【正文】 第 4 頁(yè)共 27 頁(yè) 4 ④、工作電源 : 3~5V/DC ⑤ 、在使用中不需要任何外圍元件 ⑥、 測(cè)量結(jié)果以 9~12 位數(shù)字量方式串行傳送 ⑦ 、不銹鋼保護(hù)管直 徑 Φ 6 ⑧ 、適用于 DN15~25, DN40~DN250 各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測(cè)溫 ⑨、 標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋 M10X1, , G1/2”任選 ⑩ 、 PVC電纜直接出線(xiàn)或德式球型接線(xiàn)盒出線(xiàn) ,便于與其它電器設(shè)備連接。 （ 2）單片機(jī) 方案二：采用單片機(jī)進(jìn)行的設(shè)計(jì)，相對(duì)來(lái)說(shuō)功能強(qiáng)大，用較少的硬件和適當(dāng)?shù)能浖嗷ヅ浜峡梢院苋菀椎貙?shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，且靈活性強(qiáng)，可以通過(guò)軟件編程來(lái)完成更多的附加功能。設(shè)計(jì)采用 AT89S51 單片機(jī)為主控器，用 18B20 測(cè)溫度，輸出采用液晶 1602。利用單 片機(jī)豐富的 I/O 端口，及其控制的靈活性，實(shí)現(xiàn)基本的測(cè)溫及報(bào)警功能。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下： 圖 通過(guò)比較以上兩種方案，我們采用方案二實(shí)現(xiàn)測(cè)溫及報(bào)警的功能。 AT89S51 作為一個(gè)單片微型計(jì)算系統(tǒng)，靈活性高，其強(qiáng)大的控制處理功能和可擴(kuò)展功能設(shè)計(jì)電路提供了很好的選擇。 桂林 電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 第 5 頁(yè)共 27 頁(yè) 5 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)說(shuō)明 單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱(chēng)，單片機(jī)以其卓越的性能，得到廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)深入到各個(gè)領(lǐng)域。在這次設(shè)計(jì)中，我們用到 P0口和 P2口 ,P0口為 8位三態(tài) I/O口 ,此口為地址總線(xiàn)及數(shù)據(jù)總線(xiàn)分時(shí)復(fù)用； P2口為 8位準(zhǔn)雙向口 ,與地址總線(xiàn)高八位復(fù)用； P0口和 P2口都有一定的驅(qū)動(dòng)能力 ,P0口的驅(qū)動(dòng)能力較強(qiáng)。 設(shè)計(jì)電路時(shí)， 18B20 一端接在正電源，另一端接地，中間一腳接 口，通過(guò) 口傳送數(shù)據(jù)、讀數(shù)據(jù)。通過(guò)在程序中對(duì)存儲(chǔ)器的設(shè)置，在加上 1602 電路的設(shè)計(jì)，就可以在 1602上分別顯示當(dāng)前溫度和報(bào)警溫度。 在顯示方面，可以用液晶顯示，也可以用數(shù)碼管進(jìn)行顯示。由于數(shù)碼管布線(xiàn)不好布，我們采用液晶進(jìn)行顯示。這樣既節(jié)約了成本，又可以達(dá)到顯示的目的。 我們還設(shè)計(jì)了控制按鍵，能夠很好的對(duì)報(bào)警溫度進(jìn)行設(shè)置。 AT89S51 單片機(jī)簡(jiǎn)介 AT89S51具有如下特點(diǎn)： 40個(gè)引腳， 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器， 128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2層中斷嵌套， 2個(gè) 16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2個(gè)全雙工串行通信口，看門(mén)狗（ WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 P0口有二個(gè)功能： 1 外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)做數(shù)據(jù) /地址總線(xiàn)。 2 不擴(kuò)展時(shí)，可做一般的 I/O使用，但內(nèi)部無(wú)上拉電阻，作為輸入或輸出時(shí)應(yīng)在外部接上拉電阻。 P1口只做 I/O口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。 P2口有兩個(gè)功能： 1 擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線(xiàn)使用。 