【文章內(nèi)容簡介】 232外圍需要4個(gè)電解電容CCCC4，是內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換所需電容，其取值均為1μF/25V，宜選用鉭電容并且應(yīng)盡量靠近芯片。T1IN、T2IN、R1OUT、R2OUT接TTL/CMOS電平的引腳，引腳T1OUT、T2OUT、R1IN、R2IN為接RS232C電平的引腳，因此TTL/ CMOS電平的T1IN、T2IN 引腳應(yīng)接AT89C51的串行發(fā)送引腳TXD；R1OUT、R2OUT 應(yīng)接MCS51的串行接收引腳RXD；與之對(duì)應(yīng)的RS 232C電平的T1OUT、T2OUT應(yīng)接PC機(jī)的接收端RD；R1IN、R2IN應(yīng)接PC機(jī)的發(fā)送端TD[12]。為提高本系統(tǒng)的可操作性和控制的靈活性和實(shí)時(shí)性，需要進(jìn)行上位機(jī)通信，即通過串行口將數(shù)據(jù)送到PC機(jī)進(jìn)行顯示，同時(shí)PC也可以將數(shù)據(jù)和指令等傳送到單片機(jī)，使單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行處理。在單片機(jī)與上位機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，根據(jù)上文介紹，決定采用MAX232對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其硬件連接如下圖211所示。圖211 串行通信電路第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)硬件部分設(shè)計(jì)制作完成后，關(guān)鍵是程序的編寫。該系統(tǒng)程序的編寫才用模塊化程序設(shè)計(jì)，采用模塊化程序設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于：每個(gè)模塊都可以分配給不同的程序員完成，從而縮短開發(fā)周。各個(gè)模塊高聚合、模塊之間低耦合，只要模塊之間確定了參數(shù)遞的接口，不管那個(gè)模塊內(nèi)部的改動(dòng)，均不會(huì)影響其他模塊，從而使件產(chǎn)品的生產(chǎn)更加靈活。系統(tǒng)細(xì)化到模塊，條理清晰，系統(tǒng)更加容易理解和實(shí)現(xiàn)且容易維護(hù)、系統(tǒng)可靠。系統(tǒng)程序總流程如圖31：圖31 系統(tǒng)總流程圖 AD轉(zhuǎn)換模塊軟件設(shè)計(jì)ADC0809工作時(shí)序與使用說明:ADC0808/0809的工作時(shí)序如圖下圖32所示，當(dāng)通道選擇地址有效時(shí)，ALE信號(hào)一出現(xiàn)，地址便馬上被鎖存，這時(shí)轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)緊隨ALE之后(或與ALE同時(shí))出現(xiàn)。START的上升沿將逐次逼近寄存器SAR復(fù)位，在該上升沿之后的2μs加8個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)(不定)，EOC信號(hào)將變低電平，以指示轉(zhuǎn)換操作正在進(jìn)行中，直到轉(zhuǎn)換完成后EOC再變高電平。微處理器收到變?yōu)楦唠娖降腅OC信號(hào)后，便立即送出OE信號(hào)，打開三態(tài)門，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。圖32 ADC0809工作時(shí)序圖模擬輸入通道的選擇可以相對(duì)于轉(zhuǎn)換開始操作獨(dú)立地進(jìn)行，然而通常是把通道選擇和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換結(jié)合起來完成。這樣可以用一條寫指令既選擇模擬通道又啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。在與微機(jī)接口時(shí)，輸入通道的選擇可有兩種方法，一種是通過地址總線選擇，一種是通過數(shù)據(jù)總線選擇。如用EOC信號(hào)去產(chǎn)生中斷請求，要特別注意EOC的變低相對(duì)于啟動(dòng)信號(hào)有2μs+8個(gè)時(shí)鐘周期的延遲，要設(shè)法使它不致產(chǎn)生虛假的中斷請求。最好利用EOC上升沿產(chǎn)生中斷請求，不是靠高電平產(chǎn)生中斷請求。