《单片机原理与应用》课程设计-基于ATmega16实现的电压和温度的采集及液晶显示系统汇.doc

课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 自动化0501班 指导教师： 工作单位： 自动化学院 题 目: 电压和温度的采集及液晶显示 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） （1）系统能够测量环境温度，测量范围0-100摄氏度。 （2）系统能够测量给定电压，测量范围0-5V。 （3）电压测量精确到0.01伏，温度测量精确到0.1摄氏度。 （4）具有液晶实时显示当前电压及温度的功能。 时间安排： 序 号 设计内容 所用时间 1 选题及调研 1天 2 硬件软件设计 2天 3 硬件软件调试及撰写报告 1天 答辩 1天 合 计 1周 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 目录 摘要 3 1. 硬件选择及各模块组成 4 1.1 设计原理 4 1.2 器件选择及基本原理 4 1.2.1 模数转换模块 4 1.2.2 ATmega16芯片模块 5 1.2.3 DS18B20模块 6 1.2.4 液晶显示器模块 7 2各模块实现方法说明及整体电路图 9 2.1 温度采集 9 2.2 电压采集 9 2.3液晶中文显示 9 2.4 整体电路图 10 3.软件设计 11 3.1 程序设计流程图 11 3.2 源程序 11 4 仿真调试结果 12 总结 13 参考文献： 14 附录1 15 主程序源程序: 15 显示驱动程序源程序: 22 摘要 此次课程设计是基于ATmega16实现的电压和温度的采集及液晶显示系统。该系统主要包括控制器、温度传感器、外部参考电压及测试电压、液晶显示器几个硬件部分。控制器采用的8位AVR系列单片机-ATmega16，有高性能、低功耗等优点，电压采集是通过单片机内部的数模转换器实现的；温度传感器则采用DS18B20实现，该传感器有低功耗单总线控制的特点，显示部分采用控制芯片为KS0108的12864液晶显示器，通过单片机的I/O口直接驱动。 关键词： AVR ATmega16 温度传感器DS18B20 12864液晶显示器1. 硬件选择及各模块组成 1.1 设计原理 整个系统主要涉及数据采集，数据处理，数据显示3方面内容。利用单片机内部的数模转换器完成电压数据的采集，将外部待测的模拟电压信号转换为数字信号，单片机中读取这个转换值会根据参考电压进行相关的处理计算出实际的电压值。温度采集通过温度传感器在单片机工作时不断查询其温度信息以备显示。显示部分主要是12864液晶显示器，并在单片机运行时不断更新采集到的电压和温度信息。 1.2 器件选择及基本原理 1.2.1 模数转换模块 由于单片机只能处理数字信号，因此外部模拟信号必须经过转换，变成数字信号之后才能输入到单片机中。模数转换器就是一种将模拟信号转换成数字信号的器件，ATmega16单片机的片内包含一个8通道的10位数模转换器，其内部结 构如下图图1。 如图，ATmega16单片机的模数转换单元包括一个8通道的模拟开关，一个采样保持比较器，一个转换逻辑和3个控制/状态寄存器。ADC可以将输入的模拟电压信号转换成一个10位的数字量信号。输入模拟电压的范围介于AGND和AVcc之间，输入模拟信号通道通过ADMUX寄存器选择。ADC模块由ADSCRA寄存器的ADEN位使能，当ADC模块被启动以后，用户可以通过SFIOR寄存器选择单次转换模式或者连续转换模式。ADC的转换结果存储在ADCH和ADCL两个寄存器中。 图1 ATmega16单片机的模数转换器结构 1.2.2 ATmega16芯片模块 ATmega16本身具有数模转换功能，完全能够满足本设计题目的要求，故本设计不需要接单独的AD芯片，由单片机实现电压采集和控制器的作用。 具体引脚应用及引脚图如下： 端口A(PA7..PA0)： 端口A 做为A/D 转换器的模拟输入端。端口A 为8 位双向I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口A 处于高阻状态。本设计只需要用到一个A/D转换口，可以任意选用PA7到PA0的任意一个端口作为电压输入，本设计选用PA4。 端口B(PB7..PB0)： 端口B 为8 位双向I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流