单片机课程设计及实训报告模板x.docx

单片机课程设计及实训报告模板x

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2020年4月19日
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广东水利电力职业技术学院

课程设计/实训报告
（ - 第2学期）
学生：周雄君（组长）、周雄君

提交日期： 6月26日 学生签名：周雄君
学号
与姓名的排序相同
学院
自动化系
课程名称
单片机接口技术
任课教师
郭玲
教师评语：
成绩评定

教师签名

湿度探测器
周雄君
摘要
随着人们的生活及其生产水平的不断提高，对生活环境和生产环境的要求就显的尤为重要,温湿度的控制就是一个典型的例子，因此温湿度检测系统就是现代生产生活中应运而生的一种智能、快捷、方便可靠的检测系统，特别是在工业生产中如果检测得不准确就会发生许多的生产事故。为了给现代人工作、科研、生活提供更好的更方便的设施，对现有的温湿度控制器的设计、改良有着很大的现实意义
利用ATMEl51系列单片机和HR202湿度模块设计并制作一个简单的湿度检测装置，以单片机为核心，其它外围设备如电源HR202湿度模块等，其中湿度模块D0输出口是数字开关量输出，输出0和1，因此单片主要是检测D0输出口的高低电平。

关键词

D0输出口的工作模式、
单片机如何与湿度模块联系
一、 设计要求及目标
设计要求：
1、 阅读相关文献，学习湿度检测的原理；
2、 根据网上提供的用户说明，熟悉所提供的湿度探测模块接口特性。
3、 设计并搭建湿度探测电路，调试电路，令模块正常工作。
4、 加载传感器的单片机驱动程序，实现湿度探测功能：
1） 湿度探测： 热毛巾，将传感器模块放置在其附近，观察传感器模块输出信号的变化情况。热水或开水的水蒸气，将传感器模块放置在其附近，观察传感器模块输出信号的变化情况。
2） 调节传感器，令在上述情况下，传感器报警（led闪烁等）。
选作：
1） 将湿度报警的开始时间和结束进行记录，保存到EEPROM里。
2） 当有按键按下，就调出记录，显示在数码管上。
3） 当有按键按下，就将记录发送到PC端。
设计目标：经过湿度模块和51单片机对周围环境湿度进行简单检测，当环境湿度变化或者人为加大减小HR202周围的湿度后，模块达到设定阀值时DO口输出高电平，输送到单片机IO口并用LED和数码管显示相关数据。

4位数码管显示
AT89C51
单
片
机
湿度模块
二、 系统功能框图组成及说明
杜
邦
线

LED上下限显示

环境湿度

湿度模块：模块在环境湿度达不到设定阈值时，DO口输出高电平，当外界环境湿度超过设定阈值时，模块D0输出0；
杜邦线：杜邦线可用于实验板的引脚扩展，增加实验项目等。能够非常牢靠地和插针连接,无需焊接,能够快速进行电路试验；
数码显示:设置定时器，利用外部中断0实现按键发生事件，当环境湿度大于或小于阀值时D0口输出0或1,并开始计时显示在数码管上；
LED模块：当D0口输出0或1时LED有相应。

三、电路图设计
整体电路图：

模块电路图：

模块接口说明（4线制）
1 VCC 外接3.3V-5V
2 GND 外接GND
3 DO 小板开关数字量输出接口（0和1）
4 AO 小板模拟量输出接口

四、程序流程说明
主程序：
开启定时器1；
开启外部中断0；
开启外部中断1；
while(1)
{
if(!HUM) 当环境湿度达到阀值时取反，D0口输出低电平
{
second=0; 时间开始取0
msecond=0;
TR0=1;
P1=temp;
while(!HUM) Display();
TR0=0;
P1=0x00;

}

Display();
}
}定时器1中断程序：
{装载定时器1的TH1，TL1初值；
每隔250ms就产生1个10us的高电平输出到P3_2 IO口，
}

I2C程序：
I2C起始程序：

void start()
{
SDA = 1; //SDA初始化为高电平“1”
SCL = 1; //开始数据传送时，要求SCL为高电平“1”
delay();
SDA = 0; //SDA的下降沿被认为是开始信号
delay(); //等待一个机器周期
SCL = 0; //SCL为低电平时，SDA上数据才允许变化(即允许以后的数据传递）
}
void stop()
{
SDA = 0; //SDA初始化为低电平“0” _n
SCL = 1; //结束数据传送时，要求SCL为高电平“1”
delay();
SDA = 1; //SDA的上升沿被认为是结束信号
delay();
SDA=0;
SCL=0;
}

写程序：
void WriteSet(unsigned char add, unsigned char dat)
// 在指定地址addr处写入数据WriteCurrent
{
start(); //开始数据传递
WriteCurrent(OP_WRITE); //选择要操作的AT24Cxx芯片，并告知要对其写入数据
WriteCurrent(add); //写入指定地址
WriteCurrent(dat); //向当前地址（上面指定的地址）写入数据
stop(); //停止数据传递
Delaynms(4); //1个字节的写入周期为1ms, 最好延时1ms以上
}

