《终极完整版广工单片机课程设计报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《终极完整版广工单片机课程设计报告（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 单片机原理与接口技术课程设计论文 论文题目： 课程名称 单片机原理与接口技术课程设计 学 院 物理与光电工程学院 专业班级 $#$#!# 学 号 # 姓 名 # 指导教师 陈#电 2013年11月13日目录一、 课程设计题目及设计任务和要求11、 设计题目12、 设计任务和要求1二、 原理电路和程序设计21、 方案比较22、 整体电路43、 单元电路设计及电路工作原理64、 元件清单9三、 电路和程序调试过程与结果10四、 心得体会11五、 附录13教学目标1.课程设计的性质本课程是在前导验证性认知实验以及相关的理论课基础上，进行更高层次命题的设计性的教学环节，是学生在教师指导下独立查阅资料
2、、设计、安装和编程特定功能的电子电路的课程。 对于提高学生的电子工程素质和科学实验能力非常重要。2.课程设计目的本课程旨在培养学生综合数字电路和单片机知识，解决电子信息方面常见实际问题的能力，并了解一般电子电路与单片机构成简单系统及较为复杂的编程的方法。促使学生积累单片机系统的开发经验，准备走向更复杂更实用的应用领域，是参加各类大学生电子竞赛前的技能培训课程。目的在于巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用。一、课程设计题目及设计任务和要求1、设计题目：.温度采集显示系统2、设计任务和要求（1） 温度测量范围 0 - 99。（2） 温度分辨率1。（3） 选择合适的温度传感器。（4） 使
3、用键盘输入温度的最高点和最低点，温度超出范围时候报警。（报警温度不需要保存）要求完成的内容：（1）系统硬件设计，并用电子CAD软件绘制出原理图，（2）给出流程图，编写并调试程序。（3）撰写设计报告。二、原理电路和程序设计（1） 方案比较方案一本方案主要是在温度检测部分利用了一款新型的温度检测芯片DS18B20，这个芯片大大简化了温度检测模块的设计，它无需A/D转换，可直接将测得的温度值以二进制形式输出。该方案的原理框图和硬件原理图如图2.1和图2.2所示：LED显示器80C51单片机温度传感器DS18B20方案（一）系统结构框图DS18B20是美国达拉斯半导体公司生产的新型温度检测器件，它是单
4、片结构，无需外加A/D即可输出数字量，通讯采用单线制，同时该通讯线还可兼作电源线，即具有寄生电源模式。它具有体积小、精度易保证、无需标定等特点，特别适合与单片机合用构成智能温度检测及控制系统。方案二系统的硬件电路包括微控制器部分（主机），温度检测，人机对话（键盘/显示）三个主要部分。系统结构框图和硬件原理图分别如下图方案（二）系统结构框图温度检测部分采用传统的热敏电阻，热敏电阻的阻值随环境温度变化而变化，变送器将电阻信号转换成与温度成正比的电压信号，经A/D转换器将其转换为单片机可识别得二进制数字量，单片机主要控制LED显示器显示正确的温度值，LED显示器实现显示功能。方案（二）系统硬件原理图
5、方案三本方案是把STM8S单片机作为温度检测的A/D转换器和输出处理器。系统的硬件电路包括微控制器部分（主机），温度检测，人机对话（显示）。温度显示热敏电阻STM8S温度检测部分依然采用传统的热敏电阻，变化的电压值直接送至STM8S单片机A/D转换器进行处理，将变化的电压值用算法转换成相应的电阻值，再用液晶1602显示对应的温度值。方案比较与选择方案（一）、方案（二）、方案（三）的主要区别在温度检测部分，方案（一）主要利用DS18B20这块芯片进行温度检测，并将采集到的模拟量转换为单片机识别的二进制数。方案（二）是采用热敏电阻检测温度，然后利用A/D转换器将温度模拟量转换为二进制数供单片机处理
6、。方案（三）与方案（二）相似，但方案（三）电路结构更为简洁。方案（二）与方案（一）相比，它最大的特点就是它能检测的温度范围很大，热敏电阻的性能决定了整个设计的所能检测的温度范围。方案（一）的温度检测范围已经由系统中的DS18B20的特性所决定，它能检测的温度范围为-55到120，其温度检测范围很宽，已能足够满足一般测量需要。方案（三）与方案（二）相比，在满足条件的基础上节省了AD转换芯片、变送器（放大器）、74hc138（38译码器），在节省成本的基础上也提高了整体的可靠性，且后期的升级拓展空间更大。鉴于此，选用方案三。（2） 整体电路 电路设计PCB图：热敏电阻温度计相应的原理图：（3） 单
