【正文】 VCC、地、輸出、輸入等接口 2* 器件引腳：用于繪制各種引腳 3* 仿真圖表（ graph）：用于各種分析，如 Noise Analysis 4* 錄音機(jī) 5* 信號(hào)發(fā)生器（ generators） 6* 電壓探針：使用仿真圖表時(shí)要用到 7* 電流探針：使用仿真圖表時(shí)要用到 8* 虛擬儀表：有示波器等 2D圖形（ 2D Graphics）： 1* 畫各種直線 2* 畫各種方框 3* 畫各種圓 4* 畫各種圓弧 5* 畫各種多邊形 6* 畫各種文本 7* 畫符號(hào) 8* 畫原點(diǎn) 等 ⑤ 元件列表（ The Object Selector）：用于挑選元件（ ponents）、 終端接口（ terminals）、 信號(hào)發(fā)生器（ generators）、 仿真圖表（ graph）等。 圖 21 Proteus界面 6 其中各部分的功能簡(jiǎn)單介紹如下： ① 原理圖編輯窗口 （ The Editing Window）：用來繪制電路原理圖。 ④ 提供軟件調(diào)試功能。目前支持的單片機(jī)類型有： 68000 系列、 8051 系列、 AVR 系列、 HC11 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列以及各種外圍芯片如 LCD、 DS18B20。 CPU 對(duì)象 測(cè)溫 顯示 設(shè)定值 輸出值 5 第 2 章 設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)和編程軟件 設(shè)計(jì)仿真軟件 Proteus Proteus ISIS 是英國 Labcenter 公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。 圖 11 溫度控制反饋圖 第二章中簡(jiǎn)單介紹了編程軟件 Keil 及電路設(shè)計(jì)仿真軟件 Proteus。這種控制方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但控制精度差，控制速度慢，在資源方面耗費(fèi)人力且本身 耗能多，控制器的噪音大，而且在控溫過程中由于接觸器頻繁通斷，經(jīng)常發(fā)生觸點(diǎn)電弧放電現(xiàn)象，容易造成短路，使接觸器損壞，對(duì)操作人員和設(shè)備帶來不利影響及安全隱患。 [1] 電熱爐控制中的問題 溫度是工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中一個(gè)非常重要的參數(shù)。如音樂集成單片機(jī)，看似簡(jiǎn)單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機(jī)的原理），需要復(fù)雜的類似于計(jì)算機(jī)的原理。 在家用電器中的應(yīng)用 這個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用特點(diǎn)是量大面廣并且具有價(jià)格低廉的特點(diǎn)，如電飯鍋、電子游戲機(jī)、電視機(jī)、錄音機(jī)、組合音響、洗衣機(jī)、電冰箱以至電子玩具等，都廣泛地使用單片機(jī)進(jìn)行控制。國際上從 1970 年代開始，國內(nèi)自 1980 年代以來，單片機(jī)已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)各個(gè)行業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品的更新?lián)Q代起重要的推動(dòng)作用。顯示模塊選用 LCD顯示器，控制更為簡(jiǎn)單，顯示更為清晰。 目 錄 摘 要 ........................................................ 1 ABSTRACT ..................................................... 2 第 1 章 緒 論 ................................................. 3 單片機(jī)的應(yīng)用 ........................................................ 3 電熱爐控制中的問題 .................................................. 3 本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 ...................................................... 4 第 2 章 設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)和編程軟件 ................................. 5 設(shè)計(jì)仿真軟件 PROTEUS.................................................. 5 編程軟件 KEIL ........................................................ 7 第 3 章 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...................................... 8 系統(tǒng)硬件組成 ........................................................ 8 PROTEUS原理圖設(shè)計(jì) .................................................... 8 硬件電路結(jié)構(gòu) ....................................................... 12 主控制芯片 AT89C51原理及其說明 .......................................... 12 外部時(shí)鐘電路 ........................................................... 14 測(cè)溫模塊 ............................................................... 14 顯示模塊 ............................................................... 16 開關(guān)模塊 ............................................................... 17 報(bào)警模塊 ............................................................... 18 實(shí)際情況中的問題 ................................................... 18 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試 ................................... 20 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) ....................................................... 20 DS18B20測(cè)溫程序設(shè)計(jì) .................................................... 22 LM016L 顯示程序設(shè)計(jì) ..................................................... 23 KEIL與 PROTEUS聯(lián)調(diào) .................................................. 24 第 5 章 總結(jié)與展望 ........................................... 27 總結(jié) ............................................................... 