基于51單片機課程設計--基于51單片機的紅外線設計

1、<p>　　基于51單片機課程設計報告</p><p>　　項目題目：基于51單片機的紅外線設計 </p><p>　　專 業(yè)： 通信工程</p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p>

2、;　　指導教師： </p><p>　　2012/12/11</p><p><b>　　一、摘要</b></p><p>　　本設計以STC89C51單片機為核心的溫度控制系統(tǒng)的工作原理和設計方法。溫度信號由溫度芯片DS18B20采集，并以數(shù)字信號的方式傳送給單片機。文中介紹了該控制系統(tǒng)的硬件部分，包括：溫度檢測電路、溫度控制電路。

3、單片機通過對信號進行相應處理，從而實現(xiàn)溫度控制的目的。文中還著重介紹了軟件設計部分，在這里采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要模塊有：數(shù)碼管顯示程序、鍵盤掃描及按鍵處理程序、溫度信號處理程序、led控制程序、超溫報警程序。</p><p>　　關鍵詞：STC89C51單片機 DS18B20溫度芯片 溫度控制 ,LED報警提示.</p><p><b>　　二、系統(tǒng)方案的設計</b>&

4、lt;/p><p><b>　　1、設計要求</b></p><p><b>　　基本功能：</b></p><p>　　不加熱時實時顯示時間，并可手動設置時間；</p><p>　　設定加熱水溫功能。人工設定熱水器燒水的溫度，范圍在20～70度之間，打開開關后，根據(jù)設定溫度與水溫確定是否加熱，及何時停

5、止加熱，可實時顯示溫度；</p><p>　　設定加熱時間功能。限定燒水時間，加熱時間內(nèi)超過溫度上限或低于溫度下限報警，并可實時顯示溫度。</p><p><b>　　2、系統(tǒng)設計的框架</b></p><p>　　本課題設計的是一種以STC89C51單片機為主控制單元，以DS18B20為溫度傳感器的溫度控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)可以實時存儲相關的溫

6、度數(shù)據(jù)并記錄當前的時間。其主要包括：電源模塊、溫度測量及調(diào)理電路、鍵盤、數(shù)碼管顯示、指示燈、報警、繼電器及單片機最小系統(tǒng)。</p><p><b>　　圖1 系統(tǒng)設計框架</b></p><p><b>　　3 工作原理</b></p><p>　　溫度傳感器 DS18B20 從設備環(huán)境的不同位置采集溫度，單片機STC89

7、51 獲</p><p>　　取采集的溫度值，經(jīng)處理后得到當前環(huán)境中一個比較穩(wěn)定的溫度值，再根據(jù)當前設定的溫度上下限值，通過加熱和降溫對當前溫度進行調(diào)整。當采集的溫度經(jīng)處理后超過設定溫度的上限時，單片機通過三極管驅(qū)動繼電器開啟降溫設備 (壓縮制冷器) ，當采集的溫度經(jīng)處理后低于設定溫度的下時 , 單片機通過三極管驅(qū)動繼電器開啟升溫設備 (加熱器) ，這里采用通過LED1和LED2取代！??！</p>

8、<p>　　當由于環(huán)境溫度變化太劇烈或由于加熱或降溫設備出現(xiàn)故障，或者溫度傳感頭出現(xiàn)故障導致在一段時間內(nèi)不能將環(huán)境溫度調(diào)整到規(guī)定的溫度限內(nèi)的時候，單片機通過三極管驅(qū)動揚聲器發(fā)出警笛聲，這里采用HLLED提示。</p><p><b>　　三、硬件資源</b></p><p><b>　　1、器件選擇：</b></p>&l

9、t;p>　　1.51單片機一塊STC89c51</p><p>　　STC8951 是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及STC8951引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flas

10、h存儲單元，功能強大的微型計算機的STC8951可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。STC8951具有如下特點：40個引腳，8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信，片內(nèi)時鐘振蕩器。</p><p>　　此外，STC8951設計和配

11、置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設置省電模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。</p><p>　　由于系統(tǒng)控制方案簡單 ,數(shù)據(jù)量也不大 ,考慮到電路的簡單和成本等因素 ,因此在本設計中選用 STC8951

