74河南理工大学单片机课程设计

河河南南理理工工大大学学《单片机应用与仿真训练》设计报告多机温度检测系统设计姓名：学号：310908010310908010专业班级：电气09-6班指导老师：王莉所在学院：电气工程与自动化学院2012年5月20日河南理工大学单片机课程设计目录I目录目录...................................................................................................................................................I摘要..................................................................................................................................................II1概述...............................................................................................................................................11.1下位机温度采集发送系统.............................................................................................11.2上位机显示及报警系统.....................................................................................................12系统总体方案及硬件设计...........................................................................................................32.1主要硬件简介.....................................................................................................................32.2各部分电路设计.................................................................................................................53软件设计........................................................................................................................................93.1功能需求分析....................................................................................................................94实验仿真......................................................................................................................................115课程设计体会..............................................................................................................................12参考文献.........................................................................................................................................13附录一源程序...........................................................................................................................14附录二系统原理图.......................................................................................................................31河南理工大学单片机课程设计目录I................32附录三实物图片...........................................................................................................................32河南理工大学单片机课程设计摘要II摘要本设计是采用AT89S528位单片机作为控制核心设计了温度测量系统，该系统由温度检测模块、微控制器模块、串口通信模块、数码管显示和报警模块等四部分组成，能对0℃～99℃范围的温度进行测量，同时利用4位八段数码管可以实时显示环境温度。该系统结构简单，成本低，具有较好的应用价值。本系统首先由下位AT89S52单片机通过p2.3口不断循环采集数字化温度传感器DS18B20的温度数据，然后转换成十进制温度值，通过串行口发送至上位AT89S52单片机，由上位机通过串行口接收数据，再与报警温度进行比较，判断是否进行报警，上位机同时驱动四位八段数码管将温度显示出来。实现本系统的主要难点在于温度的采集和传送。DS18B20只需要接到单片机的一个I/O口上，由于单总线为开漏所以需要外接一个4.7K的上拉电阻。其功能强大，但需要不断地发送采集命令以及循环读取它传出的数值，然后进行换算成十进制温度。单片机串口通信是单片机一个非常有用的功能，可以构建多机系统来实现更为强大的功能，而且通过MAX232可以进行远距离的通信，实现远程控制，但是对于单片机初学者来说不太容易掌握其发送接收的时序和数据格式，所以我们采用了简单的直接通信而未进行数据发送前的请求应答和数据发送完得数据检查校错。当然，由于我们是首次设计这样完整的应用系统，可能实现的功能不太完善。关键词：单片机；温度检测；串口通信河南理工大学单片机课程设计第一章概述1第一章概述1.1下位机温度采集发送系统下位机温度采集发送系统是本系统的主要核心之一，它的主要功能是采集DS18B20的温度数据，进行转换，并通过串口发送出去。该温度测量系统采用8051内核Atmel公司的AT89S52八位单片机。温度采集发送系统由温度检测模块、下位控制器模块、发送放大模块三部分组成，如图1-1温度测量系统的系统框图：图1-1温度测量系统的系统框图温度检测模块中温度传感器DS18B20采集温度数据，通过P2.3口传给下位单片机，微控制模块进行数据转换，得出十进制温度值，然后通过串行口经MAX232将数据发送出去。1.2上位机显示及报警系统上位机系统的主要功能是接收下位机发送过来的温度数据，与报警温度进行比较，判断是否发送报警信号，并同时直接驱动四位八段数码管进行显示。上位机系统由串口接收模块、处理控制模块、数码管显示模块和报警模块四部分组成，如图1-2上位机系统框图：图1-2上位机系统框图温度采集下位机控制模块发送放大模块处理控制串口接收数码管显示报警控制模块河南理工大学单片机课程设计第一章概述2串行口接收数据后进行判断是否报警，并由P0口和P2.0~P2.3直接驱动数码管显示温度数据。报警控制模块通过按钮电路可以改变报警温度的上下限实现系统的灵活功能。河南理工大学单片机课程设计第二章系统总体方案及硬件设计3第二章系统总体方案及硬件设计2.1主要硬件简介⑴单片机简介所谓单片机，全称是单片微型计算机，又控制器。它是在一块半导体芯片上，集成了CPU，ROM，RAM，I/O口、定时器/计数器、中断系统、AD模数转换器等功能部件，构成了一台完整的数字电子机。目前单片机己成功地运用在智能仪表、机电设备、过程控制、数据处自动检测和家用电器等各个方面。单片机在控制领域中，有如下几个特点：1)小巧灵活、成本低、易于产品化，能方便地组装成各种智能式控备及各种智能仪器仪表。2)面向控制，能针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务，因而得最佳的性能价格比。3)抗干扰能力强，适应温度范围宽，在各种恶劣的环境下都能可靠作，这是其它机种无法比拟的。4)可以很方便地实现多机和分布式控制，使整个控制系统的效率和性大为提高AT89S52单片机是Atmel公司推出的和工业80C51产品为完全兼容的8位机，其特有的布尔处理机，在逻辑处理与控制方面具有突出优点。特点如下：*与MCS-51单片机产品兼容*8K字节在系统可编程Flash存储器*1000次擦写周期*全静态操作：0Hz～33Hz*三级加密程序存储器R*32个可编程I/O口线*三个16位定时器/计数器*八个中断源*全双工UART串行通道*8位微控制器*低功耗空闲和掉电模式*掉电后中断可唤醒*8K字节在系统可编程*看门狗定时器*双数据指针*掉电标识符图2-1为AT89S52的引脚图：河南理工大学单片机课程设计第二章系统总体方案及硬件设计4图2-1AT89S52引脚图⑵DS18B20简介数字化温度传感器是DALLAS最新单线数字温度传感器，支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55°C~+125°C，在-10~+85°C范围内,精度为±0.5°C。DS1822的精度较差为±2°C。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。其适合于现场温度测量，可以程序设定9~12位的分辨率，精度为±0.5°C。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。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、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如下图2-2DS18B20管脚图DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。暂存存储器包含了8个连续字节，前两个字节是测得的温度信息，第一个字节的内容是温度的低八位，第二个字节是温度的高八位。第三个和第四个字节是TH、TL的易失性拷贝，第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝，这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新。第六、七、八个字节用于内部计算。第九个字节是冗余检验字节。河南理工大学单片机课程设计第二章系统总体方案及硬件设计5根据DS18B20的通讯协议，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待16～60微秒左右，后发出60～240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。DS18B20产品的特点（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）测量温度范围在-55°C-+125°C之间。（5）数字温度计