《《使用可编程器件扩展的单片机系统设计》-公开DOC·毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《使用可编程器件扩展的单片机系统设计》-公开DOC·毕业论文（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、使用可编程器件扩展的单片机系统设计 摘要文中系统是基于CPLD与单片机的水温控制系统，通过对宏晶的stc89c52单片机的编程，把CPLD作为通道，CPLD模块是由Atera 公司epm1270t144组成，按照系统总体图对epm1270t144进行编程，控制其余外围器件驱动继电器，lcd1602和键盘，通过键盘设定水温把继电器作为开关控制电热丝加热并把键盘设定值和通过18b20采集的实时温度输送至单片机并在lcd1602上显示，实际温度达到设定温度将停止加热，从而达到水的温度保持基本恒定，该系统可据不同需要用于各种场合，具有可靠性好，精度高等优点。关键词:Stc89c52单片机;CPLD;E
2、pm1270t144;Lcd1602;18b20 Based On PLD-MCU Control SystemYin longyou(College of Physics Sciece and Information Engineering,Jishou University,Jishou,Hunan 416000)AbstractThe article is based on the CPLD and single-chip temperature control system design, through wibonb of programming stc89c52 single ch
3、ip, the CPLD as a channel, CPLD module Atera by epm1270t144 company, in accordance with the overall system diagram of conduct for epm1270t144 Cheng, control the rest of the external drive relay devices, lcd1602 and keyboard, set the water temperature through the keyboard to control the relay switch
4、as a filament electric heat and keyboard settings and 18b20 through the acquisition of real-time transmission to the single-chip temperature in the lcd1602 Shows that the actual temperature will stop heating temperature set in order to reach the water temperature constant, the system can be used to
5、the different needs of various occasions, have good reliability, high precision.Key words:Stc89c52 Single Chip; CPLD; Epm1270t144; Lcd1602; 18b20目录第一章 系统要求11.1 任务11.2 要求11.2.1 基本要求11.2.2 发挥部分2第二章 系统方案确定32.1 控制模块方案32.1.1 方案一32.1.2 方案二42.1.3 控制方案的确定52.2 测量模块方案的确定52.2.1 温度信号的采集电路的论证与选择52.2.2 加热与降温电路的论证
6、与选择52.2.3 温度测量方案的确定62.3 总体方案的确定6第三章 系统硬件的设计73.1 单片机stc89c5273.1.1 资源分配73.1.2 stc89c52简介73.1.3 时钟源83.1.4 复位电路83.1.5 ISP下载93.2 epm1270t14493.2.1 epm1270简介93.2.2 epm1270的连接103.3 单元电路设计103.3.1 液晶显示器lcd1602103.3.2 18b20与继电器103.3.3 键盘输入模块12第四章 软件设计134.1 CPLD原理图输入设计134.1.1 CPLD原理图输入设计134.3 对18b20的程序154.4主程
7、序及流程图17第五章 系统测试及数据分析195.1 测试数据表195.2 数据分析195.3 操作指引19第六章 总结20致谢21参考文献22附录1:23附录2:程序原代码(c)25精品引言 将FPGA与CPLD应用于单片机系统可大幅度地简化单片机外围电路设计,减少系统体积,提高系统的可靠性,自20世纪80年代单片机引入我国以来,学习和应用单片机的热潮始终不减,特别是MCS51系列。这是由单片机的特点决定的。实际上,从应用通用数字集成电路系统,到广泛应用单片机,是我国电子设计在智能化应用水平上质的飞跃。据统计分析,单片机的销量到目前为止依然逐年递增,而且在很长一段的时间内,单片机依然会是电子设