根據(jù)ADC0809的時(shí)序編寫ADC0809的初始化子程序，AD轉(zhuǎn)換子程序。軟件流程圖如33所示。圖33 AD轉(zhuǎn)換流程圖 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì) 編程前，須設(shè)置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號(hào)，～（11位地址范圍為，數(shù)據(jù)從0000H～0FFFFH）P0輸入，、PSEN為低電平，RST保持高電平，EA/VPP引腳是編程電源的輸入端，按要求加上編程電壓，ALE/PROG引腳輸入編程脈沖（負(fù)脈沖）。編程時(shí)，可采用4—20MHz的時(shí)鐘振蕩器，AT89C51編成方法如下：；；；，將EA/VPP端加上+12V編程電壓；，加上一個(gè)ALE/PROG編程脈沖[10]。單片機(jī)方面需要編寫主程序?qū)DC809的轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量進(jìn)行處理和通過定時(shí)器定時(shí)顯示8路（一次分別顯示4路）的程序與對(duì)各子程序的調(diào)用，以及對(duì)預(yù)設(shè)溫度與測量溫度的比較后報(bào)警和對(duì)電機(jī)等的控制程序。（詳見附錄） 顯示模塊軟件設(shè)計(jì)LCD字符型顯示器模塊有兩種寄存器：指令寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。單片機(jī)等主控制系統(tǒng)對(duì)LCM（LCD顯示器模塊）的指令寄存器寫操作，可以將“清屏”等控制指令發(fā)送給LCM。對(duì)指令寄存器讀操作，可得到的數(shù)據(jù)的最高位是LCM的狀態(tài)（空閑狀態(tài)或忙狀態(tài)）標(biāo)志位，低7位是地址計(jì)數(shù)器的信息。對(duì)LCM的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫操作，可以修改當(dāng)前地址中顯示字符。讀操作可以得到當(dāng)前顯示地址中的現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)。LCD字符型顯示器模塊的詳細(xì)指令如表31所示[11]。顯示方面需編寫對(duì)LCD的初始化子程序和對(duì)指令寄存器的讀寫子程序和對(duì)數(shù)據(jù)寄存器的讀寫子程序，最后還需要根據(jù)LCD的字符集編寫顯示程序。軟件流程圖如圖34所示。(LCD顯示程序見附錄)圖34 LCD顯示流程圖I/D：顯示地址計(jì)數(shù)器模式選擇。I/D=1，選擇加1模式；I/D=0，選擇減1模式。D：顯示器開關(guān)控制位。D=1，顯示器ON；D=0，顯示器OFF。C：光標(biāo)開關(guān)控制位。C=1，光標(biāo)ON；C=0，光標(biāo)OFF。B：光標(biāo)閃爍開關(guān)控制位。B=1，光標(biāo)閃爍ON；B=0，光標(biāo)閃爍OFF。S/C：顯示器或光標(biāo)移位選擇。S/C=1，選擇顯示器移位；S/C=0，選擇光標(biāo)移位。R/L：移位方向選擇。R/L=1，向右移動(dòng)；R/L=0，向左移動(dòng)。R/L：移位方向選擇。R/L=1，向右移動(dòng)；R/L=0，向左移動(dòng)。指令功能RSR/wDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0清屏（并且光標(biāo)回原點(diǎn)）0000000001光標(biāo)回原點(diǎn)000000001X進(jìn)入模式設(shè)定00000001I/DS顯示開關(guān)控制0000001DCB光標(biāo)或字符移位000001S/CR/LXX功能設(shè)定00001DLNFXX設(shè)置CGRAM地址00016位CGAM地址碼設(shè)置顯示地址0007位DDRAM地址碼讀忙標(biāo)志和地址計(jì)數(shù)器01BF7位當(dāng)前顯示地址碼向CGRAM/DDRAM寫數(shù)據(jù)108位數(shù)據(jù)從CGRAM/DDRAM讀數(shù)據(jù)118位數(shù)據(jù)表31 LCD字符型顯示器模塊的指令集DL：傳輸數(shù)據(jù)的有效位長度選擇。DL=1，有效位為8位；DL=0，有效位為4位。N：顯示器行數(shù)選擇位。N=1，選擇使用4行顯示器；N=0，選擇使用兩行顯示器。F：字符顯示塊的點(diǎn)陣選擇。F=1，選擇510點(diǎn)陣；F=0，選擇57點(diǎn)陣。BF：忙標(biāo)志位。