微機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計-單片機(jī)發(fā)動機(jī)排溫采集系統(tǒng)

1、PCB圖，仿真 語言程序 原理圖等全套設(shè)計，聯(lián)系153893706課程設(shè)計說明書課 程 名 稱: 微機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計 課 程 代 碼: 題 目: 發(fā)動機(jī)排溫采集系統(tǒng) 年級/專業(yè)/班: 2021級車輛工程汽電三班 學(xué) 生 姓 名: 學(xué) 號: 開 始 時 間: 2021 年 07 月 02 日完 成 時 間: 2021 年 07 月 06 日課程設(shè)計成績：學(xué)習(xí)態(tài)度及平時成績30技術(shù)水平與實(shí)際能力20創(chuàng)新5說明書計算書、圖紙、分析報告撰寫質(zhì)量45總 分100指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日目錄摘要21 引言3問題的提出3任務(wù)與分析32系統(tǒng)方案設(shè)計5系統(tǒng)設(shè)計方案5系統(tǒng)總體框圖53系統(tǒng)硬件設(shè)計63.1 S

2、TC89C52單片機(jī)電路63.2 DS18B20溫度傳感器電路9系統(tǒng)電源電路103.4 LED顯示電路11串口通訊電路114系統(tǒng)軟件設(shè)計134.1 Proteus軟件環(huán)境介紹134.2 Protel軟件環(huán)境介紹13系統(tǒng)軟件分析145系統(tǒng)調(diào)試過程195.1 Protel99SE調(diào)試195.2 Keil程序調(diào)試195.3 Proteus仿真調(diào)試19結(jié)論21致謝22參考文獻(xiàn)23附件124附件224附件325摘 要隨著微機(jī)測量和控制技術(shù)的迅速開展與廣泛應(yīng)用，以單片機(jī)為核心的溫度采集與控制系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用在很大程度上提高了生產(chǎn)生活中對溫度的控制水平，同樣廣泛應(yīng)用于汽車上溫度控制。本設(shè)計論述了一種以STC

3、89C52單片機(jī)為主控制單元，以DS18B20為溫度傳感器的汽車發(fā)動機(jī)排溫溫度控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)可以實(shí)時溫度數(shù)據(jù)采集和顯示功能。系統(tǒng)設(shè)計了相關(guān)的硬件電路和相關(guān)應(yīng)用程序。硬件電路主要包括STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)，測溫電路、LED顯示電路以及串口通訊模塊電路等。系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，計算溫度子程序、LED顯示程序等。關(guān)鍵詞 STC89C52單片機(jī)；DS18B20溫度傳感器；LED顯示電路1 引 言 1.1 問題的提出 工業(yè)控制是計算機(jī)的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域，計算機(jī)控制系統(tǒng)正是為了適應(yīng)這一領(lǐng)域的需要而開展起來的一門專業(yè)技術(shù)，它主要研究如何將計算機(jī)技術(shù)、通過信息技術(shù)和自動控制理論

4、應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程，并設(shè)計出所需要的計算機(jī)控制系統(tǒng)。隨著微機(jī)測量和控制技術(shù)的迅速開展與廣泛應(yīng)用，以單片機(jī)為核心的溫度采集與控制系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用在很大程度上提高了生產(chǎn)生活中對溫度的控制水平。本設(shè)計就是基于單片機(jī)STC89C52溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計，通過本次課程實(shí)踐，我們更加的明確了單片機(jī)的廣泛用途和使用方法，以及其工作的原理。隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)的開展，電子控制技術(shù)在汽車上的應(yīng)用十分廣泛了。本文采用單片機(jī)STC89C52設(shè)計了溫度實(shí)時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對汽車發(fā)動機(jī)排溫的實(shí)時數(shù)據(jù)采集，用于駕駛者隨時了解車況。單片機(jī)STC89C52 能夠根據(jù)溫度傳感器DS18B20 所采集的溫度并通過LED數(shù)碼管顯示出來

