嵌入式課程設(shè)計

1、嵌入式課程設(shè)計學(xué)院：計算機(jī)與通信工程學(xué)院專業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)工程班級：物聯(lián)1501姓名：王強(qiáng)學(xué)號：41501602實(shí)驗(yàn)日期：2017年12月25日實(shí)驗(yàn)名稱：嵌入式課程設(shè)計實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂許TC89開發(fā)板為硬件平臺，開發(fā)溫度采集、動態(tài)數(shù)碼管顯示、按鍵響應(yīng)、與PC串口通訊的綜合程序，實(shí)現(xiàn)以下功能：1) PC上的串口調(diào)試助手通過串口給STC89開發(fā)板發(fā)送“GetTemp'命令。2) STC89開發(fā)板從串口接收到“GetTemp'命令后啟動溫度傳感器DS18B20的測溫程序獲取當(dāng)前溫度，測試完成時將所測得溫度數(shù)據(jù)顯示在動態(tài)數(shù)碼管上。(動態(tài)數(shù)碼管在溫度獲取之前應(yīng)該顯示“FFFFFFFF,只有在獲取溫

2、度后才顯示溫度值)3)動態(tài)數(shù)碼管顯示出溫度數(shù)據(jù)后，請通過按鍵觸發(fā)STC89開發(fā)板通過串口回送步驟2所測的溫度數(shù)據(jù)給PC上串口調(diào)試助手，同時恢復(fù)動態(tài)數(shù)碼管顯示為“FFFFFFFF。為保證每個同學(xué)的實(shí)驗(yàn)都獨(dú)立完成，要求回送的數(shù)據(jù)包含自己的學(xué)號，即如果你的學(xué)號是20150809,當(dāng)前溫度值是19.6攝氏度，那么在PC上的串口調(diào)試助手應(yīng)該顯示：20150809:19.6°C硬件電路說明：1)STC89處理器管腳和晶振電路Lee3CPU1|*1O41jvd1PIO1P)DV(：CPI|PQ.Qr1T-Jijrruuri*j,PH.2PO.ln/L1-汽3Pl3PD.2fl47Pl4PQJibF

3、Udri3e-Pl5PQ43，rLf4PlBPl.(5P0.5Pl7POLEJITFUBRSTVTDPD7手£產(chǎn)uLXU1UPj0DEAA>pP31"T4DEPROG.FJ.!<INrOPSEHPS1INtlP2.?TtX|KXJU1J產(chǎn)？二一工川尸；irr.|；2gmu尸百414P>4P2SF35TlPl.5U*OH1JP4122BF2J,A1J*J&1«P36P2.1J517F57RDP2.1J*JAl2IVXT<L2Pl>AlJI1廠XTAL1P2.LJiPTrnJFLxGKDP2t0Z1U-V'L2）獨(dú)立按鍵K

4、1獨(dú)立鍵盤RXDTXDnTFsTP箝（S2獨(dú)立按鍵一共5個，分別連接在單片機(jī)的P3.0到P3.4口。去抖動的方式，我們采用軟件延時的方法。過程如下：先設(shè)置IO口為高電平（一般上電默認(rèn)就為高），讀取IO口電平確認(rèn)是否有按鍵按下，如有IO電平為低電平后，延時幾個mg再讀取該IO電平，如果任然為低電平，說明對應(yīng)按鍵按下，執(zhí)行相應(yīng)按鍵的程序。3） DS18B2歐度傳感器部分DS18B20內(nèi)部的低溫度系數(shù)振蕩器是一個振蕩頻率隨溫度變化很小的振蕩器，為計數(shù)器1提供一頻率穩(wěn)定的計數(shù)脈沖。高溫度系數(shù)振蕩器是一個振蕩頻率對溫度很敏感的振蕩器，為計數(shù)器2提供一個頻率隨溫度變化的計數(shù)脈沖。初始時，溫度寄存器被預(yù)置成

5、-55C,每當(dāng)計數(shù)器1從預(yù)置數(shù)開始減計數(shù)到0時，溫度寄存器中寄存的溫度值就增加1C,這個過程重復(fù)進(jìn)行，直到計數(shù)器2計數(shù)到0時便停止。初始時，計數(shù)器1預(yù)置的是與-55C相對應(yīng)的一個預(yù)置值。以后計數(shù)器1每一個循環(huán)的預(yù)置數(shù)都由斜率累加器提供。為了補(bǔ)償振蕩器溫度特性的非線性性，斜率累加器提供的預(yù)置數(shù)也隨溫度相應(yīng)變化。計數(shù)器1的預(yù)置數(shù)也就是在給定溫度處使溫度寄存器寄存值增加1C計數(shù)器所需要的計數(shù)個數(shù)。DS18B20內(nèi)部的比較器以四舍五入的量化方式確定溫度寄存器的最低有效位。在計數(shù)器2停止計數(shù)后，比較器將計數(shù)器1中的計數(shù)剩余值轉(zhuǎn)換為溫度值后與0.25C進(jìn)行比較，若低于0.25C,溫度寄存器的最低位就置0;

