《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程設(shè)計(jì) 八路溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)

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1、單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì) 八路溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng) 摘要:本文介紹一種采用 STC 公司的 STC89C52RC 單片機(jī)控制 DS18B20 數(shù)字溫度 傳感器采集溫度，最后在共陰極的 LED 燈上實(shí)時(shí)顯示溫度值的溫度檢測(cè)系統(tǒng) （由于實(shí)驗(yàn)及成本原因本文只做一路傳輸系統(tǒng)） 。該系統(tǒng)從實(shí)際應(yīng)用工程出發(fā), 主要對(duì)硬件電路設(shè)計(jì)、電子元件選擇、系統(tǒng)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行具體探討 和研究。系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定可靠、功耗低、成本低、測(cè)量準(zhǔn)確、傳輸距離遠(yuǎn)、 維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)在實(shí)際工作中具有一定的借鑒意義。 關(guān)鍵詞： 溫度檢測(cè)； STC89C52RC； DS18B20 第 1 頁(yè) 共 34 頁(yè) 目 錄 第一節(jié) 引

2、 言 .3 1.1系統(tǒng)原理及基本框圖 .3 1.2設(shè)計(jì)任務(wù) .3 第二節(jié) 硬件設(shè)計(jì)介紹 .4 2.1 STC89C52RC.4 2.2 DS18B20.6 2.3 三極管 9012 .8 2.4 共陰極數(shù)碼管 .8 2.5 硬件部分電路圖 .9 第三節(jié) 軟件設(shè)計(jì)介紹 .14 3.1 程序流程圖和實(shí)際圖 .14 3.2調(diào)試 .18 第 四 節(jié) 個(gè) 人 心 得 體 會(huì) .21 第 2 頁(yè) 共 34 頁(yè) 參考文獻(xiàn) .24 附錄 .25 附 1：電路圖 附 2：元件清單 附 3：程序 第 1節(jié) 引言 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展， 在科研、生產(chǎn)和日?；顒?dòng)中， 人們對(duì)溫度、壓力、流量等模擬物理量

3、的測(cè)量要求越來(lái)越高。而這些物量中溫 度的應(yīng)用是最為廣泛的。如何將溫度通過(guò)傳感器變成電信號(hào)， 再經(jīng)過(guò)處理轉(zhuǎn)換 成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)字量， 輸入到計(jì)算機(jī)中， 由計(jì)算機(jī)將采集到的數(shù)字量 進(jìn)行不同的處理， 然后在顯示器顯示出來(lái)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。這已經(jīng)為當(dāng)前計(jì) 算機(jī)測(cè)量與控制領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。鑒于此， 本文提出一種基于89C52 和DS18B20的低成本、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)臏囟葯z測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。 1.1系統(tǒng)原理及基本框圖 如圖 1.1 所示，為系統(tǒng)的基本框圖。 該系統(tǒng)由六部分組成：STC89C52RC 核心單片機(jī)，溫度采集電路，LED 顯示 圖 1.1 系統(tǒng)基本方框圖 第 3 頁(yè) 共 34 頁(yè) 電路，報(bào)

4、警警電路，復(fù)位電路，晶振等，其中溫度采集主要由 DS18B20 組成， 在短時(shí)間內(nèi)把熱力學(xué)溫度信號(hào)數(shù)字,送入單片機(jī)，由單片機(jī)控制顯示電路顯示， 并且判斷是否達(dá)到設(shè)定溫度，若達(dá)到設(shè)定溫度，由單片機(jī)啟動(dòng)報(bào)警電路，報(bào)警。 1.2 設(shè)計(jì)任務(wù) 利用單片機(jī)與 AD 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)一個(gè)八路溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)某糧庫(kù)或冷 凍廠(chǎng)八點(diǎn)（八個(gè)冷凍室或八個(gè)糧倉(cāng)）進(jìn)行溫度巡回檢測(cè)。能夠測(cè)量-30+50 oC 的溫度范圍，檢測(cè)精度要求不大于1 oC。采用數(shù)碼管顯示測(cè)量值； 單片機(jī)和 AD 轉(zhuǎn)換器型號(hào)自選（如單片機(jī)可選 AT89S51 或 AT89C51 等；AD 轉(zhuǎn)換器可選 ADC0809 或 ADC0804 等） 。 （本

5、文均基于一路溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)） 。 第二節(jié) 硬件設(shè)計(jì)介紹 2.1 STC89C52RC 2.1.2 STC89C52RC介紹 單片機(jī)自問(wèn)世以來(lái)，以其極高的性?xún)r(jià)比受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用 很廣，發(fā)展很快。單片機(jī)的體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，環(huán)境要求不高， 價(jià)格低，可靠性強(qiáng)，靈活性好，開(kāi)發(fā)較為容易。基于以上的優(yōu)點(diǎn)，單片機(jī)已經(jīng) 廣泛的應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化控制，自動(dòng)檢測(cè)，智能儀器儀表，機(jī)電一體化等各個(gè) 方面，所以本系統(tǒng)采用單片機(jī)做為控制器。單片機(jī)中 51/52 系列最具有代表性。 本設(shè)計(jì)核心采用了 STC89C52RC 單片機(jī)。STC89C51/52 單片機(jī)系列是在 MCS51/52 系列的基礎(chǔ)上發(fā)展