I2C读程序：
unsigned char ReadSet(unsigned char set_addr)
// 在指定地址读取
{
start(); //开始数据传递
WriteCurrent(OP_WRITE); //选择要操作的AT24Cxx芯片，并告知要对其写入数据
WriteCurrent(set_addr); //写入指定地址
return(ReadCurrent()); //从指定地址读出数据并返回
}

五、 软硬件开发过程及调试结果
第一天拿到题目后上淘宝和百度文库查阅了关于本次实训要用的湿度模块的相关资料，详细了解了湿度模块的工作原理和电路原理图，如工作条件是什么，阀值如何调整到最佳的值等等，了解好模块的工作原理后才能开始下一步的工作；
第二天开始着手编写程序，变写过程中遇到很多问题，经过多次调试编写成功能编译，可是很多功能不完善，如数码时间显示的不正常，串口通信会崩溃等问题；之后经过查阅资料和问同学解决了一些问题，整体上把老师布置的要求先大概完成，选做的先留着，这是预期的想法。
第二个礼拜，就是开始对程序进行修改，如：让单片机的显示效果更完善更有特点，计数更准确些，湿度模块更精确地测试到环境湿度等等。
实训过程中遇到的困难可谓重重，由于基本功不是太扎实，一些小细节会疏忽遗漏，比如串口与PC之间的通信不灵活，单片机不能正常的发送数码管显示的时间到PC等
经过一个多礼拜的实训，老师要求的目的大部分都已经完成，可是串口部分因为程过于复杂等原因始终调试不成功。
现象结果：

参考文献：
[1] 《单片机应用技术》 主编 邵忠良
[2] 《10天学会单片机》 郭天祥
[3] 《C程序设计教程》 主编 林小茶

附件1 程序代码
#include <REGX51.H>
#include <I2C2.c>
sbit HUM=P3^2;
sbit SDA=P3^4; //将串行数据总线SDA位定义在为P3.4引脚
sbit SCL=P3^3; //将串行时钟总线SDA位定义在为P3.3引脚
//*********************变量声明*************************
unsigned char code
table1[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};
unsigned char Dat[]={0,0,0,0},temp=0xaa;
unsigned char second=0,msecond=0;

//**********************子程序***************************
void Delay1ms(void) //1ms
{
unsigned char j,z;
for(j=1;j<4;j++)
for(z=10;z<200;z++);
}

void Delaynms(unsigned char n)
{
unsigned char i;
//k=255;
for (i = 0; i<n; i++)
Delay1ms();
}
//-------------------------------------------------------
void display(unsigned char a,b,c,d)
{ P2 = 0xff; P0 = table1[a]; P2_0 = 0; P0_7=0; Delaynms(2);
P2 = 0xff; P0 = table1[b]; P2_1 = 0; P0_7=0; Delaynms(2);
P2 = 0xff; P0 = table1[c]; P2_2 = 0; P0_7=1; Delaynms(2);
P2 = 0xff; P0 = table1[d]; P2_3 = 0; P0_7=0; Delaynms(2);
}

void Display(void) //数码扫描
{ Dat[0] = msecond%10;
Dat[1] = msecond/10;
Dat[2] = second%10;
Dat[3] = second/10;
display(Dat[0], Dat[1], Dat[2], Dat[3]);
}

void main()
{ unsigned a;
EA = 1;
ET0 = 1;
TMOD =0x01;
TH0 = (65536-46080)/256;
TL0 = (65536-46080)%256;
TR0 = 0;
P1=0x00;
while(1)
{
if(!HUM)
{
second=0;
msecond=0;
TR0=1;
P1=temp;
while(!HUM) Display();
TR0=0;
P1=0x00;
WriteSet(0x31,second);
WriteSet(0x32,mecond);

if(P3_3==0)
{ P0=a;
a=ReadSet(0x31);
a=ReadSet(0x32);

}

}

Display();
}
}

void intserv1 (void) interrupt 1 using 1
{ TH0= (65536-37037)/256;
TL0= (65536-37037)%256;
msecond=msecond+2;
if(msecond%25==0)
{
temp=~temp;
P1=temp;
}
if(msecond>=100)
{
msecond=0;
second++;
if(second>=100)
second=0;