6、若高于0.25C,最低位就置1;若高于0.75C時，溫度寄存器的最低位就進(jìn)位然后置0。這樣，經(jīng)過比較后所得的溫度寄存器的值就是最終讀取的溫度值了，其最后位代表0.5C,四舍五入最大量化誤差為±1/2LSB,即0.25Co溫度寄存器中的溫度值以9位數(shù)據(jù)格式表示，最高位為符號位，其余8位以二進(jìn)制補(bǔ)碼形式表示溫度值。測溫結(jié)束時，這9位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到暫存存儲器的前兩個字節(jié)中，符號位占用第一字節(jié)，8位溫度數(shù)據(jù)占據(jù)第二字節(jié)。DS18B20測量溫度時使用特有的溫度測量技術(shù)。DS18B20內(nèi)部的低溫度系數(shù)振蕩器能產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號；同樣的，高溫度系數(shù)振蕩器則將被測溫度轉(zhuǎn)換成頻率信號。當(dāng)計數(shù)門打開時，DS

7、18B2眥行計數(shù)，計數(shù)門開通時間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。芯片內(nèi)部還有斜率累加器，可對頻率的非線性度加以補(bǔ)償。測量結(jié)果存入溫度寄存器中。一般情況下的溫度值應(yīng)該為9位，但因符號位擴(kuò)展成高8位，所以最后以16位補(bǔ)碼形式讀出。電路圖及管腳如下：微處理器I/ODSI8B20接其他單總線設(shè)備中外部電源+3V+55V溫度檢測VCC1SB23P1-P17亙）P14P13近P71Ho4）串口通信串行通信是將數(shù)據(jù)字節(jié)分成一位一位的形式在一條傳輸線上逐個地傳送，此時只需要條數(shù)據(jù)線，外加一條公共信號地線和若干控制信號線。因?yàn)橐淮沃荒軅魉鸵晃?，所以對于個字節(jié)的數(shù)據(jù)，至少要分S位才能傳送完畢。串行通信的必要過程是：發(fā)送時

8、，要把并行數(shù)據(jù)變成串行數(shù)據(jù)發(fā)送到線路上去，接收時，要把串行信號再變成并行數(shù)據(jù)，這樣才能被計算機(jī)及其他設(shè)備處理。接收設(shè)稿串彳丁通信方式在串行通信中，收、發(fā)雙方對發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的速率要有約定。通過編程可對單片機(jī)串行口設(shè)定為4種工作方式，其中方式0和方式2的波特率是固定的，而方式1和方式3的波特率是可變的，由定時器T1的溢出率來決定。串行的4種工作方式對應(yīng)三種波特率。由于輸入的移位時鐘的來源不同，所以各種方式的波特率計算公式也不相同，以下是4種方式波特率的計算公式。方式0的波特率二八JI2n方式】的波特率=(2SMOD/32)x(T1溢出率八方式2的波特率=(2SMOD/64)方式3的波特率=(2s

9、mod/32)x(T1溢出率)。開發(fā)板的電路圖如下圖<MDCHI2345irdHcvl22U(i>DVCC丁XDR232RXI>RTS#V3UI>U»R片XI用即XOCISP14611It)VB27isTs470RI。LJI.5KAUK)R12±ZCIOICH12M22CINDCl2二22pFGND5)動態(tài)數(shù)碼管顯示數(shù)碼管的顯示原理是靠點(diǎn)亮內(nèi)部的發(fā)光二極管來發(fā)光，下面就來我們講解一個數(shù)碼管是如何亮起來的。數(shù)碼管內(nèi)部電路如下圖所示，從右圖可看出，一位數(shù)碼管的引腳是10個，顯示一個8字需要7個小段，另外還有一個小數(shù)點(diǎn)，所以其內(nèi)部一共有8個小的發(fā)光二極管，