5、。通過該課程的學(xué)習(xí)使我們對計算機(jī)控制系統(tǒng)有一個全面的了解、掌握常規(guī)控制算法的使用方法、掌握簡單微型計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)軟硬的設(shè)計方法，進(jìn)一步鍛煉同學(xué)們在微型計算機(jī)應(yīng)用方面的實(shí)際工作能力。任務(wù)與分析 本次設(shè)計的系統(tǒng)的控制中心是ST89C52單片機(jī)。首先，在Protel軟件環(huán)境中進(jìn)行硬件電路圖的設(shè)計。然后在8052軟件環(huán)境中進(jìn)行系統(tǒng)的軟件編程，并進(jìn)行程序源文件的編譯和調(diào)試，最后生成.hex文件。此.hex文件是硬件電路運(yùn)行實(shí)現(xiàn)的源代碼來源。把.hex文件加載到ST89C52單片機(jī)芯片，然后在Proteus軟件環(huán)境中運(yùn)行硬件電路，發(fā)動機(jī)排溫就可以正常顯示了。 本設(shè)計的系統(tǒng)主要由: ST89C52為中央處理

6、芯片，用于數(shù)據(jù)處理，初值設(shè)定。DS18B20溫度傳感器是本例的核心模塊，由他提供溫度信息并由LED顯示，用C語言進(jìn)行編程。本系統(tǒng)可以分為以下4大模塊：1、ST89C52模塊：用于數(shù)據(jù)處理，和外圍的溫度數(shù)據(jù)通信，并控制溫度傳輸過程，采集時間信息并予以處理。2、DS18B20溫度傳感器模塊：可以通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)溫度信息的采集。3、數(shù)碼管顯示模塊：顯示模塊采用普通的共陽LED數(shù)碼管，此模塊用于實(shí)時顯示發(fā)動機(jī)排溫信息。4、程序：包括單片機(jī)控制溫度傳感器的接口程序?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)和時鐘芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸過程、溫度傳感器數(shù)據(jù)采集程序、單片機(jī)外圍串口輸出程序和數(shù)碼管顯示程序。2 系統(tǒng)方案設(shè)計2.1 系統(tǒng)設(shè)計方案

7、通過查閱相關(guān)資料，和對多個芯片的了解，有多種方案供我選擇，但結(jié)構(gòu)最簡單的采用89C52單片機(jī)，DS18B20溫度傳感器組成的系統(tǒng)。 此方案在硬件局部采用了89C52單片機(jī)，DS18B20溫度傳感器，74HC138芯片，LED顯示器。該系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是采用DS18B20溫度傳感器。在功能上進(jìn)行了擴(kuò)充，并且使得硬件連線顯得較為簡單，在軟件局部，程序顯得層次清楚。2.2 系統(tǒng)總體框圖電源電路電源電路溫度采集電路復(fù)位電路ST89C52單片機(jī)LED顯示電路74HC138芯片串口通訊電路圖2-1 系統(tǒng)總體框圖 當(dāng)程序啟動后，程序進(jìn)入初始化階段。單片機(jī)將從DS18B20溫度傳感器中讀出發(fā)動機(jī)排溫數(shù)據(jù)。并且經(jīng)

8、過顯示緩存后送入LED顯示器進(jìn)行顯示。3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3.1 STC89C52單片機(jī)電路3.1.1 STC89C52簡介目前，51系列單片機(jī)在工業(yè)檢測領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，因此我們可以在許多單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中，配接各種類型的語音接口，構(gòu)成具有合成語音輸出能力的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，以增強(qiáng)人機(jī)對話的功能。STC89C52單片機(jī)是深圳宏晶科技生產(chǎn)的一種單片機(jī)，在一小塊芯片上集成了一個微型計算機(jī)的各個組成局部。每一個單片機(jī)包括：一個8位的微型處理器CPU；一個512K的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM；4K片內(nèi)程序存儲器；四個8位并行的I/O接口P0-P3，每個接口既可以輸入，也可以輸出；兩個定時器/記數(shù)器；五個中

9、斷源的中斷控制系統(tǒng)；一個全雙工UART的串行I/O口；片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻率是12MHZ。以上各個局部通過內(nèi)部總線相連接。圖3-1 89C52單片機(jī)引腳圖3.1.2 STC89C52單片機(jī)時序 STC89C52單片機(jī)的一個執(zhí)器周期由6個狀態(tài)(s1s6)組成，每個狀態(tài)又持續(xù)2個震蕩周期，分為P1和P2兩個節(jié)拍。這樣，一個機(jī)器周期由12個振蕩周期組成。假設(shè)采用12MHz的晶體振蕩器，那么每個機(jī)器周期為1us，每個狀態(tài)周期為16us；在一數(shù)情況下，算術(shù)和邏輯操作發(fā)生在N期間，而內(nèi)部存放器到存放器的傳輸發(fā)生在P2期間。對于單周期指令，當(dāng)指令操作碼讀人指