BF=1，LCM處于忙狀態(tài)；BF=0，LCM處于空閑狀態(tài)。CGRAM：字符發(fā)生器RAM。用戶自編成的字符或圖形存儲(chǔ)器。CDRAM：顯示數(shù)據(jù)RAM[12]。第四章 仿真 仿真軟件簡介 Keil軟件簡介單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于MCS51單片機(jī)的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級(jí)語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(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，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(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)語言的優(yōu)勢[13]。 PROTEUS軟件簡介Proteus軟件是來自英國Labcenter electronics 公司的EDA 工具軟件，Proteus 軟件有近20年的歷史，在全球廣泛使用。它除了具有和其它EDA 工具一樣的原理布圖、PCB自動(dòng)或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能是，它的電路仿真是交互的，可視化的，針對(duì)微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟件源碼級(jí)的實(shí)時(shí)調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等，可以測量仿真的波形及記錄仿真數(shù)據(jù)。在不需要硬件設(shè)備投入的情況下，Proteus 軟件可以建立完整的電子學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境，縮短研發(fā)周期，并且降低開發(fā)成本[14]。 Keil與PROTEUS聯(lián)合仿真打開Keil4，選擇Project| New Project命令，在彈出的Create New Project對(duì)話框中選擇目標(biāo)保存路徑，在“文件名”編輯框輸入工程名稱。單擊“保存”，在彈出的Select Device for Target ‘Target 1’對(duì)話框中雙擊Data base框中的Atmel選項(xiàng)，選擇AT89C51單片機(jī)，按“確定”后，在隨后彈出的μ Vision4的對(duì)話框中選擇“是”。選擇File | New命令，新建一個(gè)文檔，然后保存。本設(shè)計(jì)采用C語言編寫程序，故輸入擴(kuò)展名為“.c”。保存文件后，Keil4會(huì)自動(dòng)識(shí)別C語言程序中的關(guān)鍵字，并以不同的顏色顯示。在Keil的編輯器里編寫源代碼，其源程序見附錄。編寫程序完成后，雙擊Keil4左邊的Project Workspace窗口中的Target 1，然后右鍵單擊Source Group 1文件夾，在快捷菜單中選擇Add Files to Group ‘Source Group 1’，在彈出的Add Files to Group ‘Source Group 1’對(duì)話框中選擇文件類型為C Source File類型，將編完的C語言程序文件添加到Source Group 1中。在Keil4中是以工程的方式對(duì)文件進(jìn)行管理，為此需要將相關(guān)的目標(biāo)文件加入到工程之中。右鍵單擊Project Workspace窗口中的Target 1文件夾，在快捷菜單中選擇Options for Target ‘Target 1’選項(xiàng)。在彈出的Options for Target ‘Target 1’對(duì)話框中選擇Output選項(xiàng)卡，選中Create HEX File復(fù)選框以生成Proteus所需的十六進(jìn)制文件，然后單擊“OK”按鈕。在Keil中選擇Project|Build target命令，以產(chǎn)生目標(biāo)程序和HEX文件。首先打開Proteus ISIS，完成系統(tǒng)電路原理圖的繪制，電路原理圖見附錄。雙擊U1即AT89C51，在彈出的Edit Component對(duì)話框Program File一欄中選擇在Keil中產(chǎn)生的text．Hex文件，單擊“OK”按鈕。按Ctrl+S保存設(shè)計(jì)。