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1、 大连理工单片机课程设计 47 2020年4月19日 文档仅供参考 大连理工大学本科设计报告 题目:基于DS18B20、ZLG7290的温度 采集系统设计 课程名称： 单片机综合设计实验 学院（系）： 信息与通信工程学院 专 业： 电子信息工程 班 级： 电子 学 号： 学生姓名： 成
2、 绩： 20 16 年 5 月 6 日 题目： 1 设计要求 1.利用DS18B20实现现场环境温度的采集； 2.利用ZLG7290B实现温度数据证书的十进制显示； 3.默认一个上限温度的报警（蜂鸣器）； 4.能够利用ZLG7290B的键盘操作修改“上限报警值”； 5.能够显示温度的小数位，以提高温度检测的分辨率； 6.程序中必须有中断环节。 2 设计分析及系统方案设计 利用P3.3口采集DS18B20的温度信息，采集后
3、经过I2C协议控制ZLG7290显示温度信息，而且将小数部分显示出来，经过P1.3连接一个拨码用来做模式控制，控制是温度显示状态模式或者设定温度上限模式，其中温度上限存放在28H单元中。 利用T0定时器控制蜂鸣器发声一段时间，超过温度上限报警声音提示，同时数码管进行闪烁以报警。 利用INT0外部中断读取按键值，用于设定上限温度并保存。 3 系统电路图 P1.3 P1.3 P1.2 5 主程序中主要变量说明 内存单元的定义、功能等。 变量名称 内存单元 功能 TEMPER_L 36H 存放温度低四位 TEMPER_H 35H
4、 存放温度高四位 TEMPER 34H 转换后的温度值 TEMPER_BCD 33H BCD形式温度值 TEMPER_NUM 60H 温度值缓冲单元 WSLA_7290 70H 7290写控制单元 RSLA_7290 71H 7290读控制单元 20-27H 数码管显示缓冲区 28H 存放温度上限值 30-31H 存放温度BCD码个位十位 6 系统软件中各个子程序的功能描述 子程序的名称、功能，以及入口、出口参数。 子程序名称 功能 描述 GET_TEMPER 读取18B20的温度值
5、 WRITE_1820 向18b20写控制字 READ_18200 向18b20读控制字 TEMPER_COV 温度转换成十进制BCD码形式 CF 拆分子程序，拆分送数码管显示 INIT_1820 温度传感器初始化 BUZZER 蜂鸣器控制发声子程序 INT_7290: 读取按键外部中断子程序 RDKEY 读取键值子程序 DELAY 延时子程序 7 主程序程序流程图 8 程序清单（I2C库函数省略） SDA BIT P1.0 SCL BIT P1.1 TEMPER_L EQU 36H TEMPER_H
6、 EQU 35H TEMPER EQU 34H ;转换后温度值 TEMPER_BCD EQU 33H ;BCD码温度值 TEMPER_NUM EQU 60H ;缓冲单元 WSLA_7290 EQU 70H RSLA_7290 EQU 71H FLAG1 BIT 00H DQ BIT P3.3 ;总线控制单元 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP INT_7290 ORG 0100H MA
7、IN: MOV SP,#70H ;ZLG7290复位 CLR P1.7 LCALL DELAY SETB P1.7 MOV 28H,#1EH ;温度上限初始值30度 MOV TMOD,#01H ;模式一，16位计数器 SETB EA ;允许中断 MODE: JB P1.3,SETTMP ;拨码为0时采集温度 ;温度采集 TMP: CLR EX0 MOV 27H,#1FH ;t LP1: LCALL GET_TEMPER LCALL TEM
8、PER_COV ;7290显示 MOV R7,#08H MOV R0,#20H MOV R2,#10H MOV R3,#WSLA_7290 LCALL WRNBYT LCALL DELAY MOV A,TEMPER ;判断温度上限 MOV 28H,R5 CLR C CJNE A,28H,rel ;此处报警温度为30度 rel: JC NET LCALL BUZZER ;大于等于时蜂鸣器报警 ;闪烁 MOV 28H,#70H ;闪烁命令字 MOV 29H,#7F
9、H ;闪烁命令字 MOV R7,#02H ;设定数据个数 MOV R0,#28H ;设置源数据首地址 MOV R2,#07H ;设置外围器件内部寄存器首地址 MOV R3,#WSLA_7290 ;设定外围器件地址 LCALL WRNBYT ;调用显示子程序 LCALL DELAY LJMP NEXTT ;设定温度上限 SETTMP: SETB EX0 ;7290复位 CLR P1.7 LCALL DELAY SETB P1.7 ;显示设定内容 MOV 27H,#0B6H ;
10、S MOV 26H,#9EH ;E MOV 25H,#1FH ;T. MOV R7,#03H MOV R0,#25H MOV R2,#15H MOV R3,#WSLA_7290 LCALL WRNBYT LCALL DELAY SJMP NEXTT NET: MOV 28H,#70H ;不能闪烁 MOV 29H,#00H MOV R7,#02H MOV R0,#28H MOV R2,#07H MOV R3,#WSLA_7290 LCALL WRNBYT LCALL DELAY