10、令存放器時，使從S1P2開始執(zhí)行指令。如果是雙字節(jié)指令，那么在同一機(jī)器周期的s4讀人第二字節(jié)。假設(shè)為單字節(jié)指令，那么在51期間仍進(jìn)行讀，但所讀入的字節(jié)操作碼被忽略，且程序計數(shù)據(jù)也不加1。在加結(jié)束時完成指令操作。多數(shù)STC89C52指令周期為12個機(jī)器周期，只有乘法和除法指令需要兩個以上機(jī)器周期的指令，它們需4個機(jī)器周期。 對于雙字節(jié)單機(jī)器指令，通常是在一個機(jī)器周期內(nèi)從程序存儲器中讀人兩個字節(jié)，但Movx指令例外，Movx指令是訪問外部數(shù)據(jù)存儲器的單字節(jié)雙機(jī)器周期指令，在執(zhí)行Movx指令期間，外部數(shù)據(jù)存儲器被訪問且被選通時跳過兩次取指操作。3.1.3 STC89C52單片機(jī)引腳介紹STC89C5

11、2單片機(jī)的40個引腳中有2個專用于主電源引腳，2個外接晶振的引腳，4個控制或與其它電源復(fù)用的引腳，以及32條輸入輸出I/O引腳。下面按引腳功能分為4個局部表達(dá)個引腳的功能。1電源引腳Vcc和VssVcc40腳：接+5V電源正端；Vss20腳：接+5V電源正端。2外接晶振引腳XTAL1和XTAL2XTAL119腳：接外部石英晶體的一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構(gòu)成采用外部時鐘時，對于HMOS單片機(jī)，該引腳接地；對于CHOMS單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。XTAL218腳：接外部晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。當(dāng)采用外部時鐘時，

12、對于HMOS單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。對于CHMOS芯片，該引腳懸空不接。3控制信號或與其它電源復(fù)用引腳 控制信號或與其它電源復(fù)用引腳有RST/VPD、ALE/P、PSEN和EA/VPP等4種形式。ARST/VPD9腳：RST即為RESET，VPD為備用電源，所以該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個機(jī)器周期的高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)復(fù)位到初始狀態(tài)。當(dāng)VCC發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時，該引腳可接上備用電源VPD+5V為內(nèi)部RAM供電，以保證RAM中的數(shù)據(jù)不喪失。BALE/ P 30腳：當(dāng)訪問外部存儲器時，ALE允許地址

13、鎖存信號以每機(jī)器周期兩次的信號輸出，用于鎖存出現(xiàn)在P0口的低CPSEN(29腳):片外程序存儲器讀選通輸出端,低電平有效。當(dāng)從外部程序存儲器讀取指令或常數(shù)期間，每個機(jī)器周期PESN兩次有效，以通過數(shù)據(jù)總線口讀回指令或常數(shù)。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器期間，PESN信號將不出現(xiàn)。DEA/Vpp31腳：EA為訪問外部程序儲器控制信號，低電平有效。當(dāng)EA端保持高電平時，單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲器4KBMS52子系列為8KB。假設(shè)超出該范圍時，自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲器的程序。當(dāng)EA端保持低電平時，無論片內(nèi)有無程序存儲器，均只訪問外部程序存儲器。對于片內(nèi)含有EPROM的單片機(jī)，在EPROM編程期間，該引腳用于接

14、21V的編程電源Vpp。 4輸入/輸出I/O引腳P0口、P1口、P2口及P3口(A).P0口39腳22腳：統(tǒng)稱為P0口。當(dāng)不接外部存儲器與不擴(kuò)展I/O接口時，它可作為準(zhǔn)雙向8位輸入/輸出接口。當(dāng)接有外部程序存儲器或擴(kuò)展I/O口時，P0口為地址/數(shù)據(jù)分時復(fù)用口。它分時提供8位雙向數(shù)據(jù)總線。對于片內(nèi)含有EPROM的單片機(jī)，當(dāng)EPROM編程時，從P0口輸入指令字節(jié)，而當(dāng)檢驗(yàn)程序時，那么輸出指令字節(jié)。(B).P1口1腳8腳：統(tǒng)稱為P1口，可作為準(zhǔn)雙向I/O接口使用。對于MCS52子系列單片機(jī)，和還有第2功能：口用作定時器/計數(shù)器2的計數(shù)脈沖輸入端T2；用作定時器/計數(shù)器2的外部控制端T2EX。對于EP

