基于proteus的溫控報(bào)警設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)word轉(zhuǎn)換(共32頁(yè))

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)(b y sh j)(論文) 題目: 基于Proteus的溫控報(bào)警器設(shè)計(jì)(shj)與實(shí)現(xiàn) 作 者 - 屆 別 2014 屆 院 別 信息(xnx)與通信工程學(xué)院 專 業(yè) 自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 - 職 稱 講 師 完成時(shí)間 2014年05月 10日 摘要在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常需要對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，以對(duì)溫度進(jìn)行準(zhǔn)確控制的目的。然而目前溫度檢測(cè)和溫控報(bào)警裝置總是存在不少缺陷，不能滿足實(shí)際應(yīng)用要求，為此需要對(duì)溫控報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。文中提出了基于Proteus的溫控報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了以AT89S51單片機(jī)為核心器件的溫度控制和報(bào)警電路。并且對(duì)硬件系統(tǒng)和模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)和規(guī)劃，其中

2、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)模塊主要包含單片機(jī)系統(tǒng)、溫度采集、溫度顯示、溫度報(bào)警、溫度控制和負(fù)載等六大主要模塊。同時(shí)還進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，對(duì)主要功能模塊進(jìn)行了分析。最后還進(jìn)行了系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)。文中設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)存儲(chǔ)相關(guān)的溫度數(shù)據(jù)并可設(shè)置溫度上下限值，可實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度測(cè)量，并在超出溫度上下限值一定范圍的情況下發(fā)出警告，因此具有一定的使用價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。關(guān)鍵詞：溫度控制；Proteus；AT89S51；DS18B20；超溫報(bào)警 AbstractIndailylifeandindustrialproduction,oftenneedtoaccuratelydetecttheambien

3、ttemperature,thetemperatureaccuratelybecontrolledtoreachthepurposes.However,thetemperaturedetectionandtemperaturecontrolalarmdevicealwayshasmanydefects,therequirementcannottobemeetofpracticalapplication,soweneedtoredesigntemperaturealarmsystem.ThispaperpresentstheProteustemperaturealarmsystemdesignb

4、asedonthedesignofthetemperaturecontrol,AT89S51microcontrollertobeusedasthecoredeviceandalarmcircuit.Andthehardwaresystemandthemodulesbedesignedandplanned,includedsystemhardwaredesignmodulecomprisesasinglechipsystem,temperatureacquisition,temperaturedisplay,temperaturealarm,temperaturecontrolandloads

5、ixmajormodule.Alsoonthesystemsoftwaredesign,themainfunctionmoduleisanalyzed.Finally,thesimulationexperimenthasbeencarriedout,andthesimulationresultsareanalyzedandevaluated.Thesystemdesignedinthepapercanstorerelatedtemperaturedatareal-timeandcansettheupperandlowertemperature,theambienttemperaturemeas

6、urement,andissuedawarninginexcessoftheupperandlowertemperaturerangeofcircumstances,soithascertainusevalueandsocialvalue.Keywords：TemperaturecontrolProteus;AT89S51;DS18B20;Overtemperaturealarm目錄摘要.IAbstract.II第1章緒論.11.1課題研究(ynji)背景.11.2國(guó)內(nèi)外研究(ynji)現(xiàn)狀.11.3課題研究重點(diǎn)(zhngdin)和思路.2第2章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案.32.1功能要求.32.2系統(tǒng)

7、總體框架設(shè)計(jì)搭配.3第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).43.1電路硬件電路總體設(shè)計(jì)概述.43.2單片機(jī)系統(tǒng)模塊.43.2.1AT89S51介紹.53.2.2AT89S51系列引腳功能.53.2.3AT89S51最小系統(tǒng).83.3溫度采集模塊.83.3.1DS18B20與單片機(jī)接口電路.83.4溫度顯示模塊.113.4.1LCD1602的外形介紹.113.4.2LCD1602的引腳功能介紹.123.4.3LCD1602與單片機(jī)連接圖.133.5溫度報(bào)警模塊.133.5.1報(bào)警電路原理.133.5.2報(bào)警電路與單片機(jī)連接圖.133.6溫度控制模塊.143.6.1溫度控制原理.143.6.2溫度控制電路連接圖.1

8、43.7負(fù)載模塊.153.7.1負(fù)載模塊的原理.153.7.2負(fù)載模塊的電路圖.15第4章溫控報(bào)警系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).174.1軟件語(yǔ)言的選擇.174.2程序流程圖.174.2.1主程序流程圖.174.2.2按鍵處理子程序.184.2.3讀出溫度子程序.194.3主要程序分析.20第5章系統(tǒng)仿真與功能實(shí)現(xiàn).225.1Proteus軟件介紹.225.1.1Proteus功能(gngnng)特點(diǎn).225.1.2Proteus功能模塊.225.2系統(tǒng)(xtng)仿真.225.2.1電路功能(gngnng)仿真.225.2.2原理圖仿真.225.3仿真電路原理圖及結(jié)果.235.4仿真結(jié)果分析.24第6章總結(jié)

9、.256.1所做主要工作.256.2不足與展望.25參考文獻(xiàn).27致謝.29附錄.301：電路系統(tǒng)原理圖.302：系統(tǒng)相關(guān)程序.30 第1章 緒 論 1.1 課題研究背景 在人們的日常生活，工業(yè)制造，制冷等領(lǐng)域，溫度作為當(dāng)前環(huán)境的重要因素之一，具有相當(dāng)重要的意義。例如火災(zāi)報(bào)警，溫室獲糧倉(cāng)中溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，冷庫(kù)的溫度調(diào)節(jié)等，因?yàn)榇艘詼囟葏?shù)為基礎(chǔ)而設(shè)計(jì)的溫度系統(tǒng)被廣泛開發(fā)和使用。使用傳統(tǒng)意義上的溫度計(jì)采集溫度信息，不但采集精度底，實(shí)時(shí)性差，而且操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度高，不利于廣泛推廣。此外由于環(huán)境因素導(dǎo)致數(shù)據(jù)難以采集的問題，特別是在工廠，火災(zāi)的那個(gè)的現(xiàn)場(chǎng)，工作人員不能長(zhǎng)時(shí)間停留在現(xiàn)場(chǎng)觀察和采集溫度，

10、就需要實(shí)現(xiàn)能夠?qū)?shù)據(jù)采集并將其傳送到一個(gè)地方集中進(jìn)行處理，以節(jié)省人力物力，提高效率，但這樣也會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}，由于廠房大，需要傳輸數(shù)據(jù)多，使傳統(tǒng)方法容易造成資源浪費(fèi)且可操作性差，精度不高，這都在不同程度上限制了工作的進(jìn)行和展開。因此，高精度，底成本，實(shí)時(shí)性好的溫控制系統(tǒng)筮待人們?nèi)ラ_發(fā)。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 隨著國(guó)內(nèi)外工業(yè)的日益發(fā)展，溫度檢測(cè)技術(shù)也有了不斷的進(jìn)步。溫度的測(cè)量主要分成兩個(gè)部分，一個(gè)部分就是傳感器，它是溫度信號(hào)被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。另一個(gè)部分就是電子裝置，它主要是對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收、處理、顯示等功能。不同的溫度段以及測(cè)量的精度要求的不同，測(cè)量裝置也會(huì)不盡相同，從傳感器方面看，己出現(xiàn)有各

