单片微型计算机与接口技术课程实施方案报告温度测量

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单片微型计算机原理

与接口技术课程设计报

告

题目：温度测量
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实习日期：6.27~7.1

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1、课程设计要求
(1)通过按键设置温度上、下限
(2)读入A/D转换数据：
若数据<下限，则显示温度并显示L、报警并使步进电机正转； 若数据>上限，则显示温度并显示H、报警并使步进电机反转； 若下限<数据<上限，则显示C
(3)本机地址为06H，当接到上位机发地06H时，则回发06H 当接到上位机发地AAH时，则将当前温度发给上位机
当接到上位机发地55H时，则小灯亮，提示修改上、下限2、方案论证

类地器件利用其感温效应，在将随被测温度变化地电压或电流采集过来，
由于本设计是于ATC51 可以使用热敏电阻之

进行A/D

地对应值地计算，比较麻烦.所以采用DS18B20温度传感器，这样可以很容

易直接读取被测温度值，进行转换，电路简单，精度高，软硬件都容易实

现，而且使用单片机地接口便于系统地再扩展，满足设计要求.b5E2RGbCAP

步进电机模块，由于步进电机地额定工作电流过大，单片机无法

驱动其工作，因而在接口电路与步进电机之间加入ULN2003A驱动芯片，利用驱动芯片地电流放大作用，使步进电机可靠地运转.p1EanqFDPw
总体设计方框图如图2.1所示.

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图2.1 总体设计方框图
3、硬件系统设计及原理图
3.1单片机主控电路
本设计中采用美国Atmel公司地8 位单片机ATC51作为单片机控制模块地核心部件，该型单片机在本设计中地应用如下：晶振采用12MHZ，
复位电路采用上电加按钮复位.DXDiTa9E3d

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显示电路采用4位共阴极LED数码管，P0 口由上拉电阻提高驱动能力，作为段码输出并作为数码管地驱动.P2 口地低四位作为数码管地位选端.采用动态扫描地方式显示.RTCrpUDGiT

图3.2数码管显示电路
3.3温度传感器
测温度，并且可根据实际要求通过简单地编程实现9-12位地数字值读数方式.5PCzVD7HxA

图3.3温度传感器与单片机地连接 4/ 18

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3.4温度上下限调整按键
本系统设计三个按键，采用查询方式，一个用于选择切换设置温度上

下限和当前温度，另外两个分别用于设置报警温度地加和减.均采用软件消抖.jLBHrnAILg

3.5步进电机

本设计选用驱动芯片ULN2003驱动四相步进电机.

ULN2003 是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN达林顿管组成.ULN2003地每一对达林顿都串联一个2.7K地基极电阻,在5V地工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理地数据.xHAQX74J0X
ULN2003 工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V 地电压，输出还可以在高负载电流并行运行.LDAYtRyKfE
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图3.5.2.1 ULN2003方框图
表3.5.2 ULN2003极限值参数

ULN2003

图3.5.2.2步进电机驱动电路

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一个单片机作为主机（发送方），另一个为从机（接收方），主机读入按键

值并将相应命令发送给从机，从机收到命令后执行相应地功能.双机通信示

意图如下：Zzz6ZB2Ltk

图3.6双机通信示意图

4、软件清单

写命令函数、DS18B20读1字节函数、读出温度函数、温度数据处理函数、

报警函数、步进电机函数、设置温度显示转换函数、按键查询程序、主函

数.dvzfvkwMI1

通信上位机程序包括延时函数、扫描显示函数、初始化函数、按键查询程

序、主函数.下位机函数包括初始化、接收程序、主函数.rqyn14ZNXI

上位机软件清单：

sbitw0=P2^0; //数码管4
sbitw1=P2^1; //数码管3

sbit w3=P2^3; //数码管1 sbitaa=P1^0;

sbit bb=P1^1; sbit cc=P1^2;

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ucharidata buf[1]; TH1=0xfd;

ucharcode table_dm[15]= TL1=0xfd;

{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0 PCON=0x00;

x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40,0x38,0x76,0x3 TR1=1;

9};EmxvxOtOco SCON=0x50;

//共阴LED段码表"0""1" "2" "3" "4" }

"5" "6" "7" "8""9" "不 亮 " /*************keyscan***********/

"-"'L''H''C'SixE2yXPq5 voidkeyscan()

uchar data {

display[4]={0x00,0x00,0x00,0x00};//显 if(aa==0)

示单元数据，共4个数据和一个运算 {

暂用6ewMyirQFL SBUF=0x06;

/******11us延时函数*******/ do{}while(TI==0);TI=0;

voiddelay(uint t) }

{ elseif (bb==0)

for(;t>0;t--); {

} SBUF=0xaa;

/************scan*************/ do{}while(TI==0);TI=0;

voidscan() }

{

intj;

for(j=0;j<4;j++)