6、起來(lái)的,STC89C52RC 完全兼容 MCS-51 系列單片 機(jī)的所有功能，并且本身帶有 2K 的內(nèi)存儲(chǔ)器，可以在編程器上實(shí)現(xiàn)閃爍式的 電擦寫(xiě)達(dá)幾萬(wàn)次以上，比以往慣用的 8031CPU 外加 EPROM 為核心的單片機(jī)系統(tǒng) 在硬件上具有更加簡(jiǎn)單方便等優(yōu)點(diǎn)，其外形如圖 2.1 所示。 第 4 頁(yè) 共 34 頁(yè) 圖 2.1 STC89C52RC 芯片 2.1.3 STC89C52引腳介紹 STC89C52RC 的引腳圖如圖 2.2 所示. 圖2.2 STC89C52引腳圖 單片機(jī)的引腳功能說(shuō)明： 電源引腳 VCC（40 腳）：電源端，工作電壓為5V。 GND（20腳）： 接地端。 第 5 頁(yè) 共

7、 34 頁(yè) 時(shí)鐘電路引腳XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳） 復(fù)位 RST（9 腳） .輸入輸出(I/O)引腳 P0.0-P0.7（39腳-32腳）：輸入輸出腳，稱(chēng)為P0 口，是一個(gè)8 位漏極開(kāi)路 型雙向I/O 口，內(nèi)部不帶上拉電阻。 P1.0-P1.7（1腳 - 8腳）：輸入輸出腳，稱(chēng)為P1 口，是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電 阻 的8 位雙向I/0 口。 P2.0-P2.7（21腳28腳）： 輸入輸出腳，稱(chēng)為P2 口，是一個(gè)帶內(nèi)部上拉 電 阻的8 位雙向I/O 口， P3.0-P3.7 (10腳17腳）：輸入輸出腳，稱(chēng)為P3 口，是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電 阻的8 位雙向I/O 口。P3 端口具有復(fù)

8、用功能。 表2.1 P3口端口引腳與復(fù)用功能表 P3 引腳 兼用功能 P3.0 串行通訊輸入（RXD） P3.1 串行通訊輸出（TXD） P3.2 外部中斷0（ INT0） P3.3 外部中斷1（INT1） P3.4 定時(shí)器0 輸入(T0) P3.5 定時(shí)器1 輸入(T1) P3.6 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通（WR) P3.7 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通（RD） 2.2 DS18B20 2.2.1 DS18B20性能 第 6 頁(yè) 共 34 頁(yè) DS18B20 是 Dallas 公司推出的單線(xiàn)集成數(shù)字溫度采集系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的熱敏 電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單 的編程實(shí)

9、現(xiàn) 912 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。其實(shí)物如圖 2.3 所示。 圖 2.3 DS18B20 DS18b20 內(nèi)部主要有三個(gè)數(shù)字部件：64 位激光 ROM、溫度傳感器、非易 失性溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL。 DS18B20 的性能特點(diǎn)如下： 獨(dú)特的單線(xiàn)接口方式，DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線(xiàn)即可實(shí)現(xiàn)微 處理器與 DS18B20 的雙向通訊 ； 多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線(xiàn)上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能； 無(wú)需外部器件； 可通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)供電，電壓范圍：3.05.5V； 測(cè)溫范圍55125，在-10+85時(shí)精度為0.5 零待機(jī)功耗 溫度以 9 或 12 位數(shù)字量讀出； 用戶(hù)可定義

10、的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置； 具有非易失性上、下限報(bào)警設(shè)定的功能，用戶(hù)可方便地通過(guò)編程修改上、 下限的數(shù)值； 負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常 工作； 適用于 DN1525， DN40DN250 各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測(cè)溫。 8PVC 電纜直接出線(xiàn)或德式球型接線(xiàn)盒出線(xiàn)，便于與其它電器設(shè)備連接。 數(shù)字量的轉(zhuǎn)換精度及轉(zhuǎn)換時(shí)間可通過(guò)簡(jiǎn)單的編程來(lái)控制：9位精度的轉(zhuǎn)換 時(shí)間為9375 ms：10位精度的轉(zhuǎn)換時(shí)間187.5ms：12位精度的轉(zhuǎn)換時(shí)間750ms。 第 7 頁(yè) 共 34 頁(yè) 2.2.2 DS18B20引腳圖 本文用的DS18B20的常用封裝為3腳，如圖2.4所

11、示。： 圖2.4 DS18B20引腳圖 各腳功能描述如下: DQ：數(shù)字信號(hào)輸入輸出端。 GND：電源地端。 VDD：外接供電電源輸入端(在寄生電源接線(xiàn)時(shí)此腳應(yīng)接地)。 2.3 三極管 9012 三極管的工作原理 三極管是一種控制元件，主要用來(lái)控制電流的大小，以共發(fā)射極接法為例 （信號(hào)從基極輸入，從集電極輸出，發(fā)射極接地） ，當(dāng)基極電壓 UB 有一個(gè)微小 的變化時(shí)，基極電流 IB 也會(huì)隨之有一小的變化，受基極電流 IB 的控制，集電 極電流 IC 會(huì)有一個(gè)很大的變化，基極電流 IB 越大，集電極電流 IC 也越大，反 之，基極電流越小，集電極電流也越小，即基極電流控制集電極電流的變化。 但是集電