11、種金屬的材料、非金屬的材料、半導(dǎo)體的材料所制成的傳感器，也有紅外傳感器等。儀器的本身也逐漸趨與向小型化，成度較高的芯片或者元件組所成電路。對(duì)于測(cè)點(diǎn)較多，并具有報(bào)警、巡測(cè)、控制等多功能測(cè)溫裝置，一般采用單片機(jī)電路。目前的溫度檢測(cè)技術(shù)原理很多，大致包括以下幾種：物體熱脹冷縮原理；熱電效應(yīng)；熱阻效應(yīng)；利熱輻射原理等。 有著各自的不可替代優(yōu)點(diǎn)的傳統(tǒng)溫度傳感器,由于自身的自熱效應(yīng)從而了測(cè)量的精度,從而制約它們應(yīng)用微型化的高端的電子產(chǎn)品中。與傳統(tǒng)的溫度傳感器相比較,半導(dǎo)的體溫度傳感器具有功耗低、體積小、靈敏度高等諸多的優(yōu)點(diǎn),無論是從電壓方面、還是從電流方面頻率的輸出,都與溫度成線性關(guān)系 ,半導(dǎo)體的溫度傳感

12、器適合在集成的電路系統(tǒng)中的應(yīng)用。目前,半導(dǎo)體的溫度傳感器的工作的溫度范圍還限于只在- 50150 。未來主要的研究方向?qū)⑹侨绾螖U(kuò)大它的溫度適用范圍,以及智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方面。 近年來，在溫度的檢測(cè)的技術(shù)的領(lǐng)域中，新的檢測(cè)原理技術(shù)有實(shí)用性的重大進(jìn)展。新 的溫度的檢測(cè)元件正在不斷涌現(xiàn)現(xiàn)以及完善化，主要包括以下幾種。晶體管的溫度檢測(cè)的元件;集成電路的溫度檢測(cè)的元件;核磁共振的溫度的檢測(cè)器;熱噪聲的溫度的檢測(cè)器;石英晶體的溫度的檢測(cè)器;光纖的溫度的檢測(cè)器激光的溫度檢的測(cè)器等。 目前國(guó)內(nèi)外的溫度控制方式越來越趨向于智能化，通過溫度傳感器來實(shí)現(xiàn)測(cè)量溫度的。溫度傳感器以及信號(hào)處理構(gòu)成了測(cè)溫儀器的兩部分。溫度

13、測(cè)量就是通過溫度傳感器將要測(cè)量的對(duì)象的溫度的數(shù)值值轉(zhuǎn)換成電的或者其它形式信號(hào),通過信號(hào)的處理以及處理轉(zhuǎn)換成溫度的數(shù)值顯示出來的過程。溫度的傳感器隨著溫度的變化而受影響的方面有電容、電動(dòng)勢(shì)和磁性能、頻率、以及光學(xué)特性等等。隨著科學(xué)的發(fā)展,更好的溫度的傳感器還會(huì)不斷的出現(xiàn)。 1.3 課題研究重點(diǎn)和思路 隨著單片機(jī)技術(shù)的日益成熟，應(yīng)用范圍的逐漸擴(kuò)大，以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，逐漸應(yīng)用到生活中的很多方面，這不僅克服了系統(tǒng)中存在的嚴(yán)重延時(shí)，節(jié)省了人力，提高了采樣頻率，而且很大程度上提高了控制效果和控制精度。而以單片機(jī)為核心的溫控報(bào)警器集中了其中的特點(diǎn)。單片機(jī)溫控報(bào)警控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵是測(cè)量溫度、發(fā)出警報(bào)并

14、控制溫度，從而達(dá)到各種需求。因此，單片機(jī)溫控報(bào)警器則是對(duì)溫度進(jìn)行有效的測(cè)量，并且能夠在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其在電力工程、化工生產(chǎn)、機(jī)械制造、冶金工業(yè)、無線控制等重要工業(yè)領(lǐng)域中，扮演著重要角色。在日常生活中，也可廣泛實(shí)用于空調(diào)器、電加熱器等各種家居電器。 本文設(shè)計(jì)(shj)以AT89S51單片機(jī)為核心的溫度控制和報(bào)警電路。實(shí)現(xiàn)溫度的智能控制，使負(fù)載能夠在溫度的工作環(huán)境下正常工作。在了解和研究溫度智能控制的原理后，能夠得到溫度檢測(cè)及控制報(bào)警電路相應(yīng)模塊的實(shí)現(xiàn)思路，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的電路圖并能夠?qū)㈦娐穲D仿真，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的功能。重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容該系統(tǒng)中各核心模塊的的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案，得出結(jié)論和分析。 第

15、2章 系統(tǒng)(xtng)總體設(shè)計(jì)方案 2.1功能要求 本設(shè)計(jì)以AT89S51為核心，控制整個(gè)系統(tǒng)。適合在一定溫度條件的環(huán)境下，電路中用到了繼電器，通過單片機(jī)的弱點(diǎn)系統(tǒng)來控制與繼電器項(xiàng)鏈的強(qiáng)電系統(tǒng)，從而保證強(qiáng)點(diǎn)系統(tǒng)控制的安全性。 系統(tǒng)的利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20采集(cij)數(shù)據(jù)并送給單片機(jī)，單片機(jī)處理之后將采集的數(shù)據(jù)送給LCD1602顯示一邊操作人員直觀的了解當(dāng)前溫度。我們給系統(tǒng)正常工作設(shè)定為0-50，如果當(dāng)前溫度在這個(gè)溫度設(shè)定范圍內(nèi)，則單片機(jī)控制繼電器閉合，使繼電器控制的負(fù)載回路導(dǎo)通，是系統(tǒng)正常工作；若當(dāng)前溫度不在這個(gè)范圍內(nèi)，則說明當(dāng)前溫度不滿足工作需求。，此時(shí)單片機(jī)控制蜂鳴器發(fā)出警報(bào)，

16、并且控制繼電器使負(fù)載停止工作。并根據(jù)當(dāng)前溫度，若溫度小于0，則啟動(dòng)加熱裝置，若溫度高于50，則啟動(dòng)降溫裝置，直到達(dá)到系統(tǒng)溫度，蜂鳴器停止報(bào)警，負(fù)載回路導(dǎo)通，重新開始工作。從而達(dá)到一個(gè)自動(dòng)控制的作用，整個(gè)系統(tǒng)形成一個(gè)閉環(huán)溫度值，系統(tǒng)變化參數(shù)為溫度的值，負(fù)載的工作取決于環(huán)境溫度的變化，通過單片機(jī)弱電控制與繼電器相連的強(qiáng)電系統(tǒng)，從而解決了強(qiáng)電系統(tǒng)直接控制對(duì)操作人員有一定危險(xiǎn)性的特點(diǎn)。 2.2系統(tǒng)總體(zngt)框架設(shè)計(jì)搭配 單片機(jī)為主控制單元，以DS18B20為溫度傳感器的溫度控制報(bào)警系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)存儲(chǔ)相關(guān)的溫度數(shù)據(jù)。其主要包括：電源電路、溫度采集電路、按鍵處理電路、LCD顯示電路、報(bào)警電

