【文章內(nèi)容簡介】 項命令，此時可以選擇 stepover 、step into 和 step out 命令執(zhí)行程序 (可以用快捷鍵 F F11 和ctrl+F11)，執(zhí)行的效果是單 句執(zhí)行、進入子程序執(zhí)行和跳出子程序執(zhí)行。在執(zhí)行了 start / restart debuging 命令后，在 debug 菜單基于單片機的室內(nèi)電熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計 10 的下面要出現(xiàn)仿真中所涉及到的軟件列表和單片機的系統(tǒng)資源等，可供調(diào)試時分析和查看。 Proteus 軟件是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學(xué) 的教師、致力于單片機開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。 Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 (仿真軟件 )，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持 805 HC1 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、ARM、 8086 和 MSP430 等， 2020 年即將增加 Cortex 和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方 面，它也支持 IAR、 Keil 和MPLAB 等多種編譯器。 單片機編譯軟件 Keil 介紹 編寫完程序后即可使用匯編軟件對程序進行編譯了，本設(shè)計所使用的編譯軟件是 Keil51，其步驟如下： 源文件的建立 ： 使用菜單“ FileNew”或者點擊工具欄的新建文件按鈕，即可在項目窗口的右側(cè)打開一個新的文本編輯窗口，在該窗口中輸入要調(diào)試的匯編語言源程序，保存該文件，注意必須加上擴展名 .c。 建立工程文件 :點擊“ ProjectNew Project? ”菜單，在出現(xiàn)一個對話框中，輸入一個工程文件名，不需要擴展名。點 擊“保存”按鈕。 工程的詳細設(shè)置 ： 工程建立好以后，還要對工程進行進一步的設(shè)置，以滿足要求。首先點擊左邊 Project 窗口的 Target 1，然后使用菜單“ ProjectOption for target ‘ target1’”即出現(xiàn)對工程設(shè)置的對話框，對部分內(nèi)容進行必要的設(shè)置改即可，不過大部份設(shè)置項都是取默認(rèn)值。 編譯、連接 ： 在設(shè)置好工程后，即可進行編譯、連接。選擇菜單ProjectBuild target，對當(dāng)前工程進行連接，如果當(dāng)前文件已修改，軟件會先對該文件進行編譯，然后再連接以產(chǎn)生目標(biāo)代碼； 如果選擇基于單片機的室內(nèi)電熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計 11 Rebuild All target files 將會對當(dāng)前工程中的所有文件重新進行編譯然后再連接，確保最終生產(chǎn)的目標(biāo)代碼是最新的，而 Translate ? .項則僅對該文件進行編譯，不進行連接。 基于單片機的室內(nèi)電熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計 12 2 方案 設(shè)計 功能 介紹 AT89C51 主要性能 與 MCS51 單片機產(chǎn)品兼容 ； 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器； 1000 次擦寫周期；全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz ；三級加密程序存儲器； 32 個可編程 I/O 口線；三個 16 位定時器 /計數(shù)器；八個中斷源；全雙工 UART 串行 通道；低功耗空閑和掉電模式；掉電后中斷可喚醒；看門狗定時器；雙數(shù)據(jù)指針；掉電標(biāo)識符。 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器概述 ； DS18B20 數(shù)字溫度計是 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1－ Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計，十分方便。 DS18B20 產(chǎn)品的特點如下所示：只要求一個端口即可實現(xiàn)通信。在DS18B20 中的每個器件上都有獨一無二的序列號。實際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫。測量溫度 范圍在－ 到 ＋ 之間。數(shù)字溫度計的分辨率用戶可以從 9 位到 12 位選擇。 內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。 TO－ 92 封裝的 DS18B20 的引腳排列見圖 ，其引腳功能描述見表。 