【正文】 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3．1應(yīng)用程序模塊整體設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件編程主要是采用單片機(jī)C語(yǔ)言，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各項(xiàng)功能。本課題設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)是采用4位數(shù)碼管作為顯示模塊，數(shù)碼管的段選斷接在單片機(jī)P0口，位選端接在P2口。、[。 。（3）易于使用： DS18B20是單總線器件，CPU與其接口時(shí)僅需占用1個(gè)I/O端口且一條總線上接掛幾十個(gè)DS18B20也是可行的，測(cè)溫時(shí)電路十分簡(jiǎn)單，降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，大大降低了難度和工作量。以下圖28為該系統(tǒng)所用的鍵盤電路：圖26鍵盤電路在本系統(tǒng)中，由于按鍵數(shù)目較少，（只有五個(gè)）而I/O又有空閑，故采用獨(dú)立式鍵盤。在按鍵數(shù)量比較多的時(shí)候，獨(dú)立按鍵需要占用很多單片機(jī)I/O口，電路結(jié)構(gòu)也比較繁復(fù)。但是消除抖動(dòng)是使用按鍵時(shí)不可回避的問(wèn)題。本次設(shè)計(jì)采用DS18B20溫度傳感器采集溫度信息。 STC89C52單片機(jī)具有512字節(jié)RAM， 8k字節(jié)Flash， P0~P3一共32 位輸入輸出端口，看門狗定時(shí)器功能， MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，內(nèi)置4KB EEPROM，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。2．1．2方案論證：方案一的硬件電路所是以傳統(tǒng)的模擬方式進(jìn)行控制，雖然比較容易實(shí)現(xiàn) ，但是精度不高，而且當(dāng)溫度改變時(shí)與方案二相比不靈活，調(diào)整比較難。而且系統(tǒng)受環(huán)境影響大，不能用數(shù)碼顯示，不能用鍵盤設(shè)定并且操作者與系統(tǒng)之間信息交流教難。系統(tǒng)可以根據(jù)時(shí)鐘存儲(chǔ)相關(guān)的數(shù)據(jù)。溫度控制是又是計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)中的重要分支。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)以及電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路與高性能微處理器的相繼問(wèn)世，使諸多領(lǐng)域的自動(dòng)控制技術(shù)水平和自動(dòng)化程度得到大幅度的提高。STC89C52RC單片機(jī)可以在寬范圍的性能要求下實(shí)現(xiàn)高度集成，低成本的解決方案。特此聲明。對(duì)本設(shè)計(jì)（論文）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。系統(tǒng)設(shè)計(jì)了相關(guān)的硬件電路和相關(guān)應(yīng)用程序。特別是以51單片機(jī)為核心的溫度測(cè)量與控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用在一定程度上提高了生活生產(chǎn)中對(duì)溫度的控制水平。其根本原因就是單片機(jī)體積小、低功耗、低價(jià)、可靠的特點(diǎn)決定的。單片機(jī)STC89C52 能夠根據(jù)溫度傳感器DS18B20 所采集的溫度在數(shù)碼管上實(shí)時(shí)顯示。此系統(tǒng)采用模擬電路設(shè)計(jì)，其主要過(guò)程是通過(guò)電位器給出模擬溫度值，經(jīng)過(guò)過(guò)信號(hào)放大后與預(yù)先設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較。用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)，片上集成512字節(jié)RAM。2．2 STC89C52RC單片機(jī)簡(jiǎn)介STC89C52是宏晶公司出品的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。2．3 STC89C52RC芯片的特性主要特性如下：1. 增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051.2. 單片機(jī)工作電壓：～（5V單片機(jī)本設(shè)計(jì)采用）3. 工作頻率范圍：0～40MHz，相當(dāng)于普通8051的0～80MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz4. 用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)5. 片上集成512字節(jié)RAM6. 32個(gè)通用I/O端口，電路復(fù)位后P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口（弱上拉），P0口是漏極開(kāi)路輸出，P0口作為總線擴(kuò)展時(shí)不加上拉電阻，作為I/O口時(shí)需加上拉電阻。其最小系統(tǒng)主要包括：復(fù)位電路、震蕩電路以及存儲(chǔ)器選擇模式，其中系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直接影響單片機(jī)的處理速度。采取以上措施，避開(kāi)兩個(gè)抖動(dòng)時(shí)間，從而消除了按鍵抖動(dòng)的影響。