12、極電流的變化比基極電流的變化大得多，這就是三極管的放大作用。 IC 的變化量與 IB 變化量之比叫做三極管的放大倍數(shù) （=IC/IB, 表 示變化量。 ） ，三極管的放大倍數(shù) 一般在幾十到幾百倍。 三極管在放大信號(hào)時(shí)，首先要進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，即要先建立合適的靜態(tài)工作點(diǎn)， 也叫建立偏置，否則會(huì)放大失真。 9012 是一種最常用的普通三極管。它是一種低電壓,大電流,小信號(hào)的 PNP 型硅三極管: 第 8 頁(yè) 共 34 頁(yè) 集電極電流 Ic：Max -500mA 集電極-基極電壓 Vcbo： -40V 工作溫度：-55 to +150 和 9013（NPN）相對(duì) 主要用途： o 開(kāi)關(guān)應(yīng)用 o 射頻放大

13、2.4 共陰極數(shù)碼管 數(shù)碼管由 8 個(gè)發(fā)光二極管（以下簡(jiǎn)稱(chēng)字段）構(gòu)成，通過(guò)不同的組合可用來(lái) 顯示數(shù)字 0 9、字符 A F、H、L、P、R、 U、Y、符號(hào)“”及小數(shù)點(diǎn)“”。 數(shù)碼管的外形結(jié)構(gòu)如下圖 2.5 所示。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)。 圖 2.5 共陰極四位一體數(shù)碼管 共陰極數(shù)碼管的 8 個(gè)發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接在一起。通常， 公共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng) 電路的輸出端為高電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的 不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能提供額定的段導(dǎo) 第 9 頁(yè) 共 34 頁(yè) 通電流，

14、還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來(lái)確定相應(yīng)的限流電阻。 使用時(shí)，既可以用半導(dǎo)體三極管驅(qū)動(dòng)，也可以直接用 TTL 與非門(mén)驅(qū)動(dòng)。需 要加限流電阻。數(shù)碼管的工作電壓一般為 1.5 至 3 伏，工作電流只需幾到十幾 毫安。且壽命長(zhǎng)，響應(yīng)速度快。 2.5 硬件部分電路圖 2.5.1復(fù)位電路 在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期（24 個(gè)振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在 此引腳時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個(gè)腳保持高電平，52 芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù) 位后P0P3 口均置1 引腳表現(xiàn)為高電平，程序計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器SFR 全 部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片為ROM 的0000H 處開(kāi)始運(yùn)行程 序。該芯片的復(fù)

15、位腳為9腳，所以復(fù)位電路接STC89C52RC的9腳，具體電路如下 圖2.6所示。當(dāng)采用的晶體頻率是6 MHZ時(shí)，可取 C=22UF，R=1K；當(dāng)采用的晶體 頻率為12MHZ時(shí)，可取C=10UF，R=8.2K。不過(guò)這都是最佳的組合，也可以有其它 大小的電容電阻，只要符合電路要求就可以，如本文就采用22UF的電容和10K的 電阻，經(jīng)試驗(yàn)也滿(mǎn)足要求。 圖 2.6 復(fù)位電路 2.5.2 晶振 為了產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，在 8052 內(nèi)部設(shè)置了一個(gè)反相放大器，XTAL1 是片內(nèi) 振蕩器反相放大器的輸入端，XTAL2 是片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端，也是 內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。當(dāng)使用自激振蕩方式時(shí)，XTAL1

16、 和 XTAL2 外接石英 第 10 頁(yè) 共 34 頁(yè) 晶振，使內(nèi)部振蕩器按照石英晶振的頻率振蕩，就產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。晶振一般使用 石英晶體，其頻率由系統(tǒng)需要和器件決定，在頻率穩(wěn)定度要求不高時(shí)也可以使用陶瓷濾波 器。使用石英晶體時(shí) C1、C2 為 C1=C2=30（10）pF，使用陶瓷濾波器時(shí)， C1=C2=40（10）pF。本系統(tǒng)用 12MHZ 的石英晶振，接 STC89C52RC 的 18 和 19 腳， 具體電路如圖 2.7 所示。 圖 2.7 時(shí)鐘信號(hào)電路(晶振) 2.5.3 一路傳輸電路 在傳統(tǒng)的模擬信號(hào)遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量系統(tǒng)中，需要很好的解決引線(xiàn)誤差補(bǔ)償 問(wèn)題、多點(diǎn)測(cè)量切換誤差問(wèn)題和放大電

17、路零點(diǎn)漂移誤差問(wèn)題等技術(shù)問(wèn)題，才能 夠達(dá)到較高的測(cè)量精度。另外一般監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境都非常惡劣，各種干擾 信號(hào)較強(qiáng)，模擬溫度信號(hào)容易受到干擾而產(chǎn)生測(cè)量誤差，影響測(cè)量精度。因此， 在溫度測(cè)量系統(tǒng)中，本文采用抗干擾能力強(qiáng)的新型數(shù)字溫度傳感器是解決這些 問(wèn)題的最有效方案，新型數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 具有體積更小、精度更高、 適用電壓更寬、采用一線(xiàn)總線(xiàn)、可組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的測(cè) 溫效果。 DS18B20 有三個(gè)引腳。VDD 管腳接 5V 電壓給傳感器供電。DQ 管腳為數(shù)據(jù)線(xiàn) ，與 STC89C51RC 的 P1.0 連接的同時(shí)，還要接一個(gè) 4 7K 的上拉電阻，并接到 5V 的

