《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告八路溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)

1、單片機(jī)原理及應(yīng)用單片機(jī)原理及應(yīng)用 課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告 題題 目目: : 八路溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)八路溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng) 設(shè)計(jì)人姓名設(shè)計(jì)人姓名: : 院院 系系: : 電電 氣氣 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院 專專 業(yè)業(yè): : 生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程 0707 級(jí)級(jí) 班班級(jí)級(jí)學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào) : : 2 20 00 07 74 43 32 20 01 10 01 1 指指導(dǎo)導(dǎo)教教 師師 : : 日期：日期：2011-1-72011-1-7 第 1 頁(yè) 共 34 頁(yè) 摘要摘要: :本文介紹一種采用 stc 公司的 stc89c52rc 單片機(jī)控制 ds18b20 數(shù)字溫度 傳感器采集溫度，最后在共陰

2、極的 led 燈上實(shí)時(shí)顯示溫度值的溫度檢測(cè)系統(tǒng) （由于實(shí)驗(yàn)及成本原因本文只做一路傳輸系統(tǒng)） 。該系統(tǒng)從實(shí)際應(yīng)用工程出發(fā), 主要對(duì)硬件電路設(shè)計(jì)、電子元件選擇、系統(tǒng)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行具體探討 和研究。系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定可靠、功耗低、成本低、測(cè)量準(zhǔn)確、傳輸距離遠(yuǎn)、 維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)在實(shí)際工作中具有一定的借鑒意義。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞： 溫度檢測(cè)； stc89c52rc； ds18b20 第 2 頁(yè) 共 34 頁(yè) 目目 錄錄 第一節(jié)第一節(jié) 引引 言言.3 3 1.11.1 系統(tǒng)原理及基本框圖系統(tǒng)原理及基本框圖.3 3 1.21.2 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù).3 3 第二節(jié)第二節(jié) 硬件設(shè)計(jì)介紹硬件設(shè)計(jì)介紹

3、.4 4 2.12.1 stc89c52rcstc89c52rc.4 4 2.22.2 ds18b20ds18b20.6 6 2.32.3 三極管三極管 90129012.8 8 2.42.4 共陰極數(shù)碼管共陰極數(shù)碼管.8 8 2.52.5 硬件部分電路圖硬件部分電路圖.9 9 第三節(jié)第三節(jié) 軟件設(shè)計(jì)介紹軟件設(shè)計(jì)介紹.1414 3.13.1 程序流程圖和實(shí)際圖程序流程圖和實(shí)際圖.1414 3.23.2 調(diào)試調(diào)試.1818 第第四四節(jié)節(jié) 個(gè)個(gè)人人心心得得體體會(huì)會(huì).2121 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).2424 附錄附錄.2525 附附 1 1：電路圖：電路圖 第 3 頁(yè) 共 34 頁(yè) 附附 2 2：元件清

4、單：元件清單 附附 3 3：程序：程序 第第 1 1 節(jié)節(jié) 引言引言 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展， 在科研、生產(chǎn)和日?；顒?dòng)中， 人們對(duì)溫度、壓力、流量等模擬物理量的測(cè)量要求越來(lái)越高。而這些物量中溫 度的應(yīng)用是最為廣泛的。如何將溫度通過(guò)傳感器變成電信號(hào)， 再經(jīng)過(guò)處理轉(zhuǎn)換 成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)字量， 輸入到計(jì)算機(jī)中， 由計(jì)算機(jī)將采集到的數(shù)字量 進(jìn)行不同的處理， 然后在顯示器顯示出來(lái)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。這已經(jīng)為當(dāng)前計(jì) 算機(jī)測(cè)量與控制領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。鑒于此， 本文提出一種基于89c52 和ds18b20的低成本、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)臏囟葯z測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。 1.11.1 系統(tǒng)原理及基本框圖系統(tǒng)原

5、理及基本框圖 如圖 1.1 所示，為系統(tǒng)的基本框圖。 該系統(tǒng)由六部分組成：stc89c52rc 核心單片機(jī)，溫度采集電路，led 顯示 電路，報(bào)警警電路，復(fù)位電路，晶振等，其中溫度采集主要由 ds18b20 組成， 在短時(shí)間內(nèi)把熱力學(xué)溫度信號(hào)數(shù)字,送入單片機(jī)，由單片機(jī)控制顯示電路顯示， 并且判斷是否達(dá)到設(shè)定溫度，若達(dá)到設(shè)定溫度，由單片機(jī)啟動(dòng)報(bào)警電路，報(bào)警。 1.21.2 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù) 圖 1.1 系統(tǒng)基本方框圖 第 4 頁(yè) 共 34 頁(yè) 利用單片機(jī)與 ad 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)一個(gè)八路溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)某糧庫(kù)或冷 凍廠八點(diǎn)（八個(gè)冷凍室或八個(gè)糧倉(cāng)）進(jìn)行溫度巡回檢測(cè)。能夠測(cè)量-30+50oc 的溫度范