17、路以及單片機(jī)基本電路。 電路功能總框架圖如圖2.1所示： 2.1 總框架圖它們(t men)的主要功能分別是： (1)溫度(wnd)采集功能：由溫度傳感器檢測(cè)當(dāng)前環(huán)境溫度，并將溫度傳給單片機(jī)AT89S51。 (2)溫度顯示功能：采集到的溫度，能夠直接顯示在LCD1602上，便于使用者的操作和觀測(cè)。 (3)溫度報(bào)警功能：對(duì)采集到的溫度自動(dòng)判斷并進(jìn)行聲音和光報(bào)警，起到提示的作用。 (4)溫度控制功能：由兩部分組成，分別是加熱和降溫裝置，實(shí)現(xiàn)智能全自動(dòng)操作。 溫度采集電路 電源電路 顯示電路 報(bào)警電路 溫度控制電路 第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3.1電路硬件電路總體設(shè)計(jì)概述 溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)際上是對(duì)溫度

18、參數(shù)的采集而根據(jù)采集的溫度來自動(dòng)進(jìn)行控制。目的是使負(fù)載能夠工作，通過單片機(jī)只能控制而改變溫度，使環(huán)境溫度達(dá)到設(shè)定范圍。主要應(yīng)用于一些需要特殊溫度需求的地方，比如機(jī)房等，通過實(shí)時(shí)只能監(jiān)控。某些重要實(shí)驗(yàn)也需要溫度在一定范圍內(nèi)進(jìn)行，都可以通過本系統(tǒng)來控制。 本設(shè)計(jì)是一個(gè)閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)。弱電控制強(qiáng)電，單片機(jī)控制繼電器的開合，再控制負(fù)載的工作狀態(tài)。避免了使用人員直接接觸強(qiáng)點(diǎn)系統(tǒng)導(dǎo)致的危險(xiǎn)性。 本設(shè)計(jì)的硬件部分分為六個(gè)模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)模塊、溫度采集模塊、溫度顯示模塊、溫度報(bào)警模塊、溫度控制模塊、負(fù)載模塊。 3.2 單片機(jī)系統(tǒng)(xtng)模塊 3.2.1單片機(jī)歷史 通過單片機(jī)的基本操作處理的二進(jìn)制位數(shù)進(jìn)行

19、分類，單片機(jī)主要分為：4位的單片機(jī)、8位的單片機(jī)、16位的單片機(jī)和32位的單片機(jī)。 單片機(jī)的發(fā)展史可大致分為4個(gè)階段。 （1）第一階段（1974年-1976年）：早期級(jí)階段。因?yàn)槌跗诘募夹g(shù)和經(jīng)驗(yàn)比較貧乏，單片機(jī)采用的是雙片形式。例如，在1974年的12月，日本的一家公司開發(fā)出的8位的F8單片機(jī)，就只包括了簡(jiǎn)單的8位CPU、64 和2個(gè)并行口。 （2）第二階段（1976年-1978年）：低性能階段。在1976年，MCS-48（8位單片機(jī)）被Intel公司推出，它極大地促進(jìn)了世界各個(gè)公司的單片機(jī)的變革和發(fā)展；在1977年，GI公司雖然推出了PIC1650，可是這個(gè)時(shí)期各個(gè)公司的單片機(jī)還是處于性能低

20、的階段。 （3）第三階段（1978年-1983年）：高性能階段。例如，1978年，Z8單片機(jī)被Zilog公司推出 ；1980年，Intel公司以MCS-48單片機(jī)為基礎(chǔ)使MCS-51系列被推出 ，6801單片機(jī)被Motorola公司推出等，讓單片機(jī)的綜合能力躍上了一個(gè)新的臺(tái)階。從此，世界各公司的這種高性能單片機(jī)迅速發(fā)展起來。這個(gè)階段推出的單片機(jī)普遍帶有串行I/O口、多級(jí)中斷系統(tǒng)、16位定時(shí)器/定時(shí)器，片內(nèi)ROM、RAM容量加大，且尋址范圍可達(dá)64KB,有的片內(nèi)還帶有A/D轉(zhuǎn)換器。由于這類單片機(jī)的性能價(jià)格比高，因而被廣泛應(yīng)用，是目前應(yīng)用數(shù)量最多的單片機(jī)。 （4）第四階段（1983年-現(xiàn)在）：8位

21、單片機(jī)的鞏固、發(fā)展以及16位單片機(jī)和32位單片機(jī)的推出階段。16位單片機(jī)的典型產(chǎn)品為Intel公司生產(chǎn)的MCS-96系列單片機(jī)。而32位單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)不僅具有更高的集成度，其數(shù)據(jù)處理速度還比16位單片機(jī)也提高許多，性能與此同時(shí)也比8位、16位單片機(jī)更加優(yōu)越。在單片機(jī)制造業(yè)蓬勃發(fā)展的20世紀(jì)90年代，Motorola、Intel、ATMEL、德州儀器（TI）、Philips、LG等公司中大量的性能優(yōu)越的單片機(jī)被發(fā)展起來，極大地促進(jìn)了單片機(jī)的應(yīng)用。近年，不少新型(xnxng)的高集成度的單片機(jī)產(chǎn)品的涌現(xiàn)，使單片機(jī)出現(xiàn)的局面更加豐富多彩。目前，不僅8位單片機(jī)被得到廣泛的應(yīng)用，16位單片機(jī)和32位單片機(jī)

22、也得到廣大用戶的青睞。專家認(rèn)為，雖然世界上的MCU品種繁多，功能各異，開發(fā)裝置也互不兼容，但是客觀發(fā)展表明，80C51可能是最終形成事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片。3.2.1AT89S51介紹(jisho)AT89S51是帶低電壓的4K字節(jié)的閃爍的可編程的能擦除的只讀存儲(chǔ)器性能高的CMOS8位微處理器，就是我們所說的單片機(jī)。對(duì)于單片機(jī)內(nèi)的可擦除的只讀的存儲(chǔ)器在正常情況下能夠反復(fù)擦除上百次。這種器件是采用高密度的不容易丟失的存儲(chǔ)器制造技術(shù)來制造的，同工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的MCS-51指令以及輸出的管腳相互兼容的。AT89S51單片機(jī)給大多數(shù)的嵌入式的控制系統(tǒng)提供了一種劃算的方案。AT89S51具有的特點(diǎn)：（1）4

23、K字節(jié)的可編程的閃爍的存儲(chǔ)器（2）正常壽命是1000寫/擦循環(huán)（3）信息數(shù)據(jù)的保留時(shí)間是10年（4）全靜態(tài)的工作范圍是0Hz至24Hz（5）擁有三級(jí)程序的存儲(chǔ)器的鎖定（6）128*8位的內(nèi)部RAM（7）32位I/O線（8）擁有(yngyu)兩個(gè)1十六位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（9）擁有(yngyu)中斷源五個(gè)（10）可編程的串行的通道(tngdo)（11）閑置時(shí)低功耗以及掉電模式（12）擁有片內(nèi)的振蕩器以及時(shí)鐘電路3.2.2AT89S51系列引腳功能AT89S51有40引腳雙列直插（DIP）形式。其邏輯引腳圖如圖3.1所示。各引腳功能敘述如下：(1)電源和晶振VCC（40腳）接+5V的電源GND（20

