多路溫度檢測系統(tǒng)的設計[文檔知識]

1、 密級： 公開 科學技術學院NANCHANG UNIVERSITY COLLEGE OFSCIENCE AND TECHNOLOGY 學 士 學 位 論 文 THESIS OF BACHELOR（20082012年）題 目 多路溫度檢測系統(tǒng)的設計 學 科 部： 信息學科部 專 業(yè)： 自動化 班 級： 081班 學 號： 學生姓名： 指導教師： 起訖日期： 2011.112012.6 青草綠多路溫度檢測系統(tǒng)的設計專業(yè)：自動化 學號： 學生姓名： 指導教師：摘要：本論文主要介紹多路溫度的自動巡檢、報警等，包括單片機AT89C51、A/D轉換ADC0831、溫度傳感器、放大器OP07E以及硬、軟件的

2、設計。本課題以高性能微處理器AT89C51單片機為核心，通過溫度傳感器Pa-t傳感器，將檢測到的數(shù)據(jù)輸入0P07E放大器放大100倍，再將放大后的信號輸入到ADC0831，經(jīng)過A/D轉換之后，其值由AT89C51處理，最后將其顯示在D4，D3，D2，D1共四個七段數(shù)碼管上。本系統(tǒng)能夠根據(jù)主控機的指令對溫度進行實時巡檢采集數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行存儲和顯示，本系統(tǒng)還包含了報警電路，當溫度高于或者低于某一個設定值時，啟動溫度異常報警等。而在軟件上，本系統(tǒng)采用C語言編程，并且利用proteus進行仿真完成。關鍵詞：溫度自動巡檢； AT89C51；ADC0831；溫度傳感器；Multiple tempera

3、ture sensing system designAbstract：This paper introduces the multi-channel temperature of the automatic data logging, alarm, etc., including the microcontroller AT89C51, A / D converter ADC0831, temperature sensor, amplifier OP07E and hardware and software design.The topics to low voltage, high-perf

4、ormance microprocessor AT89C51 microcontroller is the core temperature sensor Pa-t sensor the detected data input 0P07E amplified 100 times, and then amplified the data input to the ADC0831, after A / D conversion, the value of the AT89C51, at last, to appear in the D4, D3, D2, D1 of four seven-segm

5、ent digital tube. The system is capable of instruction on the temperature of the host computer for real-time inspection data collection, and data storage and display, the system also includes an alarm circuit, when the temperature is above or falls below a set value, the start temperature abnormal a

6、larm. In software, the system uses the C programming language, and use proteus simulation to complete.Keywords: temperature automatic inspection; AT89C51；ADC0831；temperature sensor；目 錄摘要IAbstract.II第一章 緒論11.1引言11.2主要研究的內(nèi)容11.3基本要求1第二章 多路溫度檢測系統(tǒng)硬件結構和模塊化設計22.1溫度檢測系統(tǒng)的總體結構22.2 AT89C5122.3模數(shù)轉換器ADC083142.4數(shù)

7、碼顯示器62.5放大器OP0762.6鍵盤7第三章 多路溫度檢測系統(tǒng)軟件設計83.1編程語言的選擇83.2系統(tǒng)軟件總體設計83.3系統(tǒng)軟件主流程83.4系統(tǒng)按鍵程序流程8第四章 多路溫度檢測系統(tǒng)仿真104.1 Proteus簡介104.2 Proteus的工作過程104.3系統(tǒng)仿真設計114.4系統(tǒng)調(diào)試14結論18參考文獻19致謝20附錄1：溫度檢測系統(tǒng)總硬件原理圖21附錄2：元器件清單21附錄3：溫度檢測系統(tǒng)源程序代碼22第一章 緒論1.1引言溫度在現(xiàn)實生活中是一個很重要的物理參數(shù)，也是在實際應用中使用最多的參數(shù)，而隨著社會的進步和工業(yè)技術的發(fā)展，人們也越來越重視溫度因素。因為它涉及到人們的

