单片机课程设计.docx
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单片机课程设计
课程设计报告
课程设计名称：
温度测量系统
系别：
三系
学生姓名：
班级：
学号：
成绩：
指导教师：
王志超
开课时间：
2013—2014学年第二学期
目录
1.引言2
1.1系统背景2
1.2系统功能2
2.系统总体方案2
2.1S08AW微控制器介绍2
2.2系统硬件框图3
3.硬件设计4
3.1单片机（MCU）模块4
3.1.1MC9S08AW60单片机性能概述4
3.1.2内部结构简图4
3.2串行通信模块5
3.2.1MAX232引脚图5
3.2.2液晶显示模块6
3.3温度测量显示系统7
4. 软件流程设计8
4.1MCU（C）程序8
4.1.1主程序（main.c）8
4.1.2中断子程序（Isr.c）11
4.1.3LCD子程序（LCD.c）12
4.1.4定时器（Timer.c）16
4.1.5串行通信子程序（SCI.c）18
4.1.6通用I/O端口（GPIO.c）23
4.1.7模数转换（AD.c）25
5. 系统测试28
5.1运行界面调试28
5.2运行结果图29
6.总结29
参考文献30
1.引言
1.1系统背景
随着科学技术的发展电子技术产业结构调整，单片机开始迅速发展，由于家用电器逐渐普及，市场对于智能时钟控制系统的需求也越来越大。
数字时钟，就是以数字显示取代模拟表盘的钟表，在显示上它用数字反应此时的时间，相比模拟钟能给人一种一目了然的感觉，不仅如此它还能同时显示时，分，秒。
而且能对时，分，秒准确校时，这是普通钟所不及的。
由于单片机集成度高，功能强，可靠性高，体积小，功耗低，使用方面，价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，几乎“无处不在，无所不为”。
单片机的应用领域已从面向工业控制，通讯，交通，智能仪表等迅速发展到家用消费产品，办公自动化，汽车电子，PC机外围以及网络通讯等广大领域。
单片机系统座位一种典型的嵌入式系统，其系统设计包括硬件设计和软件设计编程设计两个方面，其调试过程一般分为软件调试，硬件调试，系统调试。
1.2系统功能
利用定时器设计一个电子钟，并定义一个启动键。
当按下该键时电子时钟从当前设定值开始走时。
按秒刷新，要求在LCD屏上显示时间和温度。
2.系统总体方案
2.1S08AW微控制器介绍
S08AW60拥有62KB片上在线可编程FLASH存储器和2KB片上RAM，具有模块保护与安全选项功能，支持2.7～5.5V电源。
片内总线时钟最高可达20MHz，可选择宽范围的时钟频率。
其内部集成了高性能模/数转换器（ADC）和串行通信模块，具有很宽的工作温度范围（-40℃～+125℃），可适应各类恶劣环境。
该芯片还可以通过BDM在计算机与微控制器进行在线编程及后台调试，避免频繁的插拔单片机，编译软件调试功能强大。
本设计选择了飞思卡尔公司生产的增强型8位微控制器MC9S08AW60（44引脚、LQFP封装）。
其拥有足够大的FLASH存储器和ROM，并带有高性能模/数转换器。
另外，体积小，稳定性高，调试方便。
2.2系统硬件框图
表2.1定时器显示控制系统的硬件构件划分
构件中文名称
构件英文名称
构件功能
类型
AW60最小系统
AW60-MnSys
AW60MCU的最小系统，包含BDM电路。
核心构件
电源
Power
将+24V电压转换为+3.3V电压。
中间构件
液晶显示
LCD
采用串行输入模式显示数据。
终端构件
图2.1MC9S08AW60外部工作电路原理图
图中AW60是主要模块，所有的信号都是经过AW60模块进行处理，各个功能模块在AW60模块的连接下才能够协调运行起来。
图中，左边一块是各异晶振和两个电容连接，用来产生标准的时钟脉冲，在AW60上面连接的是LCD液晶显示器，用来动态显示当前所计数的秒数，右边一个模块是接地使用，最下面的是一个开关模块，用来在程序加载后由此开关控制何时开始计数，何时暂停计数，以及一些复位等操作。
