南京邮电大学
2010 /2011 学年 第 1 学期
课程设计：实验报告
模 块 名 称 AVR单片机课程设计
专 业 网络工程
学 生 班 级 B080221
学 生 学 号 B080221xx
学 生 姓 名 XXXXX
指 导 教 师 李虹戴海鸿杨洁王明伟
日期： 20##年11月29日 至 20##年12月25日
AVR单片机课程设计报告
一．课程设计目的
1、设计要求
本课程着重于把理论学习的知识应用于实际，解决实际的工程问题，培养学生的系统设计能力，提高学生的科研动手能力。本次设计要求深入了解AVR单片机ATmega128的功能，通过研究开发板的硬件设计，进行相关的硬件连接，选择合适的编程及程序植入方法，用开发板完成列出的各设计课题；初步学习撰写规范的设计文档；提交实验报告。
二．课程设计内容(具体的课题内容、完成要求、相关软件介绍等)
1、基本要求：
1、 正确连接数字温度传感器DS18B20，采集温度数据在数码管、LCD1602上显示或通过串口将数据传递至PC。
2、 记录间隔可任意设定（1S到1h，步长1s），能按设定时间存储数据。
3、设定温度告警门限。
4、通过蜂鸣器、发光二极管进行告警显示。
2、相关软件介绍。
（1）ICCAVR简介。
简而言之，ICCAVR是一个进行C代码输入和调试的AVR与代码的软件接口，它将若干个“.C”或“.h”文件合并在一起进行联合编译，生成一系列各种格式的文件，这其中“.cof” 和“.hex”文件可以在AVR studio中进行烧制，“.cof”文件还可以在 AVR studio中进行仿真操作。
（2）AVR studio简介。
AVR studio是与硬件进行直接交互的软件，在对其进行合理设置（选芯片，连端口）以后，它可以对ICCAVR生成的“.cof” 和“.hex”文件分别进行仿真和烧制。当成功烧制到EasyAVR板当中之后，单片机可以通过AVR studio中的文件内容实现相应的功能。
三．课程设计过程
1.设计原理和思想。
本实验可以分为三个部分来考虑：
1、温度传感器DS18B20采集温度显示在LED上。
2、设定温度告警门限。通过蜂鸣器、发光二极管进行告警显示。
3、添加按键控制温度警告门限和各功能汇总。
做温度采集时，要深刻了解DS18B20的作用，并且能与后面的LED例程能够好好结合。
在做LED动作组设计的时候，关键思想是使用循环或者嵌套循环来写程序，从第一个灯到最后一个灯分别先后完成一系列相关动作（调用循环语句可以使LED灯按照一定顺序形成一个“流程”，这对于顺序的控制尤为关键）；而关键语句则是对端口的一些与、或、非操作（端口是由两位十六进制数表示的PORTE，与、或、非等操作使端口值静态地置为下一步的值，这些操作可以很好地控制LED灯的亮灭效果，达到预期目的）。将这两种方法结合很容易获取一切所需要的效果。
7位数码管的设计有三个步骤：一是对4位数码管的数值进行赋值（EasyAVR公司的库函数中定义了若要管显示0-9直接赋值，若让管灭赋值16），并调用Seg7_Led_Update();语句进行更新，数值就会短暂地出现在管中；二是使用循环使数值在管上停留一段时间，让人眼能清晰地感应到数值的存在；三是适时地对管上的数值进行改变，使其完成带补位的左移效果和单字左移效果等等。
按键控制的思路是用key.c中的get_key()函数来读入按键，然后用case语句来判断按的是哪个按键；再设置标识符来观测是第几次进入同一个case（即第几次按同一个键），若对同一个按键进行多次触发，控制单片机实现不同的效果，并设置递归使按满三次后还原为第一个效果重新执行。
2、 硬件原理图的介绍。
LED
KEY按键控制
SEG7四位七段数码管
DS18B20测温模块
3、软件方面程序流程图的设计。
S4 S3 S2 S1
4、关键代码介绍。
/************************************************
文件：main.c
用途：
注意：内部8M晶振
************************************************/
#include "config.h"
unsigned char i=0,j;
unsigned char LED_table[]={0xFF,0x00,0xFF,0xFE,0xFD,0xFB,0xF7,0xEF,0xDF,0xBF,0x7F,
0xFF,0x00,0xFF,0x7F,0xBF,0xDF,0xEF,0xF7,0xFB,0xFD,0xFE,
0xFF,0x00,0xFF,0x7E,0xBD,0xDB,0xE7,0xFF,0x00,0xE7,0xDB,
0xBD,0x7E,0xFF,0x00};
void main(void)
{
float temp=0.0;
unsigned char Key;
Key_init();
HC_595_init();
init_1820();
temp=gettemp();
delay_nms(1000);
while(1)
{
temp=gettemp();
Seg7_Led_float(temp);
deal_temp((unsigned char)(temp));
led();
for(j=0;j<50;j++) //产生灯延时
{
Seg7_Led_float(temp);
deal_temp((unsigned char)(temp));
delay_nms(5);
Seg7_Led_float(temp);
