【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 CP)每次由低變高時(shí)，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到Q0，Q0是兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端（DSA和DSB）的邏輯與，它將上升時(shí)鐘沿之前保持一個(gè)建立時(shí)間的長(zhǎng)度。主復(fù)位 (MR) 輸入端上的一個(gè)低電平將使其它所有輸入端都無(wú)效，同時(shí)非同步地清除寄存器，強(qiáng)制所有的輸出為低電平。 74HC164如上圖所示：端口1，2 是輸入端口端口8 時(shí)鐘輸入端口9 電源端右側(cè)端口為輸出端口3．2 主電路搭建主電路主要是：測(cè)量電路以及單片機(jī)最小系統(tǒng)測(cè)量電路：由于每片DS18B20含有唯一的硅串行通信口[11]。加上溫度傳感器DS18B20的高集成度，導(dǎo)致測(cè)量電路非常簡(jiǎn)單。僅需要用單口與單片機(jī)通信即可。 測(cè)量電路單片機(jī)最小系統(tǒng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)主要包括3個(gè)主要部分，復(fù)位電路，電源電路以及時(shí)鐘電路。 晶振電路 復(fù)位電路3．3 顯示電路顯示電路：顯示電路用8位數(shù)碼管來(lái)顯示，由于溫度的家用測(cè)量精度不需要太高所以用4只8位數(shù)碼管顯示。但是通過(guò)單片機(jī)串口驅(qū)動(dòng)一只數(shù)碼管太浪費(fèi)單片機(jī)端口資源，為此需要節(jié)約單片機(jī)的端口資源，本次設(shè)計(jì)用移位寄存器74HC164進(jìn)行控制顯示。 顯示電路3．4 外圍電路建立本次設(shè)計(jì)相對(duì)較為簡(jiǎn)單，為了讓設(shè)計(jì)獲得更多功能，這里添加了外圍的鍵盤以及報(bào)警和控制電路。外接鍵盤：如下圖連線，接入的外接鍵盤。從上至下的5個(gè)按鈕作用分別為：按鈕1 設(shè)定按鍵，點(diǎn)擊之后能夠設(shè)定一個(gè)基準(zhǔn)值，若溫度高于該值將可能引起報(bào)警電路和控制電路的反應(yīng)。再次點(diǎn)擊之后會(huì)保存設(shè)定值。按鈕3 選位按鈕，能夠左右選擇當(dāng)前修改值的位置，即個(gè)位、十位或者報(bào)警開啟/關(guān)閉。按鈕5 修改按鈕，能夠?qū)x取的位置的值進(jìn)行修改，分別+1或者1進(jìn)行改變?cè)O(shè)定溫度值。使用說(shuō)明：正常情況數(shù)碼管顯示溫度值，按下按鈕1此時(shí)顯示為報(bào)警設(shè)定，閃爍位為當(dāng)前修改位。按鈕3能夠移動(dòng)閃爍位改變修改數(shù)值的位置。按鈕5能夠修改閃爍位的值的大小來(lái)設(shè)定報(bào)警溫度值。(注意：需要注意的是設(shè)定溫度為2位數(shù)即0099度之間，并且設(shè)定值前面還有一位改位為報(bào)警啟動(dòng)位，若值為1表示開啟報(bào)警，0表示關(guān)閉報(bào)警。) 設(shè)置溫度如上圖：第一位是報(bào)警啟動(dòng)位：0關(guān)閉報(bào)警系統(tǒng)，1開啟。最后2位為溫度設(shè)定位：用于設(shè)定一個(gè)報(bào)警溫度值（當(dāng)前選取的為個(gè)位，所以個(gè)位在閃爍）。 外接鍵盤4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4．1 軟件Keil介紹編程使用的軟件是KEIL，編程使用C語(yǔ)言。Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN9NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)[26,2829]。如果你使用C語(yǔ)言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。1．系統(tǒng)概述Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。