24、腳）接數(shù)字地XTAL1（19腳）片內(nèi)震蕩器反相放大器以及時(shí)鐘發(fā)生器電路的輸入端XTAL2（18腳）片內(nèi)震蕩器反相放大器的輸出端(2)I/O（4個(gè)口，32根）P0口P0口擁有一個(gè)8位漏級(jí)開路的雙向I/O口，每腳能夠吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部

25、下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口P2口為一個(gè)是內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口中的緩沖器可以接收以及輸出4個(gè)TTL門的電流，如果當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳會(huì)被內(nèi)部的上拉的電阻拉高，并且會(huì)作為輸入。因此當(dāng)其被作為輸入時(shí)，P2口的管腳會(huì)被外部的電壓拉低，將輸出電流。這是由于P2口內(nèi)部電壓上拉的緣故。如果當(dāng)外部的程序存儲(chǔ)器或者是16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取選用且在P2口時(shí)，在P2口從其輸出的地址的高八位，其給出地址為“1”時(shí)，它會(huì)利用內(nèi)部的上拉的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)其要對(duì)外部存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器內(nèi)

26、的內(nèi)容。在FLASH編程以及校驗(yàn)時(shí)的地址信號(hào)和控制信號(hào)會(huì)傳輸給P2口。P3口P3口管腳有8個(gè)雙向I/O口內(nèi)部電阻(dinz)上拉，可接并且可以收輸出4個(gè)TTL的門電流。如果當(dāng)P3口寫入“1”后，I/O會(huì)上拉為高電平，并且用作于輸入。如果當(dāng)它作為輸入時(shí)，由于被下拉的為低電平，所以P3口將輸出電流(dinli)（ILL）這原因也是由于它上拉的緣故。同時(shí)，P3口也能夠可作為(zuwi)AT89CS1的所應(yīng)用的一些特殊的功能口，如表3.1所示：（3）控制線(共4根)RST是復(fù)位的輸入。如果當(dāng)振蕩器要立即復(fù)位，這時(shí)要確保RST的腳在它的兩個(gè)的機(jī)器周期中的高電平的時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)要訪問外部的存儲(chǔ)

27、器，這時(shí)地址鎖存會(huì)允許它的輸出的電平能夠用于鎖存的地址的地位字節(jié)。如果在用于FLASH編程的期間，這時(shí)此引腳需用于輸入的編程脈沖中。如果在平時(shí)，ALE端必須以不變的且穩(wěn)定的頻率周期輸出它的正脈沖信號(hào)，這時(shí)它的頻率為振蕩器頻率的1/6。因而它可以用于向外部輸出的脈沖或者要用作于的目的為定時(shí)。我們必須要注意的問題是：每當(dāng)其要用作于外部數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器時(shí)，它將會(huì)要跳過的是一個(gè)ALE脈沖。如果想要禁止ALE產(chǎn)生的輸出則可以讓SFR8EH的地址的上位置置0。與此同時(shí)，ALE如果正在在執(zhí)行MOVX，則MOVC的指令是ALE才能起作用。除此之外，該引腳會(huì)被略微拉高。假如微處理器在外部的執(zhí)行狀態(tài)時(shí)ALE禁止，則置

28、位會(huì)無效。/PSEN：外部(wib)的程序的存儲(chǔ)器所存儲(chǔ)的選通信號(hào)。每個(gè)機(jī)器的周期的兩次/PSEN有效，是在由外部的程序的存儲(chǔ)器取指期間。但是它在訪問外部的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次的有效的/PSEN信號(hào)將會(huì)不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA要保持低電平時(shí)，這時(shí)在此期間外部(wib)程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），無論是否有內(nèi)部的程序的存儲(chǔ)器。當(dāng)注意加密方式為1時(shí)，/EA將內(nèi)部的鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持在高電平時(shí)，此間(cjin)內(nèi)部的程序的存儲(chǔ)器。如果在FLASH的編程期間，這時(shí)此引腳也能用于施加12V的編程的電源（VPP）。3.2.3AT89S51最小系統(tǒng)單片機(jī)的工作工程是：取一條

29、指令、譯碼、進(jìn)行微操作，再取一條指令，譯碼再進(jìn)行操作，這樣自動(dòng)的、一步步的有微操縱依次完成相應(yīng)的指令規(guī)定功能。這些指令在微操作的時(shí)間上有嚴(yán)格的次序，稱為時(shí)序。89S51單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常由兩種方式產(chǎn)生，內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘方式。內(nèi)部時(shí)鐘方式。在單片機(jī)XTAL1和XTAL2引腳外接晶振。其中的電容起到穩(wěn)定頻率和快速起振的作用。典型值微30PF.晶振CYS的震蕩頻率要小于12MHZ，典型值6MHZ、12MHZ或者11.059MHZ。外部時(shí)鐘方式是吧外面已經(jīng)有的時(shí)鐘信號(hào)引入到單片機(jī)中，要求各的那片及同步運(yùn)行的場(chǎng)合。實(shí)際中通常采用外界晶振的內(nèi)部時(shí)鐘方式，晶振頻率高一些的時(shí)候可以提高指令的執(zhí)行速度，但相

30、應(yīng)的功耗和噪聲也會(huì)增加，在滿足系統(tǒng)的功能下，應(yīng)該盡量選擇低一些的晶振頻率。我們這兒選擇的是12MHZ的晶振。復(fù)位是使單片機(jī)中的各個(gè)部件處于某種確定的初始狀態(tài)。單片機(jī)的工作都是從復(fù)位開始。當(dāng)89S51的RST引腳加高電平復(fù)位信號(hào),保持兩個(gè)以上機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作。復(fù)位信號(hào)變低時(shí)，單片機(jī)變開始執(zhí)行程序。實(shí)際操作中，復(fù)位也有兩種形式：一種是上電復(fù)位，一種是上電復(fù)位與按鍵復(fù)位都有效。上電復(fù)位要求接通電源后單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位。通常上電復(fù)位電路的上電瞬間RST引腳的高電平只要能保持足夠時(shí)間，兩個(gè)機(jī)器周期，單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。我們選取的元器件參數(shù)為：晶振：12MHZ；電容：30uf；電阻：

31、與按鍵相連的是1K，另外一個(gè)10K。我們還可以在電阻上加一個(gè)放電二極管，這樣有效提高了若單片機(jī)斷電后，短時(shí)間內(nèi)再加電復(fù)位的可能性。3.3溫度采集模塊3.3.1DS18B20與單片機(jī)接口電路DS18B20有方便的接線方式，封裝后多種場(chǎng)合可以適用，封裝后的DS18B20可適用于潔凈室的測(cè)溫，電纜溝的測(cè)溫，高爐水循環(huán)的測(cè)溫，農(nóng)業(yè)大棚的測(cè)溫，鍋爐的測(cè)溫，彈藥庫(kù)的測(cè)溫等非極限的溫度場(chǎng)合。使用方便，耐磨耐碰，封裝的形式各種各樣，適用于各種狹小的的數(shù)字測(cè)溫以及控制領(lǐng)域。DS18B20溫度傳感器是美國(guó)達(dá)拉斯(DALLAS)半導(dǎo)體公司推出的應(yīng)用單總線技術(shù)的數(shù)字溫度傳感器。該器件將半導(dǎo)體溫敏器件、A/D轉(zhuǎn)換器、存