11、 NEXTT: CALL DELAY SJMP MODE GET_TEMPER: SETB DQ ;定时入口 BCD: LCALL INIT_1820 JB FLAG1,S22 LJMP BCD ;若ds18b20不存在则返回 S22: LCALL DELAY1 MOV A,#0CCH ;跳过rom匹配0cch LCALL WRITE_1820 MOV A,#44H ;发出温度转换命令 LCALL WRITE_1820 LCALL DELAY CBA: LCALL INIT_1820 JB FLAG
12、1,ABC LJMP CBA ABC: LCALL DELAY1 MOV A,#0CCH ;跳过rom匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,#0BEH ;发出读温度命令 LCALL WRITE_1820 LCALL READ_18200 RET WRITE_1820: ;写ds18b20程序 MOV R2,#8 CLR C WR1: CLR DQ MOV R3,#6 ;延时24us DJNZ R3,$ RRC A MOV DQ,C MOV R3,#23 ;延时
13、60us DJNZ R3,$ SETB DQ NOP DJNZ R2,WR1 SETB DQ RET READ_18200: ;从1820中读出两个字节温度数据 PUSH 01H MOV R4,#2 MOV R1,#36H RE00: MOV R2,#8 RE01: CLR C SETB DQ NOP CLR DQ NOP NOP SETB DQ MOV R3,#2 DJNZ R3,$ MOV C,DQ MOV R3,#23H DJNZ R3,$
14、 RRC A DJNZ R2,RE01 MOV @R1,A DEC R1 DJNZ R4,RE00 POP 01H RET TEMPER_COV: ;将读出的数据转换 PUSH DPH PUSH DPL PUSH 02H MOV A,#0F0H ANL A,TEMPER_L ;舍去小数点后的四位 SWAP A MOV TEMPER_NUM,A MOV A,TEMPER_H ANL A,#07H SWAP A ADD A,TEMPER_NUM MOV TEMPE
15、R,A ;转换成十进制数显示 MOV B,#10 DIV AB MOV 30H,B ;个位 MOV B,#10 DIV AB MOV 31H,B ;十位 ANL A,#0FH ;百位 SWAP A ADD A,B MOV TEMPER_BCD,A LCALL CF2 ;拆分查表 MOV 25H,R3 MOV 26H,R4 MOV A,30H ANL A,#0FH LCALL CF MOV 24H,R3 ;处理四位小数位数据 MOV A,
16、TEMPER_L ANL A,#0FH ;取低四位数据 MOV B,#02H MUL AB MOV DPTR,#NUMSEG MOVC A,@A+DPTR MOV TEMPER_BCD,A LCALL CF2 MOV 22H,R3 MOV 23H,R4 MOV A,TEMPER_L ANL A,#0FH MOV B,#02H MUL AB INC A MOVC A,@A+DPTR MOV TEMPER_BCD,A LCALL CF2 MOV 20H,R3 MOV 21H
17、R4 POP 02H POP DPL POP DPH RET ;--------------小数部分查表------------------------ NUMSEG: DW 0000H,0625H,1250H,1875H,2500H,3125H,3750H,4375H DW 5000H,5625H,6250H,6875H,7500H,8125H,8750H,9375H ;-------------------------------------------------- ;--------------拆分显示整数子程序----------
18、 CF: PUSH 02H PUSH DPH PUSH DPL MOV DPTR,#LEDSEG MOV R2,TEMPER_BCD ANL A,#0FH MOVC A,@A+DPTR MOV R3,A MOV A,R2 SWAP A ANL A,#0FH MOVC A,@A+DPTR MOV R4,A INC R3 ;加上小数点 POP DPL POP DPH POP 02H RET ;----------------------------------------
19、 ;--------------拆分显示小数子程序------------------ CF2: PUSH 02H PUSH DPH PUSH DPL PUSH ACC MOV DPTR,#LEDSEG MOV R2,TEMPER_BCD MOV A,R2 ANL A,#0FH MOVC A,@A+DPTR MOV R3,A MOV A,R2 SWAP A ANL A,#0FH MOVC A,@A+DPTR MOV R4,A ;加上小数点 POP ACC POP DPL