8、日常生活、科學研究、工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領域，如家禽家畜等養(yǎng)殖業(yè)在溫室環(huán)境下,可以保證家禽家畜的合適生長環(huán)境,使其健康生長和預防瘟疫的發(fā)生；當今大型倉庫、大型糧庫的監(jiān)測與控制現(xiàn)狀等?？梢哉f幾乎80%的部門都不得不考慮著溫度的因素。圍繞溫度檢測、控制等，市面上從而出現(xiàn)了溫度檢測儀表等，因為溫度在現(xiàn)實生活中的重要性，使得這些測量工具得到了廣泛應用。隨著科學技術的發(fā)展，這類儀表的發(fā)展也日新月異。特別是隨著計算機技術的迅猛發(fā)展，以單片機為主的嵌入式系統(tǒng)已廣泛應用于工業(yè)控制領域，形成了智能化的測量控制儀器，其實時性高、精度高，能夠綜合處理多點溫度等，從而引起了儀器儀表結構的根本性變革，也使得其有了更廣泛

9、的應用前景。目前市場上普遍存在的溫度檢測儀器大都是單點測量，同時還有溫度信息傳遞不及時、精度不夠的缺點，不利于工業(yè)控制者根據(jù)溫度變化及時做出決定。在這樣的形式下，開發(fā)一種能夠同時測量多點，并且實時性高，能夠綜合處理多點溫度信息的測量系統(tǒng)就很有必要。1.2主要研究的內(nèi)容以AT89C51單片機為核心，完成4路溫度的巡回檢測，溫度傳感器采用Pa-t傳感器，測量范圍為0120，放大器采用OP07E，溫度信號輸入采用差動放大形式，A/D轉換器采用串行ADC0831，用4位LED顯示器巡回顯示各路溫度，其中第1位為序號，第2至4位為該路的溫度值。每路溫度信號對應2個報警指示燈（1紅1黃），當溫度高于上限時

10、紅燈亮，低于下限時黃燈亮。各路溫度的上、下限值可在線設置。1.3基本要求1）以AT89C51單片機為核心（晶振11.0592MHZ），設計溫度巡回檢測系統(tǒng)。2）完成4路溫度檢測、放大及A/D轉換的設計。3）完成4路溫度的巡回顯示，當按下檢測鍵時，只顯示本路溫度，不巡回顯示，再次按下檢測鍵，進入報警溫度設置，當按下恢復鍵時，恢復巡回顯示。4）完成4路溫度的報警。5）完成4路溫度報警上、下限的設置。6）鍵盤采用中斷方式。7）程序設計語言采用C語言。8）在Proteus中進行仿真。第二章 多路溫度檢測系統(tǒng)硬件結構和模塊化設計2.1溫度檢測系統(tǒng)的總體結構溫度檢測系統(tǒng)硬件結構主要包括：傳感器、放大器、A

11、/D轉換、單片機、顯示、報警以及按鍵等。其系統(tǒng)硬件結構圖如下：傳感器放大器A/D轉換單片機顯示報警按鍵傳感器放大器圖1 系統(tǒng)硬件設計框圖2.2 AT89C51目前國內(nèi)市場上可供選擇的單片機的類型有很多種，以MCS-51 、MCS-96為主流系列。其中MCS-51 系列性能高價格便宜，開發(fā)用的仿真機研究較早并日趨完善，生產(chǎn)廠家較多，支持芯片種類繁多，適合不同應用場合的新機種不斷涌現(xiàn)，使得MCS- 51 系列單片機在國內(nèi)成為開發(fā)中小型嵌入式系統(tǒng)的首選。AT89C51是帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓、高性能8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀

12、存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供。 1）主要特性：與MCS-51 兼容；4K字節(jié)可編程閃爍存儲器；32可編程I/O線1288位內(nèi)部RAM；全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz；5個中斷源；數(shù)據(jù)保留時間：10年；壽命：1000寫/擦循環(huán)；兩個16位定時器/計數(shù)器；三級程序存儲器鎖定，可編程串行UA