12、單片機作為主控芯片。主控模塊采用單片機最小系統(tǒng)是由于STC8951芯片內(nèi)含有8 kB的 E2PROM ,無需外擴存儲器 ,電路簡單可靠 ,其時鐘頻率為 0～24 MHz ,并且價格低廉 ,批量價在 10元以內(nèi)。</p><p>　　其單片機的外圍引腳有40個，分別是：第20腳和40腳分別是電源，即GND和Vcc；第9腳是復位腳RST；第18腳是時鐘XTAL2腳，片內(nèi)振蕩電路的輸出端；第19腳是時鐘XTAL1腳，片

13、內(nèi)振蕩電路的輸入端；第29腳：~PSEN腳，當訪問外部程序存儲器時，此引腳輸出負脈沖選通信號，PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上；第30腳：ALE/~PROG，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低字節(jié)；第31腳：~EA/Vpp為程序存儲器內(nèi)外部選通信號；P0^0-P0^7.P1^0-P1^7.P2^0-P2^7.P3^0-P3^7.這32個引腳為數(shù)據(jù)的輸出及輸入引腳，即I/0口；單片機圖如下：<

14、/p><p>　　2、8位7段共陰數(shù)碼管一個</p><p>　　7段數(shù)碼管一般由8個發(fā)光二極管組成，其中由7個細長的發(fā)光二極管組成數(shù)字顯示，另外一個圓形的發(fā)光二極管顯示小數(shù)點。</p><p>　　當發(fā)光二極管導通時，相應的一個點或一個筆畫發(fā)光?？刂葡鄳亩O管導通，就能顯示出各種字符，盡管顯示的字符形狀有些失真，能顯示的數(shù)符數(shù)量也有限，但其控制簡單，使有也方便。發(fā)光

15、二極管的陽極連在一起的稱為共陽極數(shù)碼管，陰極連在一起的稱為共陰極數(shù)碼管。 </p><p>　　3、溫度顯示DS18B20一個</p><p>　　DS18B20采用3腳TO-92封裝或8腳的SOIC封裝，如圖1所示。各引腳的功能：GND為電壓地；DQ為單數(shù)據(jù)總線；V為電源電壓；NC為空引腳。</p><p>　　圖1DS18B20引腳圖</p>&l

16、t;p>　　DS18B20的DQ單數(shù)據(jù)總線與單片機P3.7連接，GND電壓地、V電源電壓分別和電壓地和5伏直流電源連接。本文設計的系統(tǒng)主機只對一個DS18B20進行操作，因此不需要讀取ROM編碼以及匹配ROM編碼，只要跳過ROM命令，就可以進行如下溫度轉(zhuǎn)換和讀取操作。</p><p>　　(1)CCH—跳過ROM，直接向DS18B20發(fā)送溫度變換命令。</p><p>　　(2)44

17、H—讀暫存器。讀內(nèi)部RAM中9字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)。</p><p>　　(3)BEH—寫暫存器。發(fā)出向內(nèi)部RAM的第2、3字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該命令之后，再傳送兩字節(jié)數(shù)據(jù)。</p><p>　　DS18B20在出廠時默認配置為12位，其中最高位為符號位，即溫度值共11位，單片機在讀取數(shù)據(jù)時，一次會讀兩字節(jié)共16位，讀完后將低11位的二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制后再乘以0.0625變?yōu)樗鶞y的

18、溫度值。另外，還需要判斷溫度的正負。前5個數(shù)字為符號位，這5位同時變化，我們只需判斷11位就可以了。前5位為1時，讀取的溫度為負值，且測到的數(shù)值需要取反再加一再乘以0.0625才可以得到實際的溫度值。前5位為0時，讀取的溫度為正值，只要將測得的數(shù)值乘以0.0625即可得到實際溫度值。</p><p>　　由于提前給DS18B20賦了上限、下限值，所以當溫度超過上限或者不足下限時，會伴有LED燈閃爍和蜂鳴器響作為警

19、報。</p><p>　　4、74HC573鎖存器</p><p>　　高性能硅門 CMOS 器件</p><p>　　SL74HC573 跟 LS/AL573 的管腳一樣。器件的輸入是和標準 CMOS 輸出兼容的；加上拉電阻，他們能和 LS/ALSTTL 輸出兼容。</p><p>　　當鎖存使能端LE為高時，這些器件的鎖存對于數(shù)據(jù)是透明的