6、圍，檢測(cè)精度要求不大于1oc。采用數(shù)碼管顯示測(cè)量值； 單片機(jī)和 ad 轉(zhuǎn)換器型號(hào)自選（如單片機(jī)可選 at89s51 或 at89c51 等；ad 轉(zhuǎn)換器可選 adc0809 或 adc0804 等） 。 （本文均基于一路溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)） 。 第二節(jié)第二節(jié) 硬件設(shè)計(jì)介紹硬件設(shè)計(jì)介紹 2.12.1 stc89c52rcstc89c52rc .2 stc89c52rcstc89c52rc 介紹介紹 單片機(jī)自問(wèn)世以來(lái)，以其極高的性價(jià)比受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用 很廣，發(fā)展很快。單片機(jī)的體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，環(huán)境要求不高， 價(jià)格低，可靠性強(qiáng)，靈活性好，開(kāi)發(fā)較為容易。基于以上的優(yōu)

7、點(diǎn)，單片機(jī)已經(jīng) 廣泛的應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化控制，自動(dòng)檢測(cè)，智能儀器儀表，機(jī)電一體化等各個(gè) 方面，所以本系統(tǒng)采用單片機(jī)做為控制器。單片機(jī)中 51/52 系列最具有代表性。 本設(shè)計(jì)核心采用了 stc89c52rc 單片機(jī)。stc89c51/52 單片機(jī)系列是在 mcs51/52 系列的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,stc89c52rc 完全兼容 mcs-51 系列單片 機(jī)的所有功能，并且本身帶有 2k 的內(nèi)存儲(chǔ)器，可以在編程器上實(shí)現(xiàn)閃爍式的 電擦寫達(dá)幾萬(wàn)次以上，比以往慣用的 8031cpu 外加 eprom 為核心的單片機(jī)系統(tǒng) 在硬件上具有更加簡(jiǎn)單方便等優(yōu)點(diǎn)，其外形如圖 2.1 所示。 第 5 頁(yè) 共 34 頁(yè)

8、圖 2.1 stc89c52rc 芯片 .3 stc89c52stc89c52 引腳介紹引腳介紹 stc89c52rc 的引腳圖如圖 2.2 所示. 圖2.2 stc89c52引腳圖 單片機(jī)的引腳功能說(shuō)明： 電源引腳 vcc（40 腳）：電源端，工作電壓為5v。 gnd（20腳）： 接地端。 第 6 頁(yè) 共 34 頁(yè) 時(shí)鐘電路引腳xtal1（19 腳）和xtal2（18 腳） 復(fù)位 rst（9 腳） .輸入輸出(i/o)引腳 p0.0-p0.7（39腳-32腳）：輸入輸出腳，稱為p0 口，是一個(gè)8 位漏極開(kāi)路 型雙向i/o 口，內(nèi)部不帶上拉電阻。 p1.0-p1.7（1腳 -

9、8腳）：輸入輸出腳，稱為p1 口，是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電 阻 的8 位雙向i/0 口。 p2.0-p2.7（21腳28腳）： 輸入輸出腳，稱為p2 口，是一個(gè)帶內(nèi)部上拉 電 阻的8 位雙向i/o 口， p3.0-p3.7 (10腳17腳）：輸入輸出腳，稱為p3 口，是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電 阻的8 位雙向i/o 口。p3 端口具有復(fù)用功能。 表2.1 p3口端口引腳與復(fù)用功能表 p3 引腳 兼用功能 p3.0 串行通訊輸入（rxd） p3.1 串行通訊輸出（txd） p3.2 外部中斷0（ int0） p3.3 外部中斷1（int1） p3.4 定時(shí)器0 輸入(t0) p3.5 定時(shí)器1 輸入(t1)