下面詳細(xì)介紹Keil C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。2．Keil C51單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(．OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(．ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。使用獨(dú)立的Keil仿真器時(shí)，注意事項(xiàng)：*仿真器標(biāo)配11．0592MHz的晶振，但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。*仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)。*仿真芯片的31腳（/EA）已接至高電平，所以仿真時(shí)只能使用片內(nèi)ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插針中的31腳并不與仿真芯片的31腳相連，故該仿真器仍可插入到擴(kuò)展有外部ROM（其CPU的/EA引腳接至低電平）的目標(biāo)系統(tǒng)中使用。4．2 程序介紹此程序是利用C語(yǔ)言編寫，keil生成的HEX文件。程序分多個(gè)部分：主程序，延時(shí)子程序，DS18B20初始化程序，讀取溫度子程序，寫溫度子程序，顯示子程序等。DS18B20初始化程序：初始化溫度傳感器DS18B20。讀取溫度子程序：控制溫度傳感器DS18B20獲取DS18B20測(cè)量的溫度值。寫溫度子程序：讀出的溫度寫入DS18B20內(nèi)帶的寄存器中以便獲取溫度值。顯示子程序：控制顯示電路在8位數(shù)碼管上顯示出對(duì)應(yīng)數(shù)值。延時(shí)子函數(shù)：進(jìn)行延時(shí)等待一段時(shí)間。程序功能：能夠?qū)崟r(shí)獲取溫度傳感器DS18B20測(cè)量的溫度值，以十進(jìn)制的形式進(jìn)行顯示。同時(shí)外圍按鍵能夠設(shè)定一個(gè)溫度值以及報(bào)警開關(guān)狀態(tài)來(lái)進(jìn)行報(bào)警設(shè)定，例如：報(bào)警開關(guān)關(guān)閉時(shí)，無(wú)論溫度為多少都不會(huì)引起報(bào)警反應(yīng)；報(bào)警開關(guān)開啟時(shí)，若當(dāng)前溫度高于設(shè)定溫度則蜂鳴器會(huì)發(fā)出報(bào)警聲音，同時(shí)外圍的MOS管會(huì)導(dǎo)通控制電路進(jìn)行動(dòng)作。4．2．1 傳感器程序傳感器程序是對(duì)溫度傳感器DS18B20進(jìn)行初始化操作，讀操作以及寫操作的程序。是讀取當(dāng)前溫度值必須的程序，通過(guò)該程序能夠通過(guò)DS18B20和單片機(jī)通信將當(dāng)前的溫度信息傳遞給單片機(jī)。 傳感器程序流程圖4．2．2 顯示器程序顯示器程序是通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部計(jì)算，將當(dāng)前讀出的溫度值顯示在顯示器件上的函數(shù)?；竟δ馨ㄇ宄聊簧系娜啃畔?、顯示特定信息。其主要工作原理如圖4．2。 顯示器程序流程圖4．2．3 鍵盤程序鍵盤程序主要是檢測(cè)鍵盤的按鍵信息，并且控制給單片機(jī)。通過(guò)鍵盤的動(dòng)作情況(電平的跳變)以及動(dòng)作單元的位置而做出相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。 鍵盤程序流程圖4．2．4 主程序主程序主要是分為4大部分：獲取溫度，顯示溫度，鍵盤輸入以及報(bào)警控制。通過(guò)之前的傳感器程序獲取傳感器DS18B20測(cè)量的當(dāng)前溫度數(shù)值，并且通過(guò)顯示器程序顯示當(dāng)前溫度值。通過(guò)鍵盤輸入程序獲取鍵盤動(dòng)作情況并且對(duì)相應(yīng)部件做出相對(duì)的動(dòng)作，當(dāng)判斷設(shè)定值與當(dāng)前值之間的大小關(guān)系之后判斷是否給予動(dòng)作系統(tǒng)做出對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。 