杨明瑞―单片机系统设计与开发0323

毕业论文（设计）题目单片机系统设计与开发学生姓名杨明瑞学号290604100085班级081112专业计算机网络技术分院信息技术指导教师金照春2010年12月19日长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸摘要：本文介绍了一种基于PIC16F877A单片机，利用DS18B20对多路温度采集，并进行温度的控制与检测，并通过12864液晶显示出来。系统中通过控制按钮实现了实时各路的报警温度，并且实现多路与任一单路温度显示切换，从而既可以进行多路的检测又可以进行任一单路的监控，而且还有数字跟图形两种显示方式更为直观。在温度超过设定温度时温度跟时间通过24C02存储起来，以便查看，同时可以通过固定电话远程报警，还能将温度上传至PC机，进行后续处理。关键词：温度检测；单片机；串行通讯；DS18B20;长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸目录1系统设计42主芯片：PIC16F877A单片机简介52.1PIC单片机的优越之处：..................................52.2PIC16F877A引脚图及主要性能.............................62.3最小系统................................................82.3.1复位功能............................................82.3.2系统时钟...........................................82.4设计心得总结............................................93LCD12864液晶原理介绍及接口实现93.1液晶显示模块概述........................................93.2液晶引脚说明............................................93.3接口时序................................................103.4具体指令介绍............................................123.5显示坐标关系............................................153.5.1、图形显示坐标.....................................153.5.2汉字显示坐标.....................................173.6与单片机的接口实现......................................183.7设计心得总结..........................................184DS18B20原理介绍及接口实现194.1DS18B20简介............................................194.2DS18B20结构及其工作原理...............................194.3DS18B20的接口实现.....................................264.3.1硬件设计..........................................264.3.2软件设计..........................................264.4设计心得总结..........................................274.4.1焊接问题：........................................274.4.2软件设计：........................................284.4.3不足：............................................285存储芯片AT24C02简单介绍及接口实现285.1AT24C02功能描述管脚定义..............................285.2管脚定义及接口实现...................................295.3设计心得..............................................306实时时钟DS1302简单介绍及接口实现30长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸6.1DS1302简介.............................................306.2DS1302结构及工作原理...................................316.3DS1302的接口实现......................................327温度上限报警功能347.1设计原理................................................347.2设计心得体会............................................348与PC串口通讯及VB上位机简单介绍358.1与PC串口通信...........................................358.2上位机介绍..............................................369总结40附录错误!未定义书签。部分原理图：...............................错误!未定义书签。参考文献41致谢41长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸基于PIC单片机的多路温度监控巡回系统1系统设计在工业生产和日常生活中，经常要对温度进行测量与控制，并且有时是对多个点进行温度测量，比如冷库温度监控、环境温度监测、农业温室监控、粮库温度监控等。