10、最后還有一個公共端，生產(chǎn)商為了封裝統(tǒng)一，單位數(shù)碼管都封裝10個引腳，其中第3和第8引腳是連接在一起的。而它們的公共端又可分為共陽極和共陰極，中間圖為共陰極內(nèi)部原理圖，右圖為共陽極內(nèi)部原理圖。從陽強(qiáng)結(jié)構(gòu)©Wf©ahq&卜心dJcLJP=dQeDPo引腳排列上圖展出了常用的兩種數(shù)碼管的引腳排列和內(nèi)部結(jié)構(gòu)?？偹苤?，點(diǎn)亮發(fā)光二極管就是要給予它足夠大的正向壓降。所以點(diǎn)亮數(shù)碼管其實(shí)也就是給它內(nèi)部相應(yīng)的發(fā)光二極管正向壓降。如上圖左(一共a、b、c、d、e、f、g、DP八段)，如果要顯示"1"則要點(diǎn)亮b、c兩段LED;顯示“A”則點(diǎn)亮a、b、c、e、f、g這六

11、段LED;動態(tài)顯示是多個數(shù)碼管，交替顯示，利用人的視覺暫停作用使人看到多個數(shù)碼管同時顯示的效果。V可mulnJuLMHHmSEIfwn,hG：1,QpLJ：QwQdp4p-<ip*c電.電上Q由由QQw：山：心事際可j,q、強(qiáng)h完整程序代碼:主程序文件main.c:串口設(shè)置函數(shù)/數(shù)碼管顯示讀取/設(shè)置外部中斷延時函數(shù)定時器初始設(shè)置逐字檢查串口通#include"temp.h"/引用temp.h頭文件，包括一些有關(guān)溫度傳感器的函數(shù)#include"reg51.h"/引用reg51.h頭文件,說明引腳地址#defineGPIO_DIGP0將P0端口定義為

12、GPIO_DIG#defineGPIO_LEDP2將P2端口定義為GPIO_LEDsbitLSA=P2A2;位選，P2A2定義為LSAsbitLSB=P2A3;/同上位選定義變量sbitLSC=P2A4;/同上位選定義變量sbitK3=P3A2;/位選，P3A2定義為K3按鍵函數(shù)voidUsartConfiguration();voidLcdDisplay(int);到的溫度voidIntConfiguration();voidDelay(unsignedintn);voidTimer0Configuration();voidCheckMessage(charm);信字符是否正確unsigne

13、dintflag=0;/數(shù)碼管顯示標(biāo)志位unsignedintj=0;用于CheckMessageig字檢查發(fā)送字符unsignedcharNum=0;/動態(tài)數(shù)碼管位選I*主函數(shù)模塊*unsignedintdisp8=0x71,0x71,0x71,0x71,0x71,0x71,0x71,0x71;/顯示FFFFFFFFunsignedcharcodeDIG_CODE10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/0、1、2、3、4、5、6、7、8、9的顯示碼unsignedcharcheck17='0','0&

14、#39;,'0','0','0','0','0'/用來存放串口通信傳送字符unsignedcharcheck27='G','e','t','T','e','m','p'/用來比較串口通信傳送字符unsignedcharmessage17='4','1','5','0','1','6','0',&

15、#39;2',':','0','0','0','0','0','0','0','0'顯示學(xué)號為41501602:unsignedcharDisplayData8;/用來存放要顯示的8位數(shù)的值unsignedcharKeyValue=0;/是否按下獨(dú)立按鍵的標(biāo)志位voidDigDisplay();/動態(tài)數(shù)碼管顯示*/voidmain()/主函數(shù)unsignedinti;IntConfiguration();/初始化外部中斷設(shè)置UsartConfi

16、guration();/初始化串口設(shè)置Timer0Configuration();/初始化定時器設(shè)置while(1)if(flag=1)/當(dāng)flag為1時數(shù)碼管直接顯示當(dāng)前溫度LcdDisplay(Ds18b20ReadTemp();/調(diào)用溫度傳感器函數(shù)并在數(shù)碼管顯示溫度if(flag=0)/當(dāng)flag為0時數(shù)碼管顯示FFFFFFFFfor(i=0;i<8;i+)/循環(huán)給unsignedintk=0;disp口數(shù)組賦值dispi=0x71;/dispi賦/如果K3按鍵被按下的話，動態(tài)數(shù)碼管就顯示Delay(1);/延時消抖if(K3=0)FFFFFFFFKeyValue=1;flag=0