主程序流程圖5 系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析5．1 仿真軟件Proteus介紹5．1．１ 什么是Proteus仿真軟件Proteus是一款電路分析與實(shí)物仿真軟件，運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，具有實(shí)驗(yàn)資源豐富、試驗(yàn)周期短、硬件投入少、實(shí)驗(yàn)過(guò)程損耗小、與實(shí)際設(shè)計(jì)潔凈程度大等優(yōu)點(diǎn)[10,2729]。該軟件是Lab center Electronics公司的一款電路設(shè)計(jì)與仿真軟件，它包括ISIS、ARES等軟件模塊，ARES模塊主要用來(lái)完成PCB的設(shè)計(jì)，而ISIS模塊用來(lái)完成電路原理圖的布圖與仿真。Proteus的軟件仿真基于VSM技術(shù)，它與其他軟件最大的不同也是最大的優(yōu)勢(shì)就在于它能仿真大量的單片機(jī)芯片，比如MCS51系列、PIC系列等等，以及單片機(jī)外圍電路，比如鍵盤、LED、LCD等等。通過(guò)Proteus軟件的使用我們能夠輕易地獲得一個(gè)功能齊全、實(shí)用方便的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室。5．2 仿真結(jié)果電路開始運(yùn)行：打開仿真文件，電機(jī)運(yùn)行按鈕之后，電路開始運(yùn)行，經(jīng)過(guò)短暫初始化后，數(shù)碼管開始發(fā)光。觀察溫度傳感器當(dāng)前測(cè)量的溫度值發(fā)現(xiàn)，數(shù)碼管當(dāng)前能夠正常顯示當(dāng)前溫度傳感器獲取的溫度值(默認(rèn)設(shè)定報(bào)警溫度為27℃，當(dāng)前溫度25．5℃，報(bào)警支路無(wú)動(dòng)作)?！妫檬莻鞲衅鳒y(cè)量的溫度值，說(shuō)明顯示溫度程序無(wú)錯(cuò)誤，系統(tǒng)能夠按照預(yù)期的結(jié)果正確的運(yùn)行。而且可以觀察電路圖上的電平可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前揚(yáng)聲器、電動(dòng)機(jī)以及220V燈泡都未導(dǎo)通?？刂苹芈窙](méi)有工作，因?yàn)樵O(shè)定值為27℃℃，所以控制回路不會(huì)做出任何動(dòng)作。 總電路圖當(dāng)前溫度值： 當(dāng)前溫度顯示數(shù)值： 顯示值報(bào)警系統(tǒng)工作情況：通過(guò)仿真此時(shí)蜂鳴器不發(fā)聲，電動(dòng)機(jī)也不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)我們按下外接鍵盤按鈕時(shí)候可以發(fā)現(xiàn)顯示器發(fā)生變化(此處我們按下了按鈕1)。通過(guò)按鍵讓當(dāng)前數(shù)值閃爍則說(shuō)明進(jìn)入了設(shè)定界面，設(shè)定界面可以讓你設(shè)定當(dāng)前溫度值以便于報(bào)警需要。(a)(b)為閃爍期間的2張連續(xù)的截圖，圖a為末位閃爍完畢瞬間截圖，b為末位閃爍瞬間的截圖。當(dāng)按下按鈕1顯示出來(lái)的為當(dāng)前的報(bào)警溫度設(shè)定值：(a) 當(dāng)前設(shè)定值(b) 當(dāng)前設(shè)定值(閃爍中)按下按鈕5后閃爍位(當(dāng)前為最末位)被修改大小： 按下按鈕5后的顯示按下按鈕3后，閃爍位改變位置(，此時(shí)第一位處于閃爍狀態(tài))從而能夠設(shè)定其他的值： 按下按鈕3以后的顯示上圖顯示為閃爍位移動(dòng)到首位(報(bào)警控制位) 。 修改完畢保存修改。由于當(dāng)前溫度為25．5度高于設(shè)定值（16度），并且報(bào)警控制位為1（開啟），可由仿真看到，電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)并且伴隨著嗶嗶聲的報(bào)警。 電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)。 