【正文】 ..............................23 PC+在線仿真器 +編程器 ........................................22 PC+模擬仿真軟件 +編程器 ......................................23 總 結 .................................................................25 附 錄 ...................................................................26 參考文獻 .................................................................33 致 謝 ...................................................................34 1 前 言 21 世紀是信息技術蓬勃發(fā)展的世紀，單片機技術的應用及發(fā)展就是其中之一。但是單片機的應用意義遠不限于它的應用范疇或由此帶來的經(jīng)濟效益，更重要的是它已從根本上改變了傳統(tǒng)的電子設計方法和控制策略，使科學上先前無法實現(xiàn)的理論技術得以實現(xiàn)并轉化為現(xiàn)實的生產(chǎn)力，推動社會的前進，改善人們的生活，是技術發(fā)展 史上的一次革命，是科技發(fā)展史上一座重要的里程碑。 [7] 大學生在校期間雖然系統(tǒng)的學習了有關單片機方面的知識，但由于缺乏實踐鍛煉的機會，對單片機沒有一個深刻的理性的認識和理解，更不用說進行單片機的研究和開發(fā)了。實踐證明由于缺少溫度測控系統(tǒng)而導致儀器過熱而燒壞給我們的工作帶來很多麻煩。當設備周圍環(huán)境溫度高于設定溫度時，蜂鳴器就會報警，便于工作人員對設備進行維護。 ? 溫度測控系統(tǒng)的原理和實現(xiàn)方法。 設計的要求 ? 使用 8位七段顯示器來顯示當前由 18b20 采集到的環(huán)境溫度 ? 使用 蜂鳴器提供報警功能。 3 2 硬件設計 系統(tǒng)框圖 要設計一個系統(tǒng)，我們必須的先做大量的準備工作，比如市場調研、系統(tǒng)分析、資料查閱等，完成這些后我們在著手開始設計，就會事半功倍。確定了系統(tǒng)的大體形式之后，畫出其結構布局，系統(tǒng)框圖如圖 所示。 主要性能參數(shù)： 178。全靜態(tài)工作模式： 0Hz33MHz 178。 2個 16位定時 /計數(shù)器 178。中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng) 178。另外， AT89S52可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式。目前大多數(shù)為此類封裝方式。 2) 時鐘引腳 兩個時鐘引腳 XTAL XTAL2 外接晶體與片內的反相放大器構成了一個振蕩器，它為單片機提供了時鐘控制信號。若使用外部輸入時鐘，該引腳必須接地。 [4] 3）控制引腳 此類引腳提供控制信號，有的引腳還具有復用功能。對 HMOS 工藝的單片機此引腳還有備用電源 VPD 功能。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。當 EA保持低電平時，將屏蔽片內的程序存儲器，只訪問片外程序存儲器。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅動 8個 TTL邏輯門電路，對端口 P0 寫“ 1”時 ，可作為高阻抗輸入端用。對端口寫“ 1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸出口。 P3口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4個 TTL 邏輯門電路。 端口引腳 第二功能 RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時 /計數(shù)器 0) T1(定時 /計數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ) 7 鍵盤部分 在單片機應用系統(tǒng)中，除了復位鍵有專門的復位電路以及專一的復位功能以外，其他的按鍵或鍵盤都是以開關狀態(tài)來控制功能或輸入數(shù)據(jù)的。