智能儀器課程設(shè)計(jì)報(bào)告

智能儀器課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目基于單片機(jī)的智能溫度控制系統(tǒng)院系xxxxx專業(yè)xxxxxxxxxxxx學(xué)生姓名xx學(xué)號(hào)xxxxxxxxx指導(dǎo)教師xxx二Ｏ一二年十二月一日一、設(shè)計(jì)目的通過單片機(jī)STC12C56A600S2和DS18B20溫度傳感器檢測(cè)溫度，熟悉芯片的使用，溫度傳感器的功能，數(shù)碼顯示管的使用，匯編語言的設(shè)計(jì)；并且把我們這一年所學(xué)的數(shù)字和模擬電子技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、單片機(jī)應(yīng)用等知識(shí)，通過理論聯(lián)系實(shí)際，從題目分析、電路設(shè)計(jì)調(diào)試、程序編制調(diào)試到傳感器的選定等這一完整的實(shí)驗(yàn)過程，培養(yǎng)了學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想，使學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，去獨(dú)立解決實(shí)際問題，以達(dá)到提升學(xué)生的綜合能力、動(dòng)手能力、文獻(xiàn)資料查閱能力的作用，為畢業(yè)設(shè)計(jì)和以后工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。二、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求以單片機(jī)為核心器件，組成一個(gè)數(shù)字溫度計(jì)，采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20為檢測(cè)器件，進(jìn)行單點(diǎn)溫度檢測(cè)，檢測(cè)精度為0.5攝氏度。溫度顯示采用3位LED數(shù)碼管顯示，兩位整數(shù)，一位小數(shù)。測(cè)溫范圍-20℃-60℃，精度誤差小于0.5℃。三、功能需求和總體思路本設(shè)計(jì)是一個(gè)數(shù)字溫度測(cè)量及控制系統(tǒng)，能測(cè)柜內(nèi)的溫度，并能在超限的情況下進(jìn)行控制、調(diào)整并報(bào)警。保證環(huán)境保持在限定的溫度中。該系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路如下：溫度傳感器DS18B20把所測(cè)得的溫度發(fā)送到STC12C56A600S2單片機(jī)上，經(jīng)過STC12C56A600S2單片機(jī)處理將把溫度在顯示電路上顯示。本系統(tǒng)除了顯示溫度以外還可以設(shè)置一個(gè)溫度值，對(duì)所測(cè)溫度進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)溫度高于或低于設(shè)定溫度時(shí)，開始報(bào)警并啟動(dòng)相應(yīng)程序。K1是用來進(jìn)入上下限調(diào)節(jié)模式的，當(dāng)按一下K1進(jìn)入上限調(diào)節(jié)模式，再按一下進(jìn)入下限調(diào)節(jié)模式，再按一下退出調(diào)節(jié)模式。在調(diào)節(jié)上下限溫度模式下，K2是實(shí)現(xiàn)加1功能，K1是實(shí)現(xiàn)減1功能，K3是用來設(shè)定上下限溫度正負(fù)的。在正常模式下，按一下K2進(jìn)入查看上限溫度模式，顯示1s左右自動(dòng)退出；按一下K3進(jìn)入查看下限溫度模式，顯示1s左右自動(dòng)退出。K4正常模式下用來設(shè)置和取消按鍵音。上下限設(shè)置模式下是用來設(shè)置溫度的正負(fù)。四、硬件部分設(shè)計(jì)1.單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)單片機(jī)的工作就是執(zhí)行用戶程序,指揮各部分硬件完成既定任務(wù)。如果一個(gè)單片機(jī)芯片沒有燒錄用戶程序，顯然它就不能工作?？墒牵粋€(gè)燒錄了用戶程序的單片機(jī)芯片。給它上電后就能工作嗎？也不能。原因是除了單片機(jī)外，單片機(jī)能夠工作的最小電路還包括時(shí)鐘和復(fù)位電路。即單片機(jī)的最小系統(tǒng)。單片機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路。為了保護(hù)同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)序信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)。無論是在單片機(jī)剛開始接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。單片機(jī)的復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都回復(fù)到一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。2.DB18B20功能簡(jiǎn)介DS18B20數(shù)字式溫度傳感器與傳統(tǒng)的熱敏電阻溫度傳感器不同,它能夠直接讀出被測(cè)溫度。并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9~12位的數(shù)字值讀數(shù)方式?？梢苑謩e在93.75ms和750ms內(nèi)將溫度值轉(zhuǎn)化9位和12位的數(shù)字量。因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，可靠性更高。芯片的耗電量很小，從總線上“偷”一點(diǎn)電存儲(chǔ)在片內(nèi)的電容中就可正常工作，一般不用另加電源。最可貴的是這些芯片在檢測(cè)點(diǎn)已把被測(cè)信號(hào)數(shù)字化了。