【導讀】機技術(shù)開始，向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。本設計主要研究了基于單片機的原理而實現(xiàn)的數(shù)字體溫計。塊，體溫顯示模塊，按鍵及報警模塊，電源模塊組成。行編程，設計軟件流程，通過調(diào)用各個子程序來實現(xiàn)體溫計的功能。的工作效率，從而減少因測溫不準確帶來一系列問題。帶方便，不易破碎，精度高，最重要的是節(jié)能環(huán)保。

　　

【正文】 ]=^。 C。 uchar code tab1[]=TH:。 uchar code tab2[]=TL:。 write_(uchar )//LCD 寫地址函數(shù) { rs=0。 rw=0。 E=1。 LCD=。 delay(50)。 E=0。 } write_data(uchar dat)//LCD 寫數(shù)據(jù)函數(shù) { rs=1。 rw=0。 E=1。 LCD=dat。 delay(5)。 E=0。 } init_lcd()//LCD 初始化函數(shù) { write_(0x38)。//16*2 顯示， 5*7 點陣， 8 位數(shù)據(jù) 數(shù)字體溫計的設計 31 write_(0x0c)。//設置為顯示開，關(guān)光標，不閃爍 write_(0x06)。//寫操作后， AC 自動加 1 write_(0x01)。 //LCD 清屏 write_(0x80+0x01)。//LCD 第一行第二個位置起顯示 TH: for(i=0。i3。i++) { write_data(tab1[i])。 } write_(0x80+9)。//LCD 第一行第 10 個位置起顯示 TL: for(i=0。i3。i++) { write_data(tab2[i])。 } write_(0x80+0X40+0x00)。//LCD 第二行開始出顯示 Temp: for(i=0。i5。i++) { write_data(tmp5[i])。 } write_(0x80+0X40+10)。//顯示溫度的單位 for(i=0。i2。i++) { write_data(tmp6[i])。 } //以下是溫度的上限和下限初始化顯示部分 write_(0x80+0x00+4)。 write_data(39。+39。)。 write_data(Th/10+0x30)。 write_data(Th%10+0x30)。 write_(0x80+0x00+12)。 數(shù)字體溫計的設計 32 write_data(39。+39。)。 write_data(Tl/10+0x30)。 write_data(Tl%10+0x30)。 } 報警器程序設計 當體溫超出設定限度，報警器發(fā)出報警信號。當檢測到體溫過高或者過低，通過單片機處理輸出一個低電平，使蜂鳴器報警，以便方便監(jiān)控溫度變化。 void baojing() { if((test=th)||(test=tl))//如果測得的溫度值 =上限溫度值（ TH)或 =下限溫度 值（ TL) { SPEAKER=~SPEAKER。//蜂鳴器報警 delay(300)。//延時 } else { SPEAKER=1。//蜂鳴器不報警 } } 數(shù)字體溫計的設計 33 第五章 整體電路的設計以及仿真調(diào)試 硬件電路仿真軟件 該設計在 89C51 最小系統(tǒng)基礎上進行各個模塊的整合，通過優(yōu)化軟件的設計來減少硬件的開銷，在硬件上面做到了各個模塊的結(jié)合，通過仿真軟件 Protel 繪制硬件電路圖和仿真軟件 Proteus 來進行硬件電路的搭建以及后期的結(jié)合軟件進行的聯(lián)合仿真調(diào) 試。 仿真軟件 Protel 是澳大利亞的 Altium 公司在推出的 EDA 軟件，在電子設計行軟件中，它排在眾多 EDA 軟件的前面，是電子設計者的首選軟件，特別是設計硬件電路圖，它具有布線功能，并且能檢測電路圖設計是否符合電子設計要求，并且可以進行 PCB 版圖設計，還能分析信號完整性，能進行自動布線提高了工作效率，減輕了工作量。仿真軟件Protel 是一款功能強大的設計軟件，兼容性比較強，支持多種文件格式，能實現(xiàn)電路原理圖繪制、 模擬電路與數(shù)字電路 混合信號仿真、多層 印制電路板 設計（包含印制 電路板自動布線）、 可編程邏輯器件 設計、圖表生成、 電子表格 生成、支持宏操作等功能 [10]。 Proteus 軟件是英國實驗室中心電子公司公布的 EDA 工具。 Proteus是世界領(lǐng)先的 EDA 工具（仿真軟件），它的功能很強大，不僅具有其它 EDA 工具的仿真功能，還模擬微控制器芯片和外圍設備，比如傳感器。還可以從原理圖設計一鍵切換到 PCB 設計，真正實現(xiàn)了完整的設計從概念到仿真再到產(chǎn)品的三合一。