13、RT通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。2）管腳說明圖2 AT89C51引腳圖P0：P0為一個8位漏極開路型雙向I/O端口，P0口可作通用I/O口使用，但在端口進行輸入操作前，應先向端口的輸出鎖存器寫“1”。在CPU訪問片外存儲器時，P0口自動作為地址/數(shù)據(jù)復用總線使用，分時向外部存儲器提供低8位地址和傳送8位雙向數(shù)據(jù)信號。在對EPROM編程時，由P0口輸入指令字節(jié)，而在驗證程序時，P0輸出指令字節(jié)（驗證時應外接上拉電阻）。P0口能以吸收電流的方式驅動8個LS型TTL負載。P1：P1是一個內(nèi)部帶上拉電阻的8位準雙向I/0端口，當P1輸出高電平時，能向外部提供拉電流負載，因此，不

14、需要外接上拉電阻。當端口用作輸入時，也應該先向端口的輸出鎖存器寫入“1”，然后再讀取端口數(shù)據(jù)。在對EPROM編程和驗證程序時，它用來輸入低8為地址，P1口能驅動4個LS型TTL負載。P2：P2為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存

15、器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3：P3管腳是一個內(nèi)部帶上拉電阻的8位多功能雙向I/O端口，可接收輸出4個TTL門負載。無論P3口作通用輸入口還是作第二輸入功能口使用，相應位的輸出鎖存器和第二輸出功能端都應置“1”。P3也可作為AT89C51的第二功能口，如表2-1所示。表1 P3口第二功能端口引腳第二功能P3.0RXD（串行輸入端）P3.1TXD（串行輸出端）P3.2/INT0（外部中斷0輸入端）P3.3/INT1（外部中斷1輸入端）P3.4T0（定時器0外部輸入）P3.5T1（定時器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器“寫”控制輸出信號）P3.

16、7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器“讀”控制輸出信號）P3口的第二功能是作為控制端口使用的。由于單片機沒有專設的控制信號引腳，單片機在進行外部存儲器和I/O端口擴展時所需要的控制信號必須由P3口提供，P3口第二功能相當于PC機中CPU的控制線引腳。RST：復位功能，單片機上電后，在該引腳上出現(xiàn)兩個機器周期寬度以上的高電平，就會使單片機復位。備用功能，在主電源掉電期間，該引腳Vpd可接+5v電源，當Vcc下降到低于規(guī)定的電平，而Vpd在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi)時，Vpd就向片內(nèi)RAM提供備用電源，以保持片內(nèi)RAM中信息不丟失，以便電壓恢復正常后單片機能正常運行。ALE/PROG：為低8位地址鎖存使能輸出編程脈沖

17、輸入端，當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號，即讀選信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但

18、在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘

19、信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。VCC：供電電壓。GND：接地。2.3模數(shù)轉換器ADC0831ADC0831 是美國國家半導體公司生產(chǎn)的一種 8 位分辨率、雙通道帶有串行接口的A/D轉換芯片。由于它體積小，兼容性強，性價比高而深受單片機愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。ADC0831的工作過程：首先將ADC0831的時鐘拉低，再將片選端CS置低，啟動A/D轉換。接下來在第一個時鐘的下降沿到來時，ADC0831的數(shù)據(jù)輸出端被拉低，準備輸出轉換數(shù)據(jù)。從時鐘的第二個下降沿到來開始，ADC0831開始輸出轉換數(shù)據(jù)，直到第九個

20、下降沿為止，共8位，輸出的順序從最高位到最低位。ADC0831啟動程序：/*0831初始化和數(shù)據(jù)讀取*/uchar readad0831() uchar i=0,tmp=0; DO1=1; CS1=1; delayUs(); CLK1=0; CS1=0; delayUs(); CLK1=1; delayUs(); CLK1=0; delayUs(); CLK1=1; delayUs(); CLK1=0; delayUs(); for(i=0;i=7;i+) tmp=1; /左移一位 if(DO1) tmp+; CLK1=1; delayUs(); CLK1=0; delayUs(); CS1=