deal_temp((unsigned char)(temp));
}
}
while(1)
{
Seg7_Led_float(temp);
Key=get_key();
switch(Key)
{
case ( ((1<<S4)^0xF0) ):
{
++temp;
break;
}
case ( ((1<<S3)^0xF0) ):
{
--temp;
break;
}
case ( ((1<<S2)^0xF0) ):
{
Seg7_Led_float(temp);
break;
}
case ( ((1<<S1)^0xF0) ):
{
Seg7_Led_float(temp);
break;
}
default:
{
break;
}
}
}
}
void led(void)
{
DDRE=0xff;
PORTE=0xff;
if(i==36)
i=0;
PORTE = LED_table[i++];
/************************************************
文件：18b20.c
用途：
注意：
************************************************/
#include "config.h"
/**************************************************************
** 函数名称: void init_1820(void)
** 功能描述: 18b20初始化
** 输 入: 无
** 全局变量: 无
** 调用模块: 无
** 说明：
** 注意：
**************************************************************/
void init_1820(void)
{
TEM_DDR &=~ (1<<TEM_SDT);
SET_TEM_DDR; //设置数据端口为输出
SET_TEM_SDT;
CLR_TEM_SDT;
delay_nus(480); //480us以上
SET_TEM_SDT;
CLR_TEM_DDR;
delay_nus(20); //15~60us
while(CHECK_TEM_SDT);
SET_TEM_DDR;
SET_TEM_SDT;
delay_nus(140); //60~240us
}
/**************************************************************
** 函数名称: void write_1820(unsigned char data)
** 功能描述: 向18b20写入1B的数据
** 输 入: unsigned char data 要写入的数据
** 全局变量: 无
** 调用模块: 无
** 说明：
** 注意：
**************************************************************/
void write_1820(unsigned char data)
{
unsigned char i;
for(i=0;i<8;i++)
{
CLR_TEM_SDT; //从高到低，产生写间隙
if(data&(1<<i)) //写数据，先写低位
SET_TEM_SDT;
else
CLR_TEM_SDT;
delay_nus(40); //15~60us
SET_TEM_SDT;
}
SET_TEM_SDT;
}
/**************************************************************
** 函数名称: unsigned char read_1820(void)
** 功能描述: 从18b20读出1B的数据
** 输 入: 无
** 全局变量: 无
** 调用模块: 无
** 说明：
** 注意：
**************************************************************/
unsigned char read_1820(void)
{
unsigned char temp,k,n;
temp=0;
for(n=0;n<8;n++)
{
CLR_TEM_SDT;
SET_TEM_SDT; //从高到低再到高，产生读间隙
CLR_TEM_DDR; //设为输入
k=CHECK_TEM_SDT; //读数据,从低位开始
if(k)
temp|=(1<<n);
else
temp&=~(1<<n);
delay_nus(50); //60~120us
SET_TEM_DDR; //设为输出
}
return (temp);
}
/**************************************************************
** 函数名称: unsigned char gettemp(void)
** 功能描述: 返回温度值
** 输 入: 无
** 全局变量:
** 调用模块: 无
** 说明：wmh为温度的高位,wml为温度的低位，返回值为温度值，范围0~99摄氏度，字符型
** 注意：
**************************************************************/
float gettemp(void) //读取温度值
{
float t;