}
}

I2C子程序：
#include <REGX51.H>
#include <intrins.h> //包含_nop_()函数定义的头文件
#define OP_READ 0xa1 // 器件地址以及读取操作,0xa1即为1010 0001B
#define OP_WRITE 0xa0 // 器件地址以及写入操作,0xa1即为1010 0000B
#define uchar unsigned char
sbit SDA=P3^4; //将串行数据总线SDA位定义在为P3.4引脚
sbit SCL=P3^3; //将串行时钟总线SDA位定义在为P3.3引脚
uchar a,i;
/*****************************************************
函数功能：延时1ms
(3j+2)*i=(3×33+2)×10=1010(微秒)，能够认为是1毫秒
***************************************************/
extern void Delay1ms(void);
extern void Delaynms(unsigned char n);

void delay()
{ _nop_(); //等待一个机器周期
_nop_(); //等待一个机器周期
_nop_(); //等待一个机器周期
_nop_(); //等待一个机器周期
}

void start()

{
SDA = 1; //SDA初始化为高电平“1”
SCL = 1; //开始数据传送时，要求SCL为高电平“1”
delay();
SDA = 0; //SDA的下降沿被认为是开始信号
delay(); //等待一个机器周期
SCL = 0; //SCL为低电平时，SDA上数据才允许变化(即允许以后的数据传递）
}

void stop()

{
SDA = 0; //SDA初始化为低电平“0” _n
SCL = 1; //结束数据传送时，要求SCL为高电平“1”
delay();
SDA = 1; //SDA的上升沿被认为是结束信号
delay();
SDA=0;
SCL=0;
}
/***************************************************
函数功能：从AT24Cxx读取数据
出口参数：x
***************************************************/
unsigned char ReadData()
// 从AT24Cxx移入数据到MCU
{
unsigned char i;
unsigned char x; //储存从AT24Cxx中读出的数据
for(i = 0; i < 8; i++)
{
SCL = 1; //SCL置为高电平
x<<=1; //将x中的各二进位向左移一位
x|=(unsigned char)SDA; //将SDA上的数据经过按位“或“运算存入x中
SCL = 0; //在SCL的下降沿读出数据
}
return(x); //将读取的数据返回
}
/***************************************************
函数功能：向AT24Cxx的当前地址写入数据
入口参数：y (储存待写入的数据）
***************************************************/
//在调用此数据写入函数前需首先调用开始函数start(),因此SCL=0
bit WriteCurrent(unsigned char y)
{
unsigned char i;
bit ack_bit; //储存应答位
for(i = 0; i < 8; i++) // 循环移入8个位
{
SDA = (bit)(y&0x80); //经过按位“与”运算将最高位数据送到S
//因为传送时高位在前，低位在后
_nop_(); //等待一个机器周期
SCL = 1; //在SCL的上升沿将数据写入AT24Cxx
_nop_(); //等待一个机器周期
_nop_(); //等待一个机器周期

SCL = 0; //将SCL重新置为低电平，以在SCＬ线形成传送数据所需的８个脉冲
y <<= 1; //将y中的各二进位向左移一位
}
SDA = 1; // 发送设备（主机）应在时钟脉冲的高电平期间(SCL=1)释放SDA线，
//以让SDA线转由接收设备(AT24Cxx)控制
_nop_(); //等待一个机器周期
_nop_(); //等待一个机器周期
SCL = 1; //根据上述规定，SCL应为高电平
delay(); //等待一个机器周期
ack_bit = SDA; //接受设备（AT24Cxx)向SDA送低电平，表示已经接收到一个字节
//若送高电平，表示没有接收到，传送异常
SCL = 0; //SCL为低电平时，SDA上数据才允许变化(即允许以后的数据传递）
return ack_bit; // 返回AT24Cxx应答位
}
/***************************************************
函数功能：向AT24Cxx中的指定地址写入数据
入口参数：add (储存指定的地址）；dat(储存待写入的数据）
***************************************************/
void WriteSet(unsigned char add, unsigned char dat)
// 在指定地址addr处写入数据WriteCurrent
{
start(); //开始数据传递
WriteCurrent(OP_WRITE); //选择要操作的AT24Cxx芯片，并告知要对其写入数据
WriteCurrent(add); //写入指定地址
WriteCurrent(dat); //向当前地址（上面指定的地址）写入数据
stop(); //停止数据传递
Delaynms(4); //1个字节的写入周期为1ms, 最好延时1ms以上
}
/***************************************************
函数功能：从AT24Cxx中的当前地址读取数据
出口参数：x (储存读出的数据）
***************************************************/
unsigned char ReadCurrent()
{
unsigned char x;
start(); //开始数据传递
WriteCurrent(OP_READ); //选择要操作的AT24Cxx芯片，并告知要读其数据
x=ReadData(); //将读取的数据存入x
stop(); //停止数据传递
return x; //返回读取的数据
}
/***************************************************
函数功能：从AT24Cxx中的指定地址读取数据
入口参数：set_addr
出口参数：x
***************************************************/
unsigned char ReadSet(unsigned char set_addr)
// 在指定地址读取
{
start(); //开始数据传递
WriteCurrent(OP_WRITE); //选择要操作的AT24Cxx芯片，并告知要对其写入数据
WriteCurrent(set_addr); //写入指定地址
return(ReadCurrent()); //从指定地址读出数据并返回
}