PIC课程设计报告

来源：欧得旅游网

电子装置与系统设计

课程设计

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电子装置与系统设计课程设计任务书

任务一：以下是PIC评估板上可用的资源列表，请阅读以下芯片的手册资料。编号 U9 U12 U6 u3 元件 max232 at24C02 ds18b20 pcf8563 1602 K1-K16 功能 RS485 I2C 存储器数字温度传感器时钟液晶模块 4*4键盘备注任务二：完成以下单元模块电路 1、双机RS232和RS485通讯，测试10m,50m不同距离时的通讯情况 2、键盘显示功能（计算器） 3、遥控日历查询 4、I2C存储器读写（计数器，并能断点存储） 5、温度测量并带报警（用键盘ps/2设置最高值）任务三：设计一个简单系统，每10S进行温度采集（结合电路与程序，分析指标），在液晶屏上显示当前温度和前一状态的温度，并将结果存入存储器，具备可将温度的存储结果与PC机通讯和数据发送功能，可以使用键盘设定温度高低值，达到值时报警。

任务二选择：键盘显示功能（计算器）

相关资料：

一、max232 RS485

MAX232芯片是专门为电脑的RS-232标准串口设计的接口电路,使用+5v单电源供电。

内部结构基本可分三个部分：

第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。

第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DP9插头；DP9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。

第三部分是供电。15脚DNG、16脚VCC（+5v）。下图为MAX232引脚图和接线图，带有转串口的电路。

二、ds18b20 数字温度传感器

1．DS1820的特性

·单线接口：仅需一根口线与MCU 连接 ·无需外围元件 ·由总线提供电源

·测温范围为-55℃～75℃，精度为0.5℃ ·九位温度读数 ·A/D 变换时间为200ms

·用户自设定温度报警上下限，其值是非易失性的 ·报警搜索命令可识别哪片DS1820 超温度限 2．DS1820 引脚及功能（见图4）

 GND：地；

 DQ：数据输入／输出脚（单线接口，可作寄生供电）；  VDD：电源电压。 3．DS18B20内部结构

DS1820的内部结构如图5所示。由图5可知，DS1820由三个主要数字器件组成：

① bit闪速ROM；

图4.DS18B20引脚图

②温度传感器；

③非易失性温度报警触发器TH和TL。

4. 温度寄存器格式

图5.DS18B20内部结构

5.DS18B20的使用方法

由于DS18B20采用的是1－Wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对ATS51单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。

由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序

都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。 DS18B20的复位时序

DS18B20的读时序

对于DS18B20的读时序分为读0时序和读1时序两个过程。

对于DS18B20的读时隙是从主机把单总线拉低之后，在15秒之内就得释放单总线，以让DS18B20把数据传输到单总线上。DS18B20在完成一个读时序过程，至少需要60us才能完成。

DS18B20的写时序

对于DS18B20的写时序仍然分为写0时序和写1时序两个过程。

对于DS18B20写0时序和写1时序的要求不同，当要写0时序时，单总线要被拉低至少60us，保证DS18B20能够在15us到45us之间能够正确地采样IO总线上的“0”电平，当要写1时序时，单总线被拉低之后，在15us之内就得释放单总线。

程序代码：

//40MHZ,连在RA4脚上 #include #include

//=================================================================== void PIC18F_HIGH_ISR(void); //高优先级中断服务函数 void PIC18F_LOW_ISR(void); //低优先级中断服务函数 #pragma code high_vector_section=0x08 void high_vector (void) {

_asm goto PIC18F_HIGH_ISR _endasm }

#pragma code low_vector_section=0x18 void low_vector (void) {

_asm goto PIC18F_LOW_ISR _endasm }

#pragma code

//------------------------------------------------宏定义 #define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define ds LATAbits.LATA4 #define DQ1_data PORTA&0x10

#define e PORTBbits.RB3 //液晶屏e端接RB5

#define rw PORTBbits.RB4 //液晶屏rw端接RB6 #define rs PORTBbits.RB5 //液晶屏rs端接RB7 #define LEDSEG_C LATC