表 DS18B20詳細 引腳功能描述 序 號 名 稱 引腳功能描述 1 GND 地信 號 2 DQ 數(shù) 字輸入輸出引腳 ,開漏單總線接口引腳 ,當(dāng)使用寄生電源時 ,可向電源提供電源 3 VDD 可 選擇 的 VDD 引腳 ,當(dāng)工作于寄生電源時 ,該引腳必須接地 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ： DS18B20 的內(nèi)部框圖如圖 所示。 64 位 ROM存儲器件獨一無二的序列號。暫存器包含兩字節(jié)（ 0 和 1 字節(jié)）的溫度寄存器，用于存儲溫度傳感器的數(shù)字輸出。暫存器還提供一字節(jié)的上線基于單片機的室內(nèi)電熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計 13 警報觸發(fā)（ TH）和下線警報觸發(fā)（ TL）寄存器（ 2 和 3 字節(jié)），和一字節(jié)的配置寄存器（ 4 字節(jié)），使用者可以通過配置寄存器來設(shè)置溫度轉(zhuǎn)換的精度。暫存器的 6 和 7 字節(jié)器件內(nèi)部保留使用。第八字節(jié)含有循環(huán)冗余碼（ CRC ）。 圖 DS18B20的內(nèi)部框圖 DS18B20 加電后，處在空閑狀態(tài)。要啟動溫度測量和模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換，處理器須向其發(fā)出 Convert T [44h] 命令； 轉(zhuǎn)換完后， DS18B20回到空閑狀態(tài)。溫度數(shù)據(jù)是以帶符號位的 16bit 補碼存儲在溫度寄存器中的，如圖 ： 圖 符號位說明溫度是正值還是負(fù)值，正值時 S=0，負(fù)值時 S=1。表 基于單片機的室內(nèi)電熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計 14 給出了一些數(shù)字輸出數(shù)據(jù)與對應(yīng)的溫度值的例子。 表 /數(shù)據(jù)的關(guān)系 訪問 DS18B20 必須嚴(yán)格遵守這 一命令序列，如果丟失任何一步或序列混亂， DS18B20 都不會響應(yīng)主機（除了 Search ROM 和 Alarm Search 這兩個命令，在這兩個命令后，主機都必須返回到第一步）。 初始化： DS18B20 所有的數(shù)據(jù)交換都由一個初始化序列開始。由主機發(fā)出的復(fù)位脈沖和跟在其后的由 DS18B20 發(fā)出的應(yīng)答脈沖構(gòu)成。當(dāng)DS18B20 發(fā)出響應(yīng)主機的應(yīng)答脈沖時，即向主機表明它已處在總線上并且準(zhǔn)備工作。 ROM 命令： ROM 命令通過每個器件 64bit 的 ROM 碼，使主機指定某一特定器件（如果有多個器件掛在總線上）與之進行通信。 DS18B20 的ROM 如表 所示，每個 ROM 命令都是 8 bit 長。 表 DS18B20的 ROM 指令 協(xié)議 功能 讀 ROM 33H 讀 DS18B20 中的編碼 (即 64位地址 ) 符合 ROM 55H 發(fā)出此命令后，接著發(fā)出 64 位 ROM編碼，訪問單總線上與該編碼相對應(yīng)的DS18B20,使之作出響應(yīng)，為下一步對該溫度 輸出 (2 進制 ) 輸出 (16 進制 ) +125℃ 0000 0111 1101 0000 07D0H +85℃ 0000 0101 0101 0000 0550H +℃ 0000 0001 1001 0001 0191H +℃ 0000 0000 1010 0010 00A2H +℃ 0000 0000 0000 1000 0008H 0℃ 0000 0000 0000 0000 0000H ℃ 1111 1111 1111 1000 FFF8H ℃ 1111 1111 0101 1110 FF5EH 25℃ 1110 1110 0110 1111 EE6FH 55℃ 1111 1110 1001 0000 FE90H 基于單片機的室內(nèi)電熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計 15 DS18B20 的讀寫作準(zhǔn)備 搜索 ROM 0F0H 用于確定掛接在同一總線上 DS18B20的個數(shù)和識別 64 位 ROM 地址，為操作各器件作好準(zhǔn)備 跳過 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向DS18B20V 溫度轉(zhuǎn)換命令，適用于單個DS18B20 工作 告 警 搜索 命令 0ECH 執(zhí)行后，只有溫度超過廟宇值上限或下限的片子才做出響應(yīng) 溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動 DS18B20 進行溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時間最長為 500ms(典型為 200ms),結(jié)果豐入內(nèi)部 9字節(jié) RAM 中 讀暫存器 BEH 讀內(nèi)部 RAM 中 9字節(jié)的內(nèi)容 寫暫存器 4EH 發(fā)出向內(nèi)部 RAM 的第 4 字節(jié)寫上、下溫度數(shù)據(jù)命令，緊該溫度命令之后，傳達兩字節(jié)的數(shù)據(jù) 復(fù)制暫存器 48H 將 RAM 中第 4 字內(nèi)容復(fù)制到E2PROM 中 重調(diào) E2PROM 0B8H 將 E2PROM 中內(nèi)容恢復(fù)到 RAM 中的第 4 字節(jié) 讀供電方式 0B4H 讀 DS18B20 的供電模式，寄生供電時DS18B20 發(fā)送“ 0”，外部供電時 DS18B20發(fā)送“ 1” 功能命令：主機通過功能命令對 DS18B20 進行讀 /寫 Scratchpad 存儲器，或者啟動溫度轉(zhuǎn)換。 