电气自动化(单片机方面)毕业论文Word下载.doc

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近年来，随着大规模集成电路的发展，单片机继续朝快速、高性能方向发展，从4位、8位单片机发展到16位、32位单片机。

单片机主要用于控制，它的应用领域遍及各行各业，大到航天飞机，小至日常生活中的冰箱、彩电，单片机都可以大显其能。

单片机技术与传感与测量技术、信号与系统分析技术、电路设计技术、可编程逻辑应用技术、微机接口技术、数据库技术以及数据结构、计算机操作系统、汇编语言程序设计、高级语言程序设计、软件工程、数据网络通信、数字信号处理、自动控制、误差分析、仪器仪表结构设计和制造工艺等的结合，使得单片机的应用非常广泛。

同时，单片机具有较强的管理功能。

采用单片机对整个测量电路进行管理和控制，使得整个系统智能化、功耗低、使用电子元件较少、内部配线少、成本低，制造、安装、调试及维修方便。

本设计是基于单片机ATMAGE16设计的实时温度采集仪，通过本次设计，我成功的实现了利用单片机对温度的采集和测量。

关键词

单片机ATMAGE16DS18B20ICCAVR

目录

1绪论 1

1.1课题背景 1

1.2设计目的及系统功能 1

2ATMAGE16特性 1

2.1ATMAGE16产品特性 1

2.2引脚配置 1

3　DS18B20的设计 1

3.1总体通信流程及通信协议 1

3.2DS18B20温度测量软件的设计 1

3.3多机通信软件的设计 1

3.4DS18B20工作时序问题 1

4电路的设计 1

4.1温度测量电路的设计 1

4.2串口通信电路的设计 1

5分布式温度采集系统设计 1

6 

ICCAVR制作环境及介绍 1

6.1ICCAVR介绍 1

6.2ICCAVR向导 1

6.3ICCAVR的IDE环境 1

结论 1

参考文献 1

致谢 1

附件1：

总系统的原理图如下：

1

附件2：

单片机ATMAGE16控制DS18B20的程序:

1绪论

自从1976年Intel公司推出第一批单片机以来，80年代单片机技术进入快速发展时期，近年来，随着大规模集成电路的发展，单片机继续朝快速、高性能方向发展，从4位、8位单片机发展到16位、32位单片机。

单片机在国内的三大领域中应用得十分广泛：

第一是家用电器业，例如全自动洗衣机、智能玩具；

第二是通讯业，包括电话、手机和BP机等等；

第三是仪器仪表和计算机外设制造，例如软盘、硬盘、收银机、电表。

除了上述传统领域外，汽车、电子工业在国外也是单片机应用十分广泛的一个领域。

它成本低、集成度高、功耗低、控制功能多能灵活的组装成各种智能控制装置，由它构成的智能仪表解决了长期以来测量仪器中的误差的修正、线性处理等问题。

单片机将微处理器、存储器、定时/计数器、I/O接口电路等集成在一个芯片上的大规模集成电路，本身即是一个小型化的微机系统。

目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。

导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。

更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。

1.1课题背景

分布式温度采集系统广泛应用在使用了中央空调的大型商场、厂房、办公大楼等大型建筑内。

本课题主要用温度传感器对环境温度实施实时监测，各结点控制单元可将有关信息上传给计算机，本课题研究主要解决的问题为分布式控制结构设计、多单

片机串行通信、温度的采集与处理。

本设计是基于单片机ATMAGE16设计的实时温度采集仪,采用DS18B20可以采集多路温度数据（本设计只用了2路）,同时实时显示所采集到的温度值。

在传统的温度测量系统设计中，往往采用模拟技术进行设计，这样就不可避免地遇到诸如引线误差补偿、多点测量中的切换误差和信号调理电路的误差等问题;

而其中某一环节处理不当，就可能造成整个系统性能的下降。

随着现代科学技术的飞速发展，特别是大规模集成电路设计技术的发展，微型化、集成化、数字化正成为传感器发展的一个重要方向。

美国Dallas半导体公司推出的数字温度传感器DSl8B20，具有独特的单总线接口，仅需要占用一个通用I/O端口即可完成与微处理器的通信;

在-10～+85℃温度范围内具有±

O.01℃精度;