#define Key_Data PORTBbits.RB1 #define Key_CLK PORTBbits.RB0

rom unsigned char LEDSEGCODE[]= //0-9笔段代码 {

0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f, };

//-------------------------------------------------------全局变量 uint temp;

float f_temp; //温度传感器转换结果保存在lednum

uchar a1,a2,a3,a4,num; //a1--a4分别为液晶屏第二行第1、3、4、5位数

unsigned int value=0;

unsigned int value2=0; unsigned int value3=0; unsigned char recebuf;

uchar IntNum = 0; //中断次数计数 uchar KeyV; //键值 unsigned char BF = 0; unsigned char k; unsigned char flag; unsigned char i=0;

unsigned char flagok=0; unsigned char data[2];

unsigned int lednum=0,lednum0=0;

unsigned char SndStr[]={\"the tempreture is:\

//---------------------------------------------------------函数声明 void disp(uchar num1,uchar num2,uchar num3); //液晶显示 void disp1(uchar num11,uchar num21);

void disp2(uchar num11,uchar num21,uchar num31); void disp3(uchar num11,uchar num21);

void delay(unsigned int z); //延时子程序 void delay_us (unsigned int x);

void disp_init(void); //液晶屏初始化 void tempwritebyte(unsigned char dat2); //向18B20写一个字节数据 uint tempchange(void); //DS18B20 开始获取温度并转换

void write_com(unsigned char com); //对液晶屏写指令 void write_data(unsigned char dat); //写数据

unsigned dsreset(void) ; //传感器初始化 unsigned char tempread(void); //读1个字节 //unsigned int get_temp() ; //读取寄存器中存储的温度数据 const uchar table[]=\"now last max min\"; //液晶屏第一行显示的字样 void PIC18_PORT_Init(void) {

ADCON1=0x0F; //禁止所有模拟端口的输入 TRISC=0x00; //配置RC端口全为输出 TRISBbits.TRISB2=0; LATBbits.LATB2=0;

// INTCON2bits.RBPU=0; //启用RB端口的内部弱上拉功能 TRISBbits.TRISB0=1;

TRISEbits.TRISE2=1; //RB0为输入引脚 }

void pic18_time0_init(void) {

T0CONbits.TMR0ON=0; T0CONbits.T08BIT=0; T0CONbits.T0CS=0;

TMR0H=(65536-40000)/256;

TMR0L=(65536-40000)%256; //定时10ms INTCONbits.TMR0IF=0; T0CONbits.TMR0ON=1; }

//=================================================================== // PIC18F45K20单片机的外部中断源初始化

//=================================================================== void PIC18_EINTn_Init(void) {

INTCON2bits.INTEDG0=0; //选择下降沿触发方式 INTCONbits.INT0IF=0; //清INT0中断请求标志 INTCONbits.INT0IE=1; //使能INT0中断 }

//=================================================================== // PIC18F45K20单片机的中断系统初始化

//=================================================================== void PIC18_INTERRUPT_Init(void) {

RCONbits.IPEN=1; //使能中断嵌套 INTCON|=0XC0; //CPU开中断 }

//=================================================================== void Decode() //键值处理 {

unsigned char TempCyc;

unsigned int a1=0,a2=0,a3=0,a4=0; TempCyc=KeyV;

if(BF==1) //接收完一个有效数据时 {

delay(100); if(BF==1) {

BF=0; //准备下一次接收

switch ( TempCyc ) //键值与显示字符的对应关系 { //键值// //对应字符// case 0x70: {k=0; break;} //0 case 0x69: {k=1; break; }//1 case 0x72: {k=2; break;} //2

case 0x7A: {k=3; break;} //3 case 0x6B: {k=4; break;} //4 case 0x73: {k=5; break;} //5 case 0x74: {k=6; break;} //6

case 0x6C: {k=7; break;}//7 case 0x6C: k=7; break case 0x75: {k=8; break;} case 0x7D: {k=9; break; }//9 case 0x1c: {k=10; break;} default: break; }