20、（也就是說輸出同步）相當于圖上的Dx-Qx相通，I/0口可以進行數(shù)據(jù)交換。當鎖存使能變低時，符合建立時間和保持時間的數(shù)據(jù)會被鎖存。在這里我們是將LE接高電平，把鎖存器當作驅(qū)動器，驅(qū)動數(shù)碼管的顯示；</p><p><b>　　5、晶振</b></p><p>　　其晶振的運用，在這地方我們用的是12MHz,主要用在單片機的最小系統(tǒng)中。</p><p

21、><b>　　四、程序流程圖</b></p><p><b>　　五、參考文獻</b></p><p>　　[1] 馬彪 《單片機應用技術》 同濟大學出版社 </p><p>　　[2] 郭天祥 《 51單片機C語言教程》 電子工業(yè)出版社 </p><p

22、>　　[3] 陳海宴 《51單片機原理及應用》 北京航空航天大學出版社 </p><p><b>　　附錄：</b></p><p><b>　　1：main主函數(shù)</b></p><p>　　#include"ds18b.h"</p><p>　　#inc

23、lude<reg52.h></p><p>　　sbit add=P3^0;//加</p><p>　　sbit cut=P3^1;//減</p><p>　　sbit set=P3^2;//設置 </p><p>　　sbit p00=P0^0; sbit p01=P0^1; sbit p02=

24、P0^2; sbit p03=P0^3; // //位選控制 聲明</p><p>　　sbit p04=P0^4; sbit p05=P0^5; sbit p06=P0^6; sbit p07=P0^7;</p><p>　　sbit Lled=P2^0;//低于溫度下限值 此燈點亮</p><p>　　sbit Hled=P2^1

25、; //高于溫度上限值 此燈點亮</p><p>　　sbit LHled=P2^2; // 達到加熱預設時間此燈點亮</p><p>　　unsigned char tab4[4]={0}; // 定義一個tab4號數(shù)組用來存放溫度的上限值與下限值</p><p>　　unsigned char tab8[9]={0};

26、 //</p><p>　　unsigned char tab9[6]={0}; // 定義一個tab9號數(shù)組用來存放用戶的給定的加熱時間</p><p>　　unsigned char code tab7[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdF,0xbF,0x7F}; //位選控制 查表的方法控制</p>&l

27、t;p>　　unsigned char code tab[]={0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6};//共陽數(shù)碼管數(shù)字碼</p><p>　　uchar tab1[]={0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0}; //定義一個tab1號數(shù)組用來存放溫度轉(zhuǎn)換值</p><p>　　unsigned

28、 char shi=10,fen=35,miao,L; //你懂得 不用多講</p><p>　　unsigned char LED; //定義一個char變量用來控制數(shù)碼管上的秒的閃爍</p><p>　　unsigned char tt,i,flag=0;</p><p>　　unsigned int wen; //定義一個

29、無符號整形變量用來存放溫度返回值</p><p>　　unsigned char TH,TL; //存放用戶的設定的溫度上下限值</p><p>　　void delay (unsigned int Z)// 延時函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int

30、 x,y;</p><p>　　for(x=Z;x>0;x--)</p><p>　　for(y=110;y>0;y--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void init ()//初始化 </p><p><b>　　{</b&

31、gt;</p><p><b>　　P2=0xff;</b></p><p><b>　　P3=0xff;</b></p><p>　　TMOD=0x11; //開啟定時器 0，1</p><p>　　TH1=(65536-5000)/256;//5Ms</p><p>　

32、　TL1=(65536-5000)%256;</p><p><b>　　EA=1;</b></p><p>　　ET1=1;//你懂得不用多講</p><p><b>　　TR1=1;</b></p><p>　　TH0=(65536-50000)/256;//50Ms</p>&

33、lt;p>　　TL0=(65536-50000)%256;</p><p>　　ET0=1; //你懂得不用多講</p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main ()</p><p>&

34、lt;b>　　{</b></p><p>　　init (); //初始化I/O端口即定時器0.1；</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if((flag==0)||(flag==1)) //當

35、第一次按下設置鍵 進入手動設置當前時間</p><p><b>　　{</b></p><p>　　tab8[4]=fen/10; tab8[5]=fen%10; tab8[6]=shi/10;tab8[7]=shi%10;</p><p>　　wen=dispaly();</p><p>　　tab1[2]=wen/1