32、儲(chǔ)器等做在一個(gè)很小的集成電路芯片上。超小的體積，超低的硬件開銷，抗干擾能力強(qiáng)，精度高，附加功能強(qiáng)，使得DS18B20更受歡迎，DS18B20的優(yōu)勢(shì)更是我們學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)和開發(fā)溫度相關(guān)小制作不二的選擇，其技術(shù)性能有：擁有的單線的接口方式獨(dú)特，在DS18B20和微處理器被連接時(shí)，僅僅只一條(y tio)口線就可以實(shí)現(xiàn)微處理器和DS18B20雙向的通訊正常的運(yùn)行。 （2）DS18B20的測(cè)溫范圍(fnwi)是55+125，它的固有的測(cè)試溫分辨率能夠(nnggu)精確到0.5。（3）多點(diǎn)組網(wǎng)功能能夠被DS18B20支持，多個(gè)DS18B20能夠并聯(lián)在同一條三線上，最多只能并聯(lián)8個(gè),多點(diǎn)測(cè)溫能夠被實(shí)現(xiàn)，只

33、是如果測(cè)溫?cái)?shù)量過多，就會(huì)導(dǎo)致供電電源的電壓過低，因此會(huì)造成造成不穩(wěn)定的信號(hào)傳輸。（4)工作電源:35V/DC（5）在使過程中不需要任何外圍元件（6）測(cè)量結(jié)果則以912位數(shù)字量方式串行傳送（7)溫度數(shù)字量轉(zhuǎn)換時(shí)間200ms(典型值）（8)用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置溫度傳感器外形如圖3.2所示。 圖3.2傳感器外形圖 本設(shè)計(jì)采用一線制數(shù)字溫度傳感器DS18B20來作為本課題的溫度傳感器。傳感器信號(hào)經(jīng)4.7K的上拉電阻直接接到單片機(jī)管腳上。DS18B20溫度傳感器只有三根外接線：一是單線數(shù)據(jù)傳輸總線DQ，二是外供電源線VDD，三是共用地線GND。DS18B20有兩種供電方式：其中一種為數(shù)據(jù)線供

34、電方式，供電時(shí)VDD接地，它是通過內(nèi)部電容的能量是空閑時(shí)從數(shù)據(jù)線獲取，來完成溫度的轉(zhuǎn)換，因而相應(yīng)的完成溫度轉(zhuǎn)換所需時(shí)間也較長(zhǎng)。在這種情況下，需要用單片機(jī)的一個(gè)I/O口來完成對(duì)DS18B20總線的上拉。另外一種方式是外部供電方式(VDD接+5V)，相應(yīng)的完成溫度測(cè)量的時(shí)間會(huì)較短。工作原理及其應(yīng)用：DS18B20溫度檢測(cè)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸集成于一個(gè)芯片之上。其工作一個(gè)周期可以分為二個(gè)部分，溫度檢測(cè)以及數(shù)據(jù)處理。DS18B20有三種形態(tài)(xngti)的存儲(chǔ)資源，分別是ROM，RAM，EEPROM。ROM是屬于只讀存儲(chǔ)器，共64位，用于存放DS18B20ID中的編碼，它的前八位是屬于單線系列編碼（DS1

35、8B20的編碼是19H），它的唯一的序列號(hào)是后面48位的芯片，最后的八位是以上56位的CRC。其數(shù)據(jù)在出廠時(shí)設(shè)置，不能由用戶(yngh)更改。RAM是屬于數(shù)據(jù)的暫存器，能夠用于數(shù)據(jù)計(jì)算以及數(shù)據(jù)的存取，數(shù)據(jù)會(huì)在掉電后全部消失，DS18B20擁有共9個(gè)字節(jié)的RAM，它的每個(gè)字節(jié)是為八位，轉(zhuǎn)換溫度后的數(shù)據(jù)值信息是第1，2字節(jié)，它的第3，4字節(jié)是用戶EEPROM的鏡像。當(dāng)其在復(fù)位被上電時(shí)，它的數(shù)值就將會(huì)被刷新。它的第3個(gè)EEPROM的鏡像是第五個(gè)字節(jié)。它的第6，7，8個(gè)字節(jié)則是用來做計(jì)數(shù)寄存器，是為了讓用戶能夠得到更高的溫度分辨率而設(shè)計(jì)(shj)的，同樣也是溫度轉(zhuǎn)換、計(jì)算的暫存單元，第9個(gè)字節(jié)是前八個(gè)

36、字節(jié)的CRC碼。EEPROM是屬于非易失性記憶體，它用于存放長(zhǎng)期需要保存的數(shù)據(jù)，以及上下限溫度報(bào)警值和校驗(yàn)數(shù)據(jù)。DS18B20擁有共3位EEPROM，并在RAM上都存在鏡像，能夠方便用戶操作。我們?cè)谧x溫度之前都必須進(jìn)行復(fù)雜的且精準(zhǔn)的時(shí)序處理，因?yàn)镈S18B20硬件簡(jiǎn)單，從而導(dǎo)致軟件的巨大開銷，也是盡力減少有形資產(chǎn)化為無形資產(chǎn)的投入?？刂破鲗?duì)DS18B20的操作流程如下所示：（1)首先我們必須對(duì)DS18B20進(jìn)行相應(yīng)的復(fù)位，復(fù)位過程就是DS18B20被控制器給予單總線至少480us的低電平的信號(hào)，當(dāng)DS18B20接到這個(gè)復(fù)位信號(hào)后，就回發(fā)一個(gè)芯片的存在的脈沖。（2)當(dāng)我們?cè)趶?fù)位的電平的結(jié)束之后，

37、它的控制器應(yīng)該在這之后數(shù)據(jù)的單總線被拉高，因而方便在15-60us后接受存在的脈沖，存在的脈沖是一個(gè)60-240us的低電平的信號(hào)。當(dāng)它的通信雙方基本的協(xié)議已被達(dá)成，那么接下來就將會(huì)是控制器與DS18B20的數(shù)據(jù)通信，如果單總線斷路或者復(fù)位的低電平的時(shí)間的不足都不會(huì)接收到存在的脈沖。(3)雙方打完招呼后就要進(jìn)行交流了，ROM的指令共5條，在它每一個(gè)的工作周期都只能發(fā)送一條，ROM的指令分別是讀ROM的數(shù)據(jù)，和指定的匹配的芯片，跳躍ROM，芯片的搜索，以及報(bào)警芯片的搜索等。ROM的指令為八位長(zhǎng)度，它的功能就是使芯片內(nèi)的64位得光刻ROM進(jìn)行操作。它的首要的目的是為了讓分別總線上掛接的多個(gè)器件并做