17、;for(k=0;k<17;k+)逐字將message小符數(shù)組中字符送入SBUFSBUF=messagek;/*將接收到的數(shù)據(jù)放入到發(fā)送寄存器獨(dú)立按鍵模塊*/voidIntConfiguration()/設(shè)置外部中斷while(!TI);/等待發(fā)送數(shù)據(jù)完成TI=0;/清除發(fā)送完成標(biāo)志位if(k=17)/設(shè)置INT0IT0=1;/跳變沿觸發(fā)方式/如果messaged組發(fā)送完畢就歸零準(zhǔn)備下一次（下降沿）EX0=1;打開INT0k=0;的中斷允許。/設(shè)置INT1IT1=1;/跳變沿觸發(fā)方式else為下降沿EX1=1;的中斷允許打開INT1KeyValue=0;按鍵沒被按下的時候就一直保持當(dāng)前狀

18、態(tài),/K3顯示當(dāng)前溫EA=1;/打開總中斷voidDelay(unsignedintn)/延時50us誤差0usI*unsignedchara,b;串口通信模塊for(;n>0;n-)*1for(b=1;b>0;b-)for(a=22;a>0;a-);voidUsartConfiguration()串口設(shè)置SCON=0X50;/設(shè)置為工彳方式1voidInt0()interrupt0外部中斷0的中斷函數(shù)TMOD=0X20;K3按鍵中斷/設(shè)置計數(shù)器工作方式2,也就是自動重裝模式單片機(jī)課程設(shè)計41501602王強(qiáng)物聯(lián)1501PCON=0X80;特率加倍TH1=0XF3;數(shù)器初始值

19、設(shè)置，注意波特率是4800的TL1=0XF3;/波/計/打/打出去接收/清判斷發(fā)送逐字檢查/將按位逐字/不/符1*動態(tài)數(shù)碼管模塊*CO-I；開接收中斷EA-1;開總中斷TR1-1;/打開計數(shù)器)voidUsart()interrupt4/串口中(unsignedcharreceiveData;receiveData-SBUF;/到的數(shù)據(jù)RI-0;除接收中斷標(biāo)志位CheckMessage(receiveData);/字節(jié)是否正確)voidCheckMessage(charm)/串口通信字符是否正確(check1j-m;串口接收到的字符一位一位的賦給check1if(check1j!-check2

20、j)/檢查發(fā)送字符是否符合要求(flag-1;符合直接退出)if(j-6)合時改變顯示標(biāo)志位，數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度(flag-1;)j+;按位檢查*/voidDigDisplay()interrupt1/動態(tài)數(shù)碼管顯示(/定時器在工作方式二會自動重裝初，所以不用在賦值。TH0-0X9c;給定時器賦初值，定時1msTL0-0X00;GPIO_DIG-0;消隱switch(Num)/位選，選擇點(diǎn)亮的數(shù)碼管，(case(7):LSA-0;LSB-0;LSC-0;reak;/顯示第7位case(6):LSA-1;LSB-0;LSC-0;reak;/顯示第6位case(5):LSA-0;LSB-1;LSC

21、-0;reak;/顯示第5位case(4):LSA-1;LSB-1;LSC-0;reak;/顯示第4位case(3):LSA-0;LSB-0;LSC-1break;/顯示第3位case(2):LSA-1;LSB-0;LSC-1break;/顯示第2位case(1):LSA-0;LSB-1;LSC-1break;/顯示第1位case(0):LSA-1;LSB-1;LSC-1break;/顯示第0位)GPIO_DIG=dispNum;/發(fā)送段碼Num+;動態(tài)數(shù)碼管從0到7循環(huán)點(diǎn)亮if(Num>7)Num=0;voidTimer0Configuration()/定時器初始設(shè)置TMOD=0X20

22、;/選擇為定時器模式，工作方式2,僅用TRX丁開啟動。TH0=0X9C;給定時器賦初值，定時100usTL0=0X9C;ET0=1;/打開定時器0中斷允許EA=1;/打開總中斷TR0=1;/打開定時器/*溫度傳感器DS18B2醵塊*/voidLcdDisplay(inttemp)/數(shù)碼管顯示讀取到的溫度unsignedchardatas=0,0,0,0,0;/定義數(shù)組floattp;if(temp<0)/當(dāng)溫度值為負(fù)數(shù)disp2=0x40;/如果溫度值為負(fù)數(shù)的時候，disp2數(shù)碼管顯示負(fù)號-/因?yàn)樽x取的溫度是實(shí)際溫度的補(bǔ)碼，所以減1,再取反求出原碼temp=temp-1;temp=tem

