单片机原理实验5(7)

单片机原理实验

较缓慢，100mS测一次热系统的温度已可满足绝大多数应用要求，按图5.1电路所给出的参数，由(3)式可计算出振荡电路输出信号在100mS内脉冲数与温度之间的关系，如表4.2第3栏所示。

2． 脉冲计数值换算为温度的算法原理

按前述的测温原理，单片机能够直接测量的是100mS内振荡器输出脉冲的个数，由于NTC10K热敏电阻的非线性，要将100mS的脉冲数转换成相应温度只能采用反函数的查表方法（只适用于单调的函数）。反查函数（单调上长）表的方法如下：①由0℃到99℃，从表中逐一取出各温度点的脉冲数；②求出“当前脉冲数-某温度点脉冲数”的差，若“差”≥0则取下一个温度点的脉冲数，再求“差”，直至“差”＜0时转下一步骤；③上一步骤确定当前温度在相邻的两温度点之间，还应判断当前温度与这两温度点中的哪个点更接近，判断方法如下：若“当前脉冲数-前个温度点脉冲数”（正）＋“当前脉冲数-后个温度点脉冲数”(负，补码）≥0（有进位），则表明当前温度更接近后一个温度点。

←0 例如T1计数器记录的当前脉冲数为693

←0 （2B5H），查表4.2可知该脉冲数的大小介于

27℃的脉冲数680（2A8H）和28℃的脉冲数705

由TEMP1查表取出某温度（2C1H）之间，因此“当前脉冲数-前个温度点

点脉冲数；←当前脉冲数”=000DH，“当前脉冲数-后个温度点脉

脉冲数-某温度点脉冲数 冲数”=FFF4H，两者之和为0001H，进位位=1，表明当前温度更接近28℃。

若将当前脉冲数暂存在，“当前脉冲数-前个温度点脉冲数”暂存在，“当前脉冲数-后个温度点脉冲数”暂存在，转换结果当前温度保存在中，则上述算法可用图5.2所示流图表示，程序清单如下。

;====脉冲计数值查表转换为温度==== ;入口条件=当前脉冲计数值

;出口=温度值(压缩BCD码) ;使用R2～R7,ACC,PSW,B,DPTR FTEMP: CLR A

MOV TEMP1,A MOV R6,A MOV R7,A

MOV DPTR,#TTAB

FTP0: MOV A,TEMP1 ;读某温度脉冲数 RL A

MOVC A,@A+DPTR MOV R4,A

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“差”≥0？ Y N +1 ← N TEMP1=99？ Y + N 非进位？ 0则减1 Y 转压缩BCD码 返回 图5.2：脉冲数转换温度算法流程

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MOV A,TEMP1 RL A INC A

MOVC A,@A+DPTR MOV R5,A

CLR C ;=当前脉冲数-某温度脉冲数 MOV A,R3 SUBB A,R5 MOV R5,A MOV A,R2 SUBB A,R4 MOV R4,A

JC FTP2 ;\当前脉冲数<某温度脉冲数\则转移 MOV A,R5 ;= MOV R7,A MOV A,R4 MOV R6,A MOV A,TEMP1 CJNE A,#99,FTP1 SJMP FTP3 FTP1: INC TEMP1 SJMP FTP0 FTP2: MOV A,R5 ADD A,R7 MOV A,R4 ADDC A,R6 JC FTP3 MOV A,TEMP1 JZ FTP3

DEC TEMP1

FTP3: MOV A,TEMP1 ;温度值转换为压缩BCD码 MOV B,#10 DIV AB SWAP A ADD A,B MOV TEMP1,A RET

TTAB: DW 213,224,235,246,258,270,283,296,310,324 DW 339,354,370,387,404,421,439,458,477,497

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DW 518,539,561,583,606,630,654,680,705,731 DW 758,786,814,843,873,903,934,965,997,1030