2 做一般 I/O口使用，其內(nèi)部有上拉電阻。 P3 口有兩個(gè)功能：除了作為 I/O 使用外（其內(nèi)部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由特殊寄存器來(lái)設(shè)置。 桂林 電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 第 6 頁(yè)共 27 頁(yè) 6 圖 AT89S51引腳圖 圖 AT89S51封裝圖 設(shè)計(jì)中用到的單片機(jī)各管腳 (圖 )功能介紹如下： VCC:接 +5V電源。 VSS:接地。 時(shí)鐘引腳： XTAL1和 XTAL2 兩端接晶振和 30PF的電容，構(gòu)成時(shí)鐘電路。 它可以使單片機(jī)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。 RST:復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有 效。當(dāng)在此引腳加兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。 :報(bào)警溫度加鍵。 :報(bào)警溫度減鍵。 :接 18B20數(shù)據(jù)腳。 P0口接液晶控制腳， P2 口接液晶數(shù)據(jù)腳。 :接蜂鳴器。 硬件電路設(shè)計(jì) 一上電就能顯示當(dāng)前溫度，還顯示報(bào)警溫度，通過(guò)按鍵 1和按鍵 2 增減報(bào)警溫度。下圖是通過(guò)在 Keil C中編譯通過(guò)，并生成 Hex 文件， Altium Disegner DXP 中整體硬件原理圖： 桂林 電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 第 7 頁(yè)共 27 頁(yè) 7 圖 硬件組成 硬件組成主要包括：指示燈電路、蜂鳴器電路、復(fù)位電 路、時(shí)鐘電路、按鍵電路、顯示電路。 指示燈電路 指示燈亮，說(shuō)明供電正常。 圖 蜂鳴器電路 桂林 電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 第 8 頁(yè)共 27 頁(yè) 8 通過(guò)給 ，三極管導(dǎo)通，電流放大，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，蜂鳴器響。 圖 蜂鳴器電路原理圖 復(fù)位電路 單片機(jī)的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)的 , 復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。除了上電復(fù)位外還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位（圖 ）。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過(guò) RST端經(jīng)電阻與電源 VCC接通而實(shí)現(xiàn)的。單片機(jī)的復(fù)位速度比外圍 I/O接口電路為 能夠保證系統(tǒng)可靠的復(fù)位，在初始化程序中應(yīng)安排一定的復(fù)位延遲時(shí)間。 圖 桂林 電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 第 9 頁(yè)共 27 頁(yè) 9 時(shí)鐘電路 MCS51單片機(jī)的各功能部件都是以時(shí)鐘控制信號(hào)為基準(zhǔn)，內(nèi)部電路在時(shí)鐘信號(hào)的控制下，嚴(yán)格地按時(shí)序執(zhí)行指令進(jìn)行工作，單片機(jī)本身如同一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證其各個(gè)部分同步工作，電路要在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下，嚴(yán)格地按照時(shí)序進(jìn)行工作。其實(shí)只需在時(shí)鐘引腳連接上外圍的定時(shí)控制元件，就可以構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。為更好地保證振 蕩器穩(wěn)定可靠地工作，諧振器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近。 本設(shè)計(jì)中使用的振蕩電路，由 12MHZ晶體振蕩器和兩個(gè)約 30PF的電容組成，在 XTAL1和 XTAL2兩端跨接晶體，電容的大小不會(huì)影響振蕩頻率的高低。在整個(gè)系統(tǒng)中為系統(tǒng)各個(gè)部分提供基準(zhǔn)頻率，以防因其工作頻率不穩(wěn)定而造成相關(guān)設(shè)備的工作頻率不穩(wěn)定，晶振可以在電路中產(chǎn)生振蕩電流，發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)。