數(shù)碼管工作原理 ： LED 的發(fā)光原理，稍有電子技術(shù)基礎(chǔ)的人士都很清楚，我們不想作過多的介紹， 7 段 LED 數(shù)碼管，則在一定形狀的絕緣材料上，利用單只 LED 組合排列成 “8” 字型的數(shù)碼管 ， 分別引出它們的電極，點亮相應(yīng)的點劃來顯示出 09的數(shù)字 。 圖 數(shù)碼管引腳 基于單片機的室內(nèi)電熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計 16 LED 數(shù)碼管根據(jù) LED 的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解 LED 的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。 上 圖是共陰和共陽極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。將多只 LED 的陰極連在一起即為共陰式，而將多只 LED 的陽極連在一起即為共陽式。以共陰式為例，如把陰極接地，在相應(yīng)段的陽極接上正電源，該段即會發(fā)光。當(dāng)然， LED 的電流通常較小 ，一般均需在回路中接上限流電阻。假如我們將 b和 c段接上正電源，其它端接地或懸空，那么 b和 c段發(fā)光，此時，數(shù)碼管顯示將顯示數(shù)字 “1” 。而將 a、b、 d、 e和 g段都接上正電源，其它引腳懸空，此時數(shù)碼管將顯示 “2” 。其它字符的顯示原理類同。 系統(tǒng)方案論證 方案一 由于本設(shè)計的溫度測溫電路，可以使用熱敏電阻 Pt100 其感溫效應(yīng)， Pt100 溫度傳感器為正溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器，主要技術(shù)參數(shù)如下：測量范圍： 200℃～ +850℃；允許偏差值△℃： A 級 177。 （ ＋│ t│）， B 級 177。 （ ＋ │ t│）；熱響應(yīng)時間 30s；最小置入深度：熱電阻的最小置入深度 ≥ 200mm；允通電流 ≤ 5mA。另外， Pt100 溫度傳感器還具有抗振動、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、耐高壓等優(yōu)點。 鉑熱電阻的線性較好，在 0~100 攝氏度之間變化時，最大非線性偏差小于 攝氏度。鉑熱電阻阻值與溫度關(guān)系為 式中， A= ； B = ； C = ?？梢?Pt100 在常溫 0~100 攝氏度之間變化時線性度非常好，其阻值 表達式可近似簡化為： RPt=100（ 1+At），當(dāng)溫度變化1 攝氏度， Pt100 阻值近似變化 歐。 下表 Pt100在 0℃ ~100℃的分度表。 基于單片機的室內(nèi)電熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計 17 傳感器電路包括傳感器測量電橋和放大電路兩部分， 圖 R R R4 和 Pt100 組成傳感器測量電橋，為了保證電橋輸出電壓信號的穩(wěn)定性，電橋的輸入電壓通過 TL431 穩(wěn)至 。從電橋獲取的差分信號通過兩級運放放大后輸入單片機。電橋的一個橋臂采用可調(diào)電阻 R3，通過調(diào)節(jié) R3 可以調(diào)整輸入到運放的差分電壓信號大小，通常用于調(diào)整零點。 放大電路采用 LM358 集成運算放大器，為了防止單級放大倍數(shù)過高帶來的非線性誤差，放大電路采用兩級放大，如圖 12 所示，前一級約為 10 倍，后一級約為 3 倍。溫度在 0~100 度變化，當(dāng)溫度上升時，Pt100 阻值變大，輸入放大電路的差分信號變大，放大電路的輸出電壓Av 對應(yīng)升高。 這種設(shè)計需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。 基于單片機的室內(nèi)電熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計 18 方案二 進而考慮到用溫度傳感器，在單片機電路設(shè)計中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器DS18B20，此傳感器特性如下 DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線制數(shù)字溫度傳感器；溫度測量范圍為－ 55℃～＋ 125℃ ,可編程為 9 位～ 12 位A/D 轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達 ℃，被測溫度用符號擴展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個 DS18B20 可以并聯(lián)到一起， CPU 只需一根數(shù)據(jù)線就能與諸多 DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量