21、1; return tmp;芯片接口說明圖3 ADC0831引腳圖CS: 片選使能，低電平芯片使能。VREF: 參考電壓輸入端，接+5V。GND: 芯片參考0電位。CLK: 芯片時鐘輸入（復用）。V（+）: 接電源正極。V（-）: 接電源負極。D0: A/D轉換數(shù)據(jù)輸出端。技術指標:8位分辨率；一般功耗為15mW；轉換時間為32us；5V電源供電時輸入電壓為05V之間。2.4數(shù)碼顯示器發(fā)光二極管簡稱為LED，由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當電子與空穴復合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光

22、，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。它是半導體二極管的一種，可以把電能轉化成光能；常簡寫為LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結組成，也具有單向導電性。當給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導體和由N型半導體組成的晶片，在P型半導體和N型半導體之間有一個過渡層，稱為PN結。在

23、某些半導體材料的PN結中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。PN結加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。 當它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽極流向陰極時，半導體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。本次設計選用的是四位一體共陽極數(shù)碼管。這類數(shù)碼管可以分為共陽極和共陰極，共陽極就是把所有LED的陽極連接到共同節(jié)點com，而每個LED的陰極非別為a、b、c、d、e、f、g及dp；共陰極則是把所有LED的陰極連接到共同接點com

24、，而每個LED的陽極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp。數(shù)碼管使用條件：段及小數(shù)點上加限流電阻；使用電壓：段、小數(shù)點，根據(jù)發(fā)光顏色決定；使用電壓: 靜態(tài)：80mA，動態(tài)：平均電流45mA，峰值電流：100Ma。2.5放大器OP07OP07是一種高精度單片運算放大器，具有極低的輸入失調(diào)電壓，極低的失調(diào)電壓溫漂，非常低的輸入噪聲電壓幅度及長期穩(wěn)定等特點?？蓮V泛應用于穩(wěn)定積分、精密絕對值電路、比較器及微弱信號的精確放大，尤其適應于宇航、軍工及要求微型化、高可靠的精密儀器儀表中。OP07作為一種低噪聲高精度運算放大器，特別適合做前級放大器。具有以下特點：1) 低的輸入噪聲電壓幅度0.35 VP-P

25、 (0.1Hz 10Hz)。2) 極低的輸入失調(diào)電壓10 V。3) 極低的輸入失調(diào)電壓溫漂0.2 V/ 。4) 具有長期的穩(wěn)定性0.2 V/MO。5) 低的輸入偏置電流 1nA。6) 高的共模抑制比126dB。7) 寬的共模輸入電壓范圍14V。8) 寬的電源電壓范圍 3V 22V。9) 可替代725、108A、741、AD510、1875 等電路。2.6鍵盤鍵盤選用四個不鎖存式按鍵，一端與地相接另一端與單片機直接相連，當?shù)谝粋€按鍵按下時產(chǎn)生一個低電平，系統(tǒng)進入單路溫度檢測，當再次按下第一個按鍵時，系統(tǒng)進入此路最高溫度報警值的設定，第二個和第三個按鍵分別是溫度加一鍵和減一鍵，當按下第四個按鍵時，

26、系統(tǒng)恢復四路溫度檢測。按鍵的作用只是簡單的實現(xiàn)接點的接通或斷開，按鍵的去抖動、按鍵的編碼的形成和按鍵的識別等均由軟件來完成。第三章 多路溫度檢測系統(tǒng)軟件設計3.1編程語言的選擇軟件開發(fā)的過程中，對編程語言的選擇有著重要的意義。目前一般有匯編語言、C語言、C+等。C語言是國際上廣泛流行的、很有發(fā)展前途的計算機高級語言。它既可以用來編寫系統(tǒng)軟件，也可以用來編寫應用軟件。C語言有高級語言的先進思想又能直接對存儲器進行操作，能進行位運算，生成目標代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高。C語言用函數(shù)作為程序模塊，以實現(xiàn)程序的模塊化，語言簡潔、緊湊，具有結構化特點。C語言不包含依賴硬件的輸入輸出機制，使C語言本身不依

