综合训练二 温度检测系统设计文档格式.docx

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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.......................................4

1.2设计目的...............................................4

1.3设计步骤...............................................4

1.4设计方案...............................................4

2硬件设计

2.1温度检测系统的硬件组成................................4

2.2单片机功能和特点......................................4

2.3A/D模数转换...........................................7

2.4DS18B20温度传感器.....................................8

3软件设计

3.1程序流程图...........................................10

3.2汇编语言程序.........................................11

4结论....................................................15

5参考文献.................................................15

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

1.31.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

2.1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（FPEROM—Falsh 

Programmable 

and 

Erasable 

Read 

Only 

Memory）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。

程序校验时，需要外部上拉电阻。

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 

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

P1.0

T2（定时器/计数器T2的外部计数输入） 

，时钟输出

P1.1

T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）

P1.5

MOSI（在系统编程用）

P1.6

MISO（在系统编程用）

P1.7

SCK（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MOVX 

@DPTR）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MOVX 

@RI）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。

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：

1～5和26～28（IN0～IN7）：

8路模拟量输入端。

8、14、15和17～21：

8位数字量输出端。

22（ALE）：

地址锁存允许信号，输入，高电平有效。

6（START）：

A／D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）：

A／D转换结束信号，输出，当A／D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A／D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。

23～25（ADDA、ADDB、ADDC）：

3位地址输入线，用于选通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：

3.0～5.5V，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只三极管的集成电路内。

（5）温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±

0.5℃。

（6）可编程的分辨率为9～12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）

3.1主程序流程图：

子程序流程图：

3.2主程序：

TEMPER_LDATA36H;

温度寄存器的低位

TEMPER_HDATA35H;

温度寄存器的高位

TEMPER_NUMDATA60H;

保存温度值

FLAGBIT00H;

器件是否存在的标志位，器件存在由软件置1，否则清0

DQBITP1.0

ORG0000H

AJMPSTART;

/*主程序*/*

ORG0030H

START:

MOVSP,#70H

CALLGET_TEMPER;

读取温度值

CALLTEMPER_COV;

读取转换后的温度值

MOVR0,A

CALLDISP

CALLDELAY

******************/*取得温度子程序*/****************************

GET_TEMPER:

SETBDQ

CALLCHECK;

MOVA,#0CCH;

跳过ROM匹配（当总线上只有一个器件时可跳过读ROM命令）

CALLDSWRITE;

写入命令

MOVA,#44H;

发出温度转换命令

CALLDSWRITE

NOP

CALLCHECK

跳过ROM匹配

CALLDSWRITE

MOVA,#0BEH;

发出读温度命令

CALLDSREAD;

读取温度的低位

MOVR0,#TEMPER_L

MOV@R0,A;

存入TEMPER_L

DECR0;

存入TEMPER_H

MOV@R0,A

RET

*****************************************************************

/*读DS18B20的程序,从DS18B20中读出一个字节的数据*/*

;

****************************************************************

DSREAD:

MOVR2,#8

READ1:

CLRC

SETBDQ

CLRDQ

MOVR3,#01

DJNZR3,$

MOVC,DQ

MOVR3,#23

RRCA

DJNZR2,READ1

/*写DS18B20序子程序*/*

****************************************************************

DSWRITE:

CLRC

WRITE1:

CLRDQ

MOVR3,#6;

延时12US

MOVDQ,C

MOVR3,#23;

46US

DJNZR2,WRITE1

/*温度转换程序*/*

TEMPER_COV:

MOVA,#0F0H

ANLA,TEMPER_L;

舍去温度低位中小数点后的四位温度数值

SWAPA

MOVTEMPER_NUM,A

MOVA,TEMPER_L

JNBACC.3,TEMPER_COV1;

四舍五入去温度值,

INCTEMPER_NUM;

D3为1则加1,为0则舍去

TEMPER_COV1:

MOVA,TEMPER_H;

高位

ANLA,#07H;

温度寄存器的高字节只有后3位有效

ORLA,TEMPER_NUM;

拼装

MOVTEMPER_NUM,A;

保存变换后的温度数据

CALLBIN_BCD

/*检查器件是否存在子程序*/*

CHECK:

CALLDSINIT;

初始化

JBFLAG,CHECK1;

检查标志位判断器件是否存在

AJMPCHECK;

若DS18B20不存在则继续检测

CHECK1:

CALLDELAY1

RET

/*BCD码转换子程序*/*

*****************************************************************

BIN_BCD:

MOVDPTR,#TEMP_TAB

MOVA,TEMPER_NUM

MOVCA,@A+DPTR

/*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:

SETBDQ

CLRDQ;

总线发一个复位信号

MOVR0,#80H

DJNZR0,$;

延时

SETBDQ;

拉高总线准备检测

MOVR0,#25H;

延时

DJNZR0,$

JNBDQ,INIT2;

检测是否有应答信号，有应答信号跳转

AJMPINIT3;

INIT2:

SETBFLAG;

置标志位,表示DS1820存在

AJMPINIT4

INIT3:

CLRFLAG;

清标志位,表示DS1820不存在

AJMPINIT5

INIT4:

MOVR0,#6BH

INIT5:

SETBDQ;

拉高总线

/*配置程序*/*

RE_CONFIG:

JBFLAG,RE_CONFIG1;

若DS18B20存在,转RE_CONFIG1

RE_CONFIG1:

MOVA,#0CCH;

发SKIPROM命令

MOVA,#4EH;

发写暂存存储器命令

MOVA,#00H;

TH（报警上限）中写入00H

TL（报警下限）中写入00H

MOVA,#7FH;

选择12位温度分辨率

/*显示子程序*/*

DISP:

MOVA,R0;

转换结果低位

ANLA,#0FH

ACALLDSEND;

显示

MOVA,R0

ANLA,#0FH;

转换结果高位

DSEND:

MOVDPTR,#SGTB1

MOVCA,@A+DPTR;

取字符

MOVSBUF,A

JNBTI,$

CLRTI

/*延时程序*/*

DELAY:

MOVR7,#00H

DELAY0:

MOVR6,#00H

DJNZR6,$

DJNZR7,DELAY0

DELAY1:

MOVR7,#20H

DJNZR7,$

4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.