15、ROM編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時，P0口接收輸入的低8位地址。(C).P2口21腳28腳：統(tǒng)稱為P2口，一般可作為準(zhǔn)雙向I/O接口。當(dāng)接有外部程序存儲器或擴(kuò)展I/O接口且尋址范圍超過256個字節(jié)時，P2口用于高8位地址總線送出高8位地址。對于EPROM編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時，P2口接收輸入的8位地址。(D).P3口10腳17腳：統(tǒng)稱為P3口。它為雙功能口，可以作為一般的準(zhǔn)雙向I/O接口，也可以將每1位用于第2功能，而且P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第1功能的輸入輸出或第2功能。P3口的第2功能見下表 表3-1 單片機(jī)管腳含義引腳第2功能RXD串行口輸入端0TXD串行口輸出端INT0部中斷0請求輸入端

16、，低電平有效INT1中斷1請求輸入端，低電平有效T0時器/計數(shù)器0計數(shù)脈沖端T1時器/計數(shù)器1數(shù)脈沖端WR部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸出端，低電平有效RD部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號輸出端，低電平有效綜上所述，MCS51系列單片機(jī)的引腳作用可歸納為以下兩點(diǎn)：1).單片機(jī)功能多，引腳數(shù)少，因而許多引腳具有第2功能；2).單片機(jī)對外呈3總線形式，由P2、P0口組成16位地址總線；由P0口分時復(fù)用作為數(shù)據(jù)總線。3.2 DS18B20溫度傳感器電路采用一線制數(shù)字溫度傳感器DS18B20來作為本課題的溫度傳感器。傳感器輸出信號進(jìn)的上拉電阻直接接到單片機(jī)的引腳上。DS18B20溫度傳感器是美國達(dá)拉斯(DALLAS)

17、半導(dǎo)體公司推出的應(yīng)用單總線技術(shù)的數(shù)字溫度傳感器。該器件將半導(dǎo)體溫敏器件、A/D轉(zhuǎn)換器、存儲器等做在一個很小的集成電路芯片上。本設(shè)計中溫度傳感器之所以選擇單線數(shù)字器件DS18B20，是在經(jīng)過多方面比擬和考慮后決定的，主要有以下幾方面的原因：1系統(tǒng)的特性：測溫范圍為-55+125 ，測溫精度為士；溫度轉(zhuǎn)換精度912位可變，能夠直接將溫度轉(zhuǎn)換值以16位二進(jìn)制數(shù)碼的方式串行輸出；12位精度轉(zhuǎn)換的最大時間為750ms；可以通過數(shù)據(jù)線供電，具有超低功耗工作方式。2系統(tǒng)本錢：由于計算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的開展，新型大規(guī)模集成電路功能越來越強(qiáng)大，體積越來越小，而價格也越來越低。一支DS18B20的體積與普通三極

18、管相差無幾，價格只有十元人民幣左右。3系統(tǒng)復(fù)雜度：由于DS18B20是單總線器件，微處理器與其接口時僅需占用1個I/O端口且一條總線上可以掛接幾十個DS18B20，測溫時無需任何外部元件，因此，與模擬傳感器相比，可以大大減少接線的數(shù)量，降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，減少工程的施工量。4系統(tǒng)的調(diào)試和維護(hù)：由于引線的減少，使得系統(tǒng)接口大為簡化，給系統(tǒng)的調(diào)試帶來方便。同時因?yàn)镈S18B20是全數(shù)字元器件，故障率很低，抗干擾性強(qiáng)，因此，減少了系統(tǒng)的日常維護(hù)工作。DS18B20溫度傳感器只有三根外引線：單線數(shù)據(jù)傳輸總線端口DQ ，外供電源線VDD，共用地線GND。DS18B20有兩種供電方式：一種為數(shù)據(jù)線供電方式，

