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1、 2012211117 班 23 号沈静单片机设计实验报告12014 年小学期单片机设计实验报告年小学期单片机设计实验报告题目：基于题目：基于 PIC16f877PIC16f877 单片机的温度监测控制系统单片机的温度监测控制系统班班 级：级： 2012211117 班班 班内序号：班内序号： 23 号号 实验组号：实验组号： 20 组组 学生姓名：学生姓名： XX 指导教师：指导教师： 丘老师丘老师 张老师张老师 2012211117 班 23 号沈静单片机设计实验报告2期中检查教师评语指导教师签字：年 月 日2012211117 班 23 号沈静单片机设计实验报告3题目：基于题目：基于 P
2、IC16F877APIC16F877A 单片机的温度监测控制系统单片机的温度监测控制系统2012211117 班班 沈静沈静实验摘要实验摘要在本次试验中，为满足温度控制的需要，我们以 PIC16F877A 单片机为核心，运用 DS18B20采集环境温度的信息，并通过键盘人工输入预警温度值。若环境温度高于预警温度，则风扇驱动，开始降温，以此来达到对温度的监测与控制。AbstractAbstractAbstractIn this experiment,PIC16F877A microcontroller is the center.We use DS18B20 temperature sensor
3、 to catch the information of the environmental temperature,at the same time,we input the threshold temperature by ourselves through the 4*4 matrix keyboard. If the environmental temperature is higher than the threshold temperature,then the electric fan will be driven to reduce the temperature.In thi
4、s way,we can successfully realize our purpose of monitoring and controlling the temperature.关键字关键字单片机microcontroller 温度传感器temperature sensor阙温threshold temperature 4*4 矩阵键盘4*4 matrix keyboard一一一一. . .实验论证与比较实验论证与比较实验论证与比较实验论证与比较1.温度信息采集模块本实验运用温度传感器 DS18B20 来进行环境温度的采集。采集电路如下：2012211117 班 23 号沈静单片机设计实
5、验报告4+5V18B20GND 1042.4*4 矩阵键盘模块本实验通过在矩阵键盘上输入设定的高温预警温度值，并将此预警值与 DS18B20 测得的环境温度进行比较，进而达到温度检测与控制目的。而键盘的模块图如下所示：VCC行线3 行 RD7 1 2 3 42 行 RD6 5 6 7 81 行 RD5 9 0 A B0 行 RD4 C D E F 列线 RB3 RB2 RB1 RB0 3 列 2 列 1 列 0 列Output4.7K 3 212012211117 班 23 号沈静单片机设计实验报告5RB3RB3RB3 RB2RB2RB2 RB1RB1RB1 RB0RB0RB0 RD7RD6R
6、D7RD6RD7RD6 RD5RD5RD5 RD4RD4RD4二二二二. . .系统总体设计系统总体设计系统总体设计系统总体设计系统模块总体框图如下： 温度控制模块框图该模块要不断通过温度传感器检测某时刻环境温度信息，并与输入的预警温度做出相应的比较和处理，因此，需要一个无限循环，在单片机上电后，持续执行，不断监测环境温度，请 输 入 设 置 温 度通过键盘输入二位数数码管显示输入的预警温度 值显示 屏上 显示 当前 时刻 环境 温度环境温度 更高预警温度 更高风扇驱动， 开始降温风扇未接通预 警 温 度 与 环 境 温 度 比 较进入 下一时刻进入下 一时刻4*4 矩阵键盘：1 2 3 45
7、 6 7 89 0 A B C D E F2012211117 班 23 号沈静单片机设计实验报告6若达到预警温度值，则继电器驱动风扇转动，以控制温度。框图如下： 开始主程序初始化各个端口显示屏显示提示信息外部输入预警温度显示屏上显示出当前室温数码管显示预警温度风扇转动，开始降温测量当前室温当前室温是否 高于预警温度是否下一时刻下一时刻2012211117 班 23 号沈静单片机设计实验报告73.温度传感器读写模块框图开始初始化 DS18B20发送 ROM 指令发送 RAM 指令进行数据读写工作周期1工作周期2结束复位skip ROM 指令等待 7501 MS 延时工作周期 1 温度 转换 存
8、储 器操 作指 令复位skip ROM 指令工作周期 2 读写 RAM 存储 器操 作指 令2012211117 班 23 号沈静单片机设计实验报告8三三三三. . .硬件连接硬件连接硬件连接硬件连接1.温度传感器与单片机连接（小四 宋体）温度传感器有三个端口，端口 3 连接 5V 电源，端口 1 接地，端口 2 是输入输出端口，连接到 PIC16F877 单片机。温度传感器采集外界温度，并且可以无限循环，持续执行，不断采集当前某个时刻的环境温度。温度传感器可以通过输入输出端口与单片机进行协议以及数据通信，从而为之后的温度控制创造条件。 + +5VDS18B20 104GND2.LCD 显示模