這種鍵盤使用非常方便，但價格相對較高。 鍵盤工作原理 1）按鍵的分類 按照結構原理可分為兩類，一類是觸點式開關按鍵，如機械式開關、導電橡膠式開關等；另一類是無觸點開關按鍵，如電氣式按鍵、磁感應按鍵等。 2）鍵輸入原理 當所設置的功能鍵（復位鍵單獨）或數(shù)字鍵按下時，計算機應用系統(tǒng)應完成該按鍵所設定的功能，鍵信息輸入是與軟件結構密切相關的過程。也就是說，它能提供標準的 TTL 邏輯電平，以便與通用數(shù)字系統(tǒng)的邏輯電平相容。即按鍵一次按下或釋放被錯誤地認為是多次操作，這種情況是不允許出現(xiàn)的。 4）按鍵編碼 一組按鍵或鍵盤都要通過 I/O 口線查詢按鍵的開關狀態(tài)。 （ 2）有可靠的邏輯處理辦法。這是最簡單的鍵盤結構，該電路為查詢方式電路。 圖 獨立式鍵盤接口電路 行列式鍵盤 為了減少鍵盤與單片機接口時所占用 I/O 線的數(shù)目，在鍵數(shù)較多時，通常都將鍵盤排列成行列矩陣形式。方法是：向行線 (圖中水平線 )輸出全掃描字 00H，把全部行線置為低電平，然后將列線的電平狀態(tài)讀入累加器 A中。如果全為 1，則所按下的鍵不在此行；如果不全為 1，則所按下的鍵必在此行，而且是在與零電平列線相交的交點上的那個鍵。若沒有任一條列線為低電平，則說明 0 行上無鍵按下。若有鍵按下，則進而判別哪一列有鍵按下，確定按鍵位置。判別是否有哪一列鍵按下的方法同上。 鍵值（號）的獲得（譯碼）通常采用計數(shù)譯碼法。 4+列號（ 0～ 3）為 7； 第 2 行的鍵值為： 2行179。 4鍵盤行首鍵號為 0、 C， 列號為 0， 1， 2， 3。下面就相信介紹 LED 顯示器的結構和工作原理。 2) 數(shù)碼管工作原理 共陽 (陰 )極數(shù)碼管的 8 個發(fā)光二極管的陽極（陰極）連接在一起。此時，要求段驅動電路能吸收額定的段導通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導通電流來確定相 應的限流電阻。在共陰極數(shù)碼管中，導通的二極管用“ 1”表示，其余的用“ 0”表示。若要顯示某一個字符，就在二極管的陽極按顯示代碼加以高電平，陰極加低電平即可。所以靜態(tài)顯示法常用在顯示器數(shù)目較少的應用系統(tǒng)中。依此規(guī)律循環(huán)，即可使各位數(shù)碼管顯示將要顯示 的字符。 其 顯示電路 原理圖 如圖 所示 。因此，本設計中的顯示電路，就利用 74LS244 來擴展單片機的 P0 口，以滿足八個 LED 數(shù)碼顯示器的驅動。當 1G和 2G 都為低電平時，輸出端 Y和輸入端 A 狀態(tài)相同；當 1G和 2G 都為高電平時，輸出呈高阻態(tài)。 圖 74LS244邏輯及管腳圖 （ 1）電源引腳 ? Vcc（ 20腳）：主電源正端，接 +5V 電源。 13 （ 3） I/O 引腳 ? 輸入引腳 ( 1 1 1 17腳 )： 1A11A4,2A12A4。其功能主要是將程序計數(shù)器（ PC）初始化為0000H，使程序從 0000H 單元開始執(zhí)行，并將特殊功能寄存器賦一些特定值。 復位也是使單片機退出低功耗工作方式而進入正常狀態(tài)一種操作。使用時，一般在此引腳與 Vss 引腳之間接上一個約 的下拉電阻， 與 Vcc 引腳之間接一個約 10uF 的電解電容，即可保證上電自動復位。該電阻的作用是在按鍵開關按下時，防止電容放電電流過大燒壞開關的觸點。 振蕩電路 AT89S52 內部有一個用于構成振蕩器的可 控高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳 XTAL1，其輸出端為引腳 XTAL2 。當晶振頻率為 12MHz 時， C C2一般選 30pF 左右 。 2）時鐘周期：是振蕩源信號經(jīng)二分頻后形成的時鐘脈沖信號。單片機執(zhí)行每一條指令，都是按照嚴格的時序進行的。 3) 采用開關電源得到 DC5V。它運行于 Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析 (SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是：①實現(xiàn)了單片機仿真和 SPICE 電路仿真相結合。