第11章单片机应用系统设计实例.ppt
第十一章 单片机应用系统设计实例,11.1 单片机电子时钟的设计,通常通过用单片机设计电子时钟有两种方法：一是通过单片机内部的定时器/计数器。这种方法硬件线路简单，采用软件编程实现时钟计数，一般称为软时钟。系统的功能一般与软件设计相关，通常用在对时间精度要求不高的场合；二是采用时钟芯片，它的功能强大，功能部件集成在芯片内部，自动产生时钟等相关功能。硬件成本相对较高，软件编程简单。通常用在对时钟精度要求较高的场合。,11.1.1 软时钟的基本原理,软时钟是利用单片机内部的定时器/计数器来实现，它的处理过程如下：首先设定单片机内部的一个定时器/计数器工作于定时方式，对机器周期计数形成基准时间（如10ms），然后用另一个定时器/计数器或软件计数的方法对基准时间计数形成秒（对10ms计数100次），秒计60次形成分，分计60次形成小时，小时计24次则计满一天。然后通过数码管把它们的内容在相应位置显示出来即可。,11.1.2 系统硬件电路的设计,11.1.3 系统软件程序的设计,电子时钟的软件系统由主程序和子程序组成，主程序程序包含初始化参数设置、按键处理、数码管显示模块等，在设计时各个模块都采用子程序结构设计，在主程序中调用。由于定时器/计数器采用中断方式处理，因此还要编写定时器/中断服务子程序，在定时器/计数器中断服务程序中对时钟进行调整。,一主程序 主程序执行流程如图，主程序先对显示单元和定时器/计数器初始化，然后重复调用数码管显示模块和按键处理模块，当有键按下，则转入相应的功能程序。,二数码管显示模块 本系统共用8个数码管，从右到左依次显示秒个位、秒十位、横线、分个位、分十位、横线、时个位和时十位。数码管显示的信息用8个内存单元存放，这8个内存单元称为显示缓冲区，其中秒个位和秒十位、分个位和分十位、时个位和时十位分别由秒数据、分数据和小时数据分拆得到。在本系统中数码管显示采用软件译码动态显示。在存储器中首先建立一张显示信息的字段码表，显示时，先从显示缓冲区中取出显示的信息，然后通过查表程序在字段码表中查出所显示的信息的字段码，从P0口输出，同时在P2口将对应的位选码输出选中显示的数码管，就能在相应的数码管上显示显示缓冲区的内容。,三定时器/计数器T0中断服务程序 定时器/计数器T0用于时间计时。选择方式1，重复定时，定时时间设为50ms，定时时间到则中断，在中断服务程序中用一个计数器对50ms计数，计20次则对秒单元加1，秒单元加到60则对分单元加1，同时秒单元清0；分单元加到60则对时单元加1，同时分单元清0；时单元加到24则对时单元清0，标志一天时间计满。在对各单元计数的同时，把它们的值放到存储单元的指定位置。定时器/计数器T0中断服务程序流程图如图,四按键处理模块 按键处理设置为：如没有按键，则时钟正常走时。当按下K0按键时，进入调分状态，时钟停止走动；按K1可K2按键可进行加1或减1操作；继续按K0键可分别进行分和小时的调整；最后按K0键将退出调整状态，时钟开始计时运行。,五汇编语言源程序清单（略）,六C语言源程序清单（略）,11.2 多路数字电压表的设计,11.2.1 多路数字电压表的原理及功能,多路数字式电压表应用系统主要利用A/D转换器，处理过程如下：先用A/D转换器对各路电压值进行采样，得到相应的数字量，再按数字量与模拟量成正比关系运算得到对应的模拟电压值，然后把模拟值通过显示器显示出来。设计时假设待测的输入电压为8路，电压值的范畴为05V，要求能在四位LED数码管上轮流显示或单路选择显示。测量的最小分辨率为0.019V，测量误差为0.02V。 根据系统的功能要求，控制系统采用AT89C52单片机，A/D转换器采用ADC0809。ADC0809是8位的A/D转换器。当输入电压为5.00V时，输出的数据值为255（0FFH），因此最大分辨率为0.0196V（5/255）。ADC0809的具有8路模拟量输入端口，通过3位地址输入端能从8路中选择一路进行转换。如每隔一段时间轮流依次改变3位地址输入端的地址，就能依次对8路输入电压进行测量。LED数码管显示采用软件译码动态显示。通过按键选择可8路循环显示，也可单路显示，单路显示可通过按键选择显示的通道数。,11.2.2 系统硬件电路的设计,11.2.3 系统软件程序的设计,一主程序 主程序包含初始化部分、调用A/D转换子程序和调用显示程序，如下图。初始化包含存放通道数据的缓冲区初始化和显示缓冲区初始化。另外，对于单路显示和循环显示，系统设置了一个标志位00H控制，初始化时00H位设置为0，默认为循环显示，当它为1时改变为单路显示控制，00H位通过单路/循环按键控制。,二A/D转换子程序,A/D转换子程序用于对ADC0809八路输入模拟电压进行A/D转换，并将转换的数值存入8个相应的存储单元中，如下图。A/D转换子程序每隔一定时间调用一次，也即隔一段时间对输入电压采样一次。,四汇编语言源程序清单（略）,五C语言源程序清单（略）,LED数码管采样软件译码动态扫描方式。在显示子程序中包含多路循环显示程序和单路显示程序，多路循环显示程序把8个存储单元的数值依次取出送到四个数码管上显示，每一路显示1秒。单路显示程序只对当前选中的一路数据进行显示。每路数据显示时需经过转换变成十进制BCD码，放于四个数码管的显示缓冲区中。单路或循环显示通过标志位00H控制。在显示控制程序中加入了对单路或循环按键和通道选择按键的判断。,三显示子程序,11.3 单片机数字显示温度计,11.3.1 单片机数字显示温度计的原理,温度测量通常可以使用两种方式来实现：一种是用热敏电阻之类的器件，由于感温效应，热敏电阻的阻值能够随温度发生变化，当热敏电阻接入电路，则流过它的电流或其两端的电压就会随温度发生相应的变化，再将随温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，发送到单片机进行数据处理，通过显示电路，就可以将被测温度显示出来。这种设计需要用到A/D转换电路，其测温电路比较麻烦。第二种方法是用温度传感器芯片。温度传感器芯片能把温度信号转换成数字信号，直接发送给单片机，转换后通过显示电路显示即可。这种方法电路结构简单，设计方便，现在使用非常广泛，本书介绍的就是采用第二种方法设计的单片机数字显示温度计。要求温度测量范围为-5599，精度误差小于0.5。,11.3.2 系统硬件电路设计,系统硬件电路由单片机系统、测温电路和显示电路等组成,11.3.3 系统软件程序设计,由主程序、温度测量子程序、温度转换子程序和显示子程序等组成,1主程序,在主程序中首先初始化，检测DS18B20是否存在，然后通过调用读温度子程序读出DS18B20的当前值，调用温度转换子程序把从DS18B20中读出的值转换成对应的温度，调用显示子程序把温度值在数码管的相应位置进行显示 。主程序流程图如图,2温度测量子程序,温度测量子程序的功能是读出并处理DS18B20测量的当前温度值，读出的温度值以BCD码的形式存放在缓冲区，温度测量子程序流程图如图所示,3温度转换子程序,温度转换子程序实现把从DS18b20中读出的值转换成对应的温度值，以BCD码的形式存放在缓冲区,4显示子程序,显示子程序首先把温度转换子程序得到的值变换后放入显示缓冲区，然后调用四位数码管动态显示程序显示。,5汇编语言源程序清单略,6C语言源程序清单略,