27 展望 ............................................................... 27 參考文獻(xiàn) .................................................... 28 致 謝 ...................................................... 29 附 錄 ...................................................... 30 1 摘 要 ： 電熱爐可使用 金屬發(fā)熱體或非金屬發(fā)熱體來產(chǎn)生熱源，其構(gòu)造簡(jiǎn)單，工業(yè)電熱爐的主要 用途是供機(jī)械工業(yè)對(duì)原材料、毛坯、機(jī)械零件加熱用。配以鍵盤模塊及由二極管、蜂鳴器組成的報(bào)警模塊，組合成較為完整的溫度控制系統(tǒng)硬件。其應(yīng)用 大致可 分為 如下幾個(gè)范疇： 在 智能儀器 儀表上的應(yīng)用 單片機(jī)具有功耗低、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 、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度 、元素、壓力等物理量的測(cè)量。 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用 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)、小型 程控交換機(jī) 、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信， 無線電 對(duì)講機(jī)等。 又 如音樂信號(hào)以數(shù)字的形式存于存儲(chǔ)器中（類似于 ROM），由微控制器讀出，轉(zhuǎn)化為模擬音樂電信號(hào)（類似于聲卡）。許多生產(chǎn)過程都是在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的，甚至對(duì)溫度的要求相當(dāng)嚴(yán)格，因此生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)需要測(cè)量溫度和控制溫度。傳統(tǒng)的定值開關(guān)溫度控制法存在溫度滯后的問題，而多數(shù)傳統(tǒng)基于常規(guī) PD控制的控制裝置，存在精度不高、效率低等問題。第三章介紹本設(shè)計(jì)硬件結(jié)構(gòu)及所涉及的芯片、電路說明，主控制芯片采用 AT89C51；由于 DS1302 是一種高性能的芯片，可自動(dòng)計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)，故時(shí)鐘電路采用 DS1302；溫度傳感芯片 DS18B20是單總線結(jié)構(gòu)芯片，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，接線少，且程序編寫簡(jiǎn)單，故溫度采集、轉(zhuǎn)換、傳遞采用 DS18B20； LCD 顯示電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且軟件設(shè)計(jì)也相對(duì)簡(jiǎn)單，具有低功耗特點(diǎn)，因此顯示模塊采用 LCD 顯示。 該軟件將處理器模型、 Prospice 混合電路仿真、虛擬儀器、高級(jí)圖形仿真、動(dòng)態(tài)器件庫和外設(shè)模型、處理器軟仿真器、第三方 的編譯器和調(diào)試器等有機(jī)結(jié)合起來 ,真正第一次實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)上完成從原理圖設(shè)計(jì)、處理器代碼調(diào)試及實(shí)時(shí)仿真、系統(tǒng)測(cè)試及功能驗(yàn)證 ,甚至可以生成PCB，功能及其強(qiáng)大。 ③ 實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，在該軟件仿真系統(tǒng)中同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Keil C51 uVision2 等軟件。藍(lán)色方框內(nèi)為可編輯區(qū)，畫元件時(shí)要放置到里面。當(dāng)選擇 “元件（ ponents） ”，單擊 “P”按鈕會(huì)打開挑選元件對(duì)話框，選擇了一個(gè)元件后（單擊了 “OK”后），該元件會(huì)在元件列表中顯示，以后要用到該元件時(shí)，只需在元件列表中選擇即可。 ⑦ 仿真工具欄 仿真控制按鈕 1* 運(yùn)行 2* 單步運(yùn)行 3* 暫停 4* 停止 通過單步運(yùn)行可以查看程序的執(zhí)行情況。 圖 22 Keil界面 keil μvision2 編寫程序一般步驟如下： 新建工程 新建源程序文件，可以是 C 語言或匯編語言等 把源程序添加到工程中 編譯并生成 Hex 文件 繪制原理圖及編寫程序過程見第三章、第四章，本章不再敘述。 ⑷ 溫度顯示電路： 采用 LCD顯示器，電路比較簡(jiǎn)單，且在軟件設(shè)計(jì)上也相對(duì)簡(jiǎn)單，具有低功耗功能，能夠滿足設(shè)計(jì)最優(yōu)的要求。 Proteus 原理圖設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用 AT89C51 作為控制系統(tǒng)， DS18B20 溫度傳感器采集、轉(zhuǎn)換溫度，顯示器 LM016L 顯示溫度，用 proteus 畫的原 理圖如圖 31 所示： 圖 31 原理圖 9 電路圖的繪制過程如下： 將所需元器件添加到對(duì)象選擇器窗口。同理，添加 LM016L、 DS18B LED、 DS1302 等其他涉及的元器件至對(duì)象選擇器窗口。同理放置其他元器件，如圖 35 所示。如圖 36 所示。將鼠標(biāo)置于圖形編輯窗口的欲標(biāo) 標(biāo)簽的導(dǎo)線上，跟著鼠標(biāo)的指針就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“”號(hào)，如圖 37 所示。同理，可以標(biāo)注其它導(dǎo)線的標(biāo)簽。 至此，電路圖基本繪制完成。作為輸出口用時(shí)，每位以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口 P0 寫 “ 1” 時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。 和 還可以分別作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入 (） 和輸入 ()。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。復(fù)位電路如圖 312 所示。震蕩電路如圖 313 所示。 DS1302 內(nèi)部有一個(gè) 31 8 的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器。但是，如果在系統(tǒng)中采用時(shí)鐘芯片 DS1302，就能很好地解決這個(gè)問題。本設(shè)計(jì)采用 DS18B20。 （ 2）在 DS18B20 中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無二的序列號(hào)。 （ 6）內(nèi)部有溫度上、下限報(bào)警設(shè)置。如圖 316 所示。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 16 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì) DS18B20 進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送RAM 指令，這樣才能對(duì) DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。因?yàn)檫B接 DS18B20 的總線電纜是有長度限制的。各