10、p3.6 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通（wr) p3.7 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通（rd） 2.22.2 ds18b20ds18b20 .1 ds18b20ds18b20性能性能 第 7 頁(yè) 共 34 頁(yè) ds18b20 是 dallas 公司推出的單線集成數(shù)字溫度采集系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的熱敏 電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單 的編程實(shí)現(xiàn) 912 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。其實(shí)物如圖 2.3 所示。 圖 2.3 ds18b20 ds18b20 內(nèi)部主要有三個(gè)數(shù)字部件：64 位激光 rom、溫度傳感器、非易 失性溫度報(bào)警觸發(fā)器 th 和 tl。 ds18b20 的性能

11、特點(diǎn)如下： 獨(dú)特的單線接口方式，ds18b20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微 處理器與 ds18b20 的雙向通訊； 多個(gè) ds18b20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能； 無(wú)需外部器件； 可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：3.05.5v； 測(cè)溫范圍55125，在-10+85時(shí)精度為0.5 零待機(jī)功耗 溫度以 9 或 12 位數(shù)字量讀出； 用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置； 具有非易失性上、下限報(bào)警設(shè)定的功能，用戶可方便地通過(guò)編程修改上、 下限的數(shù)值； 負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常 工作； 適用于 dn1525， dn40dn250 各種介質(zhì)

12、工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測(cè)溫。 8pvc 電纜直接出線或德式球型接線盒出線，便于與其它電器設(shè)備連接。 數(shù)字量的轉(zhuǎn)換精度及轉(zhuǎn)換時(shí)間可通過(guò)簡(jiǎn)單的編程來(lái)控制：9位精度的轉(zhuǎn)換 時(shí)間為9375 ms：10位精度的轉(zhuǎn)換時(shí)間187.5ms：12位精度的轉(zhuǎn)換時(shí)間750ms。 第 8 頁(yè) 共 34 頁(yè) .2 ds18b20ds18b20引腳圖引腳圖 本文用的ds18b20的常用封裝為3腳，如圖2.4所示。： 圖2.4 ds18b20引腳圖 各腳功能描述如下: dq：數(shù)字信號(hào)輸入輸出端。 gnd：電源地端。 vdd：外接供電電源輸入端(在寄生電源接線時(shí)此腳應(yīng)接地)。 2.32.3 三極管三極管 90

13、129012 三極管的工作原理三極管的工作原理 三極管是一種控制元件，主要用來(lái)控制電流的大小，以共發(fā)射極接法為例 （信號(hào)從基極輸入，從集電極輸出，發(fā)射極接地） ，當(dāng)基極電壓 ub 有一個(gè)微小 的變化時(shí)，基極電流 ib 也會(huì)隨之有一小的變化，受基極電流 ib 的控制，集電 極電流 ic 會(huì)有一個(gè)很大的變化，基極電流 ib 越大，集電極電流 ic 也越大，反 之，基極電流越小，集電極電流也越小，即基極電流控制集電極電流的變化。 但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多，這就是三極管的放大作用。 ic 的變化量與 ib 變化量之比叫做三極管的放大倍數(shù) （=ic/ib, 表 示變化量。 ） ，三極管

14、的放大倍數(shù) 一般在幾十到幾百倍。 三極管在放大信號(hào)時(shí)，首先要進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，即要先建立合適的靜態(tài)工作點(diǎn)， 也叫建立偏置，否則會(huì)放大失真。 9012 是一種最常用的普通三極管。它是一種低電壓,大電流,小信號(hào)的 pnp 型硅三極管: 第 9 頁(yè) 共 34 頁(yè) 集電極電流 ic：max -500ma 集電極-基極電壓 vcbo： -40v 工作溫度：-55 to +150 和 9013（npn）相對(duì) 主要用途： o開(kāi)關(guān)應(yīng)用 o射頻放大 2.42.4 共陰極數(shù)碼管共陰極數(shù)碼管 數(shù)碼管由 8 個(gè)發(fā)光二極管（以下簡(jiǎn)稱字段）構(gòu)成，通過(guò)不同的組合可用來(lái) 顯示數(shù)字 0 9、字符 a f、h、l、p、r、 u、y、

15、符號(hào)“”及小數(shù)點(diǎn)“”。 數(shù)碼管的外形結(jié)構(gòu)如下圖 2.5 所示。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)。 圖 2.5 共陰極四位一體數(shù)碼管 共陰極數(shù)碼管的 8 個(gè)發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接在一起。通常， 公共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng) 電路的輸出端為高電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的 不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能提供額定的段導(dǎo) 第 10 頁(yè) 共 34 頁(yè) 通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來(lái)確定相應(yīng)的限流電阻。 使用時(shí)，既可以用半導(dǎo)體三極管驅(qū)動(dòng)，也可以直接用 ttl 與非門驅(qū)動(dòng)。需 要加限流電阻。數(shù)碼管

