【導(dǎo)讀】系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對箱子溫度的顯示和控制功能。溫度值與設(shè)定溫度值相比較得到偏差。通過對偏差信號的處理獲得控制信號，去調(diào)節(jié)加熱。器的通斷，從而實(shí)現(xiàn)對保溫箱溫度的控制。本文主要介紹了保溫箱溫度控制系統(tǒng)的工作原。理和設(shè)計(jì)方法，論文主要由三部分構(gòu)成。溫度檢測電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、顯示電路、鍵盤設(shè)計(jì)和控制電路。

　　

【正文】 線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計(jì)簡明清晰； 可輸出高質(zhì)量圖紙：通過個(gè)性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的 BMP 圖紙，可以方便地供 WORD、 POWERPOINT 等多種文檔使用。 （ 2）完善的電路仿真功能（ Prospice） ProSPICE 混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SPICE3F5，實(shí)現(xiàn)數(shù)字 /模擬電路的混合仿真； 超過 27000 個(gè)仿真器件：可以通過內(nèi)部原型或使用廠家的 SPICE 文件自行設(shè)計(jì)仿真器件， Labcenter 也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真器件； 多樣的激 勵(lì)源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用 wav 文件）、指數(shù)信號、單頻 FM、數(shù)字時(shí)鐘和碼流，還支持文件形式的信號輸入； 豐富的虛擬儀器： 13 種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、直流電壓 /電流表、交流電壓 /電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計(jì) /計(jì)數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、 SPI 調(diào)試器、 I2C 調(diào)試器等； 基于 AT89S51 的溫度控制系統(tǒng) 26 生動(dòng)的仿真顯示：用色點(diǎn)顯示引腳的數(shù)字電平，導(dǎo)線以不同顏色表示其對地電壓大小，結(jié)合動(dòng)態(tài)器件（如電機(jī)、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動(dòng)； 高級圖形仿真功能 （ ASF）：基于圖標(biāo)的分析可以精確分析電路的多項(xiàng)指標(biāo)，包括工作點(diǎn)、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等，還可以進(jìn)行一致性分析； （ 3）獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能（ VSM） 支持主流的 CPU 類型：如 ARM 8051/5 AVR、 PIC10/1 PIC1 PIC1 PIC2dsPIC3 HC1 BasicStamp、 808 MSP430 等， CPU 類型隨著版本升級還在繼續(xù)增加，如即將支持 CORTEX、 DSP 處理器； 支持通用外設(shè)模型：如字符 LCD 模塊、圖形 LCD 模塊、 LED 點(diǎn)陣、 LED 七段顯示模塊、鍵盤 /按鍵、直流 /步進(jìn) /伺服電機(jī)、 RS232 虛擬終端、電子溫度計(jì)等等，其 COMPIM（ COM口物理接口模型）還可以使仿真電路通過 PC 機(jī)串口和外部電路實(shí)現(xiàn)雙向異步串行通信； 實(shí)時(shí)仿真：支持 UART/USART/EUSARTs 仿真、中斷仿真、 SPI/I2C 仿真、 MSSP 仿真、PSP 仿真、 RTC 仿真、 ADC 仿真、 CCP/ECCP 仿真； 編譯及調(diào)試：支持單片機(jī)匯編語言的編輯 /編譯 /源碼級仿真，內(nèi)帶 805 AVR、 PIC的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境（如 IAR、 Keil 和 Hitech）結(jié)合，進(jìn)行高級語言的源碼級仿真和調(diào)試； （ 4）實(shí)用的 PCB 設(shè)計(jì)平臺(tái) 原理圖到 PCB 的快速通道： 原理圖設(shè)計(jì)完成后，一鍵便可進(jìn)入 