因此在單總線上傳送的是數(shù)字信號(hào)這使得系統(tǒng)的抗干擾性好、可靠性高、傳輸距離遠(yuǎn)。DS18B20傳感器有如下特點(diǎn)：●單線接口，只有一根信號(hào)線與CPU連接；●不需要備份電源，可通過信號(hào)線供電，電源電壓范圍從3.3-5V；●傳送串行數(shù)據(jù)，不需要外部元件；五、系統(tǒng)程序流程圖主程序是系統(tǒng)的監(jiān)控程序，在程序運(yùn)行的過程中必須先經(jīng)過初始化，包括鍵盤程序。中斷程序，以及各個(gè)控制端口的初始化工作。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的總體流程圖：主程序流程圖DS18B20流程圖Protel電路圖軟件仿真圖六軟件程序設(shè)計(jì)#include<reg51.h>#include<stdio.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitds=P2^2;sbitdula=P2^6;sbitwela=P2^7;sbitbeep=P2^3;uinttemp;floatf_temp;uintwarn_l1=270;uintwarn_l2=250;uintwarn_h1=300;uintwarn_h2=320;sbitled0=P1^0;sbitled1=P1^1;sbitled2=P1^2;sbitled3=P1^3;unsignedcharcodetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef};voiddelay(uintz){uintx,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}voiddsreset(){uinti;ds=0;i=103;while(i>0)i--;ds=1;i=4;while(i>0)i--;}bittempreadbit(){uinti;bitdat;ds=0;i++;ds=1;i++;i++;dat=ds;i=8;while(i>0)i--;return(dat);}uchartempread(){uchari,j,dat;dat=0;for(i=1;i<=8;i++){j=tempreadbit();dat=(j<<7)|(dat>>1);}return(dat);}tempwritebyte(uchardat){uinti; ucharj; bittestb; for(j=1;j<=8;j++) { testb=dat&0x01; dat=dat>>1; if(testb) { ds=0; i++;i++; ds=1; i=8;while(i>0)i--; } else { ds=0; i=8;while(i>0)i--; ds=1; i++;i++; } }}tempchange(){dsreset();delay(1);tempwritebyte(0xcc);tempwritebyte(0x44);}uintget_temp(){uchara,b;dsreset();delay(1);tempwritebyte(0xcc);tempwritebyte(0xbe);a=tempread();b=tempread();temp=b;temp<<=8;temp=temp|a;f_temp=temp*0.0625;temp=f_temp*10+0.5;f_temp=f_temp+0.05;returntemp;}display(ucharnum,uchardat){uchari;dula=0;P0=table[dat];dula=1;dula=0;wela=0;i=0xff;i=i&(~((0x01)<<(num)));P0=i;wela=1;wela=0;delay(50);}dis_temp(uintt){uchari;i=t/100;display(0,i);i=t%100/10;display(1,i+10);i=t%100%10;display(2,i);}warn(uints,ucharled){uchari;i=s; beep=0; P1=~(led); while(i--) { dis_temp(get_temp()); } beep=1; P1=0xff; i=s; while(i--) {dis_temp(get_temp()); } }deal(uintt){uchari; if((t>warn_l2)&&(t<=warn_l1)) { warn(40,0x01); } elseif(t<=warn_l2) { warn(10,0x03); } elseif((t<warn_h2)&&(t>=warn_h1)) { warn(40,0x04); } elseif(t>=warn_h2) { warn(10,0x0c); } else { i=40; while(i--) { dis_temp(get_temp()); } }} init_com() { TMOD=0x20; PCON=0x00; SCON=0x50; TH1=0xfd; TL1=0xfd; TR1=1; }comm(char*parr){do { SBUF=*parr++; while(!TI); TI=0; }while(*parr);}main(){ucharbuff[4],i;dula=0;wela=0;init_com();while(1){tempchange(); for(i=10;i>0;i--) { dis_temp(get_temp()); } deal(temp); sprintf(buff,"%f",f_temp); for(i=10;i>0;i--) { dis_temp(get_temp()); } comm(buff); for(i=10;i>0;i--) { dis_temp(get_temp()); }}} 七設(shè)計(jì)中遇到的問題及解決方法:首先，將數(shù)碼管顯示電路連接好后，為了檢查連線是否正確，可將電源負(fù)極與各接地端鏈結(jié)好，用電源正極試探LED數(shù)碼管個(gè)管腳與CD40110是否正確連接，若出現(xiàn)筆段不亮的情況，應(yīng)該仔細(xì)檢查該線路。