20、 POP DPH POP 02H RET ;----------------------------------------------- ;-----------------led字型码--------------------- LEDSEG: DB 0FCH,60H,0DAH,0F2H,66H,0B6H,0BEH,0E4H DB 0FEH,0F6H,0EEH,3EH,9CH,7AH,9EH,8EH ;----------------------------------------------- INIT_1820: SETB DQ NOP
21、 CLR DQ MOV R0,#80H TSR1: DJNZ R0,TSR1 ;延时300us SETB DQ MOV R0,#25H ;96us TSR2: DJNZ R0,TSR2 JNB DQ,TSR3 LJMP TSR4 ;延时 TSR3: SETB FLAG1 ;致标志位 LJMP TSR5 ;ds18b20存在 TSR4: CLR FLAG1 ;清标志位 LJMP TSR7 ;ds18b20不存在 TSR5: MOV R0,#06BH ;延时200us TSR6: DJNZ R0
22、TSR6 TSR7: SETB DQ RET DELAY1: MOV R7,#20H ;80us延时 DJNZ R7,$ RET ;---------------蜂鸣器驱动子程序-------------- BUZZER: PUSH 07H MOV R7,#00H MOV TL0,#33H ;设置定时0.5us初值 MOV TH0,#0FEH SETB TR0 ;启动t0 WAIT: JNB TF0,$ CLR TF0 MOV TL0,#33H MOV TH0,#0FEH CPL P1.2 DJNZ R7
23、WAIT CLR TR0 SETB P1.2 POP 07H RET ;--------------------------------------------- ;-------------外部中断服务程序---------------- INT_7290: PUSH 00H PUSH 01H PUSH 02H PUSH 03H PUSH 04H PUSH 07H PUSH ACC PUSH PSW SJMP RD1 RD1: JB P3.2,$ ;以查询方式等待下一次按键操作
24、 SWAP A LCALL RDKEY CJNE A,#0AH,WAITT ;容错功能调整 WAITT: JNC RD1 MOV TEMPER_BCD,A LCALL CF2 MOV B,#0AH MUL AB MOV R5,A MOV 23H,R3 MOV R7,#01H MOV R0,#23H MOV R2,#13H MOV R3,#WSLA_7290 LCALL WRNBYT KEY2: JB P3.2,$ ;以查询方式等待下一次按键操作 LCALL RDKEY CJNE
25、 A,#0AH,WAITT2 WAITT2: JNC KEY2 MOV TEMPER_BCD,A LCALL CF2 MOV A,R5 ADD A,TEMPER_BCD MOV R5,A MOV 22H,R3 MOV 21H,#9CH ;C MOV R7,#02H MOV R0,#21H MOV R2,#11H MOV R3,#WSLA_7290 LCALL WRNBYT ;确定键 COMF: JB P3.2,$ ;等待确认键 LCALL RDKEY CJNE A,#0FH,COMF
26、 MOV 28H,R5 ;上限值放入28h中 DOWN: ;7290复位 CLR P1.7 LCALL DELAY SETB P1.7 CLR IE0 ;必须清标志 POP PSW POP ACC POP 07H POP 04H POP 03H POP 02H POP 00H RETI ;--------------------------------------------- ;------------读取键值子程序（键值保存在A中）--- RDKEY: MOV R0,#1FH MOV R7,#01H
27、 MOV R2,#01H MOV R3,#WSLA_7290 MOV R4,#RSLA_7290 LCALL RDADD MOV A,1FH DEC A RET ;---------------------------------------------- ;------------延时子程序----------------------- DELAY: PUSH 00H ;延时子程序 PUSH 01H MOV R1,#00 LP: MOV R1,#00H DJNZ R1,$ DJNZ R0,LP P
28、OP 01H POP 00H RET ;--------------------------------------------- ;【附录一】由汇编语言编制的I2C通讯子程序 ;【提 示】下列程序是在系统时钟为12MHZ（或11.0592MHZ），即NOP指令为1微秒左右。 ;（1）带有内部单元地址的多字节写操作子程序 WRNBYT ;******************************************************************* ;通用的I2C通讯子程序（多字节写操作） ;入口参数R7字节数,R0:源数据块首地址