3.硬件设计
3.1单片机（MCU）模块
3.1.1MC9S08AW60单片机性能概述
S80是单芯片8位微控制器解决法案。
MC9S08AW60/AW60/AW48/AW32/AW16是低成本高性能的8位饿、微处理器单元（MCU）S08家族中的成员。
家族中有的MCU使用增强型S08S核，且使用不同的模块，存储空间，存储器类型与封装类型。
AW60系列主要常规模块和特点：
1）最高达40MHz的CPU工作频率和20MHz的内部总线工作频率；时钟源选项包括晶振，谐振器，外部时钟或，内部产生的时钟。
2）相比HC08CPU指令集，S08CPU增加了BGND指令。
3）单线后台调试模式接口：
增强的断点能力，允许单一的断点设置在线调试（在片内调试模块增加了多于两个的断点）。
4）内含32个中断/复位源；内含2KB的片内RAM；内含60KB的片内在线可编程的Flash存储器，带有块保护和安全选项。
5）可选的计算机正常操作（COP）复位；低电压检测与复位或中断；非法操作码检测与复位；非法地址检测与复位。
6）ADC：
多达16个通道，10个A/D转换器与动动比较功能；两个串行通信接口SCI模块与可选的13位中断；一个串行外设接口SPI模块；集成电路互联总线IIC模块运行高达100kbps的最高总线负载；8引脚键盘中断KBI模块。
7）Timers：
1个2通道和一个6通道16位定时器/脉冲宽度调制器模块。
既有输入捕获，输出比较，脉宽调制功能。
AW子系列MCU的4种封装形式只是引脚数量和形式有所区别，其他方面是一致的。
3.1.2内部结构简图
图3.1.2AW60MCU内部结构框图
图3.1.2给出了SW60内部结构框图，它对于我们理解和应用AW60MCU有重要作用，在学习了基本方法后，应再反过来熟悉这个内部结构图，以便好好地理解AW60MCU的基本原理。
从内部结构框图可以看出，AW60主要有以下部件：
S08CPU,存储器，定时器接口模块，定时器模块，看门狗模块，通用I/O模块，串行通信模块（SCI），串行外设接口模块（SPI），I2C（IIC）模块，A/D转换模块，键盘中断模块，时钟发生器模块，复位与中断模块等。
3.2串行通信模块
3.2.1MAX232引脚图
在MCU中，若用RS-232总线进行串行通信，则需外界电路实现电平转换，在发送端需要用驱动电平将TTL电平转换成RS-232电平；在接收端，需要用接收电路将RS-232电平转换为TTL电平。
电平转换器不仅可以由晶振管分立元件构成，也可以直接使用集成电路。
目前使用MAX232芯片比较多，该芯片使用单一+5V电源供电实现电平转换，上图的引脚说明：
（1）VCC（16脚）：
正电源端，一般为+5V；
（2）GND（15脚）：
接地；图3.2.1MAX232芯片
（3）Vs+（2j脚）：
vs+=2vcc-1.5v=8.5v；
（4）Vs-（6脚）：
vs-=-2vcc-1.5v=-11.5v；
（5）C2+,C2-（4,5脚）：
一般接1uF的电解电容；
（6）C1+,C2-（1,3脚）：
一般接1uF的电解电容。
3.2.2液晶显示模块
1.点阵字符型LCD基本特点：
LCD作为电子信息产品的主要显示器件，相对于其他类型的显示器件来说有其自身的特点，
主要包括：
（1）低电压，低功耗；
（2）平板型结构；
（3）使用寿命长；
（4）被动显示；
（5）显示信息量大且易于彩色化；
（6）无电磁辐射。
点阵字符型LCD是专门用于显示数字，字母，图形符号及少量自定义符号的液晶显示器。
这类显示器把LCD控制器，点阵驱动器，字符存储器，显示体及少量的阻容元件等集成一个液晶显示模板。
鉴于字符型液晶显示模块目前在国际上已经规范化，其电特性及接口特性是统一的，只要设计出一种型号的接口电路，在指令上稍加修改即可使用各种规格的字符型液晶显示器模块。
点阵字符型液晶显示器模块的控制器大多数为日立公司生产的HD44780及其兼容的控制电路，如：
