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1、大连民族学院2010级通信工程专业单片机系统课程设计报告信息与通通信工程程学院单片机系系统课程程设计报报告完成日期期：20012年11月 166日31目 录目录1一、设计计任务和和要求111.1 设计任任务11.2 性能指指标1二、设计计方案222.1.方案设设计22.1.1 单单片机控控制模块块的选择择论证222.1.2 温温度湿度度检测模模块的选选择与论论证22.1.3 显显示模块块的选择择与论证证22.2 本设计计采用方方案及原原理3三、系统统硬件设设计43.1 单片机机最小系系统设计计43.2 温湿度度采集电电路53.3 电源电电路63.4 光敏电电阻接入入电路663.5 键盘电电路8
2、3.6 LCDD显示电电路83.7 报警电电路93.8串串行接口口电路99四.系统统软件设设计1004.1 主程序序设计1104.2 LCDD128864模模块程序序114.3 DHTT11模模块程序序124.4 光敏电电阻模块块程序114五.调试试及性能能分析1155.1调调试过程程中出现现的问题题155.2 性能分分析155六.心得得体会116参考文献献17附录1 程序清清单188附录2 电路原原理图224附录3 PCBB图25附录4 硬件电电路板图图26一、设计计任务和和要求1.1设设计任务务基本要求求：（1） 利用单单片机控控制传感感器采集集环境温温湿度，光光照强度度等参数数，并在在液
3、晶屏屏上显示示环境参参数值。（2）系系统设有有键盘，可可实现系系统参数数的设置置。提高部分分：（1） 将上述环环境数据据记录在在SD或或TF卡卡上；（2）采采集并显显示三轴轴加速度度值；（3）无无线传输输所测环环境参数数。1.2性性能指标标（1）温温度湿度度光照强强度显示示：用LCDD128864进进行显示示。（2）环环境温度度：单位/。（3）环环境湿度度：单位/%RHH。（4）环环境光强强：单位/luxx（5）键键盘（6）报报警二、设计计方案2.1.方案设设计2.1.1单片片机控制制模块的的选择论论证方案一：单片机机选用SSTC112C55A600S2，这这款单片片机有第第二串口口，有AA/
4、D转转换，有有PWMM/PCCA功能能，有内内部EEEPROOM可内内部实现现A/DD转换。方案二：采用XXC90000系系列的FFPGAA。该类类器件具具有并行行处理能能力，能能快速的的响应外外部的各各种数字字信号。综上所述述，单片片机数学学运算功功能较强强。在程程序相互互调用方方面，处处理方便便灵活，性性能稳定定，适合合实际应应用。且且单片机机技术发发展较为为成熟，价价格便宜宜，而FFPGAA芯片价价格较昂昂贵。则则选择方方案一。2.1.2 温度度湿度检检测模块块的选择择与论证证方案一：温度湿湿度的采采集模块块采用DDHT111。DDHT111是一一款数字字输出的的复合传传感器，包包含一个
5、个电阻式式感湿元元件和NNTC式式温度检检测元件件，可测测2090%RH湿湿度，误误差5%RH，00500摄氏度度，误差差2摄氏氏度。方案二：选用DDS188B200温度传传感器和和HS111011湿度传传感器。DDS188B200是一线线式数字字温度传传感器，具具有独特特的单线线式接口口方式，测测量范围围在5551225，误差差为0.55。最高高精度可可达0.06225。HSS11001是电电容式湿湿度传感感器，可可测相对对湿度范范围在00%1100%RH，误误差为2%RRH综上所述述，虽然然方案二二的测试试范围和和精度都都比较好好，但DDHT111综合合性比较较强，则则选择方方案一。2.1
6、.3 显示示模块的的选择与与论证方案一：采用1128664液晶晶模块显显示测得得的数据据，可显显示较多多组的数数据，字字体较大大，可清清晰读数数，1228644为四行行八列中中文显示示器，可可以很清清晰的显显示温度度湿度光光照强度度等的指指标。方案二：采用116022液晶模模块显示示所测数数据，116022液晶接接线简单单方便，但但所显示示的不清清楚，没没有条理理性。综上所述述选择方方案一。2.2 本设计计采用方方案及原原理按照系统统设计的的功能的的要求，初初步确定定设计系系统由单单片机主主控模块块、电源源模块、显显示模块块、DHTT11环环境温湿湿度检测测模块、光光敏电阻阻模块、报报警、按按