ARES 的 PCB 設(shè)計(jì)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)； 先進(jìn)的自動(dòng)布局 /布線功能：支持器件的自動(dòng) /人工布局；支持無網(wǎng)格自動(dòng)布線或人工布線；支持引腳交換 /門交換功能使 PCB 設(shè)計(jì)更為合理； 完整的 PCB 設(shè)計(jì)功能：最多可設(shè)計(jì) 16 個(gè)銅箔層， 2 個(gè)絲印層， 4 個(gè)機(jī)械層（含板邊），靈活的布線策略供用戶設(shè)置，自動(dòng)設(shè)計(jì)規(guī)則檢查， 3D 可視化預(yù)覽； 多 種輸出格式的支持：可以輸出多種格式文件，包括 Gerber 文件的導(dǎo)入或?qū)С觯憷c其它 PCB 設(shè)計(jì)工具的互轉(zhuǎn)（如 protel）和 PCB 板的設(shè)計(jì)和加工。 資源豐富 1． Proteus 可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有 30 多個(gè)元件庫。 2． Proteus 可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、 SPI 調(diào)試器、I2C 調(diào)試器、信號發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個(gè)電路中隨意的調(diào)用。 3．除了現(xiàn)實(shí)存在的儀器外， Proteus 還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀 基于 AT89S51 的溫度控制系統(tǒng) 27 器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對測量結(jié)果的影響。 4． Proteus 可提供的調(diào)試手段 Proteus 提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。 電路仿真 在 PROTEUS 繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件： *.HEX，可以在PROTEUS 的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過程。 PROTEUS 是單片機(jī)課堂教學(xué)的先進(jìn)助手。 PROTEUS 不僅可將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化，也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過程形象化。前者可在相當(dāng)程度上得到實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的效果，后者則是實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到的效果。 它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對應(yīng)。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測、電路修改、軟件調(diào)試、運(yùn)行結(jié)果等。 仿真 仿真圖如下： 基于 AT89S51 的溫度控制系統(tǒng) 28 基于 AT89S51 的溫度控制系統(tǒng) 29 第 4 章 PCB 板制作 Protel DXP 軟件介紹 Altium 公司作為 EDA 領(lǐng)域里的一個(gè)領(lǐng)先公司，在原來 Protel 99SE 的基礎(chǔ)上，應(yīng)用最先進(jìn)的軟件設(shè)計(jì)方法，率先推出了一款基于 Windows20xx 和 Windows XP 操作系統(tǒng)的 EDA設(shè)計(jì)軟件 Protel DXP。 簡介 Protel DXP 在前版本的基礎(chǔ)上增加了許多新的功能。新的可定制設(shè)計(jì)環(huán)境功能包括雙顯示器支持，可固定、浮動(dòng)以及彈出面板，強(qiáng)大的過濾和對象定位功能及增強(qiáng)的用戶界面等。 Protel DXP 是第一個(gè)將所有設(shè)計(jì)工具集于一身的板級設(shè)計(jì)系統(tǒng)，電子設(shè)計(jì)者從最初的項(xiàng)目模塊規(guī)劃到最終形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)都可 以按照自己的設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)。 