18、電源上，使數(shù)據(jù)線(xiàn)在空閑狀態(tài)下能自動(dòng)上拉為高電平。GND 管腳接地。具 體電路如圖 2.8 所示。之所以接 P1 口，是因?yàn)?P1 口的驅(qū)動(dòng)力最強(qiáng)，完全可以 驅(qū) DS18B20 的正常運(yùn)行。 第 11 頁(yè) 共 34 頁(yè) 圖 2.8 一路傳輸電路 2.5.4 LED顯示電路 顯示電路采用靜態(tài)顯示，4 位 LED 數(shù)碼管。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個(gè)顯 示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的 I/O 接口用于比劃段字形代碼。這樣單片 機(jī)只要把顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示顯示新 的數(shù)據(jù)時(shí)，再發(fā)送心的字形碼，因此，使用這種方法，單片機(jī)中的 CPU 的開(kāi)銷(xiāo) 小。本文的顯示電路如圖 2.9

19、所示。其中 P0 口作為 7 斷碼和小數(shù)點(diǎn)的選擇，P2 口作為位碼的選擇，在斷碼和 P0 口之間還需加上 1K 的上拉電阻，以保證 LED 燈的正常顯示。 . 圖 2.9 LED顯示電路 2.5.5 報(bào)警電路 本文中當(dāng)某一通道的溫度測(cè)量值超出預(yù)先設(shè)定的上、下限報(bào)警值或系統(tǒng)運(yùn) 第 12 頁(yè) 共 34 頁(yè) 行出現(xiàn)故障時(shí)， 系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警以提醒用戶(hù)注意。報(bào)警電路中光報(bào)警采用發(fā) 光二極管， 聲報(bào)警采用蜂鳴器來(lái)設(shè)計(jì)，蜂鳴器電路中， 9012晶體管起開(kāi)關(guān)作 用， P2.6輸出低電平時(shí)， 管腳輸出電壓經(jīng)過(guò)lK限流電阻分壓后， 到達(dá)9012基 極的電壓為使得晶體管發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏， 晶體管導(dǎo)通， 蜂鳴

20、器上電 而產(chǎn)生聲響。發(fā)光二極管電路中， 主要是限流電阻的設(shè)計(jì)，由于發(fā)光二極管工 作電流是3 mA-30 mA， 導(dǎo)通壓降為1.8 V； 而單片機(jī)工作在 5 V電壓時(shí)， I/O 口輸出低電平的最大灌入電流是16 mA， 輸出的低電平是Vss+0.6 V 這樣在限 流電阻上的壓降就是5-1.8-0.6=2.6 V， 而電流要限定在8 mA左右， 所以電阻 阻值為2.6 V/8 mA=325歐姆， 在實(shí)際電路中選用330歐姆的電阻即能滿(mǎn)足要求。 具體電路如圖2.10所示。 圖 2.10 報(bào)警電路 2.5.6下載程序電路 本文中將 PC 機(jī)上的程序拷貝到單片機(jī)中是通過(guò)如圖 2.11 所示的，連接單 片

21、機(jī)的 10 和 11 腳串行接口到插件上，再和 PC 機(jī)之間進(jìn)行通訊。 第 13 頁(yè) 共 34 頁(yè) . 圖 2.11 下載程序電路 2.5.7 完整電路 圖 2.12 完整電路 第三節(jié) 軟件設(shè)計(jì)介紹 3.1 程序流程圖和實(shí)物 圖 第 14 頁(yè) 共 34 頁(yè) 系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命了子程序，計(jì)算 溫度子程序，顯示刷新溫度子程序等。 3.1.1 主程序 主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理 DS18B20 的測(cè)量的 當(dāng)前溫度值。溫度測(cè)量每 1S 進(jìn)行一次，這樣可以在 1S 之內(nèi)測(cè)量一次被測(cè)溫度， 其程序流程見(jiàn)圖 3.1 所示。 第 15 頁(yè) 共 34 頁(yè) 圖

22、 3.1 系統(tǒng)主程序流程 3.1.2 顯示電路框圖 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對(duì)顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操 作，當(dāng)最高位顯示為 0 時(shí)將符號(hào)顯示位移入下一位。程序流程圖如圖 3.2 所示。 圖 3.2 顯示電路框圖 3.1.3 讀出溫度子程序 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令，當(dāng)采用 12 位分辨率時(shí)轉(zhuǎn) 換時(shí)間約為 750ms，在本程序設(shè)計(jì)中采用 1S 顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換的完成。 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如圖 3.3 所示。 第 16 頁(yè) 共 34 頁(yè) 圖 3.3 溫度轉(zhuǎn)換流程圖 3.1.4 計(jì)算溫度子程序 計(jì)算溫度子程序?qū)?RAM 中讀取值進(jìn)行 BCD 碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行