在編譯方面，它也支持多種編譯語言如 Keil， IAR 和 MATLAB 和其他多種編譯器。它具有更好靈活性的設計，可以大大縮短設計時間，減少開銷，而且還可以減少項目生產(chǎn)的風險。雖然目前國內(nèi)的推廣工作才剛剛起步，但已經(jīng)獲得很多單片機發(fā)燒數(shù)字體溫計的設計 34 友，從事單片機教學的教師和致力于單片機事業(yè)發(fā)展和應用創(chuàng) 新的科技工作者們的青睞，在創(chuàng)新性實驗和工程設計和產(chǎn)品開發(fā)中得到廣泛的應用 [11]。使用 Proteus 軟件進行單片機系統(tǒng)仿真設計，是虛擬仿真技術(shù)和計算機多媒體技術(shù)相結(jié)合的綜合運用，使用 Proteus 進行系統(tǒng)仿真開發(fā)成功之后再進行實際制作，能極大提高單片機系統(tǒng)設計效率 ， 使用Proteus 仿真環(huán)境下可以實現(xiàn)以下功能： 1． Proteus 軟件可提供的仿真資源有很多，有 30 多個元件庫，可以輕松實現(xiàn)基本電路的仿真，如仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等，還能提供仿真儀表，我們常用的如示波器、 I2C 調(diào)試器、信號發(fā)生 器、交直流電壓表、交直流電流表等，在仿真環(huán)境中上同一種儀器可以在一個電路中隨意的調(diào)用。 2．除了現(xiàn)實中使用的的儀器外， Proteus 還有圖像顯示功能，可以將變化的信號用圖形的方式顯示出來，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標，盡可能減少了儀器對測量結(jié)果的影響。 Proteus 提供了很多的用于電路的測試的測試信號。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。 整體硬件電路圖的設計 電路圖的設計應用單片機最小系統(tǒng)，以及外圍電路的設計，通過對單片機引腳的使用，以及單片機 復位電路以及時鐘電路的設計，按鍵設計，按鍵與單片機的連接，傳感器 DS18B20 的連接， LCD1602 與單片機引腳的連接，揚聲器的連接方法，用三極管驅(qū)動，電源接口的設計，通過對模擬電路的使用，以及單片機功能的使用，各個 IO 口的功能實現(xiàn)，每個 IO 口的作用，對引腳的掌握，以及對溫度傳感器 DS18B20 各個引腳的功能，如何與單片機進行連接以及與單片機通信， DS18B20 模塊與單片機的硬件搭建， LCD1602 模塊的引腳功能，各個引腳如何與單片機的引腳連接，通過對這些硬件的了解以及靈活應用，掌握電子電路設計流程，電路圖 的整體設計方案，要熟練各個器件的引腳功能，結(jié)合數(shù)字體溫計的設計 35 模擬電路設計方法進行各個模塊的整合過程。 電路圖設計如下圖 51 所示如下： 圖 51 整體硬件電路圖的設計 電路的仿真調(diào)試 硬件電路圖搭建如上，需要對以上電路圖進行軟件上的仿真，通過軟件模擬出電路的實時情況。使用 Proteus 軟件進行仿真， 在仿真環(huán)境中，按照原理圖搭建電路，進行仿真，熟練使用仿真軟件進行模擬，通過對硬件電路的仿真，在理想情況下對其進行仿真以及調(diào)試，調(diào)試電阻，電容的參數(shù)，還有一些單片機引腳的功能實現(xiàn)，電子器件型號 的選用， DS18B20 的連接方法，每個引腳的功能，如何實現(xiàn)功能，通過模擬電路的知識對電路進行整體設計以及仿真調(diào)試，來整體把握設計。 在 protues 軟件中，連接電路圖，進行調(diào)試和仿真，把軟件程序通過生成 hex 文件下載到 89C51 芯片中進行仿真，出現(xiàn)問題進行調(diào)試，在軟件下載過程中會遇到很多問題，比如程序的問題， LCD1602 液晶屏的數(shù)字體溫計的設計 36 驅(qū)動程序，在理想情況下進行仿真，出現(xiàn)的問題和現(xiàn)實生活中的問題還有差距，需要進行反復的調(diào)試，才能在實踐中得到結(jié)果。 仿真效果圖 下面是聯(lián)合仿真的效果圖： 通過上面設計的電路圖，應用電子技術(shù)設計，單片機接口電路使用以及模擬電路的設計方案設計，結(jié)合專業(yè)課模擬電子電路和數(shù)字電子電路的知識，通過使用仿真軟件 Protel 軟件設計出如上電路圖，進行設計后經(jīng)仿真調(diào)試電路通暢，設計方面沒有大的問題。