1、嵌入式课程设计学院：计算机与通信工程学院 专业：物联网工程 班级： 物联 1501 姓名： 王强 学号：41501602 实验日期： 2017 年 12 月 25 日 实验名称：嵌入式课程设计实验目的：以 STC89 开发板为硬件平台， 开发温度采集、动态数码管显示、按键响应、与 PC 串口通讯的综合程序，实现以下功能：1）PC 上的串口调试助手通过串口给 STC89 开发板发送“GetTemp”命令。2）STC89 开发板从串口接收到“GetTemp”命令后启动温度传感器 DS18B20 的测温程序获取当前温度，测试完成时将所测得温度数据显示在动态数码管上。(动态数码管在温度获取之前应该显示
2、“FFFFFFFF” ， 只有在获取温度后才显示温度值)3）动态数码管显示出温度数据后， 请通过按键触发 STC89 开发板通过串口回送步骤2 所测的温度数据给 PC 上串口调试助手，同时恢复动态数码管显示为“FFFFFFFF” 。为保证每个同学的实验都独立完成，要求回送的数据包含自己的学号，即如果你的学号是20150809，当前温度值是 19.6 摄氏度，那么在 PC 上的串口调试助手应该显示：20150809 : 19.6C。硬件电路说明： 1）STC89 处理器管脚和晶振电路单片机课程设计 41501602 王强 物联 150122）独立按键独立按键一共 5 个，分别连接在单片机的 P3
3、.0 到 P3.4 口。去抖动的方式，我们采用软件延时的方法。过程如下：先设置 IO 口为高电平（一般上电默认就为高） ，读取 IO 口电平确认是否有按键按下，如有 IO 电平为低电平后，延时几个 ms，再读取该 IO 电平，如果任然为低电平，说明对应按键按下，执行相应按键的程序。3）DS18B20 温度传感器部分DS18B20 内部的低温度系数振荡器是一个振荡频率随温度变化很小的振荡器，为计数器 1 提供一频率稳定的计数脉冲。高温度系数振荡器是一个振荡频率对温度很敏感的振荡器，为计数器 2 提供一个频率随温度变化的计数脉冲。初始时，温度寄存器被预置成-55，每当计数器 1 从预置数开始减计数
4、到 0 时，温度单片机课程设计 41501602 王强 物联 15013寄存器中寄存的温度值就增加 1，这个过程重复进行，直到计数器 2 计数到 0 时便停止。初始时，计数器 1 预置的是与-55相对应的一个预置值。以后计数器 1 每一个循环的预置数都由斜率累加器提供。为了补偿振荡器温度特性的非线性性，斜率累加器提供的预置数也随温度相应变化。计数器 1 的预置数也就是在给定温度处使温度寄存器寄存值增加1计数器所需要的计数个数。DS18B20 内部的比较器以四舍五入的量化方式确定温度寄存器的最低有效位。在计数器 2 停止计数后，比较器将计数器 1 中的计数剩余值转换为温度值后与 0.25进行比较
5、，若低于 0.25，温度寄存器的最低位就置 0；若高于 0.25，最低位就置 1；若高于0.75时，温度寄存器的最低位就进位然后置 0。这样，经过比较后所得的温度寄存器的值就是最终读取的温度值了，其最后位代表 0.5，四舍五入最大量化误差为1/2LSB，即 0.25。温度寄存器中的温度值以 9 位数据格式表示，最高位为符号位，其余 8 位以二进制补码形式表示温度值。测温结束时，这 9 位数据转存到暂存存储器的前两个字节中，符号位占用第一字节，8 位温度数据占据第二字节。DS18B20 测量温度时使用特有的温度测量技术。DS18B20 内部的低温度系数振荡器能产生稳定的频率信号；同样的，高温度系
6、数振荡器则将被测温度转换成频率信号。当计数门打开时，DS18B20 进行计数，计数门开通时间由高温度系数振荡器决定。芯片内部还有斜率累加器，可对频率的非线性度加以补偿。测量结果存入温度寄存器中。一般情况下的温度值应该为 9 位，但因符号位扩展成高 8 位，所以最后以 16 位补码形式读出。电路图及管脚如下：单片机课程设计 41501602 王强 物联 150144）串口通信串行通信是将数据字节分成一位一位的形式在一条传输线上逐个地传送，此时只需要一条数据线，外加一条公共信号地线和若干控制信号线。因为一次只能传送一位，所以对于一个字节的数据，至少要分 S 位才能传送完毕。串行通信的必要过程是:发
7、送时，要把并行数据变成串行数据发送到线路上去，接收时，要把串行信号再变成并行数据，这样才能被计算机及其他设备处理。在串行通信中，收、发双方对发送或接收数据的速率要有约定。通过编程可对单片机串行口设定为 4 种工作方式，其中方式 0 和方式 2 的波特率是固定的，而方式 1 和方式 3的波特率是可变的，由定时器 T1 的溢出率来决定。串行口的 4 种工作方式对应三种波特率。由于输入的移位时钟的来源不同，所以各种方式的波特率计算公式也不相同，以下是 4 种方式波特率的计算公式。开发板的电路图如下图单片机课程设计 41501602 王强 物联 150155）动态数码管显示数码管的显示原理是靠点亮内部
8、的发光二极管来发光，下面就来我们讲解一个数码管是如何亮起来的。数码管内部电路如下图所示，从右图可看出，一位数码管的引脚是 10 个，显示一个 8 字需要 7 个小段，另外还有一个小数点，所以其内部一共有 8 个小的发光二极管，最后还有一个公共端，生产商为了封装统一，单位数码管都封装 10 个引脚，其中第 3和第 8 引脚是连接在一起的。而它们的公共端又可分为共阳极和共阴极，中间图为共阴极内部原理图，右图为共阳极内部原理图。上图展出了常用的两种数码管的引脚排列和内部结构。总所周知，点亮发光二极管就是要给予它足够大的正向压降。所以点亮数码管其实也就是给它内部相应的发光二极管正单片机课程设计 415