value2++; if(k!=10) {

if(value2<=2) value=value*10+k; else {

value3 = value3*10+k; } }

INTCONbits.INT0IE=1; } } }

void sci_Init(void) {

TXSTAbits.BRGH = 1; // high baud rate SPBRG =103; // 设置波特率9600

TXSTAbits.SYNC = 0; // 1=同步接收方式 0=异步接收方式 RCSTAbits.SPEN = 1; // 串口使能位

RCSTAbits.CREN = 0; // 1=允许连续接收 0=禁止连续接收 RCSTAbits.SREN = 0; // 异步方式：此位未用 PIE1bits.TXIE = 0; // 关闭发送 PIE1bits.RCIE = 0; // 关闭接收中断

TXSTAbits.TX9 = 0; // 1：选择9位接收 0：选择8位接收 // RCSTAbits.RX9 = 0; // 1：选择9位接收 0：选择8位接收 TXSTAbits.TXEN = 1; // 发送允许

TRISCbits.TRISC6=1; // 作为串口使用，RC6必须设置为输入 TRISCbits.TRISC7=1; // 作为串口使用，RC7必须设置为输入 }

void send232byte(unsigned char bytebuf) {

TXREG=bytebuf;

while(TXSTAbits.TRMT==1); }

//---------------------------------------------------主函数 void main() {

unsigned int a1=0,a2=0,a3=0,a4=0,a5=0,a6=0,a7=0,a8=0,flag = 0,count = 0; unsigned long temp; PIC18_PORT_Init(); PIC18_EINTn_Init(); PIC18_INTERRUPT_Init(); pic18_time0_init(); disp_init();

ADCON1=0X06; //所有IO均为数字口，模拟量输入禁止 sci_Init(); while(1) {

Decode();

a1=value/10; //键盘输入显示 a2=value%10;

disp1(a1,a2);

a1=value3/10; //最小值显示 a2=value3%10; disp3(a1,a2); if(flag==0)

{flag=1;

a1=lednum/100; //ADC结果千位上的数字 a2=lednum%100/10; //ADC结果百位上的数字 a3=lednum%10; //ADC结果十位上的数字

disp(a1,a2,a3);} //第一次显示零，隔10S之后进行温度采集 if((value>=10)) {

if( (value3 >= lednum/10)&&(value3 > 20) ) LATBbits.LATB2=1; else {

LATBbits.LATB2=0;

if(value <= lednum/10) LATBbits.LATB2=1; else LATBbits.LATB2=0; } }

if(1==INTCONbits.TMR0IF) {

INTCONbits.TMR0IF=0;TMR0H=(65536-40000)/256;TMR0L=(65536-40000)%256;count++; if(count>=5) { count=0;

lednum=tempchange();

a1=lednum/100; //ADC结果千位上的数字 a2=lednum%100/10; //ADC结果百位上的数字 a3=lednum%10; //ADC结果十位上的数字 send232byte(lednum/10); disp(a1,a2,a3);

if (lednum0 != lednum) {

a5=lednum0/100; //ADC结果千位上的数字 a6=lednum0%100/10; //ADC结果百位上的数字 a7=lednum0%10; //ADC结果十位上的数字 disp2(a5,a6,a7); lednum0 = lednum; } } } } }

//////////////////////////////////////////////////LCD驱动程序

void write_com(uchar com) //LCD1602控制字输入 { //TRISB=0b00000000; TRISBbits.TRISB3=0; TRISBbits.TRISB4=0;

TRISBbits.TRISB5=0; //TRISB=0b00010000; TRISD=0x00; e=0; rw=0;

rs=0; //写指令：RS=L,RW=L,D0~D7=指令码，E=高脉冲 PORTD=com; //写指令到液晶 delay(5); e=1;

delay(5); e=0; }

void write_data(uchar dat) //LCD1602数据输入 {

TRISD=0;e=0; rw=0; rs=1;//写数据：RS=H,RW=L,D0~D7=指令码，E=高脉冲 PORTD=dat; //写数据到液晶 delay(5);