16、的工作電壓一般為 1.5 至 3 伏，工作電流只需幾到十幾 毫安。且壽命長(zhǎng)，響應(yīng)速度快。 2.52.5 硬件部分電路圖硬件部分電路圖 .1 復(fù)位電路復(fù)位電路 在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期（24 個(gè)振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在 此引腳時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個(gè)腳保持高電平，52 芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù) 位后p0p3 口均置1 引腳表現(xiàn)為高電平，程序計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器sfr 全 部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片為rom 的0000h 處開(kāi)始運(yùn)行程 序。該芯片的復(fù)位腳為9腳，所以復(fù)位電路接stc89c52rc的9腳，具體電路如下 圖2.6所示。當(dāng)采用的晶體頻率是6 mh

17、z時(shí)，可取c=22uf，r=1k；當(dāng)采用的晶體 頻率為12mhz時(shí)，可取c=10uf，r=8.2k。不過(guò)這都是最佳的組合，也可以有其它 大小的電容電阻，只要符合電路要求就可以，如本文就采用22uf的電容和10k的 電阻，經(jīng)試驗(yàn)也滿足要求。 圖 2.6 復(fù)位電路 .2 晶振晶振 為了產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，在 8052 內(nèi)部設(shè)置了一個(gè)反相放大器，xtal1 是片內(nèi) 振蕩器反相放大器的輸入端，xtal2 是片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端，也是 內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。當(dāng)使用自激振蕩方式時(shí)，xtal1 和 xtal2 外接石英 第 11 頁(yè) 共 34 頁(yè) 晶振，使內(nèi)部振蕩器按照石英晶振的頻率振蕩

18、，就產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。晶振一般使用 石英晶體，其頻率由系統(tǒng)需要和器件決定，在頻率穩(wěn)定度要求不高時(shí)也可以使用陶瓷濾波 器。使用石英晶體時(shí) c1、c2 為 c1=c2=30（10）pf，使用陶瓷濾波器時(shí)， c1=c2=40（10）pf。本系統(tǒng)用 12mhz 的石英晶振，接 stc89c52rc 的 18 和 19 腳， 具體電路如圖 2.7 所示。 圖 2.7 時(shí)鐘信號(hào)電路(晶振) .3 一路傳輸電路一路傳輸電路 在傳統(tǒng)的模擬信號(hào)遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量系統(tǒng)中，需要很好的解決引線誤差補(bǔ)償 問(wèn)題、多點(diǎn)測(cè)量切換誤差問(wèn)題和放大電路零點(diǎn)漂移誤差問(wèn)題等技術(shù)問(wèn)題，才能 夠達(dá)到較高的測(cè)量精度。另外一般監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)

19、的電磁環(huán)境都非常惡劣，各種干擾 信號(hào)較強(qiáng)，模擬溫度信號(hào)容易受到干擾而產(chǎn)生測(cè)量誤差，影響測(cè)量精度。因此， 在溫度測(cè)量系統(tǒng)中，本文采用抗干擾能力強(qiáng)的新型數(shù)字溫度傳感器是解決這些 問(wèn)題的最有效方案，新型數(shù)字溫度傳感器 ds18b20 具有體積更小、精度更高、 適用電壓更寬、采用一線總線、可組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的測(cè) 溫效果。 ds18b20 有三個(gè)引腳。vdd 管腳接 5v 電壓給傳感器供電。dq 管腳為數(shù)據(jù)線 ，與 stc89c51rc 的 p1.0 連接的同時(shí)，還要接一個(gè) 47k 的上拉電阻，并接到 5v 的電源上，使數(shù)據(jù)線在空閑狀態(tài)下能自動(dòng)上拉為高電平。gnd 管腳接地。具 體電路

20、如圖 2.8 所示。之所以接 p1 口，是因?yàn)?p1 口的驅(qū)動(dòng)力最強(qiáng)，完全可以 驅(qū) ds18b20 的正常運(yùn)行。 第 12 頁(yè) 共 34 頁(yè) 圖 2.8 一路傳輸電路 .4 ledled 顯示電路顯示電路 顯示電路采用靜態(tài)顯示，4 位 led 數(shù)碼管。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個(gè)顯 示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的 i/o 接口用于比劃段字形代碼。這樣單片 機(jī)只要把顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示顯示新 的數(shù)據(jù)時(shí)，再發(fā)送心的字形碼，因此，使用這種方法，單片機(jī)中的 cpu 的開(kāi)銷 小。本文的顯示電路如圖 2.9 所示。其中 p0 口作為 7 斷碼和小數(shù)點(diǎn)的選擇，

