【正文】 ........................................4 軟件設(shè)計(jì) .................................................7 系統(tǒng)仿真 ...................................................10 仿真軟件簡(jiǎn)介 ............................................10 仿真過(guò)程 .................................................10 仿真結(jié)果 .................................................11 結(jié)論 ...........................................................12 致謝 ...........................................................12 參 考文獻(xiàn) .......................................................13 附錄 A 主要元件清單 ............................................14 附錄 B 源程序 ..................................................15 1 1 緒論 選題背景及意義 隨著電子技術(shù)，特別是隨大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生而出現(xiàn)的微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類生活發(fā)生了根本性的改 變。如果說(shuō)微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使現(xiàn)代科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，那么可以毫不夸張地說(shuō)，單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域帶來(lái)了一次新的技術(shù)革命。目前，單片機(jī)以其體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、對(duì)環(huán)境要求不高、高可靠性、高性能價(jià)格比、開發(fā)較為容易，在工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、智能化儀器儀表、辦公自動(dòng)化等諸多領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用，并已走人家庭，從洗衣機(jī)、微波爐到音響、汽車，到處都可見到單片機(jī)的蹤影。因此，單片機(jī)技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用水平已逐步成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。 隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用，近年來(lái)單片機(jī)發(fā) 展十分迅速，一個(gè)以微機(jī)應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到電力、冶金、化工、建材、機(jī)械、食品、石油等各個(gè)行業(yè)。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且精度差，單片機(jī)的出現(xiàn)使得溫度采集方和數(shù)據(jù)處理問(wèn)題能夠得到很好的解決。溫度是工業(yè) 控制 對(duì)象中的一個(gè)重要的被控參數(shù)，然而所采用的溫度元件和測(cè)量方法也不相同；產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不相同。 環(huán)境溫度對(duì)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、商業(yè)以及人們的正常生活都有很大的影響。溫度的測(cè)量是人們生活中一項(xiàng)必不可少的工作。傳統(tǒng)的溫度計(jì)測(cè)量費(fèi)時(shí)，準(zhǔn)確度也比較低。單片機(jī)溫度 計(jì)與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，具有測(cè)量方便，測(cè)量范圍廣，測(cè)溫準(zhǔn)確，結(jié)果采用數(shù)字顯示。能夠滿足對(duì)測(cè)溫要求準(zhǔn)確的場(chǎng)所和實(shí)驗(yàn)室。因此，單片機(jī)溫度計(jì)被廣泛的應(yīng)用諸多領(lǐng)域。 傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)以熱敏電阻為為溫度敏感元件。熱敏電阻的成本低，但需后續(xù)處理電路，而且可靠性相對(duì)較差，測(cè)溫準(zhǔn)確度低，檢測(cè)系統(tǒng) 也有一定的誤差。與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，這里設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度計(jì)具有使用 方便，測(cè)量范圍廣，測(cè)溫精確，數(shù)字顯示，適用范圍寬等特點(diǎn)。選用 AT89C51 型單片機(jī)作為主控制器件，DS18B20 作為測(cè)溫傳感器通過(guò) 4 位共陽(yáng)極 LED 數(shù)碼管串口傳送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)溫 度顯示。通過(guò) DS18B20 直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，該器件的物理化學(xué)性能 2 穩(wěn)定，線性度較好，在 0176。 C 到 100176。 C 最大線性誤差小于 176。 C。 該器件可直接向單片機(jī)傳輸信號(hào)，便于單片機(jī)處理和控制。另外，該溫度計(jì)還能直接采用測(cè)溫器件測(cè)量溫度，從而簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)傳輸與處理過(guò)程。 單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用 1) 單片機(jī)的發(fā)展大致可分為以下四個(gè)階段： 第一階段：?jiǎn)纹瑱C(jī)探索階段。以 Intel 公司 MCS48， Motorola 公司 6801為代表，屬于低檔型 8 位機(jī)。 第二階段：?jiǎn)纹瑱C(jī)完善階段。以 Intel 公司 MCS48， Motorola 公司 68HC05為代表，屬高檔型 8 位機(jī)。