23、溫度值正 負(fù)的判定，其程序流程圖如圖 3.4 所示。 第 17 頁(yè) 共 34 頁(yè) 圖 3.4 計(jì)算溫度流程圖 3.2 調(diào)試 3.2.1 硬件調(diào)試 硬件調(diào)試是利用開(kāi)發(fā)系統(tǒng)、基本測(cè)試儀器（萬(wàn)用表、顯示器）等，檢查系 統(tǒng)硬件中存在的故障。 靜態(tài)調(diào)試 靜態(tài)調(diào)試是在系統(tǒng)未工作時(shí)的一種調(diào)試。步驟如下： 第一步：目測(cè)。檢查外部的各種原器件或者是電路是否有斷點(diǎn)。 第二步：用萬(wàn)用表檢測(cè)。先用萬(wàn)用表復(fù)核目測(cè)中有疑問(wèn)的連接點(diǎn)，在檢測(cè)各種 電源線(xiàn)與接地線(xiàn)之間是否有短路現(xiàn)象。 第 18 頁(yè) 共 34 頁(yè) 第三步：加電檢測(cè)。給電路板加電，檢測(cè)所有的插座或者是硬件的電源是否符 合要求的值。 第四步：聯(lián)機(jī)檢查。因?yàn)橹挥袉纹瑱C(jī)

24、開(kāi)發(fā)系統(tǒng)才能完成對(duì)用戶(hù)系統(tǒng)的調(diào)試。 動(dòng)態(tài)調(diào)試 動(dòng)態(tài)調(diào)試是在用戶(hù)系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除系統(tǒng)硬件中存 在的器件內(nèi)部故障、器件連接邏輯錯(cuò)誤等的一種硬件檢查，動(dòng)態(tài)調(diào)試的一般方 法是由近及遠(yuǎn)、由分到合。 由近及遠(yuǎn) 是將信號(hào)流經(jīng)的各器件按照距離單片機(jī)的邏輯距離進(jìn)行由近及遠(yuǎn) 的分層，然后分層調(diào)試。調(diào)試時(shí)，仞采用去掉無(wú)關(guān)元件的方法，逐層調(diào)試下去， 就會(huì)定位故障元件了。 由分到合 是指首先按照邏輯功能將系統(tǒng)硬件電路分為若干塊，當(dāng)調(diào)試電路 時(shí)，與該元件無(wú)關(guān)的器件全部從系統(tǒng)中去掉，這樣可以將故障范圍限定在某個(gè) 局部的電路上。當(dāng)各塊電路無(wú)故障后，將各電路逐塊加入系統(tǒng)中，再對(duì)各塊電 路功能及各電路之間可能存在的相互

25、聯(lián)系進(jìn)行調(diào)試， 3.2.2 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試是通過(guò)對(duì)程序的匯編（或者 C 語(yǔ)言） 、連接、執(zhí)行來(lái)發(fā)現(xiàn)程序中存 在的語(yǔ)法錯(cuò)誤與邏輯錯(cuò)誤并加以排除糾正的過(guò)程，查看程序是否有邏輯的錯(cuò)誤。 在對(duì)硬件調(diào)試后再對(duì)軟件進(jìn)行，因?yàn)橄葘?duì)硬件檢查沒(méi)問(wèn)題的情況下再對(duì)軟 件進(jìn)行調(diào)試，編譯軟件可以通過(guò)編譯去檢查程序上的語(yǔ)法錯(cuò)誤，然后可以在它 的基礎(chǔ)上在對(duì)它進(jìn)行一些修改達(dá)到?jīng)]有錯(cuò)誤為止，然后將軟件拿到硬件上去運(yùn) 行。 通過(guò)仿真后，如無(wú)誤，方可將程序灌輸如單片機(jī)中。 3.2.3 實(shí)物 第 19 頁(yè) 共 34 頁(yè) 圖 3.5 調(diào)試前電路板 圖 3.6 調(diào)試時(shí)電路板 第 20 頁(yè) 共 34 頁(yè) 圖 3.7 調(diào)試后溫度顯示 第

26、五節(jié) 個(gè)人心得體會(huì) 做本課程設(shè)計(jì)，讓我清楚的了解了電子設(shè)計(jì)大體分三個(gè)階段：設(shè)計(jì)與計(jì)算 階段（預(yù)設(shè)計(jì)階段）、安裝與調(diào)試階段、撰寫(xiě)總結(jié)報(bào)告階段。 在拿到一個(gè)課題時(shí)首先要做的事就是對(duì)課題的任務(wù)，要求和條件進(jìn)行仔細(xì) 的分析和研究，找出關(guān)鍵問(wèn)題，根據(jù)關(guān)鍵問(wèn)題提出實(shí)現(xiàn)的原理和方法，并畫(huà)出 原理框圖。 提出原理方案是一個(gè)關(guān)系到設(shè)計(jì)全局的問(wèn)題，應(yīng)廣泛收集與查閱有關(guān)資料， 廣開(kāi)思路，利用已有的各種理論知識(shí)，提出盡可能多的方案，以便作出更合理 的選擇。所提出的方案中，對(duì)關(guān)鍵部分的可行性，一般應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)加以確認(rèn)。 根據(jù)整個(gè)課題的技術(shù)要求，明確該功能框?qū)卧娐返募夹g(shù)要求，必要時(shí)應(yīng)詳 細(xì)擬定單元電路的性能指標(biāo)，然后進(jìn)