③提供軟件調試功能。 17 Proteus 電路設計學習 使用 Proteus 仿真的基礎是要繪 制準確的原理圖并進行合理的設置，繪制原理圖用 ISIS 原理圖輸入系統(tǒng)。 （ 2）選擇“ Landscape A4” 模板，單擊“ OK” 按鈕，新設計如圖所示，然后單擊“保存”按鈕保存設計，命名文件為“ mydesign” ?？梢允褂米笙陆堑男D與翻轉命令，改變原件方向；用鼠標右鍵單擊元 件，選擇逆時針旋轉按鈕，同樣可以旋轉元件。 （ 10）在元件上單擊鼠標右鍵，選擇 “ Edit Properties” ，出現(xiàn) “ Edit Component”對話窗口，輸入對應的參數(shù)值，可對元件進行參數(shù)設置。 3 軟件設計 溫度測控系統(tǒng)是通 過使用 18b20 傳感器采集周圍環(huán)境的溫度信號，運用A/D 轉換電路將模擬信號轉換成為 數(shù)字信號并通過數(shù)碼管顯示，易于觀察。本設計 沒有用到單片機的定時 /中斷功能，因此比較容易。兩者之間不能安全分開，時間進度上硬件調試稍微先于軟件調試。 提到設計原理圖、制作 PCB，就會想到 Protel,它是一個強大的電路設計仿真制作軟件。為了讓連線漂亮美觀，走線都采用直線或網(wǎng)標，連接好線以后就要設置每一個元件的屬性，重要的就是封裝方式，按照用到元件的不同封裝方式設置好每一個元件的封裝方式，電路原理圖就畫好了，見附錄 1。主要包括 AT89S52 單片機、時鐘電路及復位電路。按照原理圖的設計方案， 4 行 4 列各位對應 P1 口的 — 和 — 。 5） ISP 部分。在前面設計的電路原理圖基礎上，通過 Protel 軟件生成網(wǎng)表（網(wǎng)表就是用簡單的文字方式表述電路原理圖中的元件封裝、連接、網(wǎng)絡等要素）。我做的時候，提示的一個錯誤是部分元件的封裝方式在 PCB 庫里沒有。 順利導入網(wǎng)表后，元件是堆在一起的，這是就可以開始元件 布局了。 布線完成后需要檢測總體設計規(guī)則，如果有違規(guī)操作就會在報告中提示出來，反之，則說明這個 PCB 板已經(jīng)完成，此時就可以交給廠商制作了。對所用的元器件的質量檢查，兩者無誤后進行下一步。軟件調試一般是聯(lián)機調試，經(jīng)常采用 PC+在線仿真器 +編程器或 PC+模擬仿真軟件 +編程器兩種方法。操作方法是： 把硬件仿真器的一端和 PC 連接，在斷電的情況下，把目標系統(tǒng)的單片機拔下（有外部 EPROM 的拔下）然后把硬件仿真器的仿真頭插到單片機的位置。操作方法是： 首先單片機編輯和匯編的集成軟件如 wave、 keilc、 medwin 等的軟件模擬仿真功能，把所編制的源程序在 PC 上運行驗證設計思想。 這種方法反復插、拔、擦寫，會影響片子的壽命，沒有跟蹤調試的功能。但環(huán)境的溫度高于設定的溫度時，報警器就會報警。在今后的學習工作中應該時刻牢記實踐出真知。 sbit dat=P1^1。 //初始化 DS18B20 子程序 void get_temperature()。 //延時 count 毫秒子程序 void disp_temp()。 //設置堆棧指針 while(1) { get_temperature()。 beep=1。 //數(shù)據(jù)線置低電平 delay= while(delay)。 //DS18B20 初始化成功標志 break。 } } } /*=========================================================================*/ void get_temperature() //溫度轉換、獲得溫度子程序 { set_ds18b20()。 //顯示溫度，等待轉換結束，大于 600ms 27 set_ds18b20()。 //將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存到 tempint 和tempdf 處 } /*=========================================================================*/ void read_ds18b20() { uchar delay,i,j,temp,temph,templ。i) //一個字節(jié)分 8位讀取 { temp=1。 dat=1。 delay=10。 //讀取的第二字節(jié)存 temph