7、键等模模块组成成。原理框图图：温度传感器DS18B20光敏电阻LM324放大电路CPU处理器STC89C51键盘输入控制电路系统电源12864液晶显示电路蜂鸣器报警电路三、系统统硬件设设计3.1 单片机机最小系系统设计计图3-11-1图3-11-2图3-11-3采用STTC122C5AA60SS2单片片机，PP0口接接上拉电电阻，110K*8排阻阻，晶振振电路采采用111.05592MM，333pF电电容，单单片机晶晶振的作作用是为为系统提提供基本本的时钟钟信号。通通常一个个系统共共用一个个晶振，便便于各部部分保持持同步。有有些通讯讯系统的的基频和和射频使使用不同同的晶振振，而通通过电子子调整
8、频频率的方方法保持持同步。3.2温温湿度采采集电路路图3-22-1单总线数数字温湿湿度传感感器DHHT111。这款款传感器器由广州州奥松电电子科技技有限公公司研发发，与单片片机的通通信十分分简洁方方便，无需外外接时钟钟信号，通信如如图发除此之外外，它还有有很多突突出的优优点: （1）温温湿度传传感器的的一体化化结构能能同时对对相对湿湿度和温温度进行行测量，并以数数字信号号输出，从而减减少用户户对信号号的预处处理负担担（2）独独特的单单总线数数据传输输线协议议使得读读取传感感器更加加便捷，而且还还有全部部校准数数据字节节，编码方方式为88位二进进制数。（3）440位二二进制数数据输出出，高位先先
9、出，格式为为：湿度整整数部分分8位，小数部部分8位位；温度整整数部分分8位，小数部部分8位位，最后88位为校校验字节节，为前332位数数据的和和。（4）宽宽工作电电压，几乎与与AT889S552的电电压相同同，为35.55V，而且功功耗较低低，通信最最大电流流为2.5mAA。其简要的的性能参参数如下下表所示示：从表中可可以看出出，它的测测量范围围较小，但对实实验或民民用已经经足够了了，如果要要工业使使用的话话，可选用用该公司司的同类类工业级级产品AAM3223，测量范范围为-55.0+1255.0度度，测量范范围为00.01000.0%RH,并且可可以和DDHT111完全全互换。按照说明明书的
10、要要求，DHTT11与与单片机机的连接接距离小小于200米时，需要在在VCCC和DAATA引引脚之间间接一个个5K左左右的电电阻，则则电路如如图所示示。3.3电电源电路路图3-33-1用J1 USBB供电，DD1为上上电指示示灯，JJ2为六六脚按键键，用来来控制板板子上电电。3.4光光敏电阻阻接入电电路图3-44-1光敏电阻阻的主要要特性及及参数 ：（1）光光电流、亮亮电阻。光光敏电阻阻器在一一定的外外加电压压下当有光光照射时时，流过的的电流称称为光电电流，外加电电压与光光电流之之比称为为亮电阻阻，常用“1000LX”表示。 （2）暗暗电流、暗暗电阻。光光敏电阻阻在一定定的外加加电压下下，当没
11、有有光照射射的时候候，流过的的电流称称为暗电电流。外外加电压压与暗电电流之比比称为暗暗电阻，常用“0LXX”表示。 （3）灵灵敏度。灵灵敏度是是指光敏敏电阻不不受光照照射时的的电阻值值（暗电阻阻）受光光照射时时的电阻阻值（亮电阻阻）的相对对变化值值。（4）在在一定外外加电压压下，光敏电电阻的光光电流和和光通量量之间的的关系。不不同类型型光敏电电阻光照照特性不不同，但光照照特性曲曲线均呈呈非线性性。因此此它不宜宜作定量量检测元元件，这是光光敏电阻阻的不足足之处。一一般在自自动控制制系统中中用作光光电开关关。（5）光光敏电阻阻的光谱谱特性光光谱特性性与光敏敏电阻的的材料有有关。硫硫化铅光光敏电阻阻
12、在较宽宽的光谱谱范围内内均有较较高的灵灵敏度，峰值在在红外区区域，化镉镉、硒化化镉的峰峰值在可可见光区区域。因因此，在选用用光敏电电阻时，应把光光敏电阻阻的材料料和光源源的种类类结合起起来考虑虑，才能获获得满意意的效果果。（6）光光敏电阻阻的伏安安特性：在一定定照度下下，加在光光敏电阻阻两端的的电压与与电流之之间的关关系称为为伏安特特性。在在给定偏偏压下,光照度度较大，光电流流也越大大。在一一定的光光照度下下，所加的的电压越越大，光电流流越大，而且无无饱和现现象。但但是电压压不能无无限地增增大，因为任任何光敏敏电阻都都受额定定功率、最最高工作作电和额额定电流流的限制制。超过过最高工工作电压压和
13、最大大额定电电流，可能导导致光敏敏电阻永永久性损损坏。 （7）当当光敏电电阻受到到脉冲光光照射时时，光电流流要经过过一段时时间才能能达到稳稳定值，而在停停止光照照后，光电流流也不立立刻为零零，这就是是光敏电电阻的时时延特性性。由于于不同材材料的光光敏，电阻时时延特性性不同，所以它它们的频频率特性性也不同同，硫化铅铅的使用用频率比比硫化镉镉高得多多，但多数数光敏电电阻的时时延都比比较大，所以，它不能能用在要要求快速速响应的的场合。3.5 键盘电电路图3-55-1本设计的的控制输输入部分分为简单单的四个个按键：由于单单片机默默认状态态下端口口引脚为为高电平平，可以接接上按键键与地相相连。单片机机检