Protel DXP 運(yùn)行在優(yōu)化的設(shè)計(jì)瀏覽器平臺(tái)上，并且具備當(dāng)今所有先進(jìn)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，能夠處理各種復(fù)雜的 PCB 設(shè)計(jì)過程。通過設(shè)計(jì)輸入仿真、 PCB 繪制編輯、拓?fù)渥詣?dòng)布線、信號完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)融合， Protel DXP 提供了全面的設(shè)計(jì)解決方案。 設(shè)計(jì)理念 Protel DXP20xx 是 Altium 公司于 20xx 年推出的最新版本的電路設(shè)計(jì)軟件，該軟件能實(shí)現(xiàn)從概念設(shè)計(jì)，頂層設(shè)計(jì)直到輸出生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及這之間的所有分析驗(yàn)證和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的管理。當(dāng)前比較流行的 Protel 9 Protel 99 SE，就是它的前期版本。 Protel DXP 20xx 已不是單純的 PCB（印制電路板）設(shè)計(jì)工具，而是由多個(gè)模塊組成的系統(tǒng)工具，分別是 SCH（原理圖）設(shè)計(jì)、 SCH（原理圖）仿真、 PCB（印制電路板）設(shè)計(jì)、Auto Router（自動(dòng)布線器）和 FPGA 設(shè)計(jì)等，覆蓋了以 PCB 為核心的整個(gè)物理設(shè)計(jì)。該軟件將項(xiàng)目管理方式、原理圖和 PCB 圖的雙向同步技術(shù)、多通道設(shè)計(jì)、拓樸自動(dòng)布線以及電路仿真等技術(shù)結(jié)合在一起，為電路設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的支持。 與較早的版本 —— Protel99 相比， Protel DXP 20xx 不僅在外觀上顯得更加豪華、人性化，而且極大地強(qiáng)化了電路設(shè)計(jì)的同步化，同時(shí)整合了 VHDL 和 FPGA 設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其功能大大加強(qiáng)了。 特點(diǎn) Protel DXP 20xx 新特點(diǎn)： 1. 整合式的元件與元件庫 在 Protel DXP 20xx 中采用整合式的元件 ,在一個(gè)元件里連結(jié)了元件符號 (Symbol)、元件包裝 (Footprint)、 SPICE 元件模型 (電路仿真所使用的 )、 SI 元件模型 (電路板信號分析所使用的 )。 2. 版本控制 基于 AT89S51 的溫度控制系統(tǒng) 30 可直接由 Protel設(shè)計(jì)管理器轉(zhuǎn)換到其他設(shè)計(jì)系統(tǒng)， 這樣設(shè)計(jì)者可方便地將 Protel DXP 20xx 中的設(shè)計(jì)與其他軟件共享。如可以輸入和輸出 DXP、 DWG格式文件，實(shí)現(xiàn)和 Auto CAD等軟件的數(shù)據(jù)交換，也可以輸出格式為 Hyperlynx 的文件，用于板級信號仿真。 3. 多重組態(tài)的設(shè)計(jì) Protel DXP 20xx 支持單一設(shè)計(jì)多重組態(tài)。對于同一個(gè)設(shè)計(jì)文件可指定要使用其中的某些元件或不使用其中的某些元件，然后產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表等文件。 4. 重復(fù)式設(shè)計(jì) Protel DXP 20xx 提供重復(fù)式設(shè)計(jì)，類似重復(fù)層次式電路設(shè)計(jì)，只要設(shè)計(jì)其中一部分 電路圖，即可以多次使用該電路圖，就象有很多相同電路圖一樣。這項(xiàng)功能也支持電路板設(shè)計(jì)，包括由電路板反標(biāo)注到電路圖。 加強(qiáng)性功能 5. 新的文件管理模式 Protel DXP 20xx 提供三種文件管理模式。可將各文件存入入單一數(shù)據(jù)庫文件，即 Protel 99SE 的 ddb，也可以存為 Windows 文件，即一般的分離文件，而不需要數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(ODBC)，就可以存取該文件，此外新增了一個(gè)混合模式，也就是在數(shù)據(jù)庫外存為獨(dú)立的Windows 文件。 