29、R0原数据块首地址；R2从器件内部子地址;R3:外围器件地址（写） ;相关子程序WRBYT、STOP、CACK、STA ;******************************************************************* WRNBYT: PUSH PSW PUSH ACC WRADD: MOV A,R3 ;取外围器件地地址（包含r/w=0） LCALL STA ;发送起始信号S LCALL WRBYT ;发送外围地址 LCALL CACK ;检测外围器件的应答信号 JB F0,WRAD
30、D ;如果应 MOV A,R2 LCALL WRBYT ;发送内部寄存器首地址 LCALL CACK ;检测外围器件的应答信号 JB F0,WRADD ;如果应答不正确返回重来 WRDA: MOV A,@R0 LCALL WRBYT ;发送外围地址 LCALL CACK ;检测外围器件的应答信号 JB F0,WRADD ;如果应答不正确返回重来 INC R0 DJNZ R7,WRDA LCALL STOP POP ACC POP PSW RET ;*******
31、 ;（2）带有内部单元地址的多字节读操作子程序 RDADD ;******************************************************************* ;通用的I2C通讯子程序（多字节读操作） ;入口参数R7字节数； ;R0目标数据块首地址；R2从器件内部子地址； ;R3器件地址（写）；R4器件地址（读） ;相关子程序WRBYT、STOP、CACK、STA、MNACK ;***************
32、 RDADD: PUSH PSW ;从PCF8563的02H单元读入7个参数 PUSH ACC ;存放于20H-26H单元 RDADD1: LCALL STA MOV A,R3 ;取器件地址（写） LCALL WRBYT ;发送外围地址 LCALL CACK ;检测外围器件的应答信号 JB F0,RDADD1 ;如果应答不正确返回重来 MOV A,R2 ;取内部地址 LCALL WRBYT ;发送外围地址
33、LCALL CACK ;检测外围器件的应答信号 JB F0,RDADD1 ;如果应答不正确返回重来 LCALL STA MOV A,R4 ;取器件地址（读） LCALL WRBYT ;发送外围地址 LCALL CACK ;检测外围器件的应答信号 JB F0,RDADD1 ;如果应答不正确返回重来 RDN: LCALL RDBYT MOV @R0,A DJNZ R7,ACK LCALL MNACK LCALL STOP POP ACC POP PSW RET ACK: LCALL MAC
34、K INC R0 SJMP RDN ;（3）I2C各个信号子程序 ;********************************************************************** ; 启动信号子程序S ;********************************************************************** STA: SETB SDA ;启动信号S SETB SCL NOP ;产生4.7US延时 NOP NOP NOP NOP CL
35、R SDA NOP ;产生4.7US延时 NOP NOP NOP NOP CLR SCL RET ;********************************************************************** ; 停止信号子程序P ;********************************************************************** STOP: CLR SDA ;停止信号P SETB SCL NOP ;产生4.7US延时
36、 NOP NOP NOP NOP SETB SDA NOP ;产生4.7US延时 NOP NOP NOP NOP CLR SCL CLR SDA RET ;********************************************************************** ; 应答信号子程序 MACK ;********************************************************************** MACK: CL
37、R SDA ;发送应答信号ACK SETB SCL NOP ;产生4.7US延时 NOP NOP NOP NOP CLR SCL SETB SDA RET ;********************************************************************** ; 非应答法信号子程序MNACK ;********************************************************************** MNACK: SETB SDA ;发送非