14、测按按键端口口的电平平情况来来决定是是否有按按键按下下和哪个个按键被被按下，抖动问问题采用用软件延延时方式式，减少硬硬件电路路设计，电路如如图所示示。3.6 LCDD显示电电路由引脚的的应用考考虑，LLCD接接为串行行显示，当当模块的的PSBB脚接低低电平时时，模块块即进入入串行接接口模式式。串行行模式使使用串行行数据线线SIDD与串行行时钟线线SCLLK来传传送数据据，即构构成2线线串行模模式。图3-66-13.7 报警电电路图3-77-1根据蜂鸣鸣器的参参数，电压1.31.55V，电流20080mmA，电阻68 知，可用选选用集成成放大芯芯片LMM3866 驱动动，但更经经济的是是用一个个
15、三极管管90112 或或85550 驱驱动即可可，电路如如图所示示。3.8 串行接接口电路路图3-88-1四.系统统软件设设计4.1 主程序序设计voidd maain()uchhar k,jj;LCDD_innit();LCDD_diis_ccodee(0,1,llcd);LCDD_diis_ccodee(1,0,llcd11);LCDD_diis_ccodee(2,0,llcd22);LCDD_diis_ccodee(3,0,llcd33);whiile(1)reead_io();/读取取温湿度度数据/cleear_gcrrom();/湿度foor(kk=0; k2; k+)llcd_po
16、ss(3,k+33);wwritte_ddataa(sttr1k);/cleear_gcrrom();/温度foor(jj=0; j00) wwritte_ddataa(*ss); /写写数据 ss+; /*初始化化LCDD*/voidd Lccd_iinitt(vooid) delaay(550); wriite_cmdd(0xx30); /选选择基本本指令集集delaay(11); wriite_cmdd(0xx30); /选选择8bbit数数据流delaay(11); wriite_cmdd(0xx0c); /开开显示(无游标标、不反反白)delaay(11); wriite_cmdd(
17、0xx01); /清清除显示示，并且且设定地地址指针针为000Hdelaay(330);/*串行发发送一个个字节*/voidd seend_bytte(uuchaar bbytee) uccharr i; foor(ii=0;i88;i+) SCCLK = 00; bytte=bbytee11; /左移一一位先发送送高位的的数据 SIDD = CY; /移移出的位位给SIID SCLLK = 1;/上上升沿触触发发送送 SCLLK = 0; /*写指令令*/voidd wrritee_cmmd(uuchaar ccmd) dellay(1);SIDD = 0;SCLLK = 0;dellay(
18、5);P0 = ccmd;dellay(5);SCLLK = 1;dellay(5);SCLLK = 0;/*写数据据*/voidd wrritee_daata(uchhar datt) dellay(1);SIDD = 0;SCLLK = 0;P0 = ddat;dellay(5);SCLLK = 1;dellay(5);SCLLK = 0;/*延时子子程序*/voidd deelayy(uiint a)uinnt ii;whiile(a-)foor(ii=0; i1133; ii+);4.3 DHTT11模模块程序序uchaar rreceeivee_byyte()/接收一一个字节节uch
19、har i,ttempp;forr(i=0;ii8; i+)coountt = 2;whhilee(!io) & coountt+)/等等待500us低低电平结结束，并并防止死死循环teemp = 00;deelayy1();deelayy1();deelayy1();iff (iio=1) ttempp = 1;ccounnt = 2;wwhille(iio & ccounnt+);ellsettempp = 0;ddataa_byyte=11;ddataa_byyte=temmp;retturnn (ddataa_byyte);/*开始信信号*/voidd reead_io()/开始信信号