38、處理，一般情況下，直掛一個(gè)DS18B20的就跳過ROM指令，此處并不是不發(fā)送ROM指令，而是用一條特有的一條“跳過指令”。(4)在發(fā)送ROM指令之后，接著存儲(chǔ)器的操作指令就要被發(fā)送。操作的指令與前面的同樣為八位，共六條，首先寫RAM的數(shù)據(jù)，然后讀RAM的數(shù)據(jù)，和EEPROM將復(fù)制RAM的數(shù)據(jù)，溫度轉(zhuǎn)換，RAM將被EEPROM的報(bào)警值復(fù)制，以及切換工作方式等?？刂菩酒闹匾糠质荄S18B20被存儲(chǔ)器操作指令命令做什么樣的工作。(5)執(zhí)行或者數(shù)據(jù)的讀寫：這個(gè)操作主要要視存儲(chǔ)器的操作指令而定。DS28B20與單片機(jī)的連接圖如圖3.3所示:3.4溫度(wnd)顯示模塊3.4.1LCD1602的外形(

39、wi xn)介紹LCD模塊是一種專門用于顯示數(shù)字、字母(zm)符號(hào)、字母等點(diǎn)陣式的LCD，目前常用40*2，120*2，26*2以及16*1行等的模塊。一般1602LCD實(shí)物如圖3.5：1602LCD分為帶背光以及不帶背光兩種，160LCD基控制器大多數(shù)是為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否背光沒有什么應(yīng)用差別，兩者尺寸(ch cun)差別如下圖3-7所示：3.4.2LCD1602的引腳功能(gngnng)介紹1602LCD主要(zhyo)技術(shù)參數(shù)：顯示容量:162個(gè)字符芯片工作電壓:4.55.5V工作電流:2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓:5.0V字符尺寸:2.954.35(

40、WH)mm引腳功能說明1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）的接口，它的引腳接口說明如表3-5所示:表3.2引腳接口說明表3.4.3LCD1602與單片機(jī)連接(linji)圖LCD1602與單片機(jī)的連接(linji)圖如圖3.6所示3.5溫度報(bào)警(bo jng)模塊3.5.1報(bào)警電路原理當(dāng)環(huán)境溫度不在設(shè)置溫度范圍內(nèi)，需要發(fā)出警報(bào)，報(bào)警電路由PNP三極管和揚(yáng)聲器組成。電路中剛才用PNP三極管，選用低功率三極管9012，當(dāng)P1.0低電平，三極管集電極正偏，發(fā)射級(jí)反偏，三極管導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。3.5.2報(bào)警電路與單片機(jī)連接圖報(bào)警電路為蜂鳴器，當(dāng)溫度處于不正常范圍時(shí)，經(jīng)過單片機(jī)

41、處理可以傳來一股電流。這股電流經(jīng)過三極管的放大，可以帶動(dòng)蜂鳴器，以達(dá)到(d do)報(bào)警的目的。報(bào)警電路與單片機(jī)的連接圖如圖3.7所示。圖3.7報(bào)警(bo jng)電路與單片機(jī)連接圖3.6溫度控制模塊(m kui)3.6.1溫度控制原理在各種自動(dòng)控制設(shè)備中，都存在一個(gè)低壓的自動(dòng)控制電路與高壓電氣電路的互相連接問題，一方面要使低壓的電子電路的控制信號(hào)能夠控制高壓電氣的執(zhí)行元件，如電動(dòng)機(jī)、電磁鐵、電燈等；另一方面為電子線路的電氣電路提供良好的電隔離，以保護(hù)電子電路的人身安全，電磁式繼電器便能完成這一橋梁作用。電磁繼電器是在輸入電路內(nèi)電流的作用下，由機(jī)械部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生預(yù)定相應(yīng)的一種繼電器，它包括直

42、流電磁繼電器，交流電磁繼電器、磁保持繼電器、極化繼電器、舌簧繼電器、節(jié)能功率繼電器。電磁式繼電器一般由控制線圈、鐵芯、銜鐵、觸電簧片等組成，控制線圈和節(jié)點(diǎn)組之間是相互絕緣的，因此，能夠?yàn)榭刂齐娐菲鸬搅己玫碾姎飧綦x作用。當(dāng)我們?cè)诶^電器的線圈兩頭加上其線圈的額定電壓時(shí)，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的接通，切斷開關(guān)的目的。本設(shè)計(jì)中主要將溫

43、度控制在系統(tǒng)(xtng)設(shè)定的0-50。當(dāng)高于50時(shí)，單片機(jī)弱電通過繼電器控制強(qiáng)電(qin din)系統(tǒng)加熱；當(dāng)環(huán)境溫度低于0時(shí)，單片機(jī)的弱電通過繼電器控制強(qiáng)電系統(tǒng)(xtng)降溫。3.6.2溫度控制電路連接圖本設(shè)計(jì)中，采用NPN三極管驅(qū)動(dòng)繼電器，并且?guī)в幸话l(fā)光二極管作為指示燈，系統(tǒng)中由于仿真的方便采用了12V的燈泡代替強(qiáng)電系統(tǒng)。加熱系統(tǒng)接在單片機(jī)P1.2口上，降溫系統(tǒng)接到單片機(jī)P1.3口上。溫度控制模塊的電路圖如圖3.8所示。圖3.8溫度控制電路連接圖3.7負(fù)載模塊3.7.1負(fù)載模塊的原理電路的負(fù)載也是通過繼電器用單片機(jī)的弱電控制強(qiáng)電。本設(shè)計(jì)中采用NPN三極管驅(qū)動(dòng)繼電器，并且?guī)в幸回?fù)載工作的

44、指示燈，系統(tǒng)中負(fù)載由于仿真方便采用了12V燈泡代替強(qiáng)電系統(tǒng)。電路和單片機(jī)的P1.7腳相連，當(dāng)高電平時(shí)，三極管飽和導(dǎo)通，+5V電源分壓加到繼電器線圈兩端，繼電器吸合，同時(shí)狀態(tài)指示的發(fā)光二極管也點(diǎn)亮，繼電器的常開觸點(diǎn)閉合，相當(dāng)于開關(guān)閉合。當(dāng)單片機(jī)的P1.7腳為低電平時(shí)，三極管截止，繼電器線圈兩端沒有電位差，繼電器銜鐵釋放，同時(shí)狀態(tài)指示的發(fā)光二極管也熄滅，繼電器的常開觸點(diǎn)釋放，相當(dāng)于開關(guān)斷開。在三極管截止的瞬間，由于線圈中的電流不能突變?yōu)榱悖^電器線圈兩端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較高電壓的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)則可以通過二極管釋放，從而保護(hù)了三極管免被擊穿，也消除了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)其他電路的干擾，這就是二極

