1、 PAGE31 / NUMPAGES31單片機課程設計論文設計題目：基于單片機的溫度計的設計學院：汽車學院班級：2009級電氣工程與其自動化3班成員：指導教師：課程設計時間：2012年5月142012年5月271. 芯片功能簡介一、AT89C51的功能簡介1、AT89C51芯片簡介 AT89C51是一種帶4K字節FLASHHYPERLINK :/baike.baidu /view/87697.htm存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱HYPERLINK :/baike.

2、baidu /view/1012.htm單片機。AT89C2051是一種帶2K字節閃存可編程可擦除HYPERLINK :/baike.baidu /view/132973.htm只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機為很多HYPERLINK :/baike.baidu /view/2613031.htm嵌入式控制系統

3、提供了一種靈活性高且價廉的方案。外形與引腳排列如圖所示 HYPERLINK :/baike.baidu /albums/1270245/1270245/0/0.html2、引腳功能說明 （1）VCC:電源電壓 （2）GND:地 （3） P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數據總線復用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅動8個TTL邏輯門電路，對端口P0寫“1”時可作為高阻抗輸入端用。 在訪問外部數據存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址(低8位)和數據總線復位，在訪問期間激活部上拉電阻。 （4）P1口:P1是一個帶部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可

4、驅動(吸收或輸出電流)4個TTE邏輯門電路。對端口寫“1”，通過部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(ILL)。P1.0和P1.1還可分別作為定時/計數器2的外部計數輸入(P 1.0/T2)和輸入(P 1.1/T2EX ),參見下表。P1.0和P1.1的第二功能引 腳 號 功能特性P1.0T2（定時/計數器2外部計數脈沖輸入），時鐘輸出P1.1T2EX（定時/計數2捕獲/重裝載觸發和方向控制）（5）P2口:P2是一個帶有部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。

5、對端口P2寫“1”，通過部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(ILL)。 在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數據存儲器(例如執行MOVX DPTR指令)時，P2口送出高8位地址數據。在訪問8位地址的外部數據存儲器(如執行MOVX RI指令)時，P2口輸出P2鎖存器的容。（6）P3口:P3口是一組帶有部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流(ILL)。P3

6、口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表4-2所示。（7）RST:復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。P3口的第二功能端口引腳第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2（外中斷0）P3.3（外中斷1）P3.4T0（定時/計數0）P3.5T1（定時/計數1）P3.6（外部數據存儲器寫選通）P3.7（外部數據存儲器讀選通）（8）/VPP:外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器(地址為0000H-FFFFH ) 。端必須保持低電平(接地)。需注意的是:如果加密位LB1被編程，復位時部會鎖存端狀態。如端

7、為高電平(接VCC端)，CPU則執行部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源VPP，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓VCC 。（9）XTAL1:振蕩器反相放大器的與部時鐘發生器的輸入端。（10）XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。（11）數據存儲器：AT89C52有256個字節的部RAM,80H-FFH高128個字節與特殊功能寄存器(SFR)地址是重疊的，也就是高128。字節的RAM和特殊功能寄存器的地址是一樣的，但在物理上它們是分開的。當一條指令訪問7FH以上的部地址單元時，指令中使用的尋址方式是不同的，也即尋址方式決定是訪問高128字節。RAM

8、還是訪問特殊功能寄存器。如果指令是直接尋址方式則為訪問特殊功能寄存器。（12）中斷：AT89C52共有6個中斷向量:兩個外中斷（INT0和INT1），3個定時器中斷(定時器0, 1, 2)和串行口中斷。（13）時鐘振蕩器：AT89C52中有一個用于構成部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或瓷諧振器一起構成自激振蕩器，振蕩電路參見圖4-1（a）圖所示。外接石英晶體（或瓷諧振器）與電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構成并聯振蕩電路，對外接電容C1、C2雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率

9、的高低、振蕩器工作的穩定性、起振的難易程度與溫度穩定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30pF士10pF，而如果使用瓷諧振器，建議選擇40pF士l0pF。用戶也可以采用外部時鐘。采用外部時鐘的電路如圖4-1（b）圖所示。這種情況下，外部時鐘脈沖接到XTAL1端，即部時鐘發生器的輸入端，XTAL2則懸空。由于外部時鐘信號是通過一個2分頻觸發器后作為部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續時間和最大的低電平持續時間應符合產品技術條件的要求。二 DS1624功能簡介1.DS1624基本原理 DS1624是美國DALLAS公司生產的集成了測量系統和存儲器于一體的芯片。