27、賴于硬件系統(tǒng)，可移植性好等?；谝陨峡紤]，決定采用C語言作為此系統(tǒng)的編程語言。3.2系統(tǒng)軟件總體設計整個溫度檢測系統(tǒng)是在程序控制下工作的，該系統(tǒng)的軟件全部采用C語言編寫，以提高系統(tǒng)的可移植性和實用性。其設計方法與硬件設計相對應，同樣采用模塊化的設計思想，將該部分設計劃分為相應的程序模塊，分別進行設計、編譯和調(diào)試，最后通過主程序和中斷處理程序將各程序模塊連接起來。這樣有利于程序修改和調(diào)試，增強了程序的可移植性。整個軟件系統(tǒng)主要有以下幾部分:主程序：主要完成系統(tǒng)初始化、中斷優(yōu)先級設定以及判斷調(diào)用各模塊程序，即主要實現(xiàn)各程序模塊的連接。數(shù)據(jù)采集：主要完成對ADC0831的初始化以及對溫度的采集等。溫

28、度顯示：主要完成將單片機處理后的數(shù)據(jù)通過數(shù)碼管顯示。鍵盤：實現(xiàn)單路溫度檢測和上限溫度值的設定等。3.3系統(tǒng)軟件主流程初始化溫度數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)處理顯示報警開始圖4 軟件主流程圖3.4系統(tǒng)按鍵程序流程系統(tǒng)按鍵程序主要分為以下幾部分:系統(tǒng)初始化程序、顯示程序、鍵盤處理程序。初始化程序主要送入各種命令字以及開中斷，放在主程序中；顯示程序編為顯示子程序；鍵盤處理程序放在中斷服務程序中。相應的程序流程如圖3-2所示，其中鍵盤處理程序采用中斷方式，通過定時器1中斷實現(xiàn)。開始檢測功能鍵功能鍵是否按下功能處理程序結束NY延時20ms去抖 圖5 按鍵程序流程圖第四章 多路溫度檢測系統(tǒng)仿真4.1 Proteus簡介P

29、roteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風標電子技術有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器

30、模型支持8051、HC11、AVR、ARM、8086 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。 Proteus與其他單片機仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機CPU的工作情況，也能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其他電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)用時，關心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機寄存器和儲存器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作過程和結果。Proteus主要由ISIS和ARES兩部分組成，IS

31、IS的主要功能是原理圖設計及與電路原理圖的交互仿真，ARES主要用于印制電路板的設計。本次課題設計主要用的是ISIS部分。Proteus ISIS是一種操作簡便而又功能強大的原理圖編譯工具，它運行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點有：1）實現(xiàn)了單片機仿真和SPICE電路仿真結合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)仿真、RS232動態(tài)仿真、IC調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真等功能；有各種虛擬儀器。如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。2）支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有68000系列、8051系列、A

32、RM系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、PIC24系列、BSTAMP系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。3）提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各種變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境。如KeiluVision3等軟件。4）具有強大的原理圖繪制功能。4.2 Proteus的工作過程運行Proteus的ISIS程序后，進入該仿真軟件的主界面。在工作前，要設置VIEW菜單下的捕捉對齊和system下的顏色、圖形界面大小等項目。通過工作欄中的P（

33、從庫中選擇元件命令）命令。在pick devices窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調(diào)整其相對位置，元件參數(shù)設置，元器件間連線，編寫程序；在source菜單的Define code generation tools 菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴展名的項目：在source菜單的Add/remove source files命令下，加入單片機硬件電路的對應程序：通過debug菜單的相應命令仿真程序和電路的運行情況。Proteus提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。對于單片機硬件電路和軟件的調(diào)試，Proteus提供了兩種方法：一種是系統(tǒng)總執(zhí)行效果；一種是對軟件的分部調(diào)試以看具體的

34、執(zhí)行情況。對于總體執(zhí)行效果的調(diào)試方法，只需要執(zhí)行debug菜單下的execute菜單項或F12快捷鍵啟動執(zhí)行，用debug菜單下的pause animation 菜單項或pause鍵暫停系統(tǒng)的運行。對于軟件的分部調(diào)試，應先執(zhí)行debug菜單下的start/restart debugging菜單項命令，此時可以選擇step over、step into和step out命令執(zhí)行程序，執(zhí)行的效果是單句執(zhí)行、進入子程序執(zhí)行和跳出子程序執(zhí)行。在執(zhí)行了start/restart debugging命令后，在debug菜單的下面要出現(xiàn)仿真中所涉及到的軟件列表和單片機的系統(tǒng)資源等，可供調(diào)劑時分析和查看。4.