e=1; delay(5); e=0; }

void disp_init() //LCD初始化 {

TRISD=0; //选择D端口为液晶屏数据的输入口 write_com(0x38); //液晶开显示

write_com(0x0c); //显示光标，光标闪烁

write_com(0x06); //读或写一个字符后地址指针加一，光标加一 write_com(0x01); //显示清屏：1、数据指针清零；2、所有显示清零 write_com(0x80); //第一行首位 }

void disp(uchar num1,uchar num2,uchar num3) //温度显示 {

unsigned char i;

for(i=0;iwrite_com(0x80+i); write_data(table[i]); }

i=0;

write_com(0x80+0x40);

write_data(num1+0x30); //液晶第二行第一位数 delay(1);

write_com(0x80+0x41); write_data(num2+0x30); delay(1);

write_com(0x80+0x42);//液晶第二行第三位 write_data('.');//液晶第二行第四位数 delay(1);

write_com(0x80+0x43);

write_data(num3+0x30); //液晶第二行第五位数 delay(1); }

void disp1(uchar num11,uchar num21) //最大值显示 {

write_com(0x80+0x4a); write_data(num11+0x30); delay(1);

write_com(0x80+0x4b); write_data(num21+0x30); delay(1); }

void disp2(uchar num1,uchar num2,uchar num3) //之前的温度显示 {

write_com(0x80+0x45);

write_data(num1+0x30); delay(1);

write_com(0x80+0x46); write_data(num2+0x30); delay(1);

write_com(0x80+0x47); write_data('.'); delay(1);

write_com(0x80+0x48);

write_data(num3+0x30); delay(1); }

void disp3(uchar num1,uchar num2) //之前的温度显示 {

write_com(0x80+0x4d);

write_data(num1+0x30); delay(1);

write_com(0x80+0x4e); write_data(num2+0x30); delay(1); }

//////////////////////////// 18B20的驱动程序

void delay(uint z) //z毫秒延时子程序 {

while(z)

{delay_us(300);z--;} }

void delay3us(void){Nop();} //3us延时

void delay_us (unsigned int x) //微妙延时函数 {//x/=2;

while(x)

{ delay3us();x--;} }

unsigned dsreset(void) //18B20复位，初始化函数 { unsigned char presence; TRISA&=0xEF;

ds=0;delay_us(160);

ds=1;TRISA|=0x10;delay_us(26); presence=DQ1_data; delay_us(150); return presence; }

void tempwritebyte(unsigned char dat2) //向18B20写一个字节数据 {

unsigned int i; unsigned char j; unsigned char testb; for(j=1;j<=8;j++) { testb=dat2&0x01;

if(testb) //写 1 {

TRISA&=0xEF;

ds=0; delay3us();delay3us();delay3us(); ds=1; delay_us (16); TRISA|=0x10; } else {

TRISA&=0xEF;

ds=0; delay_us (20); ds=1;

TRISA|=0x10; }

dat2>>=1 ; } }

unsigned char tempread(void) //读1个字节 { unsigned char i, dat1; dat1=0;

for(i=1;i<=8;i++) { dat1>>=1; TRISA&=0xEF;

ds=0; delay3us();delay3us();

ds=1; //起延时作用 TRISA|=0x10;

delay3us();delay3us();delay3us(); if(DQ1_data) dat1|=0x80;

delay_us (13); //加了大括号3

} //读出的数据最低位在最前面，这样刚好一个字节在DAT里 return(dat1); }

uint tempchange(void) //DS18B20 开始获取温度并转换 {unsigned char a,b; while(dsreset());

tempwritebyte(0xcc); // 写跳过读ROM指令 tempwritebyte(0x44); // 写温度转换指令 delay(20); delay(20);

while(dsreset()); tempwritebyte(0xcc); tempwritebyte(0xbe);

