【文章內(nèi)容簡介】 單片機最小系統(tǒng)：單片機最小系統(tǒng)主要包括3個主要部分，復(fù)位電路，電源電路以及時鐘電路。 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)碼管來顯示，由于溫度的家用測量精度不需要太高所以用4只8位數(shù)碼管顯示。但是通過單片機串口驅(qū)動一只數(shù)碼管太浪費單片機端口資源，為此需要節(jié)約單片機的端口資源，本次設(shè)計用移位寄存器74HC164進行控制顯示。 顯示電路3．4 外圍電路建立本次設(shè)計相對較為簡單，為了讓設(shè)計獲得更多功能，這里添加了外圍的鍵盤以及報警和控制電路。外接鍵盤：如下圖連線，接入的外接鍵盤。從上至下的5個按鈕作用分別為：按鈕1 設(shè)定按鍵，點擊之后能夠設(shè)定一個基準值，若溫度高于該值將可能引起報警電路和控制電路的反應(yīng)。再次點擊之后會保存設(shè)定值。按鈕3 選位按鈕，能夠左右選擇當前修改值的位置，即個位、十位或者報警開啟/關(guān)閉。按鈕5 修改按鈕，能夠?qū)x取的位置的值進行修改，分別+1或者1進行改變設(shè)定溫度值。使用說明：正常情況數(shù)碼管顯示溫度值，按下按鈕1此時顯示為報警設(shè)定，閃爍位為當前修改位。按鈕3能夠移動閃爍位改變修改數(shù)值的位置。按鈕5能夠修改閃爍位的值的大小來設(shè)定報警溫度值。(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警啟動位，若值為1表示開啟報警，0表示關(guān)閉報警。) 設(shè)置溫度如上圖：第一位是報警啟動位：0關(guān)閉報警系統(tǒng)，1開啟。最后2位為溫度設(shè)定位：用于設(shè)定一個報警溫度值（當前選取的為個位，所以個位在閃爍）。 外接鍵盤4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計4．1 軟件Keil介紹編程使用的軟件是KEIL，編程使用C語言。Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機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、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要WIN9NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)[26,2829]。如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。1．系統(tǒng)概述Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。下面詳細介紹Keil C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。2．Keil C51單片機軟件開發(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文件(．OBJ)。目標文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標文件(．ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標準的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標板進行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。使用獨立的Keil仿真器時，注意事項：*仿真器標配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)位目標系統(tǒng)。*仿真芯片的31腳（/EA）已接至高電平，所以仿真時只能使用片內(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展有外部ROM（其CPU的/EA引腳接至低電平）的目標系統(tǒng)中使用。4．2 程序介紹此程序是利用C語言編寫，keil生成的HEX文件。程序分多個部分：主程序，延時子程序，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)碼管上顯示出對應(yīng)數(shù)值。延時子函數(shù)：進行延時等待一段時間。程序功能：能夠?qū)崟r獲取溫度傳感器DS18B20測量的溫度值，以十進制的形式進行顯示。同時外圍按鍵能夠設(shè)定一個溫度值以及報警開關(guān)狀態(tài)來進行報警設(shè)定，例如：報警開關(guān)關(guān)閉時，無論溫度為多少都不會引起報警反應(yīng)；報警開關(guān)開啟時，若當前溫度高于設(shè)定溫度則蜂鳴器會發(fā)出報警聲音，同時外圍的MOS管會導(dǎo)通控制電路進行動作。4．2．1 傳感器程序傳感器程序是對溫度傳感器DS18B20進行初始化操作，讀操作以及寫操作的程序。是讀取當前溫度值必須的程序，通過該程序能夠通過DS18B20和單片機通信將當前的溫度信息傳遞給單片機。 傳感器程序流程圖4．2．2 顯示器程序顯示器程序是通過單片機內(nèi)部計算，將當前讀出的溫度值顯示在顯示器件上的函數(shù)。基本功能包括清除屏幕上的全部信息、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鍵盤的按鍵信息，并且控制給單片機。通過鍵盤的動作情況(電平的跳變)以及動作單元的位置而做出相對應(yīng)的動作。 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，鍵盤輸入以及報警控制。通過之前的傳感器程序獲取傳感器DS18B20測量的當前溫度數(shù)值，并且通過顯示器程序顯示當前溫度值。通過鍵盤輸入程序獲取鍵盤動作情況并且對相應(yīng)部件做出相對的動作，當判斷設(shè)定值與當前值之間的大小關(guān)系之后判斷是否給予動作系統(tǒng)做出對應(yīng)的動作。 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物仿真軟件，運行于Windows操作系統(tǒng)上，具有實驗資源豐富、試驗周期短、硬件投入少、實驗過程損耗小、與實際設(shè)計潔凈程度大等優(yōu)點[10,2729]。