SED1278（SEIKOEPSON）,KS0066（SAMSUNG）,NJU6408（NERJAPANRADIO）等。
2.字符型液晶显示器模块的特点如下：
（1）液晶显示屏是以若干5*8或5*11点阵块等组成的显示字符群。
每个点阵块块为一个字符位，字符间距和行间距都是一个点的宽度。
（2）主控制电路为HD44780（HITACHI）及其他公司的兼容电路。
从程序员的角度来看LCD显示接口与编程是面向HD44780的，只要了解HD44780的编程结构即可进行LCD的显示编程。
（3）内部具有字符发生器ROM，可显示192种字符。
（4）具有64字节的字符发生器RAM，可以定义8个5*8点阵字符或4个5*11的点阵字符。
（5）具有64字节的数据显示RAM，供显示器编程使用。
（6）标准接口特性，与MC9S08系列的MCU容易接口。
（7）模块结构紧凑，轻巧，装配容易。
（8）单+5V电源供电（宽温型需要加-7V驱动电源）。
（9）低功耗，高可靠性。
图3.2.2MCU控制液晶显示接口接线图
3.3温度测量显示系统
温度采集系统的硬件部分是由温度采集模块、MCU控制器模块、温度显示模块组成。
具体框图如下图3.3所示：
图3.3-1系统硬件框图
该模块是根据热敏电阻阻值随温度变化而变化的特性，利用串联分压的特点，将热敏电阻所分的电压送到MC9S08AW60的模拟量输入端。
具体电路原理如图3.3-2所示：
图3.3-2温度采集模块电路原理图
该电路中R4为热敏电阻，其电压传输到MC9S08AW60单片机的模拟量输入端，即B0口。
4. 软件流程设计
4.1MCU（C）程序
4.1.1主程序（main.c）
#include"Includes.h"
//在此添加全局变量定义
uint8time[3];//记录时间的数组
uint16dpj;//存放模拟量
signedintT;//温度
constsignedintV_T_table[2][17]={
{0,16,32,48,64,80,96,112,128,144,160,176,192,208,224,240,255},
{0,79,56,43,34,27,21,15,10,5,-1,-6,-11,-18,-26,-40,0}/*存放A/D转换值和温度值的表*/
};
voidmain（void）
{
//定义初始显示缓存并赋初值
uint8i=0;
uint8LCDbuff[]="Producer:
dpjDate:
2014-06-19...";//32个空格，显示屏初始字符
uint8remember;//记录当前秒数的变量
//1关总中断
DisableInterrupt（）;//禁止总中断
//2芯片初始化
MCUInit（）;
LCDinit（）;//LCD初始化
GPIO_Init（LCD_Run_PORT,0,0,0）;
//3模块初始化
TPMinit
（1）;//
（1）定时器1初始化
ADCInit（）;
//4串行口初始化
SCIInit（1,SYSTEM_CLOCK,9600）;//用SCI1,系统时钟为时钟源,波特率为9600
//4内存初始化
time[0]=15;//
（1）"时分秒"缓存初始化（00:
00:
00）
time[1]=0;
time[2]=0;
remember=time[2];//
（2）临时变量remember初始化
LCDshow（LCDbuff）;//显示初始字符"Producer:
dpjDate:
2014-06-19..."
//5开放中断
EnableSCIReInt（）;//
（1）开放串口接受中断
EnableTimer
（1）;//
（2）开放定时器1溢出中断
EnableInterrupt（）;//（3）开放总中断
//6主循环
while
（1）
{
if（GPIO_Get（LCD_Run_PORT,0）==LCD_Run）//获取F端口0口引脚状态LCD_Run为0
{
if（time[2]!