36、00;</p><p>　　tab1[1]=wen%100/10; //你懂得不用多講</p><p>　　tab1[0]=wen%10;</p><p>　　tab8[8]=tab1[2]*10+tab1[1];</p><p>　　for(L=0;L<50;L++)</p><p>　　for(i=0;i

37、<8;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1=0;</b></p><p>　　P1=tab[tab1[1]];p00=0;p01=1;p02=1;p03=1;p04=1;p05=1;p06=1;p07=1;delay_ms(2);</p><p>

38、;　　P1=tab[tab1[2]]; p00=1;p01=0;p02=1;p03=1;p04=1;p05=1;p06=1;p07=1; delay_ms(2);</p><p>　　if(LED>=20) { P1=0x02; p00=1;p01=1;p02=1;p03=1;p04=1;p05=0;p06=1;p07=1; delay_ms(2); }</p>&l

39、t;p>　　if(LED>=40) { LED=0; P1=0x02; p00=1;p01=1;p02=1;p03=1;p04=1;p05=1;p06=1;p07=1; delay_ms(2); }</p><p>　　if(flag==1) { P1=0x02; p00=1;p01=1;p02=1;p03=1;p04=1;p05=0;p06=1;p07=1;

40、delay_ms(2); }</p><p>　　P1=tab[tab8[6]];p00=1;p01=1;p02=1;p03=1;p04=1;p05=1;p06=1;p07=0; delay_ms(2); </p><p>　　P1=tab[tab8[7]];p00=1;p01=1;p02=1;p03=1;p04=1;p05=1;p06=0;p07=1; delay_ms(2); &l

41、t;/p><p>　　P1=0x9c; p00=1;p01=1;p02=0;p03=1;p04=1;p05=1;p06=1;p07=1; delay_ms(2);</p><p>　　P1=tab[tab8[4]];p00=1;p01=1;p02=1;p03=1;p04=0;p05=1;p06=1;p07=1; delay_ms(2); </p><p&g

42、t;　　P1=tab[tab8[5]];p00=1;p01=1;p02=1;p03=0;p04=1;p05=1;p06=1;p07=1; delay_ms(2); </p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if((flag==2)|(flag==3))//當?shù)?/p>

43、二或者第三次按下設置鍵 進入溫度上下限門檻設置</p><p><b>　　{</b></p><p>　　tab4[2]=tab8[2]/100; tab4[1]=tab8[2]%100/10; tab4[0]=tab8[2]%10; //Htab[2]</p><p>　　tab4[6]=tab8[3]/100; tab4[5]=ta

44、b8[3]%100/10; tab4[4]=tab8[3]%10;//L tab[3]</p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p><p>　　{ //動態(tài)掃描</p><p>　　P1=tab[tab4[i]]; if(i==3) P1=0x6e ; if(i==7) P1=0x1c ;</p><

45、;p>　　P0=tab7[i];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(flag==4)//當?shù)谒拇伟聪略O置鍵 進入用戶給定加熱時間設置</p

46、><p><b>　　{</b></p><p>　　tab9[1]=TL%10;tab9[2]=TL/10;tab9[4]=TH%10;tab9[5]=TH/10; </p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p

47、>　　P1=tab[tab9[i]]; if((i==3)||(i==0)) P1=0x02; if((i==7)||(i==6)) P1=0x02;</p><p>　　P0=tab7[i];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　}</b></p>&

48、lt;p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void timer1() interrupt 3</p><p><b>　　{</b></p>&

49、lt;p>　　TH0=(65536-5000)/256;//5Ms</p><p>　　TL0=(65536-5000)%256; </p><p>　　//開辟一個每隔5Ms掃描按鍵 檢測是否郵件按下</p><p>　　if(add==0) { delay(10); if(add==0){

50、 while(!add) ; if(flag==4)TL++;if(flag==1) {fen++; if(fen==60) fen=0;}if (flag==2)tab8[2]++;if(flag==3)tab8[3]++;} }</p><p><b>　　//你懂得不用多講</b></p><p>　　if(cut==0) { delay(10);

51、if(cut==0){ while(!cut) ; if(flag==4)TH++;if(flag==1) {shi++; if(shi==24) shi=0;}if (flag==2)tab8[2]--; if(flag==3)tab8[3]--;} }</p><p><b>　　//你懂得不用多講</b></p><p>　　if(set==0)