10、數字接口電路簡單，與I2C總線兼容，且可以使用一片控制器控制多達8片的DS1624。其數字溫度輸出達13位，精度為0.03125。DS1624可工作在最低2.7V電壓下，適用于低功耗應用系統。（1）DS1624基本特性 無需外圍元件即可測量溫度 測量圍為55125，精度為0.03125 測量溫度的結果以13位數字量（兩字節傳輸）給出 測量溫度的典型轉換時間為1秒 集成了256字節的E2PROM非易性存儲器 數據的讀出和寫入通過一個2線（I2C）串行接口完成 采用8腳DIP或SOIC封裝，如圖2.34.1 圖2.34.1（2）引腳描述與功能方框圖 DS1624的功能結構圖如圖所示：（3）DS16

11、24工作原理 溫度測量 圖4.34.3 溫度測量的原理結構圖DS1624在測量溫度時使用了獨有的在線溫度測量技術。它通過在一個由對溫度高度敏感的振蕩器決定的計數周期對溫度低敏感的振蕩器時鐘脈沖的計數值的計算來測量溫度。DS1624在計數器中預置了一個初值,它相當于55。如果計數周期結束之前計數器達到0，已預置了此初值的溫度寄存器中的數字就會增加，從而表明溫度高于55。與此同時，計數器斜坡累加電路被重新預置一個值，然后計數器重新對時鐘計數，直到計數值為0。通過改變增加的每1的計數器的計數，斜坡累加電路可以補償振蕩器的非線性誤差，以提高精度，任意溫度下計數器的值和每一斜坡累加電路的值對應的計數次數

12、須為已知。DS1624通過這些計算可以得到0.03125的精度，溫度輸出為13位，在發出讀溫度值請求后還會輸出兩位補償值。表2給出了所測的溫度和輸出數據的關系。這些數據可通過2線制串行口連續輸出，MSB在前，LSB在后。表2 溫度與輸出數據關系表 溫度數字量輸出（二進制）數字量輸出（十六進制）1250111，1101，0000，00007D00H25.06250001，1001，0001，00001910H0.50000，0000，1000，00000080H00000，0000，0000，00000000H-0.51111，1111，1000，0000FF80H-25.06251110，01

13、10，1111，0000E6F0H-551100，1001，0000，0000C900H 由于數據在總線上傳輸時MSB在前，所以DS1624讀出的數據可以是一個字節(分辨率為1)，也可以是兩個字節，第二個字節包含的最低位為0.03125。表2是13位溫度寄存器中存儲溫度值的數據格式高八位字節 低八位字節SB14B13B12B11B10B9B8B7B6B5B4B3000其中S為符號位，當S0時，表示當前的測量的溫度為正的溫度；當S1時，表示當前的測量的溫度為負的溫度。B14B3為當前測量的溫度值。最低三位被設置為0。（4）DS1624工作方式DS1621的工作方式是由片上的配置/狀態寄存器來決定

14、的，如表4，該寄存器的定義如下：表4 配置/狀態寄存器格式DONE1001011SHOT其中DONE為轉換完成位，溫度轉換結束時置1，正在進行轉換時為0；1SHOT為溫度轉換模式選擇。1SHOT為1時為單次轉換模式，DS1624在收到啟動溫度轉換命令EEH后進行一次溫度轉換。1SHOT為0時為連續轉換模式，此時DS1624將連續進行溫度轉換，并將最近一次的結果保存在溫度寄存器中。該位為非易失性的。（5）片256字節存儲器操作控制器對DS1624的存儲器編程有兩種模式：一種是字節編程模式，另一種是頁編程模式。在主器件發出開始（START）信號以后，主器件發送寫控制字節即1001A2A1A00（其

15、中R/W控制位為低電平“0”）。指示從接收器被尋址，DS1624接收后應答，再由主器件發送訪問存儲器指令（17H）后，DS1624接收后應答，接著由主器件發送的下一個字節字地址將被寫入到DS1624的地址指針。主器件接收到來自DS1624的另一個確認信號以后，發送數據字節，并寫入到尋址的存儲地址。DS1624再次發出確認信號，同時主器件產生停止條件STOP，啟動部寫周期。在部寫周期DS1624將不產生確認信號。在頁編程模式中，如同字節寫方式，先將控制字節、訪問存儲器指令（17H）、字地址發送到DS1624，接著發N個數據字節，其中以8個字節為一個頁面。主器件發送不多于一個頁面字節的數據字節到D