{ display[2]=0x0d;

{

case

dm=table_dm[display[0]];w0=0;delay(5 }
switch (j)

0);w0=1;kavU42VRUs else;

case 1: }

dm=table_dm[display[1]];w1=0;delay(5 /************main***************/

0);w1=1;y6v3ALoS voidmain()

case 2: {

dm=table_dm[display[2]];w2=0;delay(5 init();

0);w2=1;M2ub6vSTnP dm=0x00;//初始化端口

case 3: w0=0;

dm=table_dm[display[3]];w3=0;delay(5 w1=0;

0);w3=1;0YujCfmUCw w2=0;

} w3=0;

} for(h=0;h<4;h++)//开机显示"0000"

} {

/**********初始化函数***********/ display[h]=0;

voidinit()

{
}

while(1)

TMOD=0x20; {

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scan(); display[1]=buf[0]%100/10;keyscan(); display[0]=buf[0]%10;if(RI==1) }
{ else
RI=0; {
buf[0]=SBUF; display[3]=0x0a;
if(buf[0]==0x55) display[2]=0x0e;
{ display[1]=buf[0]%100/10;} display[0]=buf[0]%10;else if(buf[0]==0x06) }
{ }
display[3]=0x0a; }
display[2]=0x0a; }

下位机软件清单

#include "reg51.h" uchar tt=0;
#include "intrins.h"//_nop_();延时函数 ucharscale;
用 uchar idatabuf[1]={0x00};
#define dm P0 //段码输出口 intnum=0;
#define uchar unsigned char
#define uint unsignedint uchar Table[4]={0x03,0x06,0x0c,0x09};//*****温度小数部分用查表法****//

ditab[16]={0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,
uchar code
uchar

table_dm[15]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40,0 x38,0x76,0x39};sQsAEJkW5T
//共阴LED段码表"0""1" "2" "3" "4"

小数点地断码表TIrRGchYzg
uchardata temp_data[2]={0x00,0x00};

//显示单元数据，共4个数据和一个运算暂用7EqZcWLZNX

/**********延时函数************/

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void delay(uint t) presence=~DQ;
{ }
for(;t>0;t--); DQ=1; //拉高电平
} }
//********扫描显示函数******// /*******DS18B20 写命令函数*****/void scan() //向1-WIRE 总线上写1个字节{ void write_byte(ucharval)
int j; {
for(j=0;j<4;j++) uchar i;
{ for(i=8;i>0;i--)
switch (j) {
{ DQ=1;_nop_();_nop_(); //从高拉倒低case 0: DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();dm=table_dm[display[0]];w0=0;delay(5 //5 us
0);w0=1;//xiaoshulzq7IGf02E DQ=val&0x01; //最低位移出
case
1: delay(6); //66 us dm=table_dm1[display[1]];w1=0;delay( val=val/2; //右移1位
50);w1=1;//geweizvpgeqJ1hk }
case 2:
DQ=1;dm=table_dm[display[2]];w2=0;delay(5
0);w2=1;//shiweiNrpoJac3v1case dm=table_dm[display[3]];w3=0;delay(5/*****S18B20 读1字节函数*****/ //从总线上取1个字节

} } } uchar value=0;
//******18B20 复位函数*******/ for(i=8;i>0;i--)
ow_reset(void)
{ { DQ=1;_nop_();_nop_();
char presence=1; value>>=1;
while(presence) DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
{
//4 us while(presence) DQ=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
{ //4 us
DQ=1;_nop_();_nop_();//从高拉倒低 if(DQ)value|=0x80;
DQ=0;
delay(6); //66 us delay(50); //550 us }
DQ=1; DQ=1;
delay(6); //66 us return(value);
presence=DQ;//presence=0 复位成功,继 }

/*******读出温度函数******//read_temp()

{

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ow_reset(); //总线复位 {
delay(200); display[3]=0x0c;
write_byte(0xcc); //发命令 }
write_byte(0x44); //发转换命令 }
ow_reset(); else
delay(1); {
write_byte(0xcc);//发命令 display[3]=0x0d;
write_byte(0xbe); }
temp_data[0]=read_byte();//读温度值
地第字节 if(!display[2])
temp_data[1]=read_byte(); //读温度值 {
地高字节 display[2]=0x0a;//次高位为0时不显temp=temp_data[1];
示temp<<=8; }
temp=temp|temp_data[0]; // 两字节合 }
成一个整型变量. //*******报警函数******//
return temp; //返回温度值
voidBEEP() } {
/*******温度数据处理函数*******/ if((r>high&&r<129)||r<low)
work_temp(uinttem)
{ display[4]=tem&0x0f; // 取小数部分地值 else