21、p2 口作為位碼的選擇，在斷碼和 p0 口之間還需加上 1k 的上拉電阻，以保證 led 燈的正常顯示。 . 圖 2.9 led 顯示電路 .5 報(bào)警電路報(bào)警電路 本文中當(dāng)某一通道的溫度測(cè)量值超出預(yù)先設(shè)定的上、下限報(bào)警值或系統(tǒng)運(yùn) 第 13 頁(yè) 共 34 頁(yè) 行出現(xiàn)故障時(shí)， 系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警以提醒用戶注意。報(bào)警電路中光報(bào)警采用發(fā) 光二極管， 聲報(bào)警采用蜂鳴器來(lái)設(shè)計(jì)，蜂鳴器電路中， 9012晶體管起開(kāi)關(guān)作 用， p2.6輸出低電平時(shí)， 管腳輸出電壓經(jīng)過(guò)lk限流電阻分壓后， 到達(dá)9012基 極的電壓為使得晶體管發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏， 晶體管導(dǎo)通， 蜂鳴器上電 而產(chǎn)生聲響。發(fā)光二極管

22、電路中， 主要是限流電阻的設(shè)計(jì)，由于發(fā)光二極管工 作電流是3 ma-30 ma， 導(dǎo)通壓降為1.8 v； 而單片機(jī)工作在5 v電壓時(shí)， i/o 口輸出低電平的最大灌入電流是16 ma， 輸出的低電平是vss+0.6 v 這樣在限 流電阻上的壓降就是5-1.8-0.6=2.6 v， 而電流要限定在8 ma左右， 所以電阻 阻值為2.6 v/8 ma=325歐姆， 在實(shí)際電路中選用330歐姆的電阻即能滿足要求。 具體電路如圖2.10所示。 圖 2.10 報(bào)警電路 .6 下載程序電路下載程序電路 本文中將 pc 機(jī)上的程序拷貝到單片機(jī)中是通過(guò)如圖 2.11 所示的，連接單 片機(jī)的 1

23、0 和 11 腳串行接口到插件上，再和 pc 機(jī)之間進(jìn)行通訊。 第 14 頁(yè) 共 34 頁(yè) . . 圖 2.11 下載程序電路 .7 完整電路完整電路 圖 2.12 完整電路 第三節(jié)第三節(jié) 軟件設(shè)計(jì)介紹軟件設(shè)計(jì)介紹 3.13.1 程序流程圖和實(shí)物程序流程圖和實(shí)物圖圖 第 15 頁(yè) 共 34 頁(yè) 系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命了子程序，計(jì)算 溫度子程序，顯示刷新溫度子程序等。 .1 主程序主程序 主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理 ds18b20 的測(cè)量的 當(dāng)前溫度值。溫度測(cè)量每 1s 進(jìn)行一次，這樣可以在 1s 之內(nèi)測(cè)量一次被測(cè)

24、溫度， 其程序流程見(jiàn)圖 3.1 所示。 第 16 頁(yè) 共 34 頁(yè) 圖 3.1 系統(tǒng)主程序流程 .2 顯示電路框圖顯示電路框圖 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對(duì)顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操 作，當(dāng)最高位顯示為 0 時(shí)將符號(hào)顯示位移入下一位。程序流程圖如圖 3.2 所示。 圖 3.2 顯示電路框圖 .3 讀出溫度子程序讀出溫度子程序 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令，當(dāng)采用 12 位分辨率時(shí)轉(zhuǎn) 換時(shí)間約為 750ms，在本程序設(shè)計(jì)中采用 1s 顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換的完成。 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如圖 3.3 所示。 第 17 頁(yè) 共 34 頁(yè) 圖 3.