27、行單元電路結(jié)構(gòu)形式的選擇或設(shè)計(jì)，但滿(mǎn) 足功能框圖要求的單元電路可能不止一個(gè)，因此必須進(jìn)行分析比較，擇優(yōu)選擇。 就如我們這個(gè)課題當(dāng)初我就提出了三種方案，最后基于簡(jiǎn)單，可實(shí)行選擇了如 第 21 頁(yè) 共 34 頁(yè) 今這種方案。 然后是元器件的選擇，元器件的品種規(guī)格繁多，性能、價(jià)格和體積各異， 選擇器件需進(jìn)行分析比較。首先考慮滿(mǎn)足單元電路對(duì)元器件性能指標(biāo)的要求， 其次考慮價(jià)格、貨源和元器件體積等，最好是使用實(shí)驗(yàn)室已有的元器件。 元器件選好了就是參數(shù)的計(jì)算了，值得指出的是，滿(mǎn)足性能指標(biāo)要求的參 數(shù)值通常不是唯一的，這就要求對(duì)各組參數(shù)進(jìn)行綜合性的分析，仔細(xì)考慮元器 件之間的參數(shù)配合、元器件價(jià)格、體積和貨源

28、等因素，恰當(dāng)?shù)剡x取一組適合的 參數(shù)。 在各單元電路確定后，還要認(rèn)真考慮它們之間的級(jí)聯(lián)問(wèn)題，如：電氣特性 的相互匹配、信號(hào)耦合方式、時(shí)序配合，以及相互干擾等問(wèn)題，保證整個(gè)電路 能正常工作。 這些都做好后，總體實(shí)驗(yàn)電路就出來(lái)了，接下來(lái)的事情就是焊接工作，實(shí)施焊 接的主要工具是電烙鐵，其次還有松香、焊錫、吸水棉、連接線(xiàn)等，焊接的主 要步驟為準(zhǔn)備施焊加熱被焊件加焊錫絲移開(kāi)焊錫絲移開(kāi)電烙 鐵。在焊接電路時(shí)一定做到認(rèn)真仔細(xì)、一絲不茍。注意連線(xiàn)正確，焊接規(guī)范， 盡量做到整齊美觀并保證接觸良好；集成塊插牢并注意方向；電源和地線(xiàn)不要 短路，以避免人為故障。 最后就是對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試。一個(gè)組裝好的電子電路不可能不經(jīng)

29、調(diào)試即可滿(mǎn) 足設(shè)計(jì)要求。調(diào)試中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象和問(wèn)題，需要我們提出解決的辦法。只有 這樣，才能順利做好調(diào)試工作，才能通過(guò)此次設(shè)計(jì)得到實(shí)際訓(xùn)練。在調(diào)試當(dāng)中 一般常見(jiàn)故障源為：接觸不良（特別是當(dāng)電源線(xiàn)接觸不良時(shí)可能工作不穩(wěn)定）、 焊接錯(cuò)誤（錯(cuò)焊、漏焊或虛焊）、接線(xiàn)錯(cuò)誤（錯(cuò)接、漏接或短路）、器件本身 損壞（需單獨(dú)測(cè)試其功能方能確定確實(shí)損壞）、集成塊插錯(cuò)位置或方向插反、 多余控制輸入端未正確處理（一般若懸空會(huì)有較大干擾，應(yīng)接固定電平）、設(shè) 計(jì)上有缺陷（出現(xiàn)預(yù)先估計(jì)不到的現(xiàn)象，這就需要改變某些元件的參數(shù)或更換 元器件，甚至需要修改方案）。在此次設(shè)計(jì)當(dāng)中，由于電路設(shè)計(jì)和焊接工作都 非常仔細(xì)認(rèn)真的完成，所以在

30、調(diào)試當(dāng)中幾乎很少出現(xiàn)電路的問(wèn)題，因此本設(shè)計(jì) 才順利的完成了。 我通過(guò)實(shí)踐課的綜合練習(xí)，課程設(shè)計(jì)的實(shí)際操作，將課堂理論學(xué)習(xí)貫穿其 第 22 頁(yè) 共 34 頁(yè) 中，全面系統(tǒng)的把單片機(jī)課程的知識(shí)聯(lián)系在一起，做到融會(huì)貫通，使我真正感 受到理論應(yīng)用于實(shí)踐的樂(lè)趣。這次設(shè)計(jì)是一次鍛煉的好機(jī)會(huì)，使我在學(xué)習(xí)和鞏 固新、老知識(shí)的同時(shí)，訓(xùn)練了自己綜合運(yùn)用知識(shí)的能力、分析解決新問(wèn)題的能 力，同時(shí)也提高了自己工程實(shí)踐能力；在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我與同學(xué)一同學(xué)習(xí)、 一同討論，大家集思廣益，發(fā)揚(yáng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn) 了自己的不足，今后應(yīng)加強(qiáng)學(xué)習(xí),并且加強(qiáng)理論與實(shí)踐的相結(jié)合，把所學(xué)的知識(shí) 應(yīng)用于實(shí)際當(dāng)中。 第