16、S1624，這些數據字節暫存在片頁面緩存器中，在主器件發送停止信號以后寫入到存儲器。接收每一個字節以后，低位順序地址指針在部加1。高位順序字地址保持為常數。如果主器件在產生停止條件以前要發送多于一頁字的數據，地址計數器將會循環，并且先接收到的數據將被覆蓋。像字節寫操作一樣，一旦停止條件被接收到，則部寫周期將開始。（6）存儲器的讀操作在這種模式下，主器件可以從DS1624的EEPROM中讀取數據。主器件在發送開始信號之后，主器件首先發送寫控制字節1001A2A1A00，主器件接收到DS1624應答之后，發送訪問存儲器的指令（17H），收到DS1624的應答之后，接著發送字地址將被被寫入到DS16

17、24的地址指針。這時DS1624發送應答信號之后，主器件并沒有發送停止信號，而是重新發送START開始信號，接著又發送讀控制字節1001A2A1A01，主器件接收到DS1624應答之后，開始接收DS1624送出來的數據，主器件每接收完一個字節的數據之后，都要發送一個應答信號給DS1624，直到主器件發送一個非應答信號或停止條件來結束DS1624的數據發送過程。（7）DS1624的指令集數據和控制信息的寫入讀出是以表5和表6所示的方式進行的。在寫入信息時，主器件輸出從器件(即DS1624)的地址，同時R/W位置0。接收到響應位后，總線上的主器件發出一個命令地址，DS1624接收此地址后，產生響應

18、位，主器件就向它發送數據。如果要對它進行讀操作，主器件除了發出命令地址外，還要產生一個重復的啟動條件和命令字節，此時R/W位為1，讀操作開始。下面對它們的命令進行說明。訪問存儲器指令17H：該指令是對DS1624的EEPROM進行訪問，發送該指令之后，下一個字節就是被訪問存儲器的字地址數據。訪問設置寄存器指令ACH：如果R/W位置0，將寫入數據到設置寄存器。發出請求后，接下來的一個字節被寫入。如果R/W位置1，將讀出存在寄存器中的值。讀溫度值指令AAH：即讀出最后一個測溫結果。DS1624產生兩個字節，即為寄存器的結果。開始測溫指令EEH：此命令將開始一次溫度的測量，不需再輸入數據。在單次測量

19、模式下，可在進行轉換的同時使DS1624保持閑置狀態。在連續模式下，將啟動連續測溫。停止測溫指令22H：該命令將停止溫度的測量，不需再輸入數據。此命令可用來停止連續測溫模式。發出請求后，當前溫度測量結束，然后DS1624保持閑置狀態。直到下一個開始測溫的請求發出才繼續進行連續測量。表5 主機對DS1624寫操作通信格式I2C通信開始主器件發送控制字節（DS1624地址和寫操作）DS1624應答主器件發送訪問DS1624的指令DS1624應答主器件發送的數據字節DS1624應答I2C通信停止表6 主機對DS1624讀操作通信格式I2C通信開始主器件發送控制字節（DS1624地址和寫操作）DS16

20、24應答主器件發送訪問DS1624的指令DS1624應答I2C通信開始主器件發送控制字節（DS1624地址和讀操作）DS1624應答數據字節0主機應答數據字節1主機非應答I2C通信停止2. 硬件系統電路設計整個電路由主控器AT89C51控制，與其相連的分別是一個溫度傳感器DS1624和一個數碼管。傳感器感知周圍的溫度并將感知的溫度傳給單片機，在通過相應的接口將溫度傳給數碼管顯示。這樣就實現了溫度的采集與顯示。整個電路的電路圖如下圖所示：3. 軟件編程調試與性能分析1.整個軟件的主流程圖如下圖所示：開始傳感器初始化程序向傳感器讀取一個字節程序從傳感器讀一個字節程序溫度轉換程序調用溫度轉換程序調用

21、寫程序寫入相應的數調用讀程序讀取溫度值顯示對應的溫度2.電路原理圖3.系統板上硬件連線（1）把“單片機系統”區域中的P0.0P0.7用8芯排線連接到“動態數碼顯示”區域中的ABCDEFGH端子上。（2）把“單片機系統”區域中的P2.0P2.7用8芯排線連接到“動態數碼顯示”區域中的S1S2S3S4S5S6S7S8端子上。（3）把DS1624芯片插入到“二線總線模塊”區域中的8腳集成座上，注意芯片不插反。（4）把“二線總線模塊”區域中的PIN1 PIN2分別用導線連接到“單片機系統”區域中的P1.6和P1.7端子上。（5）把“二線總線模塊”區域中的PIN4 PIN5 PIN6分別用導線連接到“電