下面是在 Proteus 軟件仿真狀態(tài)下的電路圖，在 Proteus 軟件開發(fā)環(huán)境中按照 Protel 軟件設計出的電路圖進行搭建連接，將使用軟件 Keil 編程出的程序代碼生成 Hex文件下載到單片機中，通過對仿真軟件的靈活使用，將程序下載以后進行仿真，開始時候出現(xiàn)一些問題，進行軟件程序的修改， 修改程序中和硬件不兼容的代碼，查看技術(shù)手冊進行參數(shù)修改，然后重新生成 Hex 文件下載到單片機中，在這期間需要對電子器件有很多的了解認識。通過每一次的修改加深了對程序的了解，也一步步找到了問題的所在。仿真如下圖所示，從圖中可以看出 LCD1602 成功驅(qū)動了，通過軟件編程設置的開機畫面：在理想狀況下仿真圖如下所示： 數(shù)字體溫計的設計 37 圖 52 數(shù)字體溫計開機仿真界面 通電后， DS18B20 傳感器工作，傳感器采集到的溫度信號傳送給單片機進行處理，單片機將接收到信號進行處理，將物理量轉(zhuǎn)換為電信號，溫度信號進行采集以后，進行 轉(zhuǎn)換成電平，電壓信號，通過 DS18B20采集，不需要 A/D 轉(zhuǎn)換，直接實現(xiàn)物理信號轉(zhuǎn)換為電信號，方便快捷實現(xiàn)，在電路上實現(xiàn)了設計簡約的風格。 下圖就是該設計工作時候仿真圖，從圖中可以看出實時溫度是室溫 24攝氏度，通過軟件設計最高報警溫度是 80 攝氏度，最低溫度是 5 攝氏度，可以通過軟件設置體溫區(qū)間，可以通過按鍵設置體溫報警溫度區(qū)間，當溫度不在這個范圍內(nèi)就會通過蜂鳴器報警。 數(shù)字體溫計的設計 38 圖 53 數(shù)字體溫計工作時仿真圖 （ 3）通過按鍵修改體溫上下限，設計一共設計了三個按鍵，一個是溫度上調(diào)，一個是溫度下調(diào)，還有一個是選擇復 位按鍵，通過按鍵設置體溫區(qū)間，從圖中可以看出，當按下選擇復位按鍵時， LCD1602 顯示屏上光標閃爍，提示修改，如下圖可以看出，在 TH 處出現(xiàn)一個光標移動的標志，這個時候按下溫度上調(diào)按鍵，就會看到溫度上調(diào)，按鍵按一次溫度就會上調(diào)，如果按溫度下調(diào)按鍵，就會發(fā)現(xiàn)溫度減小，顯示在 LCD1602上，可以清晰的看出，同樣的再按一次選擇復位按鍵，進行第二次選擇，可以看到光標閃爍移動，提示是修改上限還是下限。如下圖 54 所示數(shù)字體溫計修改報警區(qū)間 數(shù)字體溫計的設計 39 圖 54 數(shù)字體溫計修改報警區(qū)間 （ 4）當溫度超出設置范圍，溫度傳感器單片 機會檢測到，通過單片機引腳輸出 一個高電平信號，啟動報警電路，報警電路 蜂鳴器發(fā)出 報警，提示溫度超出范圍，這個時候可以很容易看到液晶屏上顯示溫度不在設定的范圍之內(nèi)，方便及時作出調(diào)整，最快做出調(diào)整進行判斷，及時監(jiān)測病人的體溫變化，在平時使用中減少因體溫控制不當造成的損失。 下圖就是溫度超出范圍的仿真圖，如圖 55 所示 圖 55 溫度超出設定范圍 數(shù)字體溫計的設計 40 印刷電路板 PCB 的設計 PCB 設計的方案 通過上面的軟件仿真后發(fā)現(xiàn)能實現(xiàn)數(shù)字體溫計的設計功能，準確測出體溫，方便快捷讀出示數(shù)，但是仿真是基于 理論和理想情況下進行的，在現(xiàn)實生活中肯定會有多多少少的誤差的，所以需要在實物中慢慢進行修改和改進，需要設計出實物的電路板，同樣在 Protel 軟件中，設計出的電路圖，在電路圖監(jiān)測沒有問題以后，可以依據(jù)電路原理圖繪制印刷電路板的電路，也就是我們做實物的電路板的設計 [12]。通過使用 Protel軟件可以將電路原理圖轉(zhuǎn)換成設計者所需要的 PCB 印刷電路板版圖設計。 既然提到了 PCB 版圖設計就需要明白版圖設計的方案的流程： 由于 Protel 軟件有一個功能是能把電路圖通過設置自動生成 PCB版圖，但是還有很多問題需要 解決： （ 1） 布局的問題：在 PCB 的設計中會有很多器件，這個時候要進行整體考慮和分析，比如考慮原件的位置擺放，走線的安排，特殊元件（高頻器件）等這些問題都需要考慮，以免產(chǎn)生電路信號完整性和干擾等問題，盡量減少 PCB 的設計失?。? （ 2） 尺寸的選擇：尺寸的選擇包括兩部分，一個是電子元器件的大小的選擇，一個是 PCB 版圖的大小。這個是我們設計需要考慮的，首先是考慮 PCB 版圖的大小，其次是元器件的封裝的選擇，按照電路板的大小來選擇器件的封裝格式； （ 3） 版圖的基本設置：一個合格的 PCB 版圖不僅要外觀上設計整潔還要保證內(nèi)部走線的精準，再 設計版圖時候有許多需要注意的，比如線寬，焊盤的大小，單面板方便還是雙面板方便等問題都需要考慮，為了以后焊接打好基礎。 電路板的調(diào)試 數(shù)字體溫計的設計 41 通過查閱資料和請教老師，運用仿真軟件設計電路原理圖以后，生成 PCB 板