25、3 溫度轉(zhuǎn)換流程圖 .4 計(jì)算溫度子程序計(jì)算溫度子程序 計(jì)算溫度子程序?qū)?ram 中讀取值進(jìn)行 bcd 碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正 負(fù)的判定，其程序流程圖如圖 3.4 所示。 第 18 頁(yè) 共 34 頁(yè) 圖 3.4 計(jì)算溫度流程圖 3.23.2 調(diào)試調(diào)試 .1 硬件調(diào)試硬件調(diào)試 硬件調(diào)試是利用開(kāi)發(fā)系統(tǒng)、基本測(cè)試儀器（萬(wàn)用表、顯示器）等，檢查系 統(tǒng)硬件中存在的故障。 靜態(tài)調(diào)試 靜態(tài)調(diào)試是在系統(tǒng)未工作時(shí)的一種調(diào)試。步驟如下： 第一步：目測(cè)。檢查外部的各種原器件或者是電路是否有斷點(diǎn)。 第二步：用萬(wàn)用表檢測(cè)。先用萬(wàn)用表復(fù)核目測(cè)中有疑問(wèn)的連接點(diǎn)，在檢測(cè)各種 電源線與接地

26、線之間是否有短路現(xiàn)象。 第 19 頁(yè) 共 34 頁(yè) 第三步：加電檢測(cè)。給電路板加電，檢測(cè)所有的插座或者是硬件的電源是否符 合要求的值。 第四步：聯(lián)機(jī)檢查。因?yàn)橹挥袉纹瑱C(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)才能完成對(duì)用戶系統(tǒng)的調(diào)試。 動(dòng)態(tài)調(diào)試 動(dòng)態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除系統(tǒng)硬件中存 在的器件內(nèi)部故障、器件連接邏輯錯(cuò)誤等的一種硬件檢查，動(dòng)態(tài)調(diào)試的一般方 法是由近及遠(yuǎn)、由分到合。 由近及遠(yuǎn) 是將信號(hào)流經(jīng)的各器件按照距離單片機(jī)的邏輯距離進(jìn)行由近及遠(yuǎn) 的分層，然后分層調(diào)試。調(diào)試時(shí)，仞采用去掉無(wú)關(guān)元件的方法，逐層調(diào)試下去， 就會(huì)定位故障元件了。 由分到合 是指首先按照邏輯功能將系統(tǒng)硬件電路分為若干塊，當(dāng)調(diào)試電路 時(shí)，

27、與該元件無(wú)關(guān)的器件全部從系統(tǒng)中去掉，這樣可以將故障范圍限定在某個(gè) 局部的電路上。當(dāng)各塊電路無(wú)故障后，將各電路逐塊加入系統(tǒng)中，再對(duì)各塊電 路功能及各電路之間可能存在的相互聯(lián)系進(jìn)行調(diào)試， .2 軟件調(diào)試軟件調(diào)試 軟件調(diào)試是通過(guò)對(duì)程序的匯編（或者 c 語(yǔ)言） 、連接、執(zhí)行來(lái)發(fā)現(xiàn)程序中存 在的語(yǔ)法錯(cuò)誤與邏輯錯(cuò)誤并加以排除糾正的過(guò)程，查看程序是否有邏輯的錯(cuò)誤。 在對(duì)硬件調(diào)試后再對(duì)軟件進(jìn)行，因?yàn)橄葘?duì)硬件檢查沒(méi)問(wèn)題的情況下再對(duì)軟 件進(jìn)行調(diào)試，編譯軟件可以通過(guò)編譯去檢查程序上的語(yǔ)法錯(cuò)誤，然后可以在它 的基礎(chǔ)上在對(duì)它進(jìn)行一些修改達(dá)到?jīng)]有錯(cuò)誤為止，然后將軟件拿到硬件上去運(yùn) 行。 通過(guò)仿真后，如無(wú)誤

28、，方可將程序灌輸如單片機(jī)中。 .3 實(shí)物實(shí)物 第 20 頁(yè) 共 34 頁(yè) 圖 3.5 調(diào)試前電路板 圖 3.6 調(diào)試時(shí)電路板 第 21 頁(yè) 共 34 頁(yè) 圖 3.7 調(diào)試后溫度顯示 第五節(jié)第五節(jié) 個(gè)人心得體會(huì)個(gè)人心得體會(huì) 做本課程設(shè)計(jì)，讓我清楚的了解了電子設(shè)計(jì)大體分三個(gè)階段：設(shè)計(jì)與計(jì)算 階段（預(yù)設(shè)計(jì)階段）、安裝與調(diào)試階段、撰寫總結(jié)報(bào)告階段。 在拿到一個(gè)課題時(shí)首先要做的事就是對(duì)課題的任務(wù)，要求和條件進(jìn)行仔細(xì) 的分析和研究，找出關(guān)鍵問(wèn)題，根據(jù)關(guān)鍵問(wèn)題提出實(shí)現(xiàn)的原理和方法，并畫出 原理框圖。 提出原理方案是一個(gè)關(guān)系到設(shè)計(jì)全局的問(wèn)題，應(yīng)廣泛收集與查閱有關(guān)資料， 廣開(kāi)思路，利用已有的各種