31、23 頁(yè) 共 34 頁(yè) 參考文獻(xiàn) 1 李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)（第 3 版） M.北京：航空航天大學(xué)出版社，2005 2 陳世和.電工電子實(shí)習(xí)教程 M. 北京：航空航天大學(xué)出版社，2007 3 孫進(jìn)生等.電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例教程 M. 北京：冶金工業(yè)出版社，2004 4 張偉等.Protel 99SE 實(shí)用教程 M.北京：人民電郵出版社，2008 5 白瑞青，金功偉.單片機(jī)溫度巡回監(jiān)測(cè)系統(tǒng)J.測(cè)試技術(shù)學(xué)報(bào)，98年第12卷第3期 6 李紅剛，方佳，王強(qiáng)，錢(qián)雙艷.基于At89C51的八路溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)J. 熱帶農(nóng)業(yè)工程，2010年第34卷第1期 第 24 頁(yè) 共 34 頁(yè) 附錄 附1 表 1

32、 元件清單 序號(hào) 型號(hào) 個(gè)數(shù) 1 STC89C51(52)RC 1 2 DS18B20 1 3 排阻（1K） 1 4 排針（4） 1 5 .排針（2） 1 6 按鍵 1 7 LED 顯示燈（ 84） 1 8 蜂鳴器 1 9 12晶振 10 1K 電阻 11 4.7K 電阻 1 12 10K 電阻 13 0.47K 電阻 1 14 30PF 電容 2 15 22UF 電容 1 16 S9012 三極管 1 17 發(fā)光二極管 1 注：封裝都為標(biāo)準(zhǔn)封裝 第 25 頁(yè) 共 34 頁(yè) 附2 第 26 頁(yè) 共 34 頁(yè) 圖 1 一路傳輸溫度測(cè)量系統(tǒng)完整電路圖 附 3 第 27 頁(yè) 共 34 頁(yè) 源程序 #

33、include reg52.h #include intrins.h /_nop_();延時(shí)函數(shù)用 #define Disdata P0 /段碼輸出口 #define discan P2 /掃描口 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit DQ=P10; /溫度輸入口 sbit DIN=P07; /LED 小數(shù)點(diǎn)控制 uint h; uint temp; /*溫度小數(shù)部分用查表法*/ uchar code ditab16= 0 x00,0 x01,0 x01,0 x02,0 x03,0 x03,0 x04,0 x04,

34、0 x05,0 x06,0 x06,0 x07,0 x08,0 x0 8,0 x09,0 x09; / uchar code dis_712=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90,0 xff,0 xb f; uchar code scan_con4=0 xFE,0 xFD,0 xFB,0 xF7; /列掃描控制字 uchar data temp_data2=0 x00,0 x00; /讀出溫度暫放 uchar data display5=0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00; /顯示單元數(shù)據(jù)

35、， 共 4 個(gè)數(shù)據(jù)和一個(gè)運(yùn)算暫用 /*11us 延時(shí)函數(shù)*/ void delay(uint t) 第 28 頁(yè) 共 34 頁(yè) for (;t0;t-); /*顯示掃描函數(shù)*/ scan() char k; for(k=0;k0;i-) DQ=1;_nop_();_nop_(); /從高拉倒低 DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /5 us DQ=val /最低位移出 delay(6); /66 us val=val/2; /右移 1 位 DQ=1; delay(1); /*DS18B20 讀 1 字節(jié)函數(shù)*/ /從總線(xiàn)上取 1 個(gè)字節(jié) uchar re

36、ad_byte(void) 第 30 頁(yè) 共 34 頁(yè) uchar i; uchar value=0; for(i=8;i0;i-) DQ=1;_nop_();_nop_(); value=1; DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /4 us DQ=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /4 us if(DQ)value|=0 x80; delay(6); /66 us DQ=1; return(value); / /*讀出溫度函數(shù)*/ / read_temp() ow_reset(); /總線(xiàn)復(fù)位 delay(200);

37、 write_byte(0 xcc); /發(fā)命令 write_byte(0 x44); /發(fā)轉(zhuǎn)換命令 ow_reset(); delay(1); write_byte(0 xcc); /發(fā)命令 write_byte(0 xbe); temp_data0=read_byte(); /讀溫度值的低字節(jié) temp_data1=read_byte(); /讀溫度值的高字節(jié) 第 31 頁(yè) 共 34 頁(yè) temp=temp_data1; temp6348) / 溫度值正負(fù)判斷 tem=65536-tem;n=1; / 負(fù)溫度求補(bǔ)碼,標(biāo)志位置 1 display4=tem / 取小數(shù)部分的值 display

38、0=ditabdisplay4; / 存入小數(shù)部分顯示值 display4=tem4; / 取中間八位,即整數(shù)部分的值 display3=display4/100; / 取百位數(shù)據(jù)暫存 display1=display4%100; / 取后兩位數(shù)據(jù)暫存 display2=display1/10; / 取十位數(shù)據(jù)暫存 display1=display1%10; /*符號(hào)位顯示判斷*/ if(!display3) display3=0 x0a; /最高位為 0 時(shí)不顯示 第 32 頁(yè) 共 34 頁(yè) if(!display2) display2=0 x0a; /次高位為 0 時(shí)不顯示 if(n)di

