单片机原理与接口技术研究性教学1404详解.ppt

单片机原理与接口技术研究性教学 北京交通大学机电学院 机械工程实验教学中心 一、设置研究性教学环节的目的 二、研究性教学内容 时间安排 4月29日 布置、分组 6月05日 仿真、验收 6月10日 仿真、验收 一、设计任务 二、系统功能 三、总体方案设计 四、硬件设计 五、软件设计 六、设计总结 二、系统实现的功能 1.隧道内环境主要参数包括温度、烟雾、光照度和火灾的检测; 2.采用液晶显示屏进行环境参数信息的发布； 3.外场设备的控制，包括照明、通风和报警系统； 4.数据通讯及监控中心管理信息系统的设计。 四、硬件设计 以单片机为核心，硬件系统主要分为以下几个功能模块： A.环境参数的采集（温度、烟雾、光照度和火灾情况） B.外场设备的控制（照明、通风和报警系统） C.信息发布功能（液晶显示） D.串口通讯（MAX232） 火灾报警的连接电路图： B.外场设备的控制 照明系统 通风系统 当隧道内CO值超出设定值时，单片机P1.3口输出低电平，开启风扇；否则风扇不工作。 报警系统 当温度中任一个量超过设定值时，从单片机P1.2口输出低电平，蜂鸣器即报警。 C.液晶12232F显示 电源:VDD:+3.0∽+5.5V； 2M ROM(CGROM)总共提供8192个汉字(16×16点阵)； 16K ROM（HCGROM）总共提供128个字符（16×8点阵）； 工作温度: 0℃ ∽ +60℃ ,存储温度: -10℃ ∽ +70℃。 D.串行通讯 MAX232是一个低功耗、5V供电、双路的TTL电平与RS－232电平转换芯片； 单片机的串口是TTL电平的 ,而PC机为232电平，故用MAX232进行电平转换。 五、系统软件设计 分下位机和上位机两部分： 下位机使用汇编语言实现； 上位机程序设计由VB语言实现。 系统的信息发布 六、总结 1.完成了系统总体方案和软、硬件方案设计。 2.以单片机为主控器，软件采用汇编语言编程，结合硬件电路，实现了参数采集、外场设备控制的功能，并通过液晶屏进行信息发布。 3.监控中心上位机采用VB语言编程，结合汇编串行通讯软件，实现了下位机与上位机的通讯。 A.环境参数的采集1.温度传感器－DS18B20 温度测量范围为－55℃～＋125℃ 可编程为9位～12位A/D转换精度 测温分辨率可达0.0625℃ DS18B20与单片机的连接电路 2.光电集成模块——TPS808 把受光元件和信号处理电路集成在一个芯片中, 对明火有高的灵敏度且抗干扰性强，输出为开关信号. 正常情况下输出为低电平，当有信号时输出高电平。 3.CO传感器 —— MQ-135 对烟雾、一氧化碳CO等有害气体的灵敏度高，具有可靠的稳定性。 成本低，应用电路简单。 MQ-135与单片机接口电路 4.光照度传感器——硅光电池BPW21R 特点： TO-5封装形式密封 阴极与密封容器连接 光敏面积大 适合可见光 低暗电流 高反向阻抗 硅光电池BPW21R测量电路 ADC0809与单片机接口电路 液晶与单片机的连接电路 液晶图片 （1）MAX232简介 MAX232与单片机连接图 硬件连接电路 1.下位机软件设计 功能： [1] 环境参数的采集和处理； [2] 外场设备的控制； [3] 信息的发布（液晶显示）； [4] 串行通讯的实现。 开始 初始化 温度测量及控制子程序 光照度测量及控制子程序 CO测量及控制子程序 延时 串行通讯子程序 液晶屏初始化 液晶中文字符显示 2.上位机软件设计 上位机软件实现的功能： 接收单片机串口通讯传送来的数据，进行信息发布，对隧道内的行车状况进行监控。 * * 完成一个单片机应用系统的设计 激发学生的学习兴趣，培养学生学习过程中的主动性和钻研的精神。通过研究性学习的过程，使提出问题、综合运用知识解决问题的能力得到训练。 总任务： 设计一个MCS-51单片机的应用系统的方案。提出该设计的功能，完成系统总体方案设计，完成系统硬件设计和软件设计，实现系统设计的仿真，并进一步实现系统的制作。 研究性教学的5个阶段： （1）选题与题目设计 （2）方案设计 （3）软硬件系统设计与仿真 （4）研究性教学报告的编写 （5）演示及答辩 三、研究性教学的特点、基本要求 特点： （2）学生为主体，教师作辅助 （3）以小组为单位，团队协作 （4）任务要求分层次，评价分档 （1）