52、{ delay(10); if(set==0){ while(!set) ;flag++;if(flag==5)flag=0; } } </p><p>　　if(flag==1) { TR0=0; } if(flag==3) { TR0=1; }//當?shù)谝淮伟聪略O置鍵關閉定時器0，</p><p>　　if(tab8[8]<=tab

53、8[3]) Lled=0; else Lled =1; //判斷當前溫度是否低于預設溫度 若是開啟LED提示</p><p>　　if(tab8[8]>=tab8[2])Hled=0; else Hled =1; ////你懂得不用多講</p><p>　　if(TL>=60) TL=0; if(TH>=24) TH=0;</p><

54、;p>　　if((fen>=TL)&&(shi>=TH)) LHled=0; else LHled=1; //判斷用戶預設加熱時間是否達到 若是 開啟LED</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void timer0() interrupt 1</p><p><

55、b>　　{ </b></p><p>　　TH1=(65536-50000)/256;</p><p>　　TL1=(65536-50000)%256;//你懂得不用多講 </p><p>　　tt++; LED++;</p><p>　　if(tt>=

56、18) {tt=0;miao++; }</p><p>　　if(miao==60) {fen++; miao=0;}</p><p>　　if(fen==60){shi++; fen=0;} </p><p>　　if(shi==24) shi=0; </p><p><b>　　}</b></p>

57、;<p>　　2：ds18B20.h庫文件 </p><p>　　#include"ds18b.h"</p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#include<intrins.h></p><p>　　#define uchar unsigned

58、 char </p><p>　　#define uint unsigned int </p><p>　　sbit DQ=P3^7; //// 定義p37用來操控DS18B20</p><p>　　void delay_us(uint a) //微妙機延時子函數(shù)</p><p><b>　　{</b></

59、p><p><b>　　do</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　_nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); </p><p>　　}while(--a);</p&

60、gt;<p><b>　　}</b></p><p>　　void delay_ms(uint a) //毫秒級延時子函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar x,y;</p><p>　　for(x=a;x>0;x--)</p>

61、<p>　　for(y=110;y>0;y--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　uchar ds18b20_reset()//復位DS18B20</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar a;<

62、/b></p><p><b>　　DQ=0;</b></p><p>　　delay_us(60);</p><p><b>　　DQ=1;</b></p><p>　　delay_us(9);</p><p><b>　　if(DQ)</b>&

63、lt;/p><p><b>　　a=1;</b></p><p>　　delay_ms(2);</p><p><b>　　return a;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void ds18b20_write(ucha

64、r a) //寫</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　D

65、Q=0;</b></p><p>　　if(a&0x01)</p><p><b>　　DQ=1;</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　DQ=0;</b></p><p>　　delay_

66、us(5);</p><p>　　DQ=1;//至高下一位數(shù)據(jù)準備</p><p><b>　　a>>=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　uchar ds18b2

67、0_read() //讀</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar j,b;</p><p>　　for(j=0;j<8;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　DQ=0;</b>

68、</p><p><b>　　b>>=1;</b></p><p><b>　　DQ=1;</b></p><p><b>　　if(DQ)</b></p><p><b>　　b=b|0x80;</b></p><p>

69、;　　delay_us(2);</p><p>　　DQ=1;//至高為下一位數(shù)據(jù) 準備</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　return b;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　uns

70、igned int dispaly() ///啟動溫度轉(zhuǎn)化 并返回溫度轉(zhuǎn)換至</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint H,L;</b></p><p>　　ds18b20_reset();</p><p>　　ds18b20_write(0xcc);&l

71、t;/p><p>　　ds18b20_write(0x44);</p><p>　　delay_ms(20);</p><p>　　ds18b20_reset();</p><p>　　ds18b20_write(0xcc);</p><p>　　ds18b20_write(0xbe);</p><p&

72、gt;　　L= ds18b20_read();</p><p>　　H= ds18b20_read();</p><p>　　H=H*256+L;</p><p>　　H=H*0.625;</p><p>　　return H;</p><p><b>　　}</b></p>&

73、lt;p>　　3:18B20頭文件</p><p>　　#ifndef __DS18B20_H__</p><p>　　#define __DS18B20_H__</p><p>　　#define uchar unsigned char </p><p>　　#define uint unsigned int </p>