該軟件是Lab center Electronics公司的一款電路設(shè)計與仿真軟件，它包括ISIS、ARES等軟件模塊，ARES模塊主要用來完成PCB的設(shè)計，而ISIS模塊用來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)勢就在于它能仿真大量的單片機芯片，比如MCS51系列、PIC系列等等，以及單片機外圍電路，比如鍵盤、LED、LCD等等。通過Proteus軟件的使用我們能夠輕易地獲得一個功能齊全、實用方便的單片機實驗室。5．2 仿真結(jié)果電路開始運行：打開仿真文件，電機運行按鈕之后，電路開始運行，經(jīng)過短暫初始化后，數(shù)碼管開始發(fā)光。觀察溫度傳感器當前測量的溫度值發(fā)現(xiàn)，數(shù)碼管當前能夠正常顯示當前溫度傳感器獲取的溫度值(默認設(shè)定報警溫度為27℃，當前溫度25．5℃，報警支路無動作)?！妫檬莻鞲衅鳒y量的溫度值，說明顯示溫度程序無錯誤，系統(tǒng)能夠按照預(yù)期的結(jié)果正確的運行。而且可以觀察電路圖上的電平可以發(fā)現(xiàn)，當前揚聲器、電動機以及220V燈泡都未導(dǎo)通?？刂苹芈窙]有工作，因為設(shè)定值為27℃℃，所以控制回路不會做出任何動作。 總電路圖當前溫度值： 當前溫度顯示數(shù)值： 顯示值報警系統(tǒng)工作情況：通過仿真此時蜂鳴器不發(fā)聲，電動機也不會轉(zhuǎn)動。當我們按下外接鍵盤按鈕時候可以發(fā)現(xiàn)顯示器發(fā)生變化(此處我們按下了按鈕1)。通過按鍵讓當前數(shù)值閃爍則說明進入了設(shè)定界面，設(shè)定界面可以讓你設(shè)定當前溫度值以便于報警需要。(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。當按下按鈕1顯示出來的為當前的報警溫度設(shè)定值：(a) 當前設(shè)定值(b) 當前設(shè)定值(閃爍中)按下按鈕5后閃爍位(當前為最末位)被修改大?。?按下按鈕5后的顯示按下按鈕3后，閃爍位改變位置(，此時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到首位(報警控制位) 。 修改完畢保存修改。由于當前溫度為25．5度高于設(shè)定值（16度），并且報警控制位為1（開啟），可由仿真看到，電機開始轉(zhuǎn)動并且伴隨著嗶嗶聲的報警。 電機開始轉(zhuǎn)動。 報警動作。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)計主要是通過AT89C52單片機為核心設(shè)計的一款多功能數(shù)字溫度計，該溫度計不僅能夠?qū)崟r測量溫度值顯示出來還能夠設(shè)定一個溫度上限進行監(jiān)控，若溫度高于設(shè)定值動作支路將作出相應(yīng)動作。6．1．1 硬件方面本設(shè)計采用的是以ATMEL公司生產(chǎn)的ATS89C52單片機為核心的數(shù)字溫度計，包含了利用溫度傳感器DS18B20的測量電路、外接鍵盤、光電耦合電路驅(qū)動、繼電器驅(qū)動電路。以DS18B20為主要測量元件進行實時監(jiān)控溫度值。以4個8位數(shù)碼管為顯示器件，利用單片機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。動作電路利用多種形式進行動作和隔離。報警電路利用三極管放大作用驅(qū)動報警器報警；電動機利用光電耦合電路進行光隔離和光控制它的動作；而電燈泡則是通過繼電器進行控制和電磁隔離。6．1．2 軟件方面本次設(shè)計利用C語言設(shè)計了溫度的讀、寫程序，并利用程序?qū)崟r對顯示電路進行更新操作。本次設(shè)計編寫了外接鍵盤的動作程序，能夠感應(yīng)外接鍵盤的動作情況對系統(tǒng)做出一系列相應(yīng)的調(diào)整和動作。系統(tǒng)包含了通過外接鍵盤設(shè)定一個基準值的程序，能夠比較基準值并通過比較之后的結(jié)果對外圍電路產(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單片機以及一些外圍電路，其中51單片機的外圍接口資源占用較少，有明顯的資源浪費現(xiàn)象，還需要進行進一步的改進以及功能的提升和拓展。3個控制支路分別占用單片機3個獨立端口，可以適當考慮合并處理來節(jié)約單片機的接口以及將電路和程序進行一步簡單化。6．2．2 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)在單片機初始化之后控制端口還有短暫的誤動作情況；顯示電路顯示的溫度值并非持續(xù)穩(wěn)定，短時間出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象；外接鍵盤按鈕按下的瞬間無法立即判斷電平變化并作出相應(yīng)動作；溫度的測量與顯示范圍有限并且精度不是非常高。在此需要對系統(tǒng)程序進行調(diào)整，還有待進一步的優(yōu)化和改進。致 謝從開始著手論文到至今為止已經(jīng)經(jīng)過了將近半年的時間了，回首當年時間過得如此之快。雖然這半年間遇到了無數(shù)的困難和問題，但是在這期間我也受到了老師和同學們的各種幫助，正因如此我才能夠度過那些艱難險阻。我尤其要感謝我的指導(dǎo)老師——孫玲姣老師，是她每個星期對我們的輔導(dǎo)和勤勤懇懇的為我們修改論文和設(shè)計方案，我才能夠完成我的畢業(yè)設(shè)計。另外，在學校圖書館查找資料的時候，圖書管理員也給我提供了多方面的支持與幫助。在此向幫助我的老師和同學表示衷心的感謝。由于我的學術(shù)水平有限，所寫的論文也會出現(xiàn)很多不足，懇請各位老師和同學給予批評和指正。參考文獻[1] 張開生，郭國法．MCS51單片機溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計[J]．微計算機信息，2005，21(7)：6869．[2] 林德彬，胡學駿，余淑芳等．數(shù)字化遠程溫度監(jiān)控系統(tǒng)[J]．佛山科學技術(shù)學院學報(自然科學版)，2006，24(3)：2627．[3] 唐曉惠．微機接口技術(shù)在單片機中的應(yīng)用[J]．過州教育學院學報(自然科學)，2005，16(2)：8788．[