20、，读读数据并并校验io = 00;dellay(18);/主机拉拉低188msio = 11;/DATTA总线线由上拉拉电阻拉拉高 主主机延时时20uusdellay11();dellay11();dellay11();dellay11();io = 11;/主机设设置为输输入高电电平，判判断从机机响应信信号if(!ioo)coountt = 2;whhilee(!io)&ccounnt+);/判断断DHTT11发发出800us低低电平响响应信号号是否结结束coountt = 2;whhilee(ioo & coountt+);/判断DDHT111拉高高总线880uss高电平平是否结结束RHH
21、_teemp = rreceeivee_byyte(); RLL_teemp = rreceeivee_byyte(); THH_teemp = rreceeivee_byyte(); TLL_teemp = rreceeivee_byyte(); CKK_teemp = rreceeivee_byyte();ioo = 1;nuum = (RRH_ttempp + RL_temmp + THH_teemp + TTL_ttempp);/数据据校验iff(nuum = CCK_ttempp)RRH_ddataa = RH_temmp; RL_datta = RLL_teemp;TTH_ddat
22、aa = TH_temmp; TL_datta = TLL_teemp; CK_datta = CKK_teemp;/湿湿度整数数部分strr100 = (ccharr)(00x300 + RH_datta/110);strr111 = (ccharr)(00x300 + RH_datta%110);/温温度整数数部分strr200 = (ccharr)(00x300 + TH_datta/110);strr211 = (ccharr)(00x300 + TH_datta%110);/*E N DD*/4.4 光敏电电阻模块块程序unsiigneed ccharr addc08804( voo
23、id ) /读读AD008044子程序序 unnsiggnedd chhar adddataa,i; rrd=11;wrr=1;/iint11=1; /读ADDC08804前前准备 P11=0xxff; /PP1全部部置一准准备 cs=00;wrr=0;wr=1; /启启动ADDC08804开开始测电电压 rdd=0; /开始始读转换换后数据据 i=i; i=i; /无无意义语语句，用用于延时时等待AADC008044读数完完毕 addaata=P1;/读读出的数数据赋与与addaate rd=1;ccs=11;/读数完完毕 addaata=adddataa/2; retuurn(adddat
24、aa);/返回回最后读读出的数数据 五.调试试及性能能分析5.1调调试过程程中出现现的问题题首先，在在调试时时，先下下载一个个LCDD显示程程序，但但LCDD没有结结果，经经过测量量，发现现由于滑滑动变阻阻器的阻阻值太大大，导致致LCDD背光太太低，致致使LCCD没有有显示，把把滑动变变阻器阻阻值调小小后，则则程序出出现结果果。5.2 性能分分析此系统实实现的是是环境温温湿度光光照强度度的显示示，以及及报警功功能，按按键设计计等。单单总线数数字温度度、湿度度传感器器，应用用单片机机原理，LLCD显显示技术术，实现现了实验验室多点点温湿度度参数的的实时显显示和超超限报警警系统，保保障了实实验室环
25、环境的可可靠性，有有效地提提高了实实验成功功率。系统集集成度高高，操作作容易，可可靠性好好，具有有较高的的实用价价值，实实践表明明，该系系统能够够对温度度、湿度度进行检检测，适适合于对对数据采采样频率率要求不不是很高高的应用用场合六.心得得体会为了设计计出基于于单片机机的环境境温湿度度检测系系统，搜集了了大量的的芯片手手册，查阅了了较多的的图书资资料，复习了了所学的的课本教教材，分两个个阶段对对系统进进行了设设计前期的的基本设设计和后后期的探探索设计计。 前前期的设设计，在种类类繁多的的温度和和湿度传传感器中中选定了了由广州州奥松公公司生产产的单总总线数字字温湿度度传感器器DHTT11，这款传
26、传感器的的优势在在于通信信协议相相对来说说比较简简洁，产品价价格低廉廉，这对设设计低成成本，高精度度的温湿湿度检测测系统十十分有必必要。 对于功功能方面面的要求求，在调查查了市场场上的同同类产品品之后，根据实实际需求求来设计计的。市市场上的的温湿度度检测系系统的功功能为，检测并并显示温温湿度数数据，设置报报警点并并报警，与上层层监控设设备通信信。因此此设计正正是，从从这几个个方面的的要求出出发，利用单单片机本本身的特特点，来实现现系统的的功能。 后期的探索设计，提升了系统的性能。 由于第一次设计基于单片机的系统，虽然完成了基本的设计要求，但在设计过程中遇到了许多硬件和软件问题还没有完全解决，设