unsigned char temh,teml,wm0,wm1,wm2,wm3,wmh,wml;
int temp;
init_1820(); //复位18b20
write_1820(0xCC); // 跳过ROM
write_1820(0x44); // 温度变换
init_1820();
write_1820(0xCC); // 跳过ROM
write_1820(0xbe); // 写暂存存储器
teml=read_1820(); //读数据
temh=read_1820();
//wm0=teml>>4; //只要高8位的低四位和低8位的高四位，温度范围0~99
// wm1=temh<<4;
temp=temh;
temp<<=8; //两个字节组合为1个字
temp=temp|teml;
t=temp*0.0625; //温度在寄存器中是12位，分辨率是0.0625
temp=t*10+0.5;
return t;
/* wm2=wm1+wm0; //16进制转10进制
wm3=wm2/100;
wmh=(wm2%100)/10; //wmh是显示的高位，wml是显示的低位
wml=(wm2%100)%10;
temp=wmh*10+wml;
return temp;*/
}
void deal_temp(unsigned char tmp) //处理函数，当前温度与温度上下限比较
{
DDRG|=(1<<4); //蜂鸣器端:PG4
if(tmp!=85)
{
if(tmp>=TEM_MAX)
{
PORTG|=(1<<4);
delay_nus(80);
PORTE=0xf0;//警告灯:PE
PORTG=0;delay_nus(200);
}
else if(tmp<=TEM_MIN)
{
PORTG|=(1<<4);
delay_nus(100);
PORTE=0x0f;//警告灯:PE
PORTG=0;
delay_nus(100);
}
}
}
5、调试过程。
调试过程中发生了许多显示效果不佳的状况或者bug，下面都一一列举。
a/实验时遇到了闪烁时间不够长的问题，先是试图用中断置初值控制定时长度解决这一问题，可是程序功能如此庞大，又设计按键控制，若全置于中断中实现显然难度很大。于是改用多次调用增加延时的办法，同样一句语句，多次循环调用后便有很好的显示效果，显示的数字清晰可见又避免了中断的复杂。
b/实验时出现了很多由自己设计不缜密造成的恶劣效果，都加以改善。如第一个按键的功能执行完直接跳入第二个按键功能，是因为case中缺少break语句造成的失误，补上break后做完直接跳出，等待下一个按键触发之后才会继续有灯亮起。
6、最终的实现结果分析。
1.能够在LED上显示瞬时温度。
2. 可以通过改动程序来实现改变记录温度间隔。
3.在高于警告温度时，单片机的后四位警告灯亮，低于警告温度时候，前四位亮。
4．按下A键，能够在初始设置的高温警告温度的基础上加一，按几下加几，来提升警告温度门限。
5. 按下B键，能够在初始设置的高温警告温度的基础上减一，按几下减几，来提降低告温度门限。
6.按下C键，能够在初始设置的低温警告温度的基础上加一，按几下加几，来提升警告温度门限。
7. 按下D键，能够在初始设置的低温警告温度的基础上减一，按几下减几，来提降低告温度门限。
四．课程设计总结（收获、心得、建议等）
在通过本次课程中，我们遇到很多问题，但是与此同时，我们也学到了很多，对于本次课题的心得体会，我们觉得有以下几点:
1、不管做什么事,计划是很重要的。没有一个完好的计划，做事情就会没有一个好的顺序，做事情会比较乱，很难成功。而有一个好的计划，不管做什么事都会事半功倍，做事心中有数，明确重点和缓急，不会有疏漏。这样才能提高成功率。
2、做事要多动脑,选出最好的方法。一件事往往有多种解决方法，一个好的方法，不仅能使事情事半功倍，而且往往决定最后的成与败，所以做事时一定要多动一下脑筋，想出最好的方法。
3、要注意细节。细节决定成败，这句话在这次课题中不仅一次得到了印证，特别是在软件的编程过程中，一点点的错误就会使你整个程序不能运行。因此我们不仅仅要有整体意识，也要注意细节，不要因一个关键地方的一个细节而导致满盘皆输。
4、团队合作很重要。团队做一件事时，要发挥出门一个人的长处。人无完人，但一个团队可以互相帮助，互相补充，只要互相合作，个人完成各自专长的，离成功就只有一步之遥。人人总是有疏漏的方面，但是只要互相合作，互相交流，就会考虑问题更全面化，在本次课题中，我们组团结合作不仅事半功倍，而且发现了一些好的有趣的构想，是我们对单片机有了更浓的兴趣。
5、最后，也是最重要的一点，通过这次课题，我们学到了很多有关单片机方面的知识，也对单片机有了更深入的了解。使我们受益匪浅。
五．参考资料
EasyAVR公司的一些官方资料:
《面向新手的AVR开发工具，及基本知识》
《EasyAVR M128 底板原理图》
《ICCAVR 软件中文说明书》
《EasyAVR M128 V2 快速入门》
以及学校资料：
《AVR开发板的硬件注意事项》
六．实验心得
在做AVR单片机实验之前，我对单片机的设计以及编程都没有太多的了解，虽然学过单片机这门课程，但是没有过实践，当自己做实验时，还是遇到了很多困难，比如在实验初期对AVRstudio软件不熟悉，无从下手，到实验时，代码多处错误而无法排错，多谢了老师对我的指导点拨，最后实验才能完成。
通过这次AVR实验，使我学到了不少实用知识，更重要的是，做实验的过程，思考问题的方法，这与做其他实验都是通用的，使我受益匪浅。