19、此時VDD接地，它是通過內(nèi)部電容在空閑時從數(shù)據(jù)線獲取能量，來完成溫度轉(zhuǎn)換，相應(yīng)的完成溫度轉(zhuǎn)換的時間較長。這種情況下，用單片機(jī)的一個I/O口來完成對DS18B20總線的上拉。另一種是外部供電方式(VDD接+5V)，相應(yīng)的完成溫度測量的時間較短。在本設(shè)計中采用外部供電方式實(shí)現(xiàn)DS18B20傳感器與單片機(jī)的連接，其接口電路如下圖。圖3-2 溫度傳感器接口3.3 系統(tǒng)電源電路在該溫度控制系統(tǒng)中，其電源電路設(shè)計如下列圖所示。圖3-3 系統(tǒng)電源模塊3.4 LED顯示電路本課題設(shè)計的溫度控制系統(tǒng)是采用8個數(shù)碼管作為顯示模塊，其接口原理圖如下列圖所示：圖3-4數(shù)碼管顯示接口電路3.5 串口通訊電路本課題設(shè)計的

20、通訊采用的是常見的串口通訊，協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片是采用MAX232A，其接口原理圖如下列圖所示：圖3-5串口通訊接口電路4 系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 Proteus軟件環(huán)境介紹本系統(tǒng)的硬件設(shè)計首先是在Proteus軟件環(huán)境中仿真實(shí)現(xiàn)的。Proteus軟件是來自英國Labcenter electronics公司的EDA工具軟件，Proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了具有和其它EDA工具一樣的原理布圖、PCB自動或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能是，它的電路仿真是互動的。針對微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟件源碼級的實(shí)時調(diào)試。如果有顯示及輸出，配合系統(tǒng)配

21、置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等，還能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。Proteus建立了完備的電子設(shè)計開發(fā)環(huán)境，尤其重要的是Proteus Lite可以完全免費(fèi)，也可以花微缺乏道的費(fèi)用注冊到達(dá)更好的效果2。Proteus是目前最好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具。可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU及其外圍電路如LCD，RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，AD/DA，局部SPI器件，局部IIC器件.。其實(shí)Proteus 與 multisim比擬類似，只不過它可以仿真MCU，當(dāng)然，軟件仿真精度有限，而且不可能所有的器件都找得到相應(yīng)的仿真模型，用開發(fā)板和仿真器當(dāng)然是最好選擇，可是初學(xué)者擁有它們的

22、可能性比擬小。當(dāng)然，硬件實(shí)踐還是必不可少的。在沒有硬件的情況下，Proteus能像pspice 仿真模擬/數(shù)字電路那樣仿真MCU及外圍電路。另外，即使有硬件，在程序編寫早期用軟件仿真一下也是很有必要的。Proteus軟件主要具有以下幾個方面的特點(diǎn)：1、設(shè)計和仿真軟件Proteus 是一個很有用的工具，它可以幫助學(xué)生和專業(yè)人士提高他們的模擬和數(shù)字電路的設(shè)計能力。2、它允許對電路設(shè)計采用圖形環(huán)境，在這種環(huán)境中，可以使用一個特定符號來代替元器件，并完成不會對真實(shí)電路造成任何損害的電路仿真操作。3、它可以仿真儀表以及可描述在仿真過程中所獲得的信號的圖表。4、它可以仿真目前流行的單片機(jī)，如PICS, A

23、TMEL-AVR, MOTOROLA, 8051 等。5、在設(shè)計綜合性方案中,還可以利用ARES開發(fā)印制電路板。4.2 Protel軟件環(huán)境介紹Protel印制板設(shè)計軟件包是澳大利亞protel technology公司與1990年推出的電子CAD產(chǎn)品，具有方便、易學(xué)、實(shí)用、快速以及高速度、高步通率的特點(diǎn)。它采用了分層次下拉窗口菜單結(jié)構(gòu)形式，用戶根本上不需要記背太多的鍵盤命令，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊菜單命令就能操作，protel有著很高的自動布線布通率。布通率是電子產(chǎn)CAD產(chǎn)品的一項重要指標(biāo)，它反映電子元件在電路圖中連接關(guān)系有多少能在印刷幅員中實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計常用的單、雙面印制板時只要選擇適當(dāng)?shù)脑季趾筒季€