数部分显示值

整数部分地值 }
display[3]=display[4]/100; //取百位数 /*********步进电机函数*********/
据暂存 voidstepper()
display[1]=display[4]%100; // 取后两
{位数据暂存 if(r>high)
display[2]=display[1]/10; // 取十位数 {
据暂存 TR0=1;
display[1]=display[1]%10; //个位数据
if(num1<8)r=display[1]+display[2]*10+display[3]* {
100; do{}while(!TF0);num1++;TH0=0x06;T
/////符号位显示判断///// L0=0x06;
if(r<high)
} { else
if(r>low) {
{ num1=0;

P1=Table[num]; num++;

if(num==4) num=0;

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} void keyscan()
} {
else if(r<low) //int temp1;//最高温度和最低温度标{ 志位
TR0=1; if(set==0)
if(num1<8) {
{ while(1)
do{}while(!TF0);num1++;TH0=0x06;T {
L0=0x06; delay(500);//消抖
} if(set==0)
else {
{ temp1++;
num1=0; while(!set)
P1=Table1[num]; scan();
num++; }
if(num==4) num=0; if(temp1==1)
} {
} xianshi(high);
else TR0=0; scan();
}
//*******设置温度显示转换*****//void xianshi(int horl) { scan();

{

display[2]=horl%100/10; {
if(horl==high)

display[1]=horl%10; while(!dec)
display[0]=0; scan();
} high-=1;
else }
{ }
display[3]=0x0c; if(temp1==2)
display[2]=horl%100/10; {
display[1]=horl%10; xianshi(low);
display[0]=0; if(add==0)
} {
if(!display[2]) while(!add)
{ scan();
display[2]=0x0a;//次高位为0 时不显 low+=1;
示 }
} } if(dec==0) {

//*********按键查询程序********// while(!dec)

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scan(); SBUF=0x55;
low-=1; do{} while(TI==0);TI=0;
} }
scan(); else ;
} }
if(temp1>=3) /*********主函数*********/ { void main()
temp1=0; {
break; init();
} dm=0x00; //初始化端口
} w0=0;
} w1=0;
} w2=0;
/**********初始化***********/ w3=0;
void init (void) for(h=0;h<4;h++) //开机显示"0000"{ {
TMOD=0x22; display[h]=0;
TH0=0x06;TL0=0x06; }
TH1=0xfd; ow_reset(); //开机先转换一次
TL1=0xfd; write_byte(0xcc); //Skip ROM
PCON=0x00; TR1=1;SCON=0x50; write_byte(0x44); //发转换命令 for(h=0;h<100;h++)//开机显示"0000" {

}

void receive () {
SBUF=0x55;

{ if(RI==1)
buf[0]=SBUF; {
if(buf[0]==0x06) RI=0;
{ receive ();
lig=1; }
SBUF=0x06; if (temp1==0)
do{}while(TI==0);TI=0; {
} work_temp(read_temp()); //处理温度数elseif(buf[0]==0xaa) 据
{ stepper();
lig=1; scan(); //显示温度值
SBUF=r; BEEP();
do{} while(TI==0);TI=0; keyscan();
} }
elseif(buf[0]==0x55) { else {

lig=0x00; keyscan();

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} }
}

5、实验仿真
5.1从机
进入protuse后，连接好电路，并将程序下载进去.数码管显示温度与传感器地温度相同.当前温度高于上限值时，步进电机倒转并蜂鸣器报警；当前温低于下限值时，步进电机正转并蜂鸣器报

警.fjnFLDa5Zo

当按下SET键一次时，进入温度上限调节，此时显示软件设置地温度上限，按ADD或DEC分别对上限温度进行加一或减

当再次按下 SET键时，进入温度下限调节，此时显示软件设置
一.tfnNhnE6e5

一.HbmVN777sL 当第三次按下SET 键时，退出温度报警线设置.显示当前温度.

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5.2 主机

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上电时主机显示“0000”.按下左键向从机发送“06h”，从机回发“06h”，主机显示“06”；按下中键向从机发送“0aah”，从机将当前温度回发给主机，主机显示当前温度值；按下右键，向从机发送“055h”，从机发光二极管亮，并重新设定温度上下限，主机显示“HHHH”.V7l4jRB8Hs

6、实验心得体会
通过本次单片机接口设计实习，本组成员在软件及硬件上均设计并实
现了实习要求地功能.在软件功能地实现方面，成员们结合单片机原
理图，经过反复推敲，最终统一思路以中断地方式进行程序地编译，
同时熟悉并掌握了proteus软件地使用，用该软件进行了一些功能地
初步演示仿真.这次实验中,我主要负责硬件部分,在完成步进电机地
时候受到了一些阻碍,在硬件接线上和程序那里出了一些问题后来经
过查找资料和咨询最终得到了解决.本次实习虽然有许多不足之处，
但是每个成员都很努力去完成本次暑期单片机实习，在单片机知识地
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深入理解和团结协作上都有较大收获，为今后更深入地学习做了很好地铺垫.83lcPA59W9

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