用户可编程设定9～12位的分辨率。

以上特性使得DSl8B20非常适用于构建高精度、多点温度测量系统。

1.2设计目的及系统功能

本设计的目的是以单片机为核心设计出一个分布式温度采集系统。

在传统测量系统中，传感器与计算机接口的连接是通过若干条导线连接。

当传感器数量较多时，尤其是信号线的长距离传输时，相互容易产生干扰。

一个室内多点温度测量中，系统的接线会非常多，导线往往不易铺设，使得测量工作非常困难。

采用总线结构数字式传感器，配合单片机及PC机串口进行长距离数据通信，则可以很容易解决这个问题，该系统最多可以检测256路温度信号，在室内多点温度测量控制中能达到很好的效果。

通过本课题设计，综合运用单片机及接口技术、微机原理、通信协议，锻炼动手操作能力，综合运用能力，学习论文的写作方法和步骤。

设计的温度控制系统有以下功能及特点：

（a）实现在一条数据总线上接多个DS18B20器件；

（b）测温范围0℃～99℃；

（c）温度显示：

采用2个4位数码管,显示采样温度值；

并在电脑上一同显示；

（d）精度±

0.01℃。

2ATMAGE16特性

本章介绍了ATMAGE16的产品特性和ATmega16的结构。

由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega16的数据吞吐率高达1MIPSMHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。

2.1ATMAGE16产品特性

1、高性能、低功耗的8位AVR微处理器

2、先进的RISC结构

（a）131条指令

（b）32个8位通用工作寄存器

（c）全静态工作

（d）工作于16MHz时性能高达16MIPS

（e）只需两个时钟周期的硬件乘法器

（f）大多数指令执行时间为单个时钟周期

3、非易失性程序和数据存储器

（a）16K字节的系统内可编程Flash擦写寿命:

10,000次

（b）具有独立锁定位的可选Boot代码区通过片上Boot程序实现系统内编程真正的同时读写操作

（c）512字节的EEPROM擦写寿命:

100,000次

（d）1K字节的片内SRAM

（e）可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密

4、JTAG接口（与IEEE1149.1标准兼容）

（a）符合JTAG标准的边界扫描功能

（b）支持扩展的片内调试功能

（c）通过JTAG接口实现对Flash、EEPROM、熔丝位和锁定位的编程

5、外设特点

（a）两个具有独立预分频器和比较器功能的8位定时器/计数

（b）一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时器/计数

（c）具有独立振荡器的实时计数器RTC

（d）四通道PWM

（e）8路10位ADC8个单端通道TQFP封装的7个差分通道2个具有可编程增

益（1x,10x,或200x）的差分通道

（f）面向字节的两线接口

（g）两个可编程的串行USART

（h）可工作于主机/从机模式SPI串行接口

（i）具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器

（j）片内模拟比较器

6、特殊的处理器特点

（a）上电复位以及可编程的掉电检测

（b）片内经过标定的RC振荡器

（c）片内/片外中断

（d）6种睡眠模式:

空ADC噪声抑制模式、省电模式、掉电模式、Standby、式以扩展的Standby模式

7、I/O和封装

（a）32个可编程的I/O口

（b）40引脚PDIP封装,44引脚TQFP封装,与44引脚MLF封装

8、工作电压:

（a）ATmega16L：

2.7-5.5V

（b）ATmega16：

4.5-5.5V

9、速度等级

（a）0-8MHzATmega16L

（b）0-16MHzATmega16

10、ATmega16L在1MHz,3V,25C时的功耗

（a）正常模式:

1.1mA

（b）空:

0.35mA

（c）掉电模式:

<

1μA

2.2引脚配置

ATmega16是基于增强的AVRRISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。

ATMAGE16引脚分布如图2.1所示。

AVR内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。

所有的寄存器都直接与算逻单元（ALU）相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。

这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的数据吞吐率。

ATmega16有如下特点16K字节的系统内可编程Flash（具有同时读写的能力，即RWW），

图2.1ATMAGE16引脚分布

ATmega16有如下特点16K字节的系统内可编程Flash（具有同时读写的能力，即RWW），512字节EEPROM，1K字节SRAM，32个通用I/O口线，32个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/计数（T/C）,片内/外中断，可编程USART，有起始条件检测

器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益（TQFP封装）的ADC，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。

工作于空闲模式时CPU停止工作，而USART、两线接口、A/D转换器、SRAM、T/C、SPI端口以及中断系统继续工作；

掉