6. 多屏幕顯示模式 對于同一個(gè)文件，設(shè)計(jì)者可 打開多個(gè)窗口在不同的屏幕上顯示。 7. 設(shè)計(jì)整合 Protel DXP 20xx 強(qiáng)化了 Schematic 和 PCB 板的雙向同步設(shè)計(jì)功能。 8. 超強(qiáng)的比較功能 Protel DXP 20xx 新增了超強(qiáng)的比較功能，能對兩個(gè)相同格式的文件進(jìn)行比較，以得到其版本的差異性，也可以對不同格式的文件進(jìn)行比較，例如電路板文件與網(wǎng)絡(luò)報(bào)表文件等。 9. 強(qiáng)化的變更設(shè)計(jì)功能 在 Protel DXP 20xx 中，進(jìn)行比較后，所產(chǎn)生的報(bào)表文件可作為變更設(shè)計(jì)的依據(jù)，讓設(shè)計(jì)完全同步。 10. 可 定義電路板設(shè)計(jì)規(guī)則 在原理圖設(shè)計(jì)時(shí)，定義電路板設(shè)計(jì)規(guī)則是非常實(shí)際的。雖在先前版本的 Schematic 中就已提供定義電路板的功能，可是都沒有實(shí)際的作用。而在 Protel DXP 中落實(shí)了這項(xiàng)功能，讓用戶能在畫電路圖時(shí)就定義設(shè)計(jì)規(guī)則。 11. 強(qiáng)化設(shè)計(jì)驗(yàn)證 在 Protel DXP 20xx 中強(qiáng)化了設(shè)計(jì)驗(yàn)證的功能，讓電路圖與電路板之間的轉(zhuǎn)換更準(zhǔn)確，同時(shí)對交互參考的操作也更容易。 12. 設(shè)計(jì)者可定義元件與參數(shù) 基于 AT89S51 的溫度控制系統(tǒng) 31 Protel DXP 20xx 提供了無限制的設(shè)計(jì)者定義元件及元件引腳參數(shù)，所 定義的參數(shù)能存入元件及原理圖里。 13. 尺寸線工具 Protel DXP 20xx 提供了一組超強(qiáng)的畫尺寸線工具，在移動(dòng)時(shí)會(huì)自動(dòng)修正尺寸，這對于PCB 中一些層的定義有很大的幫助。 板層分割焊接 14. 改善加強(qiáng)板層分割功能 Protel DXP 20xx 提供了加強(qiáng)的板層分割功能，對于板層的分割自動(dòng)以不同顏色來表示，讓設(shè)計(jì)者更容易辨別與管理。 15. 加強(qiáng)焊點(diǎn)堆棧的定義 Protel DXP 20xx 板增強(qiáng)了焊點(diǎn)堆棧的定義與管理，設(shè)計(jì)者可以存儲(chǔ)所定義的焊點(diǎn)堆棧以供日后再使用 。 16. 改良焊點(diǎn)連接線 Protel DXP 20xx 提供自動(dòng)修剪焊點(diǎn)連接線的功能，使自動(dòng)布線后焊點(diǎn)連接更恰當(dāng)。 17. 波形資料的輸出與輸入 在 Protel DXP 20xx 中可將仿真波形上各種資料輸出為電子表格格式，以供其他程序的使用，也可以輸入其他程序所產(chǎn)生的波形資料。 18. 加強(qiáng)繪圖功能 Protel DXP 20xx 增強(qiáng)了波形窗口的繪圖功能，例如放置標(biāo)題欄、標(biāo)記畫線等，同時(shí)Windows 的編輯功能在此也可以應(yīng)用。 19. 不同波形的重疊 設(shè)計(jì)者 可以將不同的波形放置在一起，也可以同時(shí)使用多個(gè)不同的 Y 軸坐標(biāo)。 20. 直接在電路板里分析 設(shè)計(jì)者可以直接在 PCB 編輯器里進(jìn)行信號分析，這樣信號分析更加方便。 Protel DXP 仿真設(shè)計(jì) 1 Protel DXP 電路仿真概述 基于最新的 Spice 3f5 模擬模型和 XSPICE Simcode 數(shù)字模型仿真內(nèi)核 , Protel DXP 內(nèi)嵌一個(gè)功能強(qiáng)大的 A/D 混合信號仿真器 ,設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)輸入后 ,即可正確地仿真模擬和數(shù)字器件而無需通過 A/D 轉(zhuǎn)換或 D/A 轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)換到其 他模塊中進(jìn)行。它可以對當(dāng)前所畫的原理圖進(jìn)行仿真 ,在整個(gè)設(shè)計(jì)周期都可以查看和分析電路的性能指標(biāo) ,及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中所存在的問題并加以改正。設(shè)計(jì)者能夠準(zhǔn)確地分析電路的工作狀