在Proteus中打開已經(jīng)繪制好的電路原理圖，前面程序已經(jīng)加載成功，所以只要單擊菜單欄中的Debug|Start/Restart Debugging命令，或者按快捷鍵Ctrl+F12運(yùn)行。系統(tǒng)正常啟動(dòng)后，液晶顯示器可同時(shí)將四路溫度顯示出來，過一段時(shí)間再顯示另外四路，當(dāng)我們調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值時(shí)，顯示溫度隨著采集到阻值的變化立馬變換，能夠準(zhǔn)確無誤的顯示每一路溫度值，顯示效果良好，可視性好，如圖41所示。當(dāng)八路中有一路以上的溫度超過15℃的時(shí)候報(bào)警電路工作，經(jīng)PROTEUS仿真可以見到發(fā)光二極管閃爍，蜂鳴器接通報(bào)警。前四路溫度后四路溫度圖41結(jié)論本設(shè)計(jì)采用ADC0809作模數(shù)轉(zhuǎn)換，采用AD590作溫度傳感器，硬件與軟件設(shè)計(jì)簡單，性能穩(wěn)定，外圍電路價(jià)格便宜，可以在一塊電路板上實(shí)現(xiàn)。采用液晶顯示器對(duì)八路溫度進(jìn)行顯示，顯示效果好且連接方便，通過程序定義顯示地址，顯示可以先后將四路溫度同時(shí)顯示在屏幕上，當(dāng)有某一路或某幾路溫度超限時(shí)，可立即觀察到是哪一路或哪幾路溫度超限，從而可以及時(shí)準(zhǔn)確的控制該路溫度回到限定范圍內(nèi)。報(bào)警電路采用紅色發(fā)光二極管閃爍報(bào)警和蜂鳴器聲響報(bào)警，由于紅色能更加引起人們的警覺，所以報(bào)警電路的應(yīng)用能更好的減少了生產(chǎn)工業(yè)方面由于溫度過高或過低而未能及時(shí)控制帶來的損失。串行口通信將數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤的傳送到上位機(jī)，更能適應(yīng)當(dāng)代計(jì)算機(jī)普遍應(yīng)用的時(shí)代，在通信成功的前提下配之合理的人機(jī)對(duì)話界面，使系統(tǒng)更加人性化、智能化。利用PROTEUS與Keil4聯(lián)合仿真對(duì)單片機(jī)八路溫度采集顯示系統(tǒng)進(jìn)行了仿真設(shè)計(jì)，可以極大地簡化單片機(jī)程序在目標(biāo)硬件上的調(diào)試工作，大幅度節(jié)省制作電路板的時(shí)間，對(duì)于提高產(chǎn)品的開發(fā)效率、降低開發(fā)成本等有重要作用。但是本設(shè)計(jì)也存在不足，通過單片機(jī)直接輸出信號(hào)控制電機(jī)與加熱設(shè)備的控制精度不高，如果采用單片機(jī)輸出PWM波控制精度較高，較為準(zhǔn)確。致謝隨著畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，我們的大學(xué)生活也畫上了圓滿的句號(hào)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中我受到了白紅哲老師的悉心教導(dǎo)和同學(xué)們的熱心幫助，在這里我對(duì)他們表示衷心的感謝，由于本人學(xué)識(shí)有限，難免有個(gè)別的錯(cuò)誤或者不妥之處，望老師和同學(xué)們見諒。 在我做“多回路智能溫控儀”畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，白老師給了我很大的啟發(fā)和幫助，從文獻(xiàn)的查找到提綱和框圖的確定，再到設(shè)計(jì)和論文的編寫，白老師都非常熱心和耐心的給與我指導(dǎo)和幫助；在中途我遇到問題的時(shí)候我的同學(xué)們也給了我很多的建議，是我少走了很多彎路。通過本次課程設(shè)計(jì)我不僅對(duì)單片機(jī)的知識(shí)領(lǐng)悟的更加的透徹，同時(shí)也對(duì)單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用更加的熟練，感謝學(xué)校能給我這次設(shè)計(jì)與學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，我在以后的生活會(huì)更加努力的學(xué)習(xí)。參考文獻(xiàn)1　姜忠良，陳秀云．溫度的測量與控制．清華大學(xué)出版社，2005: 2552612　呂 泉．現(xiàn)代傳感器原理與應(yīng)用．北京:清華大學(xué)出版社，2002:56633 李全利．單片機(jī)原理及接口技術(shù)．高等教育出版社，2009: 1921，246249，2112164　求是科技．單片機(jī)通信技術(shù)與工程實(shí)踐．人民郵電出版社