在这种情况下，多点温度检测系统应运而生。多点温度检测系统通常能够对多个工作点的温度进行检测，显示当前温度，并能够对温度进行存储和报警，还能将温度上传至PC机，进行后续处理。传统的测温元件有热电偶和热电阻，需很多硬件支持并且电路复杂。本文将设计一款由新型的数字温度传感器DS18B20配合单片机，具有温度检测、显示、存储、自动统计分析及跟电脑通讯连接还利用固定电话远程报警等功能的多点温度监控系统。图1.1多路温度监控系统模拟应用温度监控主系统构架框图如图1.2所示：多路温度监控系统30℃℃PC机通讯4*温度传感器固话报警长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸图1.2多路温度监控系统构架框图图1.3手工焊接实物图主要技术参数A温度检测范围：-55℃～+125℃B测量精度：0.0625℃C显示方式：LCD12864显示D报警方式：固话报警2主芯片：PIC16F877A单片机简介2.1PIC单片机的优越之处：(1)哈佛总线结构:MCS-51单片机的总线结构是冯-诺依曼型,计算机在同一个存储空间取指PIC16F877A单片机12864液晶显示实时时钟上限报警接口按键控制PC机通讯AT24C02温度储存四路温度采集长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸令和数据,两者不能同时进行;而PIC单片机的总线结构是哈佛结构,指令和数据空间是完全分开的,一个用于指令,一个用于数据,由于可以对程序和数据同时进行访问,所以提高了数据吞吐率。正因为在PIC单片机中采用了哈佛双总线结构，所以与常见的微控制器不同的一点是：程序和数据总线可以采用不同的宽度。数据总线都是8位的，但指令总线位数分别位12、14、16位。(2)流水线结构:MCS-51单片机的取指和执行采用单指令流水线结构,即取一条指令,执行完后再取下一条指令;而PIC的取指和执行采用双指令流水线结构,当一条指令被执行时,允许下一条指令同时被取出,这样就实现了单周期指令。(3)寄存器组:PIC单片机的所有寄存器,包括I/O口,定时器和程序计数器等都采用RAM结构形式,而且都只需要一个指令周期就可以完成访问和操作;而MCS-51单片机需要两个或两个以上的周期才能改变寄存器的内容。（4）运行速度高：由于采用了哈佛总线结构，以及指令的读取和执行才用了流水作业方式，使得运行速度大大提高。（5）功耗低：PIC单片机的功率消耗极低，是目前世界上最低的单片机品种之一。在4MHz时钟下工作时耗电不超过2mA，在睡眠模式下耗电可以低到1uA以下。（6）驱动能力强：I/O端口驱动负载的能力较强，每个I/O引脚吸入和输出电流的最大值可分别达到25mA和20mA，能够直接驱动发光二极管LED、光电耦合器或者轻微继电器等。（7）外接电路简洁PIC单片机片内集成了上电复位电路、I/O引脚上拉电路、看门狗定时器等，可以最大程度减少或免用外接器件，以便实现“纯单片机”应用。这样，不仅方便于开发，而且还可节省用户的电路空间和制作成本。（8）程序保密性强目前，尚无办法对其直接进行解密拷贝，可以最大限度的保护用户的程序版权。2.2PIC16F877A引脚图及主要性能PIC16F877A的详细引脚如图2.2－1所示。长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸图2.2-1PIC16F877A引脚图图2.2-2PIC16F877A实物图主要性能参数如下所示：具有高性能RISCCPU仅有35条单字指令100000次擦写周期除程序分支指令为两个周期外，其余均为单周期指令运行速度：DC—20MHZ始终输入DC—200ns指令周期8K*14个FLASH程序存储器368*8个数据存储器（RAM）字节256*8EEPRM数据存储器字节提供14个中断源功耗低在5V，4MHZ时钟运行时电流小于2mA在3V，32KHZ时钟运行时电流小于20Ua支持在线串行编程（ICSP）运行电压范围广，2.0V到5.5V输入及输出电流可达到25mATimer0：带有预分频器的8位定时器/计数器Timer1：带有预分频器的16位定时器/计数器，在使用外部晶振长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸震荡时钟时，在睡眠期间仍能工作Timer2：带有8位周期寄存器，预分频器和后分频器的8位定时器/计数器。2个捕捉器，比较器，PWM模块其中：捕捉器是16位，最大分辨率是12.5ns比较器是16位，最大分辨率是200nsPWM最大分辨率是10位10位多通道模数转换器2.3最小系统2.3.1复位功能PIC16F877A的复位功能设计得比较完善，实现复位或引起复位的条件和原因可以归纳成4类：人工复位、上电复位、看门狗复位、欠压复位。这里简单介绍一下人工复位人工复位：无论是单片机在正常运行程序，还是处在睡眠状态或出现死机状态，只要在人工复位端MCLR加入低点平信号，就令其复位。本次设计的电路图如图2.3－1所示。图2.3—1PIC最小系统电路图图2.3—2最小系统实物图2.3.2系统时钟数字电路的工作离不开时钟信号，每一步细微动作都是在一个共同的时间基准信号协调下完成的。作为时基发生器的时钟震荡电路，为整个单片机芯片的工作提供系统时钟信号，也为单片机与其他外接芯片之间的通讯提供可靠的同步时钟信号。PIC16F877A的时钟电路是由片内的一个反相器和一个反馈电阻，与外接的1个石英晶体和2个电容，共同构成的一个自激多谐振荡器。电路如图2.3－1所示。长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸2.4设计心得总结PIC16F877A的最小系统跟51相似，较为简单。芯片自身增加了很多功能，如：自带8路AD转换、增加SPI总线，引脚复位功能多等。芯片自身功能的增加给设计带来了很多灵活性，同时也是学习的难点。3LCD12864液晶原理介绍及接口实现3.1液晶显示模块概述12864A-1汉字图形点阵液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字（16X16点阵）、128个字符（8X16点