45、管的保護(hù)作用。3.7.2負(fù)載(fzi)模塊的電路圖 負(fù)載模塊可以根據(jù)(gnj)單片機(jī)傳來電流信號(hào)的大小來調(diào)節(jié)負(fù)載電路中的電流，從而達(dá)到控溫的目的。負(fù)載(fzi)模塊的電路圖如圖3.9所示。第4章溫控報(bào)警系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1軟件語(yǔ)言的選擇單片機(jī)開發(fā)過程中往往使用匯編和C語(yǔ)言兩種語(yǔ)言，就本設(shè)計(jì)而言我們要擇優(yōu)選擇一種，下面是兩種語(yǔ)言的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比：1.匯編語(yǔ)言是一種用文字助記符來表示機(jī)器指令的符號(hào)語(yǔ)言，是最接近機(jī)器碼的一種語(yǔ)言。其主要優(yōu)點(diǎn)是占用資源少、程序執(zhí)行效率高。但是不同的CPU，其匯編語(yǔ)言可能有所差異，所以不易移植。匯編語(yǔ)言，一條指令就對(duì)應(yīng)一個(gè)機(jī)器碼，每一步執(zhí)行什幺動(dòng)作都很清楚，并且程序大小和堆棧

46、調(diào)用情況都容易控制，調(diào)試起來也比較方便。2.C語(yǔ)言是一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。它的應(yīng)用范圍廣泛。C語(yǔ)言在很多方面都可以用，不僅僅是在軟件開發(fā)上，各類科研都是需要用到C語(yǔ)言的。具體應(yīng)用比如我是學(xué)硬件的，單片機(jī)以及嵌入式系統(tǒng)都可以用C來開發(fā)。C語(yǔ)言發(fā)展如此迅速,而且成為最受歡迎的語(yǔ)言之一,主要因?yàn)樗哂袕?qiáng)大的功能。許多著名的系統(tǒng)軟件,如DBASEPLUS、DBASE都是由C語(yǔ)言編寫的。用C語(yǔ)言加上一些匯編語(yǔ)言子程序,就更能顯示C語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)了,像PC-DOS、WORDSTAR等就是用這種方法編寫的。簡(jiǎn)單來說，C語(yǔ)言對(duì)匯編語(yǔ)言進(jìn)行了抽象，具有如下優(yōu)點(diǎn)：更符合人類思維習(xí)慣，開發(fā)效率高、時(shí)間短。模塊化?？梢?/p>

47、植性好。提供數(shù)學(xué)函數(shù)并支持浮點(diǎn)運(yùn)算。程序可讀性和可維護(hù)性強(qiáng)?？傊?，C語(yǔ)言既有高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，又具有匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)；既是一個(gè)成功的系統(tǒng)設(shè)計(jì)語(yǔ)言，又是一個(gè)使用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言；既能用來編寫不依賴計(jì)算機(jī)硬件的應(yīng)用程序，又能用來編寫各種系統(tǒng)程序。綜上所述，選擇C語(yǔ)言作為軟件設(shè)計(jì)的語(yǔ)言。4.2程序流程圖4.2.1主程序流程圖設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言來編程，主程序?qū)δK(m kui)進(jìn)行初始化，而后調(diào)用讀溫度、處理溫度、顯示、鍵盤，報(bào)警等模塊。用的是循環(huán)查詢方式，來顯示和調(diào)節(jié)溫度，主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20的測(cè)量的當(dāng)前溫度值并負(fù)責(zé)調(diào)用各子程序,其程序流程如圖4.1系統(tǒng)程序流程圖。4

48、.2.2按鍵(n jin)處理子程序設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言來編程，主程序?qū)δK進(jìn)行初始化，而后調(diào)用(dioyng)讀溫度、處理溫度、顯示、鍵盤，報(bào)警等模塊。按鍵處理子程序主要是負(fù)責(zé)參數(shù)的設(shè)置，主程序每循環(huán)一次都要對(duì)按鍵進(jìn)行掃描,判斷是否有輸入鍵按下則進(jìn)行一系列的按鍵輸入操作。其程序流程框圖如圖4.2所示。圖4.2溫度(wnd)轉(zhuǎn)換流程圖4.2.3讀出溫度(wnd)子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)(shj)的改寫。其程序流程圖如圖4.3示4.3主要(zhyo)程序分析主要代碼(di m)如下：溫度(wnd)讀取代碼。ucharrea

49、d_t()/讀溫度uchara,b;init_d();write_byte(0 xcc);write_byte(0 x44);delay_(300);init_d();write_byte(0 xcc);write_byte(0 xbe);a=read_byte();b=read_byte();b4;returnb;溫度顯示代碼。voiddisplay()/顯示write_com(0 x80+6);write_data(0 x30+(temp/10);write_com(0 x80+7);write_data(0 x30+(temp%10);voidwrite_str(uchar*p)whil

50、e(*p)write_data(*p+);voiddisplay_max()/顯示最高值write_com(0 x80+11);write_data(0 x30+(max/10);write_com(0 x80+12);write_data(0 x30+(max%10);voiddisplay_min()/顯示最小值write_com(0 x80+0 x40+11);write_data(0 x30+(min/10);write_com(0 x80+0 x40+12);write_data(0 x30+(min%10);第5章系統(tǒng)仿真與功能實(shí)現(xiàn)5.1Proteus軟件(run jin)介紹Pr

51、oteus軟件(run jin)是英國(guó)Labcenterelectronics公司出版的EDA工具軟件，它不但(bdn)可以擁有其它電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具軟件的仿真功能，還可以仿真微處理器及外圍器件18。是一款非常不錯(cuò)的微處理器及外圍器件的仿真軟件，國(guó)內(nèi)現(xiàn)在剛開始推廣。2010年增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。同時(shí)它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。5.1.1Proteus功能特點(diǎn)Proteus軟件具有其它EDA工具軟件的功能，表現(xiàn)在：（1）原理圖的繪制。（2）PCB人工或自動(dòng)布線。（3）SPICE電路仿真革命性的特點(diǎn)。5.1.2Proteus功能模

52、塊Proteus具有4個(gè)功能模塊，分別為：（1）智能原理圖設(shè)計(jì)（ISIS）豐富的器件庫(kù)。（2）完善的電路仿真功能（Prospice）ProSPICE混合仿真。（3）獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能（VSM）支持主流的CPU類型。（4）實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺(tái)原理圖到PCB的快速通道。5.2系統(tǒng)仿真5.2.1電路功能仿真畫好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼（HEX文件），就可以看到比較形象化模擬實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過程。該軟件擁有強(qiáng)大的元件庫(kù)，這是在實(shí)驗(yàn)室無法比擬的，它的靈活性很大程度上減少了時(shí)間和資源上的浪費(fèi)。但是軟件仿真也有很大的不足之處，仿真時(shí)所有的數(shù)據(jù)都很精準(zhǔn)，但是實(shí)際上硬件存在很大的誤差，所以在仿真完成

53、后，進(jìn)行實(shí)物制作時(shí)，還需要根據(jù)情況進(jìn)行修改。5.2.2原理圖仿真原理圖仿真步驟主要為：新建仿真設(shè)計(jì)。（2）仿真元器件。（3）按照原理圖連接導(dǎo)線。載入KEILC編譯的C語(yǔ)言程序.hex文件。（5）設(shè)置仿真參數(shù)。（6）進(jìn)行仿真。圖5.1為Proteus仿真界面：5.3仿真電路原理圖及結(jié)果利用(lyng)Keil51及Proteus聯(lián)合調(diào)試，將電路原理圖仿真。下圖中DS18B20采集的溫度為90.6，仿真中降溫模塊燈泡工作(gngzu)，揚(yáng)聲器發(fā)出警報(bào)。5.4仿真結(jié)果(ji gu)分析從仿真的效果圖看出，仿真是針對(duì)的其中的一種狀態(tài)。當(dāng)溫度傳感器DS18B20采集到環(huán)境溫度，并將溫度傳給單片機(jī)進(jìn)行顯示