如圖 。 圖 按鍵電路 按鍵 1接 ，按下報(bào)警溫度加 1，按鍵 2接 ，按下報(bào)警溫度減 1。 圖 按鍵電路 桂林 電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 第 10 頁(yè)共 27 頁(yè) 10 顯示電路 圖 1602顯示電 路 桂林 電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 第 11 頁(yè)共 27 頁(yè) 11 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件總體設(shè)計(jì) 51單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言主要有兩種：一是匯編程序設(shè)計(jì)；二是 C 語(yǔ)言編程設(shè)計(jì)。兩種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言都有各自的優(yōu)點(diǎn)。用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)和高級(jí)語(yǔ)言 (C 語(yǔ)言 )比較起來(lái)節(jié)省空間，這樣對(duì)于存儲(chǔ)空間僅 4Kb的芯片來(lái)說(shuō)是極之有利的， 51單片機(jī)能更高速的運(yùn)行。C 語(yǔ)言編寫(xiě)的程序，雖然不象匯編那樣速度快、但程序簡(jiǎn)單易行、并且需要較小的存儲(chǔ)空間。 C 語(yǔ)言作為一種編譯型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它兼顧了多種高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，并具備匯編 語(yǔ)言的功能。此外， C 語(yǔ)言程序還具有完善的模塊程序結(jié)構(gòu)，從而為軟件開(kāi)發(fā)中采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法提供了有力的保障。因此，使用 C語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)已成為軟件開(kāi)發(fā)的主流。 本設(shè)計(jì)就是采用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)的，由于采用模塊化操作，使得程序在修改，執(zhí)行的時(shí)候顯得方便易行。 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中，軟件設(shè)計(jì)采用模塊化操作，利用各個(gè)模塊之間的相互聯(lián)系，在設(shè)計(jì)中采用主程序調(diào)用各個(gè)子程序的方法，使程序通俗易懂，我們?cè)O(shè)計(jì)了整體程序流程圖。 在 main 函數(shù)編寫(xiě)開(kāi)始，要進(jìn)行初始化，包括對(duì)系統(tǒng)初始化和對(duì)存儲(chǔ)器初始化，要對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行 初始化，并使硬件處于就緒狀態(tài)。 通過(guò)判斷是否計(jì)費(fèi)，調(diào)價(jià)，清零等狀態(tài)，來(lái)分別調(diào)用不同的子程序，使程序在設(shè)計(jì)之前，就有了很強(qiáng)的邏輯關(guān)系。 這些對(duì)應(yīng)于硬件就是通過(guò)按下各個(gè)控制開(kāi)關(guān)，來(lái)分別進(jìn)行不同的動(dòng)作，最后數(shù)碼管根據(jù)輸入的信息，來(lái)顯示不同的數(shù)據(jù)信息，這就達(dá)到了軟件控制硬件，同時(shí)輸入信息控制輸出信息的目的。 整個(gè)程序的流程圖如下： 圖 桂林 電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 第 12 頁(yè)共 27 頁(yè) 12 4 系統(tǒng) 調(diào)試 系統(tǒng)調(diào)試包括軟件調(diào)試和硬件調(diào)試。硬件調(diào)試的任務(wù)是排除所焊接電路故障。軟件調(diào)試是利用開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行在線(xiàn)仿真調(diào)試。調(diào)試的一般過(guò)程如圖 ： 圖 系統(tǒng)調(diào)試流程圖 系統(tǒng)調(diào)試的一般過(guò)程是上電運(yùn)行后觀察其運(yùn)行狀態(tài)，數(shù)碼管是否點(diǎn)亮等。軟件調(diào)試先是各個(gè)模塊、各個(gè)子程序分別調(diào)試，最后進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試。 