9、01602 王强 物联 15016向压降。如上图左（一共a、b、c、d、e、f、g、DP 八段） ，如果要显示“1”则要点亮b、c 两段LED；显示“A”则点亮a、b、c、e、f、g 这六段LED； 动态显示是多个数码管，交替显示，利用人的视觉暂停作用使人看到多个数码管同时显示的效果。完整程序代码：主程序文件 main.c：#include“temp.h“ /引用 temp.h 头文件，包括一些有关温度传感器的函数#include“reg51.h“ /引用 reg51.h 头文件，说明引脚地址#define GPIO_DIG P0 /将 P0 端口定义为 GPIO_DIG#define GPI
10、O_LED P2 /将 P2 端口定义为 GPIO_LEDsbit LSA=P22; /位选，P22 定义为 LSAsbit LSB=P23; /同上位选定义变量sbit LSC=P24; /同上位选定义变量sbit K3=P32; /位选，P32 定义为 K3 按键unsigned int disp8=0x71,0x71,0x71,0x71,0x71,0x71,0x71,0x71;/显示 FFFFFFFFunsigned char code DIG_CODE10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/0、 1、2 、3 、4、
11、5、6、7、8、9 的显示码unsigned char check17=0,0,0,0,0,0,0; /用来存放串口通信传送字符unsigned char check27=G,e,t,T,e,m,p; /用来比较串口通信传送字符unsigned char message17=4,1,5,0,1,6,0,2,:,0,0,0,0,0,0,0,0;/显示学号为 41501602：unsigned char DisplayData8; /用来存放要显示的 8 位数的值unsigned char KeyValue=0; /是否按下独立按键的标志位void DigDisplay(); /动态数码管显示函数
12、单片机课程设计 41501602 王强 物联 15017void UsartConfiguration(); /串口设置函数void LcdDisplay(int); /数码管显示读取到的温度void IntConfiguration(); /设置外部中断void Delay(unsigned int n); /延时函数void Timer0Configuration(); /定时器初始设置void CheckMessage(char m); /逐字检查串口通信字符是否正确unsigned int flag=0; /数码管显示标志位unsigned int j=0; /用于CheckMessa
13、ge 逐字检查发送字符unsigned char Num=0; /动态数码管位选/*主函数模块*/void main() /主函数unsigned int i;IntConfiguration(); /初始化外部中断设置UsartConfiguration(); /初始化串口设置Timer0Configuration(); /初始化定时器设置while(1)if(flag=1) /当 flag 为 1 时数码管直接显示当前温度LcdDisplay(Ds18b20ReadTemp();/调用温度传感器函数并在数码管显示温度if(flag=0) /当 flag 为 0 时数码管显示 FFFFFFF
14、Ffor(i=0;i0;n-)for(b=1;b0;b-)for(a=22;a0;a-);void Int0() interrupt 0 /外部中断 0 的中断函数 K3 按键中断 unsigned int k=0;Delay(1); /延时消抖if(K3=0)单片机课程设计 41501602 王强 物联 15018/如果 K3 按键被按下的话，动态数码管就显示FFFFFFFFKeyValue=1;flag=0;for(k=0;k7)Num=0;void Timer0Configuration() /定时器初始设置TMOD=0X20; /选择为定时器模式，工作方式 2，仅用 TRX 打开启动。
15、TH0=0X9C; /给定时器赋初值，定时 100usTL0=0X9C;ET0=1; /打开定时器 0 中断允许EA=1; /打开总中断TR0=1; /打开定时器/*温度传感器 DS18B20 模块*/void LcdDisplay(int temp) /数码管显示读取到的温度unsigned char datas = 0, 0, 0, 0, 0; /定义数组float tp; if(temp0;y-)for(x=110;x0;x-);/* 函数名 : Ds18b20Init* 函数功能 : 初始化* 输入 : 无* 输出 : 初始化成功返回 1，失败返回 0*/unsigned char Ds18b20Init()unsigned int i;DSPORT=0; /将总线拉低480us960usi=70;while(i-);/延时 642us