35、3系統(tǒng)仿真設計1） 仿真元器件的選擇：圖6 仿真元器件的選擇2） 單片機最小系統(tǒng)：圖7 單片機最小系統(tǒng)3）溫度顯示模塊：圖8 溫度顯示模塊4）溫度數(shù)據(jù)采集模塊：圖9 溫度數(shù)據(jù)采集模塊5）溫度報警和按鍵模塊：圖10 溫度報警和按鍵模塊6）溫度系統(tǒng)總圖：圖11 溫度系統(tǒng)總圖4.4系統(tǒng)調(diào)試1）第一路溫度時輸入為92度時，輸出為94度，存在一定誤差：圖12 調(diào)試前溫度誤差2）第三路溫度輸入高于120度時紅燈亮，實現(xiàn)上限報警功能：圖13 溫度上限報警3） 當輸入溫度低于0度時黃燈亮，實現(xiàn)下限報警功能：圖14 溫度下限報警4） 對比下面三幅連續(xù)圖，第一幅圖中當溫度輸入70度時紅燈不亮，無報警。在第二幅圖中

36、設置報警溫度為65度，在第三幅圖中當輸入溫度為70度時紅燈亮，有報警，從而實現(xiàn)按鍵設置報警溫度上限值：圖15 按鍵設置報警溫度上限值通過按鍵設置上限報警溫度為65度:圖16 按鍵設置報警溫度上限值當輸入溫度為70度時紅燈亮報警：圖17 按鍵設置報警溫度上限值從以上調(diào)試來看除溫度測量值存在誤差外，基本實現(xiàn)預設功能，比預期效果更佳理想。針對溫度測量值誤差，首先檢查了仿真電路是否有錯，電阻值是否設定錯誤。經(jīng)過反復查看基本確定仿真電路正確。其次查看了仿真程序，經(jīng)過查看初步確定是在A/D轉換公式即tmp=TV*(120.0/255.0)+0.05中0.05值過小，應該改為tmp=TV*(120.0/25

37、5.0)+0.5，經(jīng)過改正后溫度在10度到120度范圍內(nèi)準確，0度到9度有一度的誤差。調(diào)試后輸入溫度為75度輸出也為75度：圖18 系統(tǒng)調(diào)試完成后溫度結論在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，對溫度控制系統(tǒng)的要求，主要是保證溫度在一定溫度范圍內(nèi)變化，穩(wěn)定性好，不振蕩，對系統(tǒng)的快速性要求不是很高。在論文中簡單分析了單片機溫度控制系統(tǒng)設計過程及實現(xiàn)方法。本系統(tǒng)的測溫范圍為0120，溫度檢測系統(tǒng)根據(jù)用戶設定的溫度范圍完成一定范圍的溫度控制和報警。本次設計的測溫系統(tǒng)主要有AT89C51和A/D轉換器及溫度傳感器來實現(xiàn)功能的并通過proteus軟件進行仿真。因此需要通過查閱資料來了解這些器件的基本結構，主要功能和注意

38、事項等等。通過了解器件，能夠知道與所選器件相似的器件，比較彼此之間的優(yōu)缺點，來確定設計選擇的器件是否合適，如何更好的利用器件的特點成為了本次設計重要的一方面。在確定了器材之后，如何利用使之最大限度的體現(xiàn)設計的功能，完成設計目標，這又是需要花大量時間去思考的。在設計完成之后，設計合理的程序和通過仿真軟件模擬仿真，又再一次檢驗了設計的成果。整個設計從確定題目，到尋找相關資料，再到選擇合適的器件，接著對電路圖的繪制，程序的編寫，仿真的進行，最終調(diào)試。一步步走過來，一點點的進步，花了大量的時間和精力，而成果也是喜人的。經(jīng)過一段時間的方案論證、系統(tǒng)的硬件和軟件的設計、系統(tǒng)的調(diào)試。查閱了大量的關于傳感器、