此外，也可以使用擴(kuò)展芯片8255A等的擴(kuò)展I/O口作為獨(dú)立式鍵盤的接口電路。本設(shè)計(jì)采用此溫度傳感器出于以下幾點(diǎn)原因：（1）原件特性：測(cè)溫范圍比較廣，從55℃～+125℃ ，測(cè)溫精度高，℃；轉(zhuǎn)換時(shí)間短，12位精度轉(zhuǎn)換時(shí)間僅僅需要750ms；可以通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，超低功耗工作方式十分的節(jié)能環(huán)保。在該溫度控制系統(tǒng)中，其電源電路設(shè)計(jì)如下圖28所示：圖28 系統(tǒng)電源模塊2. 4. 6報(bào)警電路在溫度測(cè)控報(bào)警系統(tǒng)發(fā)生故障或者觸發(fā)報(bào)警是，單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)必須要發(fā)出提示使用者的報(bào)警信號(hào)或者提示音，本設(shè)計(jì)采用蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警的方式。當(dāng)進(jìn)行報(bào)警溫度上下限時(shí)，由溫度上下限指示燈進(jìn)行狀態(tài)顯示。LED顯示器分為共陰共陽(yáng)兩種。本系統(tǒng)中的報(bào)警電路主要是用來(lái)監(jiān)控當(dāng)前的溫度，可以使用獨(dú)立鍵盤對(duì)報(bào)警值進(jìn)行預(yù)設(shè)值，當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定的溫度上下限值時(shí)，便發(fā)出報(bào)警聲提示操作者。用定時(shí)/計(jì)數(shù)器1和軟件計(jì)數(shù)結(jié)合定時(shí)作為系統(tǒng)的時(shí)鐘基準(zhǔn)(1s )，并兼作采集現(xiàn)場(chǎng)溫度值的采樣周期。讀字節(jié)操作：Readonechar()。在具體的對(duì)按鍵模塊編程中，對(duì)按鍵進(jìn)行消抖處理。}其程序流程圖如圖34所示：圖34 計(jì)算溫度子程序 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序借助數(shù)據(jù)刷新子程序可以對(duì)顯示緩存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行刷線顯示，讀出RAM中的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。原因及解決方法：由于焊接時(shí)的失誤造成虛焊點(diǎn)。解決方法：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制電路焊接時(shí)，在三極管與單片機(jī)數(shù)據(jù)口之間加入分壓電阻，保護(hù)單片機(jī)，防止燒壞。4．2 系統(tǒng)軟件調(diào)試在編制軟件時(shí)很難一次性成功，因?yàn)檐浖拈_(kāi)發(fā)是一項(xiàng)仔細(xì)的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)南到y(tǒng)工作，需要重復(fù)不斷進(jìn)行修改和完善，尤其是一些復(fù)雜的功能強(qiáng)大的軟件系統(tǒng)，對(duì)軟件的要求也就更規(guī)范嚴(yán)格，要求符合軟件設(shè)計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)。然后再進(jìn)行整體軟件調(diào)試。東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 結(jié)論結(jié)論基于STC89C52RC和DS18B20溫度傳感器的智能溫度報(bào)警系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制作、價(jià)格低廉和易于操作等優(yōu)點(diǎn)，但由于實(shí)驗(yàn)室條件所限，暫時(shí)只做簡(jiǎn)單的單點(diǎn)溫度測(cè)量,并且溫度傳感器暫時(shí)只對(duì)DS18B20傳感器周圍環(huán)境進(jìn)行控制。對(duì)程序進(jìn)行結(jié)構(gòu)化也更為易于修改以及軟件維護(hù)。本論文在數(shù)字溫度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)方面進(jìn)行了一定的研究工作。東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 參考文獻(xiàn)參 考 文 獻(xiàn)【1】 張剛毅 主編.《單片微機(jī)原理及應(yīng)用》（第二版）。北京：電子工業(yè)出版社，2012東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 附錄1【10】 劉瑞星,胡健等.《Protel DXP 實(shí)用教程》 機(jī)械工業(yè)出版社，2003(04)【11】 郭天祥. 《新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程》電子工業(yè)出版社，2008.【12】 V. Yu. Teplov,A. V. Anisimov. Thermostatting System Using a SingleChip Microputer and Thermoelectric Modules Based on the Peltier Effect[J] ,2002【13】 Mt. 51 Family of Microcontrollers Architectural Overview. September 1993【14】 Suh, Charles W．O’Donnell， Srinivas Devadas， Aegis：a singlechip secure processor, IEEE Design and Te