軟件調(diào)試 編程工具 — C51語(yǔ)言 8051單片機(jī)的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，使用 C51語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)雖然相對(duì)于匯編語(yǔ)言代碼效率有所下降，但可以方便地實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)模塊化，代碼結(jié)構(gòu)清晰、可讀性強(qiáng)，易于維護(hù)、更新和移植，適合較大規(guī)模的單片機(jī)程序設(shè)計(jì)。近年來(lái)，隨著 C51語(yǔ)言的編譯器性能的不斷提高，在絕大多數(shù)應(yīng)用環(huán)境下， C51 程序的執(zhí)行效率已經(jīng)非常接近匯 編語(yǔ)言，因此，使用 C51進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計(jì)已經(jīng)成為單片機(jī)程序設(shè)計(jì)的主流選擇之一。 程序調(diào)試工具 — KEIL 本設(shè)計(jì)的軟件都是在 Keil μ Vision 上進(jìn)行編寫(xiě)，編譯，調(diào)試以及運(yùn)行操作。 硬件電路 設(shè)計(jì)的目的是做出實(shí)用的實(shí)物，把所用的元器件焊接成能正常工作的實(shí)物。 桂林 電子科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 第 13 頁(yè)共 27 頁(yè) 13 電路元件檢測(cè) 在焊接電路前，首先要進(jìn)行元器件的檢測(cè)。檢測(cè)主要是測(cè)出各個(gè)元器件的型號(hào)。對(duì)于數(shù)碼管的檢測(cè)在顯示電路中已介紹。識(shí)別電阻時(shí)可根據(jù)各環(huán)的數(shù)量級(jí)和色碼表，判斷電阻的阻值。排阻是將多個(gè)電阻集中封裝在一起 ，組合制成的。排阻具有裝配方便、安裝密度高等優(yōu)點(diǎn)。常用排阻有 A 型和 B 型。 A 型排阻的引腳總是奇數(shù)的。它的左端有一個(gè)公共端（用白色的圓點(diǎn)表示），常見(jiàn)的排阻有 8 個(gè)電阻，所以引腳共有 5 或 8或 9 個(gè)。 B 型排阻的引腳總是偶數(shù)的。它沒(méi)有公共端，常見(jiàn)的排阻有 4 個(gè)電阻，所以引腳共有 8 個(gè)。排阻的阻值讀法如下：“ 103”表示： 10kΩ，“ 510”表示： 51Ω。以此類(lèi)推。對(duì)于集成芯片的檢測(cè)，就是根據(jù)它的管腳圖，來(lái)識(shí)別各個(gè)引腳，以方便焊接。 元件的焊接方法 手工焊接是傳統(tǒng)的的焊接方法，雖然批量電子產(chǎn)品生產(chǎn)已較少采用 手工焊接了，但在電子產(chǎn)品的維修、調(diào)試中不可避免地還會(huì)用到手工焊接。焊接質(zhì)量的好壞直接影響到維修效果。手工焊接是一項(xiàng)實(shí)踐性很強(qiáng)的技能，在了解一般方法后 ,要多練；多實(shí)踐 ,才能有較好的焊接質(zhì)量。 手工焊接握電烙鐵的方法 ,有正握、反握及握筆式三種。焊接元器件及維修電路板時(shí)以握筆式較為方便。 一、手工焊接一般分四步驟進(jìn)行 ①準(zhǔn)備焊接 :清潔被焊元件處的積塵及油污 ,再將被焊元器件周?chē)脑骷笥谊魂?,讓電烙鐵頭可以觸到被焊元器件的焊錫處 ,以免烙鐵頭伸向焊接處時(shí)燙壞其他元器件。焊接新的元器件時(shí) ,應(yīng)對(duì)元器件的引線(xiàn)鍍錫。② 加熱焊接 :將沾有少許焊錫和松香的電烙鐵頭接觸被焊元器件約幾秒鐘。若是要拆下印刷板上的元器件 ,則待烙鐵頭加熱后 ,用手或鑷子輕輕拉動(dòng)元器件 ,看是否可以取下。③清理焊接面 :若所焊部位焊錫過(guò)多 ,可將烙鐵頭上的焊錫甩掉 (注意不要燙傷皮膚 ,也不要甩到印刷電路板上 !),用光烙錫頭沾些焊錫出來(lái)。若焊點(diǎn)焊錫過(guò)少、不圓滑時(shí) ,可以用電烙鐵頭 蘸 些焊錫對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)焊。④檢查焊點(diǎn) :看焊點(diǎn)是否圓潤(rùn)、光亮、牢固 ,是否有與周?chē)骷B焊的現(xiàn)象。 二、焊接質(zhì)量不高的原因 手工焊接對(duì)焊點(diǎn)的要求是：①電連接性能良好；②有一定的機(jī)械 強(qiáng)度；③光滑圓潤(rùn)。 造成焊接質(zhì)量不高的常見(jiàn)原因是 :①焊錫用量過(guò)多 ,形成焊點(diǎn)的錫堆積；焊錫過(guò)少 ,不足以包裹焊點(diǎn)。②冷焊。焊接時(shí)烙鐵溫度過(guò)低或加熱時(shí)間不足 ,焊錫未完全熔化、浸潤(rùn)、焊錫表面不光亮 (不光滑 ),有細(xì)小裂紋 (如同豆腐渣一樣 !)。③夾松香焊接 ,焊錫與元器件或印刷板之間夾雜著一層松香 ,造成電連接不良。若夾雜加