DW 1063,1097,1131,1166,1202,1238,1274,1311,1348,1386 DW 1424,1463,1502,1542,1581,1621,1662,1702,1743,1784 DW 1825,1867,1908,1950,1991,2033,2075,2116,2158,2200 DW 2241,2283,2324,2365,2406,2447,2487,2527,2567,2607 DW 2646,2686,2724,2763,2801,2838,2876,2913,2949,2985 DW 3020,3056,3090,3124,3158,3191,3224,3256,3288,3319

3． 内部RAM的统筹规划

在实验三中，我们曾经强调：用汇编语言编程时，程序员必须对CPU资源进行统筹规划，必须在主程序的开始处对所有IO口和变量进行定义，于方便CPU资源的统筹规划、调整和修改；实验四中将IO口和变量定义部分独立成1个子程序模块。IO口的分配与硬件设计有关，不能随意更改，而内部RAM分配则由程序员安排，有很大的调整空间，然而内部RAM分配一般应遵循以下原则：①00H～1FH单元为工作寄存器区，即4个组的R0～R7，R0～R7一般用于保存各种运算的中间结果或循环控制变量，这些量只对某个模块有意义，退出该模块后其内保存的数据已没有意义，因而各模块均可重复使用这些工作寄存器。由于中断请求的断点是随机的，因此主程序、不同优先级的中断服务子程序不能使用同一组工作寄存器。②20H～2FH单元为可位寻址区，该区域一般用于存储位控制变量或用户自定义状态标志位，如键状态位等。③30H～7FH单元为可直接寻址区，该区应分为30H～XXH段和XXH+1～7FH段，前者用于保存重要变量，程序频繁访问这些存储单元，用于控制程序运行；后者为堆栈区，用于程序断点保护、中断现场保护及模块间数据的传递。两段的分界XXH应视系统对堆栈深度的要求而定，涉及主程序所调用的子程序中最大的嵌套级数、中断是否有优先级设定、中断现场保护的数据量、中断服务程序内是否有子程序调用、用堆栈进行模块间数据传递的数量等。如，某系统主程序所调用子程序中最多有二级嵌套（需4个堆栈单元），中断有二个优先级，高优先级中断服务程序不需保护现场（需2个堆栈单元），低优先级中断服务程序需要保护ACC和PSW且内嵌单级子程序调用（需6个堆栈单元），没有用堆栈进行模块间数据传递，则该系统所需堆栈深度为12个单元。④80H～FFH（52系列）只能间接寻址，用于数量相对较大、程序较不频繁访问的数据存储，如串口数据收发等。

四、 实验内容

1． 温度测量及超上限报警系统设计

在实验板上设计一个系统，实现以下功能：①上电时4位数码管显示“8952”1秒，指示灯全亮。②紧接着显示当前测量的温度值，同时LD1灯亮表示当前显示内容为实测温度，此时按键K0~11无效，SW1和SW2键有效。③若按SW2键一次，可开始对报警上限温度(有效范围0000～0099)进行设置，LD2亮表示此时可以利用数码显示和按键K0~9进行上限温度赋值，K0~9键代表“0~9”数值键，每按1次数值键后，原4位显示数值在显示器上左移1位，新输入的数值从右边进入，输入数值的位数不限，但显示器的最高两位始终为零；若再按“SW2”键一次，显示器上显示的数值保存，重

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新显示实测温度，LD1亮。④在显示实测温度、LD1亮的情况下，若按SW1键一次，转换为温度报警器，此时显示器高两位显示设置的上限温度，低两位显示实测温度，LD3亮表示具有温度超限报警，此时不能对显示数值进行修改；一旦实测温度达到或超过设置的上限温度则LD8亮，否则LD8灭；再按SW1键一次重新显示温度，LD1亮。

请根据上述功能描述，用实验四所述的“状态分析法”对系统的状态、状态转移条件进行分析，得出系统的状态及其转移表；画出系统主程序框图、各工作状态细化流程图，写出主程序、各工作模块程序清单。

建立工作文件夹“E:\\学号\\实验五”，使用“WAVE 3.2”集成开发软件，以“MAIN.ASM”文件名建立源程序文件，录入、编辑“温度测量及超限报警系统”主程序。