29、理論知識(shí)，提出盡可能多的方案，以便作出更合理 的選擇。所提出的方案中，對(duì)關(guān)鍵部分的可行性，一般應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)加以確認(rèn)。 根據(jù)整個(gè)課題的技術(shù)要求，明確該功能框?qū)卧娐返募夹g(shù)要求，必要時(shí)應(yīng)詳 細(xì)擬定單元電路的性能指標(biāo)，然后進(jìn)行單元電路結(jié)構(gòu)形式的選擇或設(shè)計(jì)，但滿 足功能框圖要求的單元電路可能不止一個(gè)，因此必須進(jìn)行分析比較，擇優(yōu)選擇。 就如我們這個(gè)課題當(dāng)初我就提出了三種方案，最后基于簡(jiǎn)單，可實(shí)行選擇了如 第 22 頁(yè) 共 34 頁(yè) 今這種方案。 然后是元器件的選擇，元器件的品種規(guī)格繁多，性能、價(jià)格和體積各異， 選擇器件需進(jìn)行分析比較。首先考慮滿足單元電路對(duì)元器件性能指標(biāo)的要求， 其次考慮價(jià)格、貨源和元器

30、件體積等，最好是使用實(shí)驗(yàn)室已有的元器件。 元器件選好了就是參數(shù)的計(jì)算了，值得指出的是，滿足性能指標(biāo)要求的參 數(shù)值通常不是唯一的，這就要求對(duì)各組參數(shù)進(jìn)行綜合性的分析，仔細(xì)考慮元器 件之間的參數(shù)配合、元器件價(jià)格、體積和貨源等因素，恰當(dāng)?shù)剡x取一組適合的 參數(shù)。 在各單元電路確定后，還要認(rèn)真考慮它們之間的級(jí)聯(lián)問(wèn)題，如：電氣特性 的相互匹配、信號(hào)耦合方式、時(shí)序配合，以及相互干擾等問(wèn)題，保證整個(gè)電路 能正常工作。 這些都做好后，總體實(shí)驗(yàn)電路就出來(lái)了，接下來(lái)的事情就是焊接工作，實(shí)施焊 接的主要工具是電烙鐵，其次還有松香、焊錫、吸水棉、連接線等，焊接的主 要步驟為準(zhǔn)備施焊加熱被焊件加焊錫絲移開(kāi)焊錫絲移開(kāi)電烙

31、鐵。在焊接電路時(shí)一定做到認(rèn)真仔細(xì)、一絲不茍。注意連線正確，焊接規(guī)范， 盡量做到整齊美觀并保證接觸良好；集成塊插牢并注意方向；電源和地線不要 短路，以避免人為故障。 最后就是對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試。一個(gè)組裝好的電子電路不可能不經(jīng)調(diào)試即可滿 足設(shè)計(jì)要求。調(diào)試中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象和問(wèn)題，需要我們提出解決的辦法。只有 這樣，才能順利做好調(diào)試工作，才能通過(guò)此次設(shè)計(jì)得到實(shí)際訓(xùn)練。在調(diào)試當(dāng)中 一般常見(jiàn)故障源為：接觸不良（特別是當(dāng)電源線接觸不良時(shí)可能工作不穩(wěn)定）、 焊接錯(cuò)誤（錯(cuò)焊、漏焊或虛焊）、接線錯(cuò)誤（錯(cuò)接、漏接或短路）、器件本身 損壞（需單獨(dú)測(cè)試其功能方能確定確實(shí)損壞）、集成塊插錯(cuò)位置或方向插反、 多余控制輸入端未正