=remember）n
{
SCISendN（1,3,time）;
LCDbuff[0]=time[0]/10+'0';
LCDbuff[1]=time[0]%10+'0';
LCDbuff[2]=':
';
LCDbuff[3]=time[1]/10+'0';
LCDbuff[4]=time[1]%10+'0';
LCDbuff[5]=':
';
LCDbuff[6]=time[2]/10+'0';
LCDbuff[7]=time[2]%10+'0';
LCDbuff[8]='';
LCDshow（LCDbuff）;
remember=time[2];
}
}
dpj=ADCAve（AD_CH_0,200）;
if（dpj<=V_T_table[0][1]）
{
T=V_T_table[1][1];/*当A/D转换值在0~16时，按79摄氏度赋值*/
}
elseif（dpj>=V_T_table[0][15]）
{
T=V_T_table[1][15];/*当A/D转换值在240~255时，按-40摄氏度赋值*/
}
else
{
for（i=1;i<=14;i++）
{
if（dpj==V_T_table[0][i]）/*表中是否有值*/
{
T=V_T_table[1][i];/*有值，赋值给T*/
break;
}
elseif（（dpj>V_T_table[0][i]）&&（dpj{T=（（V_T_table[1][i+1]-V_T_table[1][i]）*100）/16;
T=T*（dpj-V_T_table[0][i]）;/*没有，找到区间并插值*/
T=V_T_table[1][i]+T/100;
T=T+20;
break;}
}
LCDbuff[10]='T';
LCDbuff[11]='=';
LCDbuff[12]=T/10+'0';
LCDbuff[13]=T%10+'0';
LCDbuff[14]='C';
}
}
}
4.1.2中断子程序（Isr.c）
interruptvoidisrSCIre（void）
{uint8temp;
DisableInterrupt（）;//禁止总中断
temp=SCIReN（1,3,time）;//接收3个字节,放入time数组
EnableInterrupt（）;//开放总中断
}
//未定义的中断处理函数,本函数不能删除
interruptvoidisrDummy（void）
{}
//中断处理子程序类型定义
typedefvoid（*ISR_func_t）（void）;
//中断矢量表，如果需要定义其它中断函数，请修改下表中的相应项目
constISR_func_tISR_vectors[]@0xFFCC=
{isrDummy,//时基中断
isrDummy,//IIC中断
isrDummy,//ADC转换中断
isrDummy,//键盘中断
isrDummy,//SCI2发送中断
isrDummy,//SCI2接收中断
isrDummy,//SCI2错误中断
isrDummy,//SCI1发送中断
isrSCIre,//SCI1接收中断
isrDummy,//SCI1错误中断
isrDummy,//SPI中断
isrDummy,//TPM2溢出中断
isrDummy,//TPM2通道1输入捕捉/输出比较中断
isrDummy,//TPM2通道0输入捕捉/输出比较中断
isrT1Out,//TPM1溢出中断
isrDummy,//TPM1通道5输入捕捉/输出比较中断
isrDummy,//TPM1通道4输入捕捉/输出比较中断
isrDummy,//TPM1通道3输入捕捉/输出比较中断
isrDummy,//TPM1通道2输入捕捉/输出比较中断
isrDummy,//TPM1通道1输入捕捉/输出比较中断
isrDummy,//TPM1通道0输入捕捉/输出比较中断
isrDummy,//ICG的PLL锁相状态变化中断
isrDummy,//低电压检测中断
isrDummy,//IRQ引脚中断
isrDummy,//SWI指令中断
//RESET是特殊中断,其向量由开发环境直接设置（在本软件系统的Start08.o文件中）
};
4.1.3LCD子程序（LCD.c）
#include"LCD.h"//该头文件包含寄存器及相关位定义
voidLCDshow（uint8str[]）
{uint8i,cmd2;
//1LCD初始化
LCDinit（）;
//2显示第1行16个字符
//2.1设置显示首地址
AW60_LCDctrl1=（AW60_LCDctrl1
&~AW60_LCDctrl1_RS
&~AW60_LCDctrl1_RW）;
cmd2=（0|AW60_LCDdata_PTAD7）;