54、，由LC1602顯示當(dāng)前環(huán)境溫度為90.6，由于程序中設(shè)定的額定溫度為0-50，此時(shí)已經(jīng)超出了要求的溫度。這是單片機(jī)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，并通過弱電驅(qū)動(dòng)強(qiáng)電，是繼電器閉合，讓降溫模塊工作。為了仿真的明顯，我們用燈泡代替?？梢悦黠@的看到圖中的小風(fēng)扇那個(gè)燈泡處于工作狀態(tài)，說明正在降溫。而負(fù)載要等溫度降到額定溫度范圍內(nèi)才工作。仿真結(jié)果說明設(shè)計(jì)的溫度控制中降溫部分已經(jīng)工作，其他部分同理可以進(jìn)行仿真和測(cè)試。25第6章總結(jié)溫控警報(bào)系統(tǒng)的實(shí)用性的實(shí)用性、靈活性上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的手動(dòng)控制和半手動(dòng)控制。隨著自動(dòng)化程度的逐步提高普遍提高，將來溫控警報(bào)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍將逐步擴(kuò)大并將對(duì)社會(huì)生產(chǎn)產(chǎn)生巨大影響。本設(shè)計(jì)采用的是以仿真

55、軟件為基礎(chǔ)利用單單片機(jī)進(jìn)行的溫控警報(bào)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。重點(diǎn)在于如何準(zhǔn)時(shí)準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)并控制，同時(shí)達(dá)到報(bào)警的目的。達(dá)到既有較高的實(shí)用性，同時(shí)也節(jié)約能源。6.1所做主要工作具體做了如下主要工作：（1）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)部分是通過KEILC51軟件來進(jìn)行編程的，主程序主要完成系統(tǒng)初始化（包括I/O口初始化、DS18B20芯片讀寫），按鍵檢測(cè)和處理，數(shù)據(jù)的讀取和顯示，以達(dá)到溫控報(bào)警的功能。（2）系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能(gngnng)的實(shí)現(xiàn)是通過PROTUES7.8軟件進(jìn)行仿真，畫好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼（HEX文件），設(shè)置仿真參數(shù)就可以開始仿真。通過這次設(shè)計(jì)，使我有很深的感觸：科學(xué)技術(shù)發(fā)

56、展迅猛無比，尤其以單片機(jī)為核心的技術(shù)在未來(wili)社會(huì)發(fā)展中一定會(huì)起著十分重要的作用。（3）系統(tǒng)軟件(x tn run jin)設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)部分是通過KEILC51軟件來進(jìn)行編程的，主程序主要完成系統(tǒng)初始化（包括I/O口初始化、DS18B20芯片讀寫），按鍵檢測(cè)和處理，時(shí)鐘數(shù)據(jù)的讀取和顯示，環(huán)境數(shù)據(jù)的讀取和顯示，以完成人機(jī)交互的功能。（4）系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)是通過PROTUES7.8軟件進(jìn)行仿真，畫好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼（HEX文件），設(shè)置仿真參數(shù)就可以開始仿真。通過這次設(shè)計(jì)，使我有很深的感觸：科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅猛無比，尤其以單片機(jī)為核心的技術(shù)在未來社會(huì)發(fā)展中一定會(huì)起著十分

57、重要的作用。6.2不足與展望本次設(shè)計(jì)主要分為兩部分，軟件程序設(shè)計(jì)和仿真模擬。軟件設(shè)計(jì)包括用單片機(jī)C語(yǔ)言控制系統(tǒng)。硬件設(shè)計(jì)包括繪制電路原理圖，仿真測(cè)試測(cè)試，調(diào)節(jié)，直至最后成功。通過這些都使我對(duì)采用單片機(jī)與仿真模擬相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法有了更深的理解，同時(shí)也讓我把所學(xué)的知識(shí)在實(shí)踐中得到鍛煉，基本上做到了理論與實(shí)踐相結(jié)合。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我明白了許多也發(fā)現(xiàn)了自身的不足點(diǎn)，原本以為只要總體方向和思路真確就沒有什么問題，其實(shí)并沒有那么簡(jiǎn)單。原因是因?yàn)榫C合性太強(qiáng)，不僅涵蓋了我們?cè)?jīng)所學(xué)到的單片機(jī)，模電數(shù)電，電路等課程知識(shí)還涉及到很多課外的知識(shí)。通過本次的設(shè)計(jì)，使我感覺到單片機(jī)的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛，并將深入到各個(gè)領(lǐng)

58、域，自動(dòng)化、智能化是其發(fā)展趨勢(shì)，學(xué)好單片機(jī)及其與其它軟件相結(jié)合技術(shù)必有光明前途。27參考文獻(xiàn)1劉建輝，冀常鵬.單片機(jī)智能控制技術(shù)M.北京：國(guó)防工業(yè)出版社.2007.2夏彬彬，任明會(huì).PIC單片機(jī)常用模塊與綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例精講M.北京：電子工業(yè)出版社.2009.3林凌，李剛.實(shí)用電子技術(shù)1000問M.北京：電子工業(yè)出版社.2008.4陳雷，雷宏洲.C/C+程序設(shè)計(jì)教程.清華大學(xué)出版社M，2007年5LIYan.Multi-pointTemperatureMeasuringandControlSystemBasedonAT89C51J.InstrumentTechniqueandSensor.Ap

59、ril,2009.6楊欣.51單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例詳解M.北京：清華大學(xué)出版社，2010.7譚金平.基于單片機(jī)電鍋爐恒溫控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)D.南昌大學(xué)碩士論文.2012.8夏發(fā)欽.基于單片機(jī)的精密溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.信息技術(shù)，2011(10)：133-135.9魏延萍.單片機(jī)在溫度測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用J.信息技術(shù)，2011(9)：144-148.10劉百芬，呂濤.基于PIC單片機(jī)的溫度控制器J.半導(dǎo)體技術(shù)，200833(9)：833-835.11張軍.智能溫度傳感器DS18B20及其應(yīng)用J.儀表技術(shù)，2010(4).1-3.12魏云.應(yīng)用于建筑節(jié)能的測(cè)量與監(jiān)控系統(tǒng)D.北京工業(yè)大學(xué)碩士論文.201

60、0.13XiWang,ShuqingLi.MultipointTemperatureMeasurementSystemofHotPackBasedonDS18B20.InformationEngineering(ICIE),2010WASEInternationalConferenceon.EB/OLAug,2010.14武曉燕.C語(yǔ)言在單片機(jī)技術(shù)(jsh)中的應(yīng)用J.價(jià)值工程，201029(36):146.15李健，蔣全勝，任靈芝(ln zh),等.智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.工業(yè)(gngy)控制計(jì)算機(jī)，2010(6)：110-112.16席志鳳.基于AD590的嵌入式溫度采集及顯示系統(tǒng)J.自動(dòng)