单片机课程设计实验报告Word文件下载.docx

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基于2K位串行CMOS的EEPROMAT24C02的数字密码锁的设计；

基于SPI接口实时时钟芯片DS1302的电子日历的设计以及基于无线收发芯片nrf24L01的简单无线通讯系统的设计。

关键词：

单片机DS18B20AT24C02DS1302NRF24L01

摘要..............................................................1

目录..............................................................2

第1章基于DS18B20的数字温度计设计...............................3

1.1设计要求...................................................3

1.2系统组成...................................................3

1.3系统设计...................................................3

1.3.1硬件设计..............................................3

1.3.2软件设计..............................................4

1.4设计结果...................................................6

第2章基于AT24C02的电子密码锁设计...............................7

2.1设计要求...................................................7

2.2系统组成...................................................7

2.3系统设计...................................................8

2.3.1硬件设计..............................................8

2.3.2软件设计..............................................9

2.4设计结果...................................................9

第3章基于DS1302的电子日历的设计................................11

3.1系统功能...................................................11

3.2系统组成...................................................11

3.3系统设计...................................................11

3.3.1硬件设计..............................................11

3.3.2软件设计..............................................13

3.4设计结果...................................................14

第4章基于NRF24L01的无线通信系统的设计..........................15

4.1系统功能...................................................15

4.2系统组成...................................................15

4.3系统设计...................................................15

4.3.1硬件设计..............................................15

4.3.2软件设计..............................................16

4.4设计结果...................................................16

总结..............................................................17

第1章基于DS18b20的数字温度计设计

1.1设计要求

（1）采用DS18b20与单片机STC89C52相结合设计数字温度计，实现液晶屏实时显示当前温度；

（2）读取并显示DS18B20的序列码。

1.2系统组成

本方案设计的系统由单片机系统、数字式温度传感器DS18B20和LCD1602显示模块组成。

DS18B20：

DS18B20是单线式数字温度传感器，与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；

有温度测量范围宽，测量精度高的特点；

同时它的供电方式灵活，可以通过内部寄生电路从数据线上获取电源；

测量参数可配置，其测量分辨率可通过程序设定为9~12位。

LCD1602：

1602液晶也叫1602字符型液晶，是一种专门用来显示字母、数字、符号的点阵型液晶模块，它由若干个5x7或者5x11的点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以用显示一个字符。

1.3系统设计

1.3.1硬件设计

图1-1数字温度计硬件原理图

在本次系统设计中，STC89C52单片机作为控制器，完成所有功能的控制，包括：

（1）DS18B20数字温度传感器的初始化和读取温度值；

（2）LCD1602显示驱动与控制。

以数字式温度传感器DS18B20作为传感元件。

DS18B20是单总线数字式温度传感器，采用单总线协议，即与单片机接口仅需占用一个I/O端口，无需任何外围器件，直接将温度转化为数字信号，以数字码形式串行输出。

可由一根I/O数据线既供电又传输数据。

DS18B20直接读取被测温度值，送到LCD1602上进行显示，LCD1602可以显示两行字符，每行16个字符，只能显示ASCII码字符。

本实验中需要显示的数据是温度和DS18B20的唯一序列码。

总体架构如图1-1所示。

将18B20的单总线DQ与单片机接口P2.2相连，通过时序控制首先对其进行初始化，然后发送读写和温度转换命令，使DS18B20内部温度传感器开始工作，最后从温度寄存器中读取两字节二进制码，转换为温度值后显示在LCD上。

同理，对于序列码的读取，也要在18B20初始化成功的基础上，发送读ROM命令（该命令只适用于总线上存在单只DS18B20），将读取的字符显示在液晶屏上。

1.3.2软件设计

主程序：

图1-2主程序流程图

Ø

先进行初始化，该初始化包括DS18b20的初始化和液晶屏的初始化。

DS18b20的初始化是为器件应答准备，作为从器件的DS18B20在一上电后就一直在检测总线上是否有480－960微秒的低电平出现，如果有，在总线转为高电平后等待15－60微秒后将总线电平拉低60－240微秒做出响应存在脉冲，告诉主机本器件已做好准备；

液晶屏的初始化是为显示温度准备；

调用显示子程序显示当前检测到的温度值；

不断刷新温度数据进行实时显示。

DS18B20的初始化：

图1-3DS18B20初始化时序图

初始化流程：

将总线拉低480us~960us

拉高总线，若DS18B20做出反应会将在15us~60us后将总线拉低

等待DS18B20拉低总线

图1-4DS18B20初始化流程图

DS18B20读字节和写字节子程序：

图1-5写字节子程序流程图图1-6读字节子程序流程图

写字节：

写周期最少为60微秒，最长不超过120微秒。

写周期一开始主机先把总线拉低1微秒表示写周期开始。

随后若主机想写0，则将总线置为低电平，若主机想写1，则将总线置为高电平，持续时间最少60微秒直至写周期结束，然后释放总线为高电平至少1微秒给总线恢复。

而DS18B20则在检测到总线被拉底后等待15微秒然后从15us到45us开始对总线采样，在采样期内总线为高电平则为1，若采样期内总线为低电平则为0。

读字节：

读周期是从主机把单总线拉低1微秒之后开始，先释放单总线为高电平，以让DS18B20把数据传输到单总线上。

作为从机DS18B20在检测到总线被拉低1微秒后，便开始送出数据，若是要送出0就把总线拉为低电平直到读周期结束。

若要送出1则释放总线为高电平。

主机在一开始拉低总线1微秒后释放总线，然后在包括前面的拉低总线电平1微秒在内的15微秒时间内完成对总线进行采样检测，采样期内总线为低电平则确认为0。

采样期内总线为高电平则确认为1。

完成一个读时序过程，至少需要60微秒才能完成。

读取温度子程序：

图1-7读取温度子程序流程图

读取温度流程：

跳过ROM操作（0CCH）

发送温度转换命令（044H）

跳过ROM操作（0CCH）

发送读取温度命令（033H）

读取温度值（0BEH）

1.4设计结果

能够在液晶屏的第一行显示DS18b20的序列码，在第二行显示温度并且不断刷新实时显示，分辨率设置为12位。

图1-8设计测试结果图

第2章基于AT24C02的数字密码锁设计

2.1设计要求

（1）设置初始密码为“000000”

（2）进入密码锁后，按键S11修改密码，并在液晶显示密码

（3）S12为确定键，修改成功

（4）S13为重新设置键

（5）S14为退出密码锁

（6）在未进入密码锁时，S11,S12,S13,S14无效

2.2系统组成

本设计由STC89C52单片机芯片和具有2K位串行CMOS的EEPROMAT24C02以及LED数码管显示模块组成。

AT24C02：

（1）模块原理图

图2-1AT24C02模块原理图

（2）发送器件地址的格式

图2-2发送器件地址的格式图

高四位1010是24Cxx系列的固定器件地址，接下来是A2、A1、A0是根据器件连接来决定，我们的原理图都接地所以是000。

R/W为是选择读还是写，1的时候是读，0的时候是写。

（3）芯片工作时序

●初始化（scl=H，sda=H）

●写入过程

发送器件地址（0XA0）：

SendByte（0xa0）;

发送要写入24C02的内存地址：

SendByte（addr）;

发送要写入的数据：

SendByte（dat）;

●读出过程

发送写入的器件地址（0XA0）

发送要读的24C02的内存地址

发送读出的器件地址（0XA1）

读取数据

（4）AT24C02的数据发送时序

总线起始信号

图2-3总线起始信号时序图

总线应答信号

总线结束信号