24、策略方法，protel就可以輕易的到達(dá)98%-100%的布通率。對于極少數(shù)不能布通的定方，protel可以用飛線指示出來，引導(dǎo)用戶用手工方法連通。另外，protel有強(qiáng)大的宏命令設(shè)置功能，利用宏命令功能多定義的熱鍵可以大大提高操作速度1。 Protel對微機(jī)的軟硬件配置要求很低：cpu在8088以上，以上版本，內(nèi)存640kb以上，雙軟件或一個軟件一個硬盤，單色顯示器多層板設(shè)計時最好用彩色，各種兼容打印機(jī)。也能在Windows9X平臺的模擬DOS下運(yùn)行。Protel已成為印制板設(shè)計加工方面的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)初步統(tǒng)計protel在CAD的市場占有率達(dá) 95%，成為電子產(chǎn)品制造業(yè)界的首選CAD軟件。系統(tǒng)

25、軟件分析任何一個應(yīng)用系統(tǒng)，它們都有著自己的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，少了任何一個局部都不可能稱之為一個完整的應(yīng)用系統(tǒng)，它們之間是相互依存的一個整體，硬件系統(tǒng)是軟件系統(tǒng)的一個根底和前提，為軟件系統(tǒng)提供了一個操作平臺；而軟件系統(tǒng)是硬件系統(tǒng)的靈魂，它對硬件系統(tǒng)起到擴(kuò)充和完善的作用?？上攵浖到y(tǒng)與硬件系統(tǒng)同等重要。本系統(tǒng)的軟件主要是采用C語言，對單片機(jī)進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)各項功能。主程序?qū)δK進(jìn)行初始化，而后調(diào)用讀溫度、處理溫度、顯示等模塊。用的是循環(huán)查詢方式，來顯示和控制溫度，主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時顯示、讀出并處理DS18B20的測量的當(dāng)前溫度值并負(fù)責(zé)調(diào)用各子程序,其程序流程如下列圖所示：開始開始初

26、始化啟動DS18B20讀溫度計算溫度LED顯示圖4-1系統(tǒng)程序主流程圖溫度采集程序設(shè)計過程因?yàn)槭褂昧薉S18B20溫度傳感器，溫度采集程序只需要從DS18B20溫度傳感器各存放器中讀出溫度數(shù)據(jù)，再處理即可。在首次對DS18B20溫度傳感器進(jìn)行操作之前，必須對它進(jìn)行初始化，然后從DS18B20溫度傳感器中讀出數(shù)據(jù)，在經(jīng)過處理后，送給顯示緩沖單元。讀溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能包括初始化,判斷DS18B20是否存在,假設(shè)存在那么進(jìn)行一系列的讀操,作假設(shè)不存在那么返回。其程序流程圖如下列圖所示。圖4-2讀溫度流程圖計算溫度子程序計算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值

27、正負(fù)的判定，其程序流程圖如下列圖所示。NNY 開始溫度零下?溫度值取補(bǔ)碼置“標(biāo)志計算個位溫度BCD值計算十位溫度BCD值 結(jié)束置“+標(biāo)志計算百位溫度BCD值圖4-3 計算溫度子程序流程圖4.3.2 LED顯示方式的設(shè)計1、將要顯示的數(shù)據(jù)地址送至P2口，讓LED接收信號。2、通過單片機(jī)P1.5控制74HC138譯碼器A、B、C輸入端，進(jìn)行相應(yīng)的LED位選。表4-1 74HC138譯碼器功能表開始開始調(diào)用顯示子程序顯示緩沖區(qū)首地址-指針掃描初值R3取顯示數(shù)據(jù)查表得段碼送出段選碼延時1ms指針加1掃描完畢？返回NYN圖4-4 LED顯示程序流程圖N5 系統(tǒng)調(diào)試過程通過上面的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計過程，設(shè)

28、計的工作已經(jīng)根本完成，接下來的工作就是對所設(shè)計好的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。通過調(diào)試可以檢查出系統(tǒng)出現(xiàn)的一些錯誤，從而進(jìn)行下一步的修改。5.1 Protel 99 SE 調(diào)試圖 5-1 Protel原理圖圖5-2 ERC電氣規(guī)那么檢查結(jié)果5.2 keil程序調(diào)試 程序經(jīng)過調(diào)試顯示“0錯誤，0警告。表示程序調(diào)試通過。圖5-3程序調(diào)試通過示意圖5.3 Protues仿真調(diào)試圖5-4 Protues仿真圖結(jié) 論本次設(shè)計實(shí)現(xiàn)了對發(fā)動機(jī)排溫的實(shí)時數(shù)據(jù)采集和顯示功能。首次采用了DS18B20溫度傳感器芯片，此芯片穩(wěn)定性好，并且功能強(qiáng)大。而主要單片機(jī)89C52單片機(jī)，在系統(tǒng)中的作用是實(shí)時讀取溫度傳感器采集的溫度信息