39、splay3=0 x0b; /負(fù)溫度時(shí)最高位顯示- /*主函數(shù)*/ main() Disdata=0 xff; /初始化端口 discan=0 xff; for(h=0;h4;h+) /開(kāi)機(jī)顯示0000 displayh=0; ow_reset(); /開(kāi)機(jī)先轉(zhuǎn)換一次 write_byte(0 xcc); /Skip ROM write_byte(0 x44); /發(fā)轉(zhuǎn)換命令 for(h=0;h100;h+) /開(kāi)機(jī)顯示0000 scan(); while(1) work_temp(read_temp(); /處理溫度數(shù)據(jù) scan(); /顯示溫度值 /*結(jié)束*/ ut2ApOdfXXc02

40、GyBKsKCWw97MrqqWhoj5TL15Zt6jIPYytYCummtARp3v1N5luizi3xh3BhWYreKO8d9g7nmZQoWPJeTLDrw08gVS8DsDQQYGC3cE7moO2tLF0Jf1gK74IUXyBmtIVR97CkrfVqULT5fn2t6MpJR6rbzVPSortZvIj5NB5ndVvSr4iWr1TwLFKgLSPzuhRjQ3CmZU98eUOuijdLSZqPmvrw9zKupxf8WFUG9l2G9277g2rTipa1YpCZEuqxpKBhtVDCooQOzxUz3vJrZmOcijyM62zchmeooTYes8EBMm932t

41、bz2Yo09RtsZEYS8Zrd2Yktj8l6jEAzVAjnfbtryLvsm6oFbfToXVRFFn7OwIYgJlamkUNXJYbz5Rrb7r4VsuR9zpfZFMfsjhcfCA37lNW2VVLRKN7R8psz1BN6oRic5hU5Z6HCxAYqyNPOG8duYbAwqSl20CSg06Dh2sM8HLtgPkIcSkrgOPDpuHBj1LmPk7lYdvC6NNMwL3fwhZFTFVYAARY7lHSSxJ10V3pH3Y19BxYR77Ib7CpZSu2tijqe3hKqkKAu9KSkCpHKXUIKvvyJZpg2YijRkqfbGgOvyqKuxN

42、WI9oMnJtt6QilZxtyrF7d20FbmabcfiixrQKUsVNXBPPFUXyQ1fJSKFSUbkgs2DUVQC9sz4JkbgN4Qqv66pyoARjurNFJ3TxyfclZiEePtwFJthphEipDFNqnR2HjQKV2DzWtMPDJQkBcXmovdsjq CTJagjMdLsKPgaD2s0H0vmZGAHt36gyUEZ7UmANk1ndREuBeqdgrx0venqGnsyIB2ilq3SIQrNL4m56t7Z8Y8da5K0KUpn5Nzg4JvjdtfFHyt82AoGQkXo4VBLmLEiy2P7HtHBho07rCfttxodYDPP

43、dtQsO7wxD0J6fKKlGm4woDzplhtRr2XgqN13hqy59zU1GegDyQniHNTaVSieueFQcYfUCJwd3vk5I7YKmhunDmIZ ut2ApOdfXXc02GyBKsKCWw97MrqqWhoj5TL15Zt6jIPYytYCummtARp3v1N5luizi3xh3BhWYreKO8d9g7nmZQoWPJeTLDrw08gVS8DsDQQYGC3cE7moO2tLF0Jf1gK74IUXyBmtIVR97CkrfVqULT5fn2t6MpJR6rbzVPSortZvIj5NB5ndVvSr4iWr1TwLFKgLSPzuhRjQ3CmZU98

44、eUOuijdLSZqPmvrw9zKupxf8WFUG9l2G9277g2rTipa1YpCZEuqxpKBhtVDCooQOzxUz3vJrZmOcijyM62zchmeooTYes8EBMm932tbz2Yo09RtsZEYS8Zrd2Yktj8l6jEAzVAjnfbtryLvsm6oFbfToXVRFFn7OwIYgJlamkUNXJYbz5Rrb7r4VsuR9zpfZFMfsjhcfCA37lNW2VVLRKN7R8psz1BN6oRic5hU5Z6HCxAYqyNPOG8duYbAwqSl20CSg06Dh2sM8HLtgPkIcSkrgOPDpuHBj1LmPk7lYdvC6

45、NNMwL3fwhZFTFVYAARY7lHSSxJ10V3pH3Y19BxYR77Ib7CpZSu2tijqe3hKqkKAu9KSkCpHKXUIKvvyJZpg2YijRkqfbGgOvyqKuxNWI9oMnJtt6QilZxtyrF7d20FbmabcfiixrQKUsVNXBPPFUXyQ1fJSKFSUbkgs2DUVQC9sz4JkbgN4Qqv66pyoARjurNFJ3TxyfclZiEePtwFJthphEipDFNqnR2HjQKV2DzWtMPDJQkBcXmovdsjq CTJagjMdLsKPgaD2s0H0vmZGAHt36gyUEZ7UmANk1ndREuBeqdgrx0venqGnsyIB2ilq3SIQrNL4m56t7Z8Y8da5K0KUpn5Nzg4JvjdtfFHyt82AoGQkXo4VBLmLEiy2P7HtHBho07rCfttxodYDPPdtQsO7wxD0J6fKKlGm4woDzplhtRr2XgqN13hqy59zU1GegDyQniHNTaVSieueFQcYfUCJwd3vk5I7YKmhunDmIZ 第 33 頁(yè) 共 34 頁(yè)