//temp= tempread()*256+ tempread();//两个字节组合为1个字 a=tempread(); b=tempread(); temp=a+b*256;

f_temp=temp*0.0625; //温度在寄存器中为12位分辨率位0.0625° temp=f_temp*10+0.5; //乘以10表示小数点后面只取1位，加0.5是四舍五入

temp=temp+0.05;

return temp; //temp是整型 }

///////////////////////////////////////////////////////////////////// #pragma interrupt PIC18F_HIGH_ISR void PIC18F_HIGH_ISR(void) {

if(INTCONbits.INT0IF&&INTCONbits.INT0IE) {

if((IntNum>0)&&(IntNum<9)) {

KeyV=KeyV>>1; //因键盘数据是低>>高，结合上一句所以右移一位 if(Key_Data) {

KeyV=KeyV|0x80; //当键盘数据线为1时为1到最高位 }

}

IntNum++;

while (!Key_CLK){;} //等待PS/2CLK拉高 if (IntNum > 10) {

IntNum = 0; //当中断10次后表示一帧数据收完，清变量准备下一次接收 BF = 1; //标识有字符输入完了

INTCONbits.INT0IE= 1; //关中断等显示完后再开中断 }

INTCONbits.INT0IF=0; } }

// PIC18F45K20单片机的低优先级中断服务程序

//=================================================================== #pragma interruptlow PIC18F_LOW_ISR void PIC18F_LOW_ISR(void) { }

心得体会：

本次课程设计历时10天，从查找资料，到写程序，构建电路，调程序，显示结果，这一个个步骤，我们需要亲自去完成，真正实现了理论与实际相结合。

第一天，我们查阅有关max232、at24C02(I2C存储器)、ds18b20（数字温度传感器）、pcf8563（时钟）、1602（液晶模块）、k1-k16（4*4键盘）等芯片的相关内容。这些模块在任务二、三中，都会有一定程度的运用，所以我们对于各个模块都进行了详细的了解，并对于各个模块的示例程序进行了分析理解。

在完成任务二的过程中，我们选了一个平时上课涉及最多的模块，计算器设计，需要实现计算器的一些简单功能，如“+”、“-”“*”“/”等等，并且将计算内容显示在液晶屏上。确定好任务二内容的第一天，基本上没有实质性的进展，我们只是将该程序中可能涉及的程序组合在一起，例如，4*4键盘扫描程序、液晶屏显示程序等等。在第四天，我们终于将程序大体完成，但是内容显示仍存在问题，于是，又是一天纠结在这里。终于，在第二天，我们对程序如何显示两个运算数字的部分进行修改（用*10+按键数方法），并且意识到程序写的显示的是ASCII码，而非实际数字，故会出现乱码。至此，程序基本完成，后又加了清零（用goto语句）和删除的功能，这是本人觉得比较满意的地方，因为这两个功能被赋予在一个按键上。

在完成任务三时，老师给大家两个选择：一是焊电路，而是仿真。两者的区别大家都知道，焊电路充满未知，调试实在不易；仿对简单，但是成绩就不如焊电路。于是，和同学商量后，我们选择了焊电路。

完成任务三，首先要做的就是编写好程序。该程序中涉及到外接键盘、温度传感器、max232串口通信、蜂鸣器报警、液晶屏显示等等，可以说这是我们做过最复杂的程序了。我们需要把任务二中的各个模块整合在一起，于是东拼西凑的，我们将各个功能连接在了一起。由于涉及到得部件多，所以经常出现意外，例如，外接键盘坏了，串口不行等等，所以我们频繁的更换着元件，终于运行成功，加入了焊电路的队伍。

由于我们运行程序所用的是内部链接好的PIC板，所以焊电路的图，必须我们从板子的原理图上，自己整合出来。然后是排版，可是弄了半天，接好后，还是线很多，很乱。怀着忐忑的心情，我们进行了调试，不出意外，不成功。查电路，查到了，线路没连，端口弄反等等问题，但是奇迹并没有出现，我们的PIC板一直就是不运行，检查了两个电源和地的引脚，都没有虚焊的现象。最后，没有办法，求救老师，无奈，老师也找不到。一天的调试，我们还是没有结果，最终我们将板子交给了老师。感觉挺可惜的，熬夜焊好了板子，又花了这么多时间调试，还是没有结果。但是回到寝室，画电路原理图的时候，我终于发现了问题所在，原来是其中一个电源和接地端口弄错了。在今后的学习中，我一定会更加注重理论与实际的结合。

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