7、元电路设计及电路工作原理热敏电阻采集信息外部电路：设单片机输入引脚的电压为u，由于电源电压为5V，所以有：单片机的分辨率和其输入电压、对应温度下数表data的关系如下：消去u可得Rt与对应data的关系：在得到0到100度对应电阻的情况下，我们再将每一度的数据都线性地分为了10段，一共1000个数据，将其存放在单片机中，这样我们便可方便地通过查表的方式得出热敏电阻在不同阻值时对应的温度电源部分出于便于携带的目的，我们采用的是9V干电池对整个电路进行供电，使用一块LM7805稳压管对9V直流电进行稳压，使用两个电容对电路进行滤波。这样可以得到稳定的5V供电电压。基于stm8单片机的主机控制单元S
8、tm8s105s4转接板 电路设计考虑到成本，决定采用底座加stm8s105s4转接板。LCD1602数字显示及其驱动电路工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。（16列2行）1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数
9、字）。由于在这个系统中stm8的IO口足够，因此不采用74hc138或者74hc595，节省元器件，提高可靠性。A/D转换 STM8S105S4MCU带有一路10位基于逐次逼近式的ADC转换器，其分辨率为10位，可以选择单次扫描、连续扫描、带缓冲的连续扫描三种转换方式，转换结果存放在两个8位的寄存器中。本方案的量化分辨率分析：单片机采用5V直流电，而对于stm8105s单片机，其A/D转换的参考电平在内部与VDDA、VSSA相连，分别是VDDA=5v，VSSA=0v。所以其量化分辨率LSB=4.88mV。而经计算温度变化0.1摄氏度时，电压变化平均大于4.88mV，所以STM8S105S4MC
10、U自带的10位分辨率适用本方案，而不用再添加其他的放大器。按键：整体电路采用矩阵电路，总共用8个按键4个按键调节温度下限值，4个按键调节温度上限值。调节温度按键有两个是粗调，两个是细调。蜂鸣器电路设计（4）元件清单 器件类型数量电阻1.1K 4.7K 10K 1501.1K3个，其他的各一个电容1042发光二极管LED（普通的都行）1二极管IN40072可调电容1031电解电容220UF/25V1有源蜂鸣器1三极管PNP1单片机芯片Stm8s105s41按键8三、电路和程序调试过程与结果：系统程序主要包括汇编主函数、蜂鸣器控制函数、按键控制函数、温度计算转换函数和LCD1602显示函数。主函数
11、的主要功能是初始化并负责温度的读出、处理计算及显示。温度测量每1s进行一次，其主函数和程序流程如下所示:MAIN_LOOP:CALL DIYIHANG ;按键扫描程序，主要扫描跟温度下限有关的程序CALL DIERHANG ;按键扫描程序，主要扫描跟温度上限有关的程序BSET PD_ODR,#4 ;每次触发蜂鸣器后关蜂鸣器 ; CALL Init_LED ;初始化IO,驱动数码管CALL ADC_CONVERT ;AD转换 CALL DATA_PROCESSING ;将采集到的电压值进行处理 BTJF R15,#0,LOO BRES R15,#0 LDW X,R10LDW R20,XLOO.L
12、CALL DATA_to_DISPLAY ;将处理后的温度值送往显示区CALL LCD_1602 ;显示温度的相关信息JP MAIN_LOOP ;重复初始化按键扫描 启动 AD数据处理蜂鸣器是否启动？显示返回YN四、心得体会：优点：整套温度计系统性价比高。主要用到热敏电阻和stm8s105s4自带的AD转换，不用外带的AD芯片。热敏电阻的价格也比其他高度集成的温度传感器便宜。缺点：由于是用热敏电阻温度传感器，在接近100摄氏度的那个区间段，误差比较大。这主要是热敏电阻本身特性决定的。而且在设计电压采集电路的时候，没有考虑加滤波电路。干扰会比较大。改进：针对以上的缺点，一是需要在AD转换输入加上
13、一阶RC滤波器，二是需要在软件上实现多次采集取平均值等方法加以改进。体会：经过了将近一个月的单片机课程设计，我感觉到我的综合能力都到了提升。在此，写下我感触最深的几点。从头到尾，做完了一个小工程，可说的东西实在太多了。首先，是资料的查找与学习。开始决定做热敏电阻温度计的时候，我就上网查找资料，查看技术文档，翻看上学期的单片机课程、数电、模电。用了将近一个星期的时间终于确定了方案。然后开始写程序。我把程序分成几个部分，一个部分一个部分地写，然后在开发板上调试。起先，真的很打击人。没有一次程序写完就调试成功的。写完一个程序，总要花甚至比写程序更长的时间去调试。每次都有各种各样的小错误。我没有气馁，反而更兴奋，特别是当看到自己一个个的解决了这些困难然后调试成功的那一刻！当写完整个系统的程序时，我发现我整个人都变得不一样了。我发现我是如此的自信，