27、计的过程也是模块式的，没有完整系统的总体规划，后期的探索设计只是从理论上进行了可行性分析，没有做出相应的硬件并调试符合预期构想。因此，以后还必须加强单片机系统设计的能力，毕业设计只是一个浅薄的入门。 当然，在设计过程中，应虚心听取他人的建议和意见，对解决设计过程中的问题都很有帮助。展望未来来，最终的的系统应应该为基基于单片片机的多多功能环环境检测测系统，它不仅仅可以检检测环境境的温度度、湿度度、照度度等所需需的环境境变量并并显示在在液晶屏屏幕上，可以根根据设定定的限值值进行报报警提示示，可以以以时间顺顺序存储储大量的的检测数数据，并根据据需要发发送给上上层分析析处理设设备，还可以以用红外外遥控
28、实实行远程程无线控控制，除此之之外，电源系系统可以以适应各各种供电电场合，并存储储部分电电能，断电后后确保系系统可继继续工作作一定时时间。参考文献献1李李瀚荪.简明电电路分析析.北京京：高等等教育出出版社2200222康康光华.电子技技术基础础-模拟拟部分.北京：高等教教育出版版社19979 3康康光华.电子技技术基础础-数字字部分.北京：高等教教育出版版社19980 4马马金龙.信号与与系统.北京：科学出出版社220066 5唐唐颖.单单片机原原理与应应用.北北京：北京大大学出版版社20008 6郑郑莉.董渊.张瑞丰丰.C+语言言程序设设计.北北京:清华大大学出版版社20004 7唐唐文彦.
29、传感器器.北京京：机械工业业出版社社20110 8陈陈尔绍等等.电子子控制电电路实例例.北京京：电子工工业出版版社20004 9姜姜威.实实用电子子系统设设计基础础.北京京：北京理理工大学学出版社社20008 10毛兴武武等.新新型电子子器件及及其应用用技术.北京：中国电电力出版版社20010 11孟贵华华.电子子元器件件选用入入门.北北京：机械工工业出版版社20004 12黎小桃桃等.PProttel999 入入门与提提高.北北京：电子工工业出版版社20009 13郭强.液晶显显示模块块应用与与调试.北京：电子工工业出版版社20010 14陈涛.单片机机应用及及C511 程序序设计.北京：机
30、械工工业出版版社20008 15钟睿.MCSS-511 单片片机原理理及应用用开发技技术.北北京：中国铁铁道出版版社20006附录1程程序清单单/*DHHT111与1228644LCDD*/* DDHT111总线线接P110 */* 晶晶振 11.05992M */*/#inccludde #deffinee uccharr unnsiggnedd chhar#deffinee uiint unssignned inttuchaar lccd_xx,lccd_yy,daata_bytte=00,coountt;uintt THH_daata,TL_datta,RRH_ddataa,RLL_da
31、ata,CK_datta;uintt THH_teemp,TL_temmp,RRH_ttempp,RLL_teemp,CK_temmp;uchaar nnum;voidd reead_io();voidd deelayy(uiint a);/延延时子函函数voidd lccd_ppos(unssignned chaar XX,unnsiggnedd chhar Y);voidd LCCD_iinitt();/LLCD初初始化程程序voidd LCCD_ddis_codde(uuchaar xx,uccharr y,uchhar codde *s);/显显示函数数voidd wrritee_da
32、ata(uchhar datt);/写数数据voidd wrritee_cmmd(uuchaar ccmd);/写指令令voidd deelayy1();/10uus延时时/*汉汉字地址址表*/uchaar ccodee adddr_tabb=0x800,0xx81,0x882,00x833,0xx84,0x885,00x866,0xx87,/第第一行汉汉字位置置0x900,0xx91,0x992,00x933,0xx94,0x995,00x966,0xx97,/第第二行汉汉字位置置0x888,0xx89,0x88a,00x8bb,0xx8c,0x88d,00x8ee,0xx8f,/第第三行汉