報(bào)警動(dòng)作。從圖中可以發(fā)現(xiàn)MOS管和三極管的觸發(fā)端口電平發(fā)生變化，開始動(dòng)作。仿真結(jié)束，仿真結(jié)果很理想，該仿真電路能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期功能。====版權(quán)由潘某某(030840635)提供====6 總結(jié)與展望6．1 總結(jié)本次設(shè)計(jì)主要是通過(guò)AT89C52單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的一款多功能數(shù)字溫度計(jì)，該溫度計(jì)不僅能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量溫度值顯示出來(lái)還能夠設(shè)定一個(gè)溫度上限進(jìn)行監(jiān)控，若溫度高于設(shè)定值動(dòng)作支路將作出相應(yīng)動(dòng)作。6．1．1 硬件方面本設(shè)計(jì)采用的是以ATMEL公司生產(chǎn)的ATS89C52單片機(jī)為核心的數(shù)字溫度計(jì)，包含了利用溫度傳感器DS18B20的測(cè)量電路、外接鍵盤、光電耦合電路驅(qū)動(dòng)、繼電器驅(qū)動(dòng)電路。以DS18B20為主要測(cè)量元件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控溫度值。以4個(gè)8位數(shù)碼管為顯示器件，利用單片機(jī)的單引腳控制移位鎖存器74HC164記錄并控制8位數(shù)碼管的顯示。動(dòng)作電路利用多種形式進(jìn)行動(dòng)作和隔離。報(bào)警電路利用三極管放大作用驅(qū)動(dòng)報(bào)警器報(bào)警；電動(dòng)機(jī)利用光電耦合電路進(jìn)行光隔離和光控制它的動(dòng)作；而電燈泡則是通過(guò)繼電器進(jìn)行控制和電磁隔離。6．1．2 軟件方面本次設(shè)計(jì)利用C語(yǔ)言設(shè)計(jì)了溫度的讀、寫程序，并利用程序?qū)崟r(shí)對(duì)顯示電路進(jìn)行更新操作。本次設(shè)計(jì)編寫了外接鍵盤的動(dòng)作程序，能夠感應(yīng)外接鍵盤的動(dòng)作情況對(duì)系統(tǒng)做出一系列相應(yīng)的調(diào)整和動(dòng)作。系統(tǒng)包含了通過(guò)外接鍵盤設(shè)定一個(gè)基準(zhǔn)值的程序，能夠比較基準(zhǔn)值并通過(guò)比較之后的結(jié)果對(duì)外圍電路產(chǎn)生相應(yīng)的控制。6．2 展望6．2．1 系統(tǒng)硬件系統(tǒng)硬件使用51單片機(jī)以及一些外圍電路，其中51單片機(jī)的外圍接口資源占用較少，有明顯的資源浪費(fèi)現(xiàn)象，還需要進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)以及功能的提升和拓展。3個(gè)控制支路分別占用單片機(jī)3個(gè)獨(dú)立端口，可以適當(dāng)考慮合并處理來(lái)節(jié)約單片機(jī)的接口以及將電路和程序進(jìn)行一步簡(jiǎn)單化。6．2．2 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)在單片機(jī)初始化之后控制端口還有短暫的誤動(dòng)作情況；顯示電路顯示的溫度值并非持續(xù)穩(wěn)定，短時(shí)間出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象；外接鍵盤按鈕按下的瞬間無(wú)法立即判斷電平變化并作出相應(yīng)動(dòng)作；溫度的測(cè)量與顯示范圍有限并且精度不是非常高。在此需要對(duì)系統(tǒng)程序進(jìn)行調(diào)整，還有待進(jìn)一步的優(yōu)化和改進(jìn)。致 謝從開始著手論文到至今為止已經(jīng)經(jīng)過(guò)了將近半年的時(shí)間了，回首當(dāng)年時(shí)間過(guò)得如此之快。雖然這半年間遇到了無(wú)數(shù)的困難和問(wèn)題，但是在這期間我也受到了老師和同