23、p;tp=temp;temp=tp*0.0625*100+0.5;留兩個小數(shù)點(diǎn)就*100,+0.5是四舍五入，因?yàn)镃語言浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為整型的時候把小數(shù)點(diǎn)后面的數(shù)自動去掉，不管是否大于0.5,而+0.5之后大于0.5的就是進(jìn)1了，小于0.5的就算由？.5,還是在小數(shù)點(diǎn)后面。elsedisp2=0;如果溫度不是負(fù)數(shù)，就置零tp=temp;/因?yàn)閿?shù)據(jù)處理有小數(shù)點(diǎn)所以將溫度賦給一個浮點(diǎn)型變量如果溫度是正的那么，那么正數(shù)的原碼就是補(bǔ)碼它本身temp=tp*0.0625*100+0.5;留兩個小數(shù)點(diǎn)就*100,+0.5是四舍五入，因?yàn)镃語言浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為整型的時候把小數(shù)點(diǎn)后面的數(shù)自動去掉，不管是否大于0.5,

24、而+0.5之后大于0.5的就是進(jìn)1了，小于0.5的就算加上0.5,還是在小數(shù)點(diǎn)后面。message9=(temp/10000)+'0'/具體溫度的百位message10=(temp%10000/1000)+'0'/具體溫度的十位message11=(temp%1000/100)+'0'/具體溫度的個位message12='.'小數(shù)點(diǎn)字符message13=(temp%100/10)+'0'/具體溫度的十分位message14=(temp%10)+'0'/具體溫度的千分位message15='

25、o'/message15和16字符串代表。C攝氏度符號message16='C'disp0=0;/disp0和disp1直接置零disp1=0;disp3=DIG_CODEtemp/10000;/數(shù)碼管顯示具體溫度的百位disp4=DIG_CODEtemp%10000/1000;/數(shù)碼管顯示具體溫度的十位disp5=DIG_CODEtemp%1000/100|0x80;/數(shù)碼管顯示具體溫度的個位溫度傳感器temp.c:#include"temp.h"/* 函數(shù)名：Delay1ms* 函數(shù)功能：延時函數(shù)* 輸入：無*輸出：無*/voidDelay1ms

26、(unsignedinty)(unsignedintx;for(y;y>0;y-)for(x=110;x>0;x-);)/* 函數(shù)名：Ds18b20Init* 函數(shù)功能：初始化* 輸入：無*輸出：初始化成功返回1,失敗返回0*/unsignedcharDs18b20Init()(unsignedinti;DSPORT=0;/將總線拉低480us960usi=70;while(i-);/延時642usDSPORT=1;然后拉高總線，如果DS18B20故出反應(yīng)會將在15us60us后總線拉低共陰接法，數(shù)碼管為高電平驅(qū)動，且小數(shù)點(diǎn)的段接在IO的bit7,所以用|0x80來點(diǎn)亮小數(shù)點(diǎn)dis

27、p6=DIG_CODEtemp%100/10;/數(shù)碼管顯示具體溫度的十分位disp7=DIG_CODEtemp%10;/數(shù)碼管顯示具體溫度的千分位)while(DSPORT)/等待DS18B20j低總線(i+;if(i>5000)/等待>5MSreturn0;/初始化失敗)return1;/初始化成功)/* 函數(shù)名：Ds18b20WriteByte* 函數(shù)功能：向18B20寫入一個字節(jié)* 輸入：com* 輸出：無* */voidDs18b20WriteByte(unsignedchardat)(unsignedinti,j;for(j=0;j<8;j+)(DSPORT=0;/

28、每寫入一位數(shù)據(jù)之前先把總線拉低1usi+;DSPORT=dat&0x01/然后寫入一個數(shù)據(jù)，從最低位開始i=6;while(i-);/延時68us,持續(xù)時間最少60usDSPORT=1;/然后釋放總線，至少1us給總線恢復(fù)時間才能接著寫入第二個數(shù)值dat>>=1;)/*函數(shù)名:Ds18b20ReadByte*函數(shù)功能:讀取一個字節(jié)*輸入:com*輸出:無*命令/*/unsignedcharDs18b20ReadByte()(unsignedcharbyte,bi;unsignedinti,j;for(j=8;j>0;j-)(DSPORT=0;先將總線拉低1usi+;DSPORT=1;懿后釋放總線i+;i+;/延時6us等待數(shù)據(jù)穩(wěn)定bi=DSPORT;/讀取數(shù)據(jù)，從最低位開始讀取/*將byte左移一位，然后與上右移7位后的bi,注意移動之后移掉那位補(bǔ)0o*/byte=(byte>>1)|(bi<<7);i=4;/讀取完之后等待48us再接著讀取下一個數(shù)while(i-);returnbyte;/*函數(shù)名:Ds18b20ChangTemp*函數(shù)功能:讓18b20開始轉(zhuǎn)換溫度*輸入:com*輸出:無*/voidDs18b20ChangTemp()(Ds18b20Init();Delay1ms(1);Ds18b2