29、，并及時的通過LED顯示出來。本系統(tǒng)采用軟件和硬件組合的方法，其最大特點(diǎn)是：硬件電路簡單，安裝方便易于實(shí)現(xiàn)，軟件設(shè)計獨(dú)特、可靠。 本次設(shè)計只涉及了一局部的功能，可以將之使用在汽車儀表盤的顯示中。在進(jìn)一步的研究中還可以考慮參加溫度的檢測等功能，相信會使之更加完善。致 謝在陳飛老師的指導(dǎo)下，我完成了本次設(shè)計。本設(shè)計從選題到完成，每一步都是在他的指導(dǎo)下完成的，傾注了老師大量的心血。另外，本設(shè)計的完成也離不開其他老師和各位同學(xué)給我的建議和幫助，是他們讓我明白了團(tuán)隊合作的精神。在此，我謹(jǐn)向陳飛老師和幫助過我的老師和同學(xué)們，表示崇高的敬意和衷心的感謝！參考文獻(xiàn)1?Protel99SE EDA 技術(shù)及應(yīng)用?

30、徐崢穎編著，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20052?單片機(jī)系統(tǒng)的protues設(shè)計與仿真?張靖武編著，北京：電子工業(yè)出版社，20073?單片機(jī)原理及接口技術(shù)?李朝青編著，北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20054?MCS-51單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)實(shí)用子程序?邊春遠(yuǎn)編著，北京：人民郵電出版社，20055 譚浩強(qiáng). ?C程序設(shè)計? 清華大學(xué)出版社，2005附件1：系統(tǒng)原理圖附件2：系統(tǒng)PCB圖附件3：系統(tǒng)相關(guān)程序定義變量程序#ifndef _include_h#define _include_h#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned i

31、nt#define DataPort P2 /定義數(shù)據(jù)端口 程序中遇到DataPort 那么用P0 替換#define weixuan P1/通過138譯碼器控制選擇數(shù)碼管#define FOSC 11059200 #define BAUD 9600 sbit DQ=P35;/ds18b20與單片機(jī)連接口/溫度值void ds1820disp(uint temp);void Timer0_isr(void);void Init_Timer0(void);void DelayUs2x(unsigned char t);void DelayMs(unsigned char t);void Send

32、Byte(uchar dat);void SendStr(uchar *s);void uartInit(void);void Sendsz(uint dat);void delay_18B20(unsigned int i);void ds1820rst();uchar ds1820rd(); void ds1820wr(uchar wdata);uint read_temp();#endif主程序/*主程序*/void main() uchar qian, bai,shi,ge;uint temp;uartInit(); while(1) temp=read_temp();/18b20讀溫

33、度/ temp=273;qian=temp/1000;bai=temp%1000/100;shi=temp%1000%100/10;ge=temp%1000%100%10;SendByte(qian+0 x30); SendByte(bai+0 x30);SendByte(shi+0 x30);SendByte(.);SendByte(ge+0 x30);SendByte(r);SendByte(n); ds1820disp(temp);/調(diào)用數(shù)碼管顯示DS18B20溫度采集程序#include include.hextern tflag ;/*ds18b20程序*/void delay_18

34、B20(unsigned int i)/延時1微秒 while(i-);void ds1820rst()/*ds1820復(fù)位*/ unsigned char x=0; DQ = 1; /DQ復(fù)位 delay_18B20(4); /延時 DQ = 0; /DQ拉低 delay_18B20(91); /改1精確延時大于480us DQ = 1; /拉高 delay_18B20(37);/改2 uchar ds1820rd()/*讀數(shù)據(jù)*/ unsigned char i=0; unsigned char dat = 0; for (i=8;i0;i-) DQ = 0; /給脈沖信號 dat=1; DQ = 1; /給脈沖信號 if(DQ) dat|=0 x80; delay_18B20(9); return(dat); void ds1820wr(uchar wdata)/*寫數(shù)據(jù)*/ unsigned char i=0; for (i=8; i0; i-) DQ = 0; DQ = wdata&0 x01; delay_18B20(9); DQ = 1; wdata=1; u