8、计的主角，但已受到了CPLD的挑战。温度控制是无论是在工业生产过程中，还是在常生活中都起着非常重要的作用，过低的温度或过高的温度都会使水资源失去应有的作用，从而造成水资源的巨大浪费。特别是在当前全球水资源极度缺乏的情况下，我们更应该掌握好对水温的控制，把身边的水资源好好地利用起来。利用宏晶单片机stc89c52控制由Atera epm1270t144组成的外围电路，通过编程对加热模块进行控制，从而可以实现实际需要温度可调，本系统适用于浴室温水可调。 第1章 系统要求1.1 任务通过对宏晶的stc89c52单片机的编程，把CPLD作为通道，CPLD模块是由Atera 公司epm1270t144组
9、成，按照系统总体图对epm1270t144进行编程，控制其余外围器件驱动继电器，lcd1602和键盘，通过键盘设定水温把继电器作为开关控制电热丝加热并把键盘设定值和通过18b20采集的实时温度输送至单片机并在lcd1602上显示，实际温度达到设定温度将停止加热，从而达到水的温度保持基本恒定,系统总体控制图如图1.1：图1.1 系统总体控制图1.2 要求1.2.1 基本要求 1.设计一个控制系统，可以通过串口对单片机烧写程序，通过JTAG口对CPLD任意写程序。由stc89c52和epm1270t144组成控制模块。 2.实时温度和设定温度都能在液晶上显示。3.键盘设定温度，温度设定精度至少为0
10、.1摄氏度,上下不能相差2摄氏度。4.当实际温度低于设定温度时电热丝加热,当实际温度等于或高于设定温度时电热丝停止加热,并且发光二极管闪动。1.2.2 发挥部分 1.此系统还扩展了红外接收模块和A/D D/A转换模块,还扩展了一个静态存储储器。 2.实现水温到100摄氏度任意温度可调。第2章 系统方案确定2.1 控制模块方案2.1.1 方案一:(1) 利用74ls245、 74ls373 、74ls138、 74ls00 、74ls32 、74ls21进行设计,电路图 如图2.1.1: 图2.1.1 使用简单逻辑门电路图从图上可以看出，使用普通逻辑门电路元器件其使用数量将很多，这无疑给设计带来
11、增大体积的结果，由于元器件很多，它们之间的影响将会加大，可能会影响整个系统的稳定性。2.1.2 方案二(1) 利用epm1270t144代替74ls245 74ls373 74ls138 74ls00 74ls32 74ls21等逻辑器件. 原理图如图2.1.2所示: 图2.1.2 使用epm1270t144原理图CPLD是GAL发展起来的 ,其主体结构仍是与或阵列 ,自从 90年代初 Lattice公司高性能的具有在系统可编程 ISP(In System Programmable)功能的 CPLD以来 ,CPLD发展迅速。具有 ISP功能的 CPLD器件由于具有同 FPGA器件相似的集成度和
12、易用性 ,在速度上还有一定的优势 ,使其在可编程逻辑器件技术的竞争中与 FPGA并驾齐驱 ,成为两支领导可编程器件技术发展的力量之一。2.1.3 控制方案的确定经上两种方法的比较,显然用epm1270t144可以代替所有的74ls245 74ls373 74ls138 74ls00 74ls32 74ls21,大幅度地简化单片机外围电路的设计.故选择方案二单片机+epm1270t144可编程部分作为控制部分.2.2 测量模块方案的确定2.2.1 温度信号的采集电路的论证与选择方案一：采用温敏元件MF58型是由海王公司近几年发展起来的高精度负温度系数的热敏电阻器，通过简单的外围电路可组成温度信号
13、采集电路。具有成本低的优点。方案二：采用温度传感器DS18B20美国DALLAS公司的产品可编程单总线数字式温度传感器DS18B20可实现室内温度信号的采集，有很多优点：如直接输出数字信号，故省去了后继的信号放大及模数转换部分，外围电路简单，成本低;单总线接口，只有一根信号线作为单总线与CPU连接，且每一只都有自己唯一的64位系列号存储在其内部的ROM存储器中。MF58阻值和温度的对应关系工作比较烦琐，误差比较大，温度变化不好控制而DS18B20的测温范围较大，集成度较高，故我们选用此方案。2.2.2 加热与降温电路的论证与选择方案一：加热功率与风扇转速的连续可调由数据选择器与两片LM2907
14、（后接功率放大电路）分别连接加热和降温电路，实现加热功率与风扇转速的连续可调，原理图如图2.2： 图2.2 功率放大加热与降温原理图方案二：采用电热丝加热，风扇降温由继电器作为开关，控制加热丝和电风扇的电路连通，并有单独的电路为其供电，实现“电器隔离”。方案二具有电路简单，易于实现，成本低的特点，故我们采用此方案。2.2.3 温度测量方案的确定综合以上分析，执行模块分为：DS18B20模块，LCD1602显示模块，继电器模块，键盘输入模块，DS18B20可以被编程，所以箭头是双向的，控制模块首先写入命令给DS18B20，然后DS18B20开始转换数据，转换后通过stc89C52来处理数据。数据处理后的结果就显示到液晶屏上。2.3 总体方案的确定通过对wibonb的stc89c52单片机的编程，把CPLD作为通道，CPLD模块是由Atera 公司epm1270t144组成，按照系统总体图对epm1270t144进行编程，控制其余外围器件驱动继电器，lcd1602和键盘，通过键盘设定水温把继电器作为开关控制电热丝加热并把键盘设定值和通过