39、單片機及其接口電路、以及控制方面的理論。經(jīng)過了一番特殊的體驗后，經(jīng)歷了失敗的痛苦，也嘗到了成功的喜悅。靠用所學的專業(yè)知識來解決問題，檢查了自己的知識水平，使我對自己有一個全新的認識。通過這次畢業(yè)設計，不僅鍛煉自己分析問題、處理問題的能力，還提高了自己的動手能力。但由于時間有限，本次設計未能實現(xiàn)其他功能，如語音報警、濕度檢測等。參考文獻1 張建波,韓崧. 淺談溫度測量發(fā)展史J.測量技術, 2001，14-15.2 陳慕君,唐慧剛,劉其,袁富娟. 基于AT89C51單片機控制的數(shù)字溫度計設計J. 科技信息 009(14).3 張靖武,周靈彬. 單片機系統(tǒng)PROTEUS設計與仿真M北京：電子工業(yè)出版

40、社，2007.4 周潤景,張麗娜. 基于proteus的電路及單片機系統(tǒng)設計與仿真M. 北京：北京航空航天大學出版社，2006.5 李廣弟. 單片機基礎M. 北京：北京航空航天大學出版社, 2008.6 田鑫. OP07功率放大器J. 武漢理工大學，2009，5-6.7 吉武慶,耿凡娜. 基于單片機溫度測溫系統(tǒng)仿真設計J. 科技信2008, (16):395-396.8 朱清慧, 張鳳蕊, 崔天嵩，王志奎 . Proteus教程M. 北京：清華大學出版社, 2010.9 基于單片機的溫度測量系統(tǒng). ，2009.10 江世民. 基于Proteus的單片機應用技術M.

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42、實踐與應用M. 清華大學出版社，2001.20 何立民. 單片機應用系統(tǒng)設計M. 北航出版社，1999.21 張洪潤. 單片機應用技術教程M. 清華大學出版社，2000.22 趙全利，肖興達. 單片機原理及應用教程M. 機械工業(yè)出版社，2007.致 謝在這幾個月的畢業(yè)設計過程中，本課題和論文是在指導老師曾副教授的細心指導以及同學的幫助下完成的。在此我要真誠的感謝我的指導老師曾副教授，在我與曾老師的接觸過程中，我充分認識到曾老師嚴謹求實的治學態(tài)度，為人師表的風范，誨人不倦的精神，這些都在我的腦海里留下了深刻的印象，這些都使我受益匪淺。曾老師在選題、課題設計及論文成文的整個過程中給予了我大力的支持

43、和鼓勵，并且曾老師還在百忙中抽出寶貴的時間來指導我的課題設計、認真審閱我的論文等，給予我寶貴的意見，在此我再次向曾老師表示深深地敬意和誠摯地感謝！其次，我還要感謝大學四年所有指導過我的老師，所有幫助過我的同學、朋友。盡管我們?nèi)松鷼v程迥異，也將天各一方，但是我不會忘記你們給予我的鼓勵和幫助，在以后的人生中，祝愿大家都有美好的未來！最后感謝我的母校南昌大學科學技術學院，是你為我們提供如此好的學習環(huán)境，是你培養(yǎng)了我們，是你給我們留下了許多美好回憶。同時感謝學院領導對我們的支持、關懷和幫助。附錄1：溫度檢測系統(tǒng)總硬件原理圖附錄2：元器件清單1、AT89C51芯片一塊；2、ADC0831芯片一塊；3、四位一體共陽極數(shù)碼管一個；4、CD4066芯片一塊；5、紅色LED燈和黃色LED燈各一個；6、1212不帶鎖存按鍵5個；7、20千歐電阻4個，10千歐電阻1個，10千歐排阻一個，5.1千歐電阻1個，560歐電阻一個，510歐電阻1個，200歐電阻8個，100歐電阻2個；8、12MHz晶振一個；9、10uF電容一個，30pF電容兩個；10、100mm150mm單面附銅板一塊；11、OP07芯片5塊；12、TO-46金屬封裝的LM35溫