32、確處理（一般若懸空會(huì)有較大干擾，應(yīng)接固定電平）、設(shè) 計(jì)上有缺陷（出現(xiàn)預(yù)先估計(jì)不到的現(xiàn)象，這就需要改變某些元件的參數(shù)或更換 元器件，甚至需要修改方案）。在此次設(shè)計(jì)當(dāng)中，由于電路設(shè)計(jì)和焊接工作都 非常仔細(xì)認(rèn)真的完成，所以在調(diào)試當(dāng)中幾乎很少出現(xiàn)電路的問(wèn)題，因此本設(shè)計(jì) 才順利的完成了。 我通過(guò)實(shí)踐課的綜合練習(xí)，課程設(shè)計(jì)的實(shí)際操作，將課堂理論學(xué)習(xí)貫穿其 第 23 頁(yè) 共 34 頁(yè) 中，全面系統(tǒng)的把單片機(jī)課程的知識(shí)聯(lián)系在一起，做到融會(huì)貫通，使我真正感 受到理論應(yīng)用于實(shí)踐的樂(lè)趣。這次設(shè)計(jì)是一次鍛煉的好機(jī)會(huì)，使我在學(xué)習(xí)和鞏 固新、老知識(shí)的同時(shí)，訓(xùn)練了自己綜合運(yùn)用知識(shí)的能力、分析解決新問(wèn)題的能 力，同時(shí)也提高了

33、自己工程實(shí)踐能力；在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我與同學(xué)一同學(xué)習(xí)、 一同討論，大家集思廣益，發(fā)揚(yáng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn) 了自己的不足，今后應(yīng)加強(qiáng)學(xué)習(xí),并且加強(qiáng)理論與實(shí)踐的相結(jié)合，把所學(xué)的知識(shí) 應(yīng)用于實(shí)際當(dāng)中。 第 24 頁(yè) 共 34 頁(yè) 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)（第 3 版） m.北京：航空航天大學(xué)出版社，2005 2 陳世和.電工電子實(shí)習(xí)教程 m. 北京：航空航天大學(xué)出版社，2007 3 孫進(jìn)生等.電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例教程 m. 北京：冶金工業(yè)出版社，2004 4 張偉等.protel 99se 實(shí)用教程 m.北京：人民電郵出版社，2008 5 白瑞青，金功偉.單片

34、機(jī)溫度巡回監(jiān)測(cè)系統(tǒng)j.測(cè)試技術(shù)學(xué)報(bào)，98年第12卷第3期 6 李紅剛，方佳，王強(qiáng)，錢雙艷.基于at89c51的八路溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)j. 熱帶農(nóng)業(yè)工程，2010年第34卷第1期 第 25 頁(yè) 共 34 頁(yè) 附錄附錄 附附1 1 表表 1 元件清單元件清單 序號(hào)型號(hào)個(gè)數(shù) 1stc89c51(52)rc1 2ds18b201 3排阻（1k）1 4排針（4）1 5.排針（2）1 6按鍵1 7led 顯示燈（84）1 8蜂鳴器1 912晶振 101k 電阻 114.7k 電阻1 1210k 電阻 130.47k 電阻1 1430pf 電容2 1522uf 電容1 16s9012 三極管1 17發(fā)光二

35、極管1 注：封裝都為標(biāo)準(zhǔn)封裝 第 26 頁(yè) 共 34 頁(yè) 附附2 2 第 27 頁(yè) 共 34 頁(yè) 圖 1 一路傳輸溫度測(cè)量系統(tǒng)完整電路圖 附附 3 3 第 28 頁(yè) 共 34 頁(yè) 源程序源程序 #include reg52.h #include intrins.h /_nop_();延時(shí)函數(shù)用 #define disdata p0 /段碼輸出口 #define discan p2 /掃描口 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit dq=p10; /溫度輸入口 sbit din=p07; /led 小數(shù)點(diǎn)控制 uint

36、 h; uint temp; /*溫度小數(shù)部分用查表法*/ uchar code ditab16= 0 x00,0 x01,0 x01,0 x02,0 x03,0 x03,0 x04,0 x04,0 x05,0 x06,0 x06,0 x07,0 x08,0 x0 8,0 x09,0 x09; / uchar code dis_712=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90,0 xff,0 xb f; uchar code scan_con4=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7; /列掃描控制字 uch

37、ar data temp_data2=0 x00,0 x00; /讀出溫度暫放 uchar data display5=0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00; /顯示單元數(shù)據(jù)， 共 4 個(gè)數(shù)據(jù)和一個(gè)運(yùn)算暫用 /*11us 延時(shí)函數(shù)*/ void delay(uint t) 第 29 頁(yè) 共 34 頁(yè) for (;t0;t-); /*顯示掃描函數(shù)*/ scan() char k; for(k=0;k0;i-) dq=1;_nop_();_nop_(); /從高拉倒低 dq=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /5 us dq=val /最低位移出 delay(6); /66 us val=val/2; /右移 1 位 dq=1; d