9、块和单片机连接本实验中应用 LCD12864 模块实现输入预警温度的提示信息以及当前温度值的显示。 连接模块如下：3.继电器驱动风扇模块和单片机连接Output4.7K 3 21单 片 机LCD 1 2 RS 8 RW 6 EN 4单片机 RE0 RE1 RE2 2012211117 班 23 号沈静单片机设计实验报告94.数码管模块和单片机连接四四四四. . .调试过程调试过程调试过程调试过程在本次试验中我主要负责跑马灯和温度传感器模块。 1.1.1. 跑马灯 首先，刚开始进入实验室的前两天，我基本上都在熟悉MPLAB软件以及汇编语言。老师一 开始给我们一个初级任务：完成跑马灯功能的在线仿真
10、与烧写。我认真研读老师推荐的各种 相关资料，明白了MPLAB 如何使用，汇编语言的使用以及如何用汇编语言编写出能实现自己VCC K1 GND G1 L-IN B1 H-IN风扇RA0 单片机单 片 机RA2 RA3 +5V+5VGNDGND2012211117 班 23 号沈静单片机设计实验报告10设想功能的代码。感觉自己学习的差不多了之后，我就开始进行跑马灯的设计，很快就成功 完成了跑马灯的在线仿真与烧写。2.温度传感器准备编写温度传感器部分代码之前，我先阅读了温度传感器 DS18B20 的结构与连接要求。大致了解了之后，我又上网查了相关的资料，明白了 DS18B20 有三个接口，第一个接口
11、接地，第二个接口是输出，第三个接口连接电源。而当单片机开始调用 DS18B20 时，首先会初始化DS18B20，接着发送 ROM 指令，然后发送 RAM 指令，之后开始进行数据读写，而温度传感器进行数据读写时总会在一开始进行复位，之后可以跳过 ROM 指令，直接进行温度转换或是读写 RAM 指令。总的来说，温度传感器可以即时感知环境温度值，然后将这个值发给单片机供单片机进行后续操作。3.DS18B20 的温度转换程序DS18B20 测得的环境温度值是以二进制的形式存储的，因此我们需要一个温度转换程序来将其转换成十进制的摄氏温度值，其中整数部分为三位，小数部分为四位。温度传感器中的温度值以二进制
12、的形式存储两个字节共八位。先将高位的那个字节保留低三位即：二的六次方，二的五次方，二的四次方。接着将低位的那个字节进行高低半字节交换，之后组合得到七位整数部分。将这个七位整数部分先减一百，计算百位上是 0 还是 1，再将减去 100 后的结果覆盖原数据。将这个结果再减 10，若减去 10 后结果大于 0，则用这个结果覆盖原数据。并将十位上的数值从 0 开始加 1，此后不断循环此过程：结果持续减去 10，十位上不断加1。直到最后一次再减 10 的时候结果小于 0，则此时十位上加 1 的次数即为十位数值。因为最后一次减去 10 后结果为负，所以将此结果再加个 10，所得的值即为个位上的数值。同理可
13、转换得小数部分的数值4.硬件焊接与调试软件部分编写完成后我们进行了在线仿真与烧写，也都成功了，所以我们小组就开始进行下一步：硬件焊接。然而在焊接过程中，我们遇到了不少“拦路虎” 。我们首先焊接的是电源电路、单片机以及 LCD 液晶模块。在第一次焊接好后，液晶屏怎么也不显示。经过检查，我们发现忘了焊上晶振。在焊好晶振后液晶屏还是不显示，排除各种原因后，我们猜测是焊接技艺的问题，于是我们重新焊接了 4 遍，最终液晶屏上有了显示，我们从中深刻体会到虚焊的危害。在焊接数码管和键盘模块时，键盘上输入的数字不能在数码管上显示，经过检查，发现是因为矩阵键盘没加上拉电阻。加上上拉电阻后，数码管可以显示数字，可
14、是若键盘输2012211117 班 23 号沈静单片机设计实验报告11入，数码管不会将输入的数字显示出来。这时老师提醒我们，有些组的上拉电阻加了 8 个，而我们只加了 4 个，于是我们又加了 4 个上拉电阻，通电后发现数码管和键盘的功能都可以实现了。在这整个焊接过程中，我们又因为虚焊问题拆了板子，重新焊接了好几次相应的部分。总的来说，硬件焊过程中最重要的还是细心和耐心，我们要保证焊接所用的导线金属部分长度适当，并且焊接时锡不能焊多了，防止短路。总之，我们不能急躁，一步步慢慢得焊，争取每一部分都焊的完美，不要留有虚焊的可能，最后才能更快的成功。俗话说“心急吃不了热豆腐” ，我们通过这次硬件焊接真
15、的深刻领悟到这句话的深意，明白了一步一步脚踏实地的重要性。五五五五. . .参考文献参考文献参考文献参考文献PIC单片机实用教程基础篇 （五号 宋体） 李学海 北京航空航天大学出版社 使用说明：的确是一本不可或缺的教材，本书列举了很多实用的具有实战意义 的例子，单片机入门就是通过把这本书里的好例子一字一行敲进电脑去来实现 的。PIC单片机实用教程提高篇 李学海 北京航空航天大学出版社 使用说明：继承了前面基础篇的风格，例子也具有实战意义，主要讲 RA、TMR2的使用和CCP模块的PWM脉宽调制功能。六六六六. . .实验心得体会实验心得体会实验心得体会实验心得体会本次实验历时两周，我们小组从本次实验历时两周，我们小组从本次实验历时两周，我们小组从6 6 6月月月232323起就起就起就“驻守驻守驻守”在实验室，除了吃饭睡觉，我们的在实验室，