33、汉字位置置0x988,0xx99,0x99a,00x9bb,0xx9c,0x99d,00x9ee,0xx9f,/第第四行汉汉字位置置;sbitt SIID = P001;/读读写信号号sbitt SCCLK = PP000;/串行时时钟信号号sbitt ioo = P13;/DHHT111总线uchaar ccodee lccd=环境监监测系统统;uchaar ccodee lccd1=温度度: ;uchaar ccodee lccd2=湿度度: %RHH;uchaar ccodee lccd3=光强强: luxx;uchaar sstr11= ;uchaar sstr22= ;/*主程序序*
34、/ voidd maain()uchhar k,jj;LCDD_innit();LCDD_diis_ccodee(0,1,llcd);LCDD_diis_ccodee(1,0,llcd11);LCDD_diis_ccodee(2,0,llcd22);LCDD_diis_ccodee(3,0,llcd33);whiile(1)reead_io();/读取取温湿度度数据/cleear_gcrrom();/湿度foor(kk=0; k2; k+)llcd_poss(3,k+33);wwritte_ddataa(sttr1k);/cleear_gcrrom();/温度foor(jj=0; j2; j+
35、)llcd_poss(2,j+33);wwritte_ddataa(sttr2j);deelayy(5000); /*延时程程序*/voidd deelayy1()/延延时100usunssignned chaar ii;forr(i=0; i33; ii+);/*显示程程序*/voidd lccd_ppos(unssignned chaar XX,unnsiggnedd chhar Y)unssignned chaar ppos;if ( XX = 1 ) poss = 0x880 ; elsse iif ( X = 2 ) poss = 0x990 ; elsse iif ( X = 3
36、) poss = 0x888 ; elsse poss = 0x998 ; wriite_cmdd(Y | ppos);/数数据指针针=800+地址址变量/*DHHT111模块*/uchaar rreceeivee_byyte()/接收一一个字节节uchhar i,ttempp;forr(i=0;ii8; i+)coountt = 2;whhilee(!io) & coountt+)/等等待500us低低电平结结束，并并防止死死循环teemp = 00;deelayy1();deelayy1();deelayy1();iff (iio=1) ttempp = 1;ccounnt = 2;wwh
37、ille(iio & ccounnt+);ellsettempp = 0;ddataa_byyte=11;ddataa_byyte|=teemp;retturnn (ddataa_byyte);/*开始信信号*/voidd reead_io()/开始信信号，读读数据并并校验io = 00;dellay(18);/主机拉拉低188msio = 11;/DATTA总线线由上拉拉电阻拉拉高 主主机延时时20uusdellay11();dellay11();dellay11();dellay11();io = 11;/主机设设置为输输入高电电平，判判断从机机响应信信号if(!ioo)coountt =
38、 2;whhilee(!io)&ccounnt+);/判断断DHTT11发发出800us低低电平响响应信号号是否结结束coountt = 2;whhilee(ioo & coountt+);/判断DDHT111拉高高总线880uss高电平平是否结结束RHH_teemp = rreceeivee_byyte(); RLL_teemp = rreceeivee_byyte(); THH_teemp = rreceeivee_byyte(); TLL_teemp = rreceeivee_byyte(); CKK_teemp = rreceeivee_byyte();ioo = 1;nuum = (RRH_ttempp + RL_temmp + THH_teemp + TTL_ttempp);/数据据校验iff(nuum = CCK_ttempp)RRH_ddataa = RH_temmp; RL_datta = RLL_teemp;TTH_ddataa = TH_temmp; TL_datta = TLL_teemp;