2． 脉冲计数值换算为温度子程序设计

以“FTEMP.ASM”文件名建立源程序文件，录入、编辑脉冲计数值转换为温度值子程序。

3． 程序移植

将“实验四”中建立的5位LED数码管动态显示子程序DISP.ASM、初始化子程序INITIAL.ASM、变量及常数定义子程序VARDFN.ASM复制到当前工作文件夹。其中变量及常数定义子程序VARDFN.ASM需作适当的修改，添加温度测量值存储单元、100mS定时计数单元。

4． 软件调试

在工作文件夹中，以“PROJECT”文件名创建工程项目，将MAIN.ASM添加到模块文件中，编译项目直至通过。将编译通过的目标程序下载到实验板中，取下下载器，通电试运行。若目标程序运行不能达到预期效果，用实验一、所述方法进行模拟仿真，查找算法、程序错误，再编译、下载、运行目标程序直至达到预期效果，完成调试。

五、 实验报告要求

实验报告要求写明实验目的，并提交以下内容。

1． 简要表述本简易温度报警系统的状态、状态转移条件的分析过程，提交状态及其转移表。

2． 提交主程序、各工作模块子程序流图及程序清单（赋值模块除外）。 3． 回答思考题。

六、 思考题

1． 试从充放电过程的暂态方程出发说明为什么555振荡器输出高、低电平的时间为什么满足(1)、(2)式。

2． 在所有程序中多次使用工作寄存器，试述为什么可以这样作？ 3． 试简述你的设计、调试体会。

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实验六、中断实验 ――简易温度控制器设计

一、

实验目地

1． 掌握中断及中断服务程序的设计方法。

2． 掌握可控硅导通角控制方法和简易温度控制器设计方法。

3． 进一步学习程序移植方法、模块化程序设计方法，巩固状态及其转移分析方法。

二、 实验设备

PC 兼容机1台、目标程序下载接口电路1套、AT89S52实验板1套；操作系统为WindowsXP，安装有单片机集成开发软件“WAVE 3.2”和下载器驱动软件。

三、 实验原理

1． 可控硅导通角控制方法

用单片机控制可控硅导通角的控制电路如图6.1所示，电路可分成可控硅导通角控制电路（即加热功率调整电路）和工频同步电路二个部分。

可控硅是可控硅整流元件的简称，是一种具有三个PN 结的四层结构的大功率半导体器件，亦称为晶闸管。具有体积小、结构相对简单、功能强等特点，是比较常用的半导体器件之一。该器件被广泛应用于各种电子设备和电子产品中，如可控整流、逆变、变频、交流负载调压、无触点开关等。一般来说，可控硅主要用于强电电路，单片机系统对可控硅的控制应采用光隔离，单片机先控制光耦合可控硅（如MOC3021，100mA/400V），由光耦合可控硅再驱动大功率的可控硅。本实验板仅从控制原理角度出发，暂不考虑大功率可控硅驱动问题。如图6.1所示，采用100Ω/2W的功率电阻作为加热器，使用9Vac的交流电源，并将实验五所述的热敏电阻紧贴功率电阻，由单片机实时监测温度，直接控制光耦合可控硅，调整加热器功率，实现温度自动控制。

D1~4组成全波整流电路，为电源电路和工频同步电路所共用。D5将全波整流电路与电容滤波和稳压电路隔离（参见附录二总原理图），经隔离后A点的电压如图6.2(b)所示（若没有隔离，由于滤波电容的支撑，A点电位在任何时刻都不可能降为零）。全波整流电压经R2、R3和光耦合器IC2，后形成工频同步脉冲，如图6.2(c)

R5100/2WIC3MOC3021JP212CON29VACD44007工频交流电同步电路AD54007D340071D24007D14007C1470uF2IC2TLP521R21K+5VR310K43INT0u2加热功率调整电路+5VR4330KKG图6.1：可控硅导通角控制电路 32