LCDcommand（cmd2）;
//2.2写16个数据到DDRAM
AW60_LCDctrl1=（AW60_LCDctrl1
|AW60_LCDctrl1_RS
&~AW60_LCDctrl1_RW）;
for（i=0;i<16;i++）//将要显示在第1行上的16个数据逐个写入DDRAM中
{LCDcommand（str[i]）;}
//3显示第2行16个字符
//3.1设置显示首地址
AW60_LCDctrl1=（AW60_LCDctrl1
&~AW60_LCDctrl1_RS
&~AW60_LCDctrl1_RW）;
cmd2=（0|AW60_LCDdata_PTAD7
|AW60_LCDdata_PTAD6）;
LCDcommand（cmd2）;
//3.2再写16个数据到DDRAM
AW60_LCDctrl1=（AW60_LCDctrl1
|AW60_LCDctrl1_RS
&~AW60_LCDctrl1_RW）;
for（i=16;i<32;i++）//将要显示在第2行上的16个数据逐个写入DDRAM中
{LCDcommand（str[i]）;}
}
//-------------------------------------------------------------------------*
//函数名:
LCDinit*
//功能:
初始化LCD（HD44780）,设置显示方式,输入方式,并清屏*
//参数:
无*
//返回:
无*
//说明:
调用了LCDcommand函数*
//-------------------------------------------------------------------------*
voidLCDinit（void）
{uint16i;
uint8cmd1;
//定义数据口（PTD0-7）为输出
AW60_LCDdataD=（0
|AW60_LCDdataD_PTADD7
|AW60_LCDdataD_PTADD6
|AW60_LCDdataD_PTADD5
|AW60_LCDdataD_PTADD4
|AW60_LCDdataD_PTADD3
|AW60_LCDdataD_PTADD2
|AW60_LCDdataD_PTADD1
|AW60_LCDdataD_PTADD0）;
//定义控制口（PTC4,PTC6）为输出
AW60_LCDctrlD1=（AW60_LCDctrlD1
//|AW60_LCDctrl_E
|AW60_LCDctrl1_RW
|AW60_LCDctrl1_RS）;
AW60_LCDctrl1=（AW60_LCDctrl1
&~AW60_LCDctrl1_RS
&~AW60_LCDctrl1_RW）;
//定义控制口（PTF6）为输出
AW60_LCDctrlD2=（AW60_LCDctrlD2
|AW60_LCDctrl2_E）;
//|AW60_LCDctrl1_RW//|AW60_LCDctrl1_RS
AW60_LCDctrl2=（AW60_LCDctrl2
&~AW60_LCDctrl2_E）;
//1功能设置
cmd1=（0
|AW60_LCDdata_PTAD5
|AW60_LCDdata_PTAD4
|AW60_LCDdata_PTAD3）;
LCDcommand（cmd1）;//5*7点阵模式,2行显示,8位数据总线
//2显示开关控制
cmd1=（0
|AW60_LCDdata_PTAD3）;
LCDcommand（cmd1）;//不闪烁,关光标显示,关显示
//3清屏
//3.1清DDRAM内容,光标回原位,清AC
cmd1=（0
|AW60_LCDdata_PTAD0）;
LCDcommand（cmd1）;
//3.2等待清屏完毕,时间>1.6ms
for（i=0;i<40000;i++）
asm（"NOP"）;
//4输入方式设置
cmd1=（0
|AW60_LCDdata_PTAD2
|AW60_LCDdata_PTAD1）;
LCDcommand（cmd1）;//显示不移动,光标左移（A=1）,数据读写操作后,AC自动增1
//5光标或画面移位设置
cmd1=（0
|AW60_LCDdata_PTAD2
|AW60_LCDdata_PTAD4）;
LCDcommand（cmd1）;//光标右移一个字符位,AC自动加1
//6显示开关控制
cmd1=（0
|AW60_LCDdata_PTAD2
|AW60_LCDdata_PTAD3）;
LCDcommand（cmd1）;//不闪烁,关光标显示,开显示
}
//-------------
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