此階段， 8 位單片機(jī)體系進(jìn)一步完善，特別是 MCS51系列單片機(jī)在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用，奠定了它在單片機(jī)領(lǐng)域的經(jīng)典地位，形成了事實(shí)上的 8 位單片機(jī)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。 第三階段： 8 位機(jī)和 16 位機(jī)爭(zhēng)艷階段，也是單片機(jī)向微控制器發(fā)展階段。此階段 Intel 公司推出了 16 位的 MCS96 系列單片機(jī)，世界其他芯片制造商業(yè)紛紛推出了性能優(yōu)異的 16 位單片，但由于價(jià)格不菲，其應(yīng)用受到一定限制。相反MCS51 單系列片機(jī)，由于其性能價(jià)格比高，卻得到了廣泛應(yīng)用，并吸引世界許多知名芯片制造商， 使用以 80C51 位內(nèi)核，擴(kuò)展部分測(cè)控系統(tǒng)中使用的電路技術(shù)、接口技術(shù)、 A/D、 D/A 和看門狗等功能部件，推出了許多與 80C51 兼容的 8 位機(jī)。強(qiáng)化了微控制器的特征，進(jìn)一步恐怖和發(fā)展了 8 位單片機(jī)的主流地位。 第四階段：微控制器全面發(fā)展階段。隨著單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域全面深入地發(fā)展和應(yīng)用，世界各大電氣、半導(dǎo)體廠商普遍投入，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強(qiáng)運(yùn)算能力的 8 位∕ 16 位∕ 32位通用型單片機(jī)以及小型廉價(jià)的專用單片機(jī)，單片機(jī)已進(jìn)入一個(gè)廣泛選擇和全面發(fā)展的應(yīng)用時(shí)代。 2) 展望當(dāng)今單片機(jī)技術(shù)的方向，有以下幾個(gè)方面的趨勢(shì)： （ 1）在智 能儀器儀表上的應(yīng)用 單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、壓力等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)控制使儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。 （ 2）在工業(yè)控制中的應(yīng)用 3 用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。 （ 3）在家用電器中的應(yīng)用 現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片 機(jī)控制，從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無(wú)所不在。 （ 4）在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用 現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無(wú)線通信、再到日常工作中隨處可見的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無(wú)線電對(duì)講機(jī)等。 （ 5）單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)， 各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 此外，單片機(jī)在工商，金融，科研、教育，國(guó)防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。 研究的主要目的及內(nèi)容 1） 研究目的 （ 1）綜合運(yùn)用課程中所學(xué)到的理論知識(shí)完成一個(gè)設(shè)計(jì)課題。 （ 2）通過(guò)查閱手冊(cè)和文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 （ 3）進(jìn)一步熟悉常用電子器件的類型和特征，并掌握合理選用的原則。 （ 4）學(xué)會(huì)撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告，并附有整體電路圖。 2） 研究?jī)?nèi)容 用 DS18B20 智能溫度傳感器作為檢測(cè)元件，通過(guò) LED 數(shù)碼顯示管顯示溫度，使用 PROTUES 實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)，并且進(jìn)行實(shí)時(shí)交互仿真。 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求 ，即數(shù)字溫度計(jì)測(cè)溫范圍為 50～ +110176。 C，精確誤 4 差在 176。 C 以內(nèi) ，確定系統(tǒng)由主控制器、測(cè)溫電路及顯示電路 3 個(gè)模塊組成。其 數(shù)字溫度計(jì)總體電路結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 硬件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的電路原理圖如圖 所示。 圖 電路原理圖 DS18B20 工作原理 DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 是一種新型的“一線器件”，DALLAS 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20 是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。其體積更小、更適用于多種場(chǎng)合、且適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì) ,一線總線獨(dú)特且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成引入全新概念。 DS18B20 的測(cè)量溫度范圍為 55～ +125176。 C，在 10～ DS18B20 AT89C2051 主控制器 顯示電路 掃描驅(qū)動(dòng) 5 +85176。 C 范圍內(nèi)，精確度為 176。 C。 現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，明顯提高了系統(tǒng)地抗干擾性，能夠勝任惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如環(huán)境控設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類消 費(fèi)電子產(chǎn)品等。 DS18B20 的測(cè)溫原理如圖 所示。 圖中低溫度