若各LED數(shù)碼管的引腳與CD40110連接線路正確且完好，下一步則是驗(yàn)證CD40110能否驅(qū)動(dòng)顯示LED數(shù)碼管，將CD4011LE、CRCRDVSS都接地，VCC接高電平，接通電路后，LED數(shù)碼管亮且顯示0，說明該線路正確。接著，將待測(cè)方波按電路圖接好后，為了檢查該電路是否產(chǎn)生脈沖，將輸出端接至右邊第一片CD40110的CPU端，LED數(shù)碼管顯示技數(shù)值，說明該電路連接正確且符合實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)要求。其次，對(duì)于控制電路的調(diào)試，其方法和待測(cè)方波發(fā)生電路調(diào)試相同，即檢測(cè)輸出是否產(chǎn)生及輸出滿足設(shè)計(jì)要求，將控制電路按電路圖連接好，把反向后輸出信號(hào)接至CD40110的CP-U端，觀察是否在計(jì)數(shù)，若不能則說明電路連接有問題，糾正后再觀察，直至產(chǎn)生1.5S左右計(jì)數(shù)的脈沖，另外，經(jīng)微電路后的輸出接至CP-U端，觀察是否有脈沖產(chǎn)生且每隔1.5S左右計(jì)數(shù)加1，若計(jì)數(shù)正確，說明電路完好，最后對(duì)于總電路的調(diào)試，因各單元電路調(diào)試好后，只需按原電路圖鏈接正確后，觀察結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)要求，并且要求電路能穩(wěn)定，按總電路圖接好后，首先檢查清零信號(hào)是否符合設(shè)計(jì)要求，并且要求電路能穩(wěn)定，按總路圖連接好后，首先檢查清零信號(hào)是否能有效的清零，將CT接地，清零信號(hào)接CR端，待測(cè)信號(hào)接CP-U端其余接總電路圖連接，觀察每隔1.5S計(jì)數(shù)后立即清零，說明清零有效，其次將閘門信號(hào)接CT端，CR接地。其余按總電路圖連接，觀察每隔1S計(jì)數(shù)停止，約0.5s繼續(xù)計(jì)數(shù)，說明閘門信號(hào)設(shè)計(jì)正確，最后按電路圖連接好后，接通電源，觀察到計(jì)數(shù)1S停頓一段時(shí)間后清零并繼續(xù)進(jìn)行1S繼續(xù)計(jì)數(shù)，也完成頻率的測(cè)量。八分工與合作xx負(fù)責(zé)電路圖設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì)、xx負(fù)責(zé)電路圖和程序的檢查，報(bào)告的完成?？偨Y(jié)本溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是采用DS18B20溫度傳感器經(jīng)過放大和送到單片機(jī)進(jìn)行控制溫度顯示和時(shí)間顯示。另外本系統(tǒng)還可以通過外接電路擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)溫度報(bào)警功能，從而更好的實(shí)現(xiàn)溫度現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)控制。經(jīng)過多次的修改和調(diào)試測(cè)量，本設(shè)計(jì)基本符合設(shè)計(jì)要求，由于受人為因素和軟硬件的限制，系統(tǒng)難免不了帶來一些誤差，但通過調(diào)節(jié)和精確計(jì)算可以減小誤差。這次課程設(shè)計(jì)歷時(shí)2個(gè)星期，從一開始的課題確定，到后來的資料查找、理論學(xué)習(xí)，然后調(diào)試和測(cè)試過程，這一切都使我們的理論知識(shí)和動(dòng)手能力進(jìn)一步得到提升。在畫原理圖、電路仿真和調(diào)試過程中不可避免地遇到各種問題，這要求保持沉著冷靜，聯(lián)系書本理論知識(shí)積極地思考，實(shí)在解決不了時(shí)候可以請(qǐng)教同學(xué)或指導(dǎo)老師。雖然在制作過程中不可避免地遇到很多問題，但是最后還是在老師以及同學(xué)的幫助下圓滿解決了這些問題，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與最后調(diào)試，相關(guān)指標(biāo)達(dá)到預(yù)期的要求，很好地完成了本次設(shè)計(jì)任務(wù)。通過本次課程設(shè)計(jì)，對(duì)溫度測(cè)量控制有了進(jìn)一步的熟悉和更深入的學(xué)習(xí)。在整個(gè)設(shè)計(jì)的過程中，本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)是：將DS18B20的非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)單片機(jī)能識(shí)別的電量信號(hào)，其中的信號(hào)如何放大及放大倍數(shù)的確定等等。了解并掌握了傳感器的基本理論知識(shí)，更深入的掌握單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用和編程控制。為以后從事單片機(jī)軟硬件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)、打下了良好的基礎(chǔ)，樹立獨(dú)立從事產(chǎn)品研發(fā)的信心，并在這種能力上得到了比較充分的鍛煉。利用Proteus與KEILC51對(duì)單片機(jī)多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了仿真設(shè)計(jì)。從本文結(jié)果可以看出，利用Proteus進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)可以極大地簡(jiǎn)化單片機(jī)程序在目標(biāo)硬件上的調(diào)試工作，大幅度節(jié)省制作電路板的時(shí)間，對(duì)于提高產(chǎn)品的開發(fā)效率、降低開發(fā)成本等有重要作用。在程序編寫和調(diào)試的過程中稍一粗心就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，包括時(shí)間