22、源模塊”區域中的GND端子上。4.程序設計容（1）由于DS1624是I2C總線結構的串行數據傳送，它只需要SDA和SCL兩根線完成數據的傳送過程。因此，我們在進行程序設計的時候，也得按著I2C協議來對DS1624芯片數據訪問。有關I2C協議參看有關資料，這里不詳述。對于AT89S51單片機本身沒有I2C硬件資源，所以必須用軟件來模擬I2C協議過程。（2）要從DS1624中讀取溫度值，首先啟動DS1624的部溫度A/D開始轉換，對應著有相應的命令用來啟動開始溫度轉換，有關DS1624的指令集參考前面的敘述。一般情況下，DS1624經過一次溫度的變換，需要經過1秒鐘左右的時間，所以等待1秒鐘后，即

23、可讀取部的溫度值，對于讀取的溫度值，仍然通過DS1624的指令集來完成溫度的讀取。但所有有數據的傳送過程必須遵循I2C協議。5.C語言源程序#include #include unsigned char code displaybit=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7, 0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f;unsigned char code displaycode=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f, 0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07, 0 x7f,0 x6f,0 x77,0 x7c, 0 x39,0 x5e,0 x79,0 x71,0 x

24、00;unsigned char code dotcode32=0,3,6,9,12,16,19,22, 25,28,31,34,38,41,44,48, 50,53,56,59,63,66,69,72, 75,78,81,84,88,91,94,97;sbit SDA=P16;sbit SCL=P17;unsigned char displaybuffer8=0,1,2,3,4,5,6,7;unsigned char eepromdata8;unsigned char temperdata2;unsigned char timecount;unsigned char displaycount

25、; bit secondflag=0;unsigned char secondcount=0;unsigned char retn;unsigned int result;unsigned char x;unsigned int k;unsigned int ks;void delay(void);void delay10ms(void);void i_start(void);void i_stop(void);void i_init(void);void i_ack(void);bit i_clock(void);bit i_send(unsigned char i_data);unsign

26、ed char i_receive(void);bit start_temperature_T(void);bit read_temperature_T(unsigned char *p);void delay(void) _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();void delay10ms(void) unsigned int i; for(i=0;i1000;i+) delay(); void i_start(void) SCL=1; delay(); SDA=0; delay(); SCL=0; delay();void

27、i_stop(void) SDA=0; delay(); SCL=1; delay(); SDA=1; delay(); SCL=0; delay();void i_init(void) SCL=0; i_stop();void i_ack(void) SDA=0; i_clock(); SDA=1;bit i_clock(void) bit sample; SCL=1; delay(); sample=SDA; _nop_(); _nop_(); SCL=0; delay(); return(sample);bit i_send(unsigned char i_data) unsigned

28、char i; for(i=0;i8;i+) SDA=(bit)(i_data & 0 x80); i_data=i_data1; i_clock(); SDA=1; return(i_clock();unsigned char i_receive(void) unsigned char i_data=0; unsigned char i; for(i=0;i8;i+) i_data*=2; if(i_clock() i_data+; return(i_data);bit start_temperature_T(void) i_start(); if(i_send(0 x90) if(i_se

29、nd(0 xee) i_stop(); delay(); return(1); else i_stop(); delay(); return(0); else i_stop(); delay(); return(0); bit read_temperature_T(unsigned char *p) i_start(); if(i_send(0 x90) if(i_send(0 xaa) i_start(); if(i_send(0 x91) *(p+1)=i_receive(); i_ack(); *p=i_receive(); i_stop(); delay(); return(1); e

30、lse i_stop(); delay(); return(0); else i_stop(); delay(); return(0); else i_stop(); delay(); return(0); void main(void) P1=0 xff; timecount=0; displaycount=0; TMOD=0 x21; TH1=0 x06; TL1=0 x06; TR1=1; ET1=1; ET0=1; EA=1; if(start_temperature_T() /向DS1624發送啟動A/D溫度轉換命令，成功則啟動T0定時1s。 secondflag=0; secondcount=0; TH0=55536/256; TL0=55536%256; TR0=1; while(1) if(secondflag=1) secondflag=0; TR0=0; if(read_temperature_T(temperdata) /T0定時1s時間到，讀取DS1624的溫度值 for(x=0;x3; displ