38、应答信号NACK SETB SCL NOP ;产生4.7US延时 NOP NOP NOP NOP CLR SCL CLR SDA RET ;********************************************************************** ; 应答检测子程序CACK ;********************************************************************** CACK: SETB SDA ;应答位检测子程序 SET
39、B SCL CLR F0 MOV C,SDA ;采样SDA JNC CEND ;应答正确时转CEND SETB F0 ;应答错误时F0置一 CEND: CLR SCL RET ;********************************************************************** ; 发送一个字节子程序WRBYT ;********************************************************************** WRBYT: PUSH 06H MOV
40、 R6,#08H ;发送一个字节子程序 WLP: RLC A ;(入口参数A) MOV SDA,C SETB SCL NOP ;产生4.7US延时 NOP NOP NOP NOP CLR SCL DJNZ R6,WLP POP 06H RET ;********************************************************************** ; 接收一个字节子程序RDBYT ;*******************************
41、 RDBYT: PUSH 06H MOV R6,#08H ;接收一个字节子程序 RLP: SETB SDA SETB SCL ; ******************************************* NOP ;!!!!!产生大于15微秒的延时!!!!!! NOP ;注意这是专门为ZLG7290 NOP ;添加的20微秒延时部分 NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP N
42、OP NOP ; ******************************************** MOV C,SDA MOV A,R2 RLC A MOV R2,A CLR SCL DJNZ R6,RLP ;(出口参数R2) POP 06H RET ;********************************************************************** end 9 系统调试运行结果说明、分析所出现问题，设计体会与建议 硬件使用ZLG51单片机开发平台，软件使用KEil2软件
43、进行程序的编写编译以及调试。 运行结果：能够实现当前环境温度的采集以及显示、以及超过设定上限温度进行报警，数码管闪烁功能。同时能够经过拨码控制模式切换，切换到设定上限温度模式，经过按键输入上限温度值改变当前上限温度。 调试问题： （1）采集的温度为十六进制数字，如何转换成十进制BCD码。经过查询上学期学习的计算机原理的相关算法，解决了此问题，成功显示 （2）小数部分的显示问题。经过将所有可能的小数情况列举并进行查表显示，最后成功显示。 （3）读取按键值时键入非0-9的键值也会录入，但不符合实际情况。后来经过判断大小语句改正，保证了按键输入的容错功能 （4）温度上限值保存问题，不能够
44、及时改变，发现无论如何保护R1或是28H单元值，其中的上限值总会发生跳变。后来发现R5寄存器一直没有使用，于是将上限温度保存在R5中，再赋给28H单元，成功保存上限值。可是还出现了如果给了R5初值则上限值又无法成功保存的问题，至今无法解决，故初始上限值为0度。 10结论及设计体会 本次实验综合性比较强，将前几次实验所学习运用的知识都用上了，而且综合整合到一起，调试的过程并不是特别费劲，一切都比较顺利，可是也遇到了不少困难，从中学到了不少东西。 本次实验是基于一个现如今非常普及以及实用性非常强的单片机的开发平台完成的实验，此项实验也具有非常大的实际生活应用意义，对我们今后更进一步的完成单片
45、机的开发甚至嵌入式的开发都有很大的帮助！ 本次试验最大的收获有两点：第一点，编程能力有了显著的提高，特别是汇编语言的编程能力，刚开始的时候感觉比较困难，先要将温度用十进制显示出来，刚开始的时候有些不知所措，后来想到了上学期学习汇编时用的算法成功解决了问题，之后一点一点将以前的代码加入整合调整。第二点，调试程序的能力，特别是结合硬件调试程序的能力，以前总是喜欢一个人窝在寝室码代码，可是这次实验不同，需要跟开发板硬件相结合，光靠自己凭空写代码是没有用的，只有结合硬件接口才能找到软件跟硬件连接的问题所在，才能够更好的完成功能的实现。 参考文献 [1] 教材《MCS-51单片机应用实验教程》，秦晓梅，陈育斌等
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