程序*****/
- void timer0(void) interrupt 1
- {
- TH0=0x3c;
- TL0=0xb0;
- x++;
- }
- /*****外部中斷0服務(wù)程序*****/
- void int0(void) interrupt 0
- {
-
- EX0=0; //關(guān)外部中斷0
- if(DEC==0&&set_st==1)
- {
- do{
- Disp_alarm(shangxian);
- }
- while(DEC==0);
- shangxian--;
- if(shangxian<xiaxian)shangxian=xiaxian;
- }
- else if(DEC==0&&set_st==2)
- ……………………
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