【正文】 表 61 顯示溫度與實(shí)際溫度的比較表 序號(hào) 顯示溫度 /℃ 實(shí)際溫度 /℃ 絕對(duì)誤差 1 2 3 4 5 6 7 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中顯示的溫度與實(shí)際溫度的比較如表 61所示，可以看出用此算法測量的溫度具有一定的準(zhǔn)確性，絕對(duì)誤差以及相對(duì)誤差在一定的范圍內(nèi)適用。單片機(jī)讀人數(shù)據(jù)時(shí)將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)后乘以 (100／ 255)后就得到環(huán)境的溫度。 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 圖 6— 3 絲印層的打印效果圖 圖 6— 4 布線層的打印效果圖 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 因?yàn)?ADC0809的最高電壓為 5 V，所以測量的最高溫度是 100℃ 。因?yàn)椴季€是在底層進(jìn)行的，所以在打印布線層時(shí)，在 Bottom Copper和 Board Edge選項(xiàng)前打勾，表示選中要打印輸出；而在打印元件的布局層（絲印層）時(shí)，在 Top Silk 和 Board Edge選項(xiàng)前打勾（這一層在打印時(shí)注意需要選擇鏡象打?。?； Scale選項(xiàng)是打印輸出的圖紙比例，選 100%； Rotation 和 Reflection選項(xiàng)分別是橫向 /縱向輸出和是否要鏡象的設(shè)置。在 Output選項(xiàng)中單擊Print/Plot Layout選項(xiàng)，出現(xiàn)設(shè)置對(duì)話框，在設(shè)置對(duì)話框中，單擊選擇 Printer，可以選擇打印機(jī)和設(shè)置打印紙張以及版圖放置方向。先單擊 Output選項(xiàng)中的 Set Output Area選項(xiàng)，按住鼠標(biāo)左鍵并拖動(dòng)，選中要輸出的版圖。 PCB的布線圖如圖62所示。對(duì)于焊盤的修改，可以在布線完成之后進(jìn)行。在布線的過程中，如果需要改變某一根線的大小，可以雙擊右鍵，選擇 Trace Style選項(xiàng)中的合適類型；要?jiǎng)h除該線，則左鍵單擊 Delete。 PCB的元件布局完成如圖 61所示。接下來對(duì)元件進(jìn)行調(diào)整，主要是對(duì)元件的移動(dòng)和翻轉(zhuǎn)等操作。 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 元件布局及調(diào)整 電路板的規(guī)則設(shè)計(jì)完以后，就可導(dǎo)入元件并布局。到此，對(duì)一些主要的參數(shù)設(shè)置就完成了。在左上 Strategy欄中分別選中 POWER和 SIGNAL，在下面的 Pair1中選同一層。單擊 System中的 Set Default Rules項(xiàng)，在彈出的對(duì)話框中設(shè)置參數(shù)，有焊盤間距、線與焊盤間距、線與線間距等一些安全允許值。若原理圖中的某些器件沒有自動(dòng)加載封裝或者封裝庫中沒有合適的封裝，那么在加載網(wǎng)絡(luò)表時(shí)就會(huì)彈出一個(gè)要求選擇封裝的對(duì)話框，這時(shí)就需要根據(jù)具體的元件及其封裝進(jìn)行手動(dòng)選擇并加載。 設(shè)計(jì)過程與成果 繪制電路原理圖并仿真調(diào)試 在 Proteus 6 Professional 中用 ISIS 6 Professional 設(shè)計(jì)好電路原理圖，并結(jié)合 Keil C51進(jìn)行軟件編程和硬件的仿真調(diào)試，調(diào)試成功后，便可開始制作 PCB。支持大量的存儲(chǔ)器和外圍芯片。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路 組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232動(dòng)態(tài)仿 真、 C調(diào)試器、 SPI調(diào)試器、鍵盤和 LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。 Proteus(海神 )的 ISIS是一款 Labcenter出品的電路分析實(shí)物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和 IC，并支持單片機(jī)，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)。高溫報(bào)警 SETB TR1 SETB FLAG LJMP PtOC 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 INT_T1: MOV TH1, (655361000)/256 MOV TL1, (655361000)%256 CPL SOUND INC TCNTA MOV A, TCNTA JB FLAG,I1 CJNE A， 30,RETUNE SJMP I2 I1:CJNE A, 20, RETUNE I2:MOV TCNTA, 0 INC TCNTB MOV A, TCNTB CJNE A, 25, RETUNE MOV TCNTA, 0 MOV TCNTB, 0 LCALL DELAY2 RETUNE: RETI DISP: MOV A, LED_0 。數(shù)值轉(zhuǎn)換 MOV B, 100 DIV AB MOV LED_2, A MOV A, B MOV B,10 DIV AB MOV LED_1,A MOV LED_0,B LCALL DISP SJMP WAIT INT_T0: CPL CLOCK 。使軟件的功能擴(kuò)展更加靈活。 圖 4— 5 電路總圖 5 軟件程序設(shè)計(jì) 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 本系統(tǒng)中單片機(jī)的軟件程序設(shè)計(jì)采用匯編語言，并在編寫程序時(shí)采用模塊化編程方法，將程序分為主程序、顯示子程序 、按鍵子程序等部分。 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 圖 4— 3 溫度顯示部分的數(shù)碼電路 圖 4— 4 路數(shù)的靜態(tài)顯示 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 電路總圖 通過將各部分設(shè)計(jì)的綜合，得到電路總圖。 CD4518采用并行進(jìn)位方式，只要輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖，計(jì)數(shù)單元 Q1翻轉(zhuǎn)一次；當(dāng) Q1為 1， Q4為 0時(shí)，每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖，計(jì)數(shù)單元 Q2翻轉(zhuǎn)一次；當(dāng) Q1=Q2=1時(shí)，每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖 Q3翻轉(zhuǎn)一次；當(dāng) Q1=Q2=Q3=1或 Q1=Q4=1時(shí)，每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖 Q4翻轉(zhuǎn)一次。若用ENABLE信號(hào)下降沿觸發(fā)，觸發(fā)信號(hào)由 EN端輸入， CLK端置 ―0‖； 若用 CLK信 號(hào)上升沿觸發(fā)，觸發(fā)信號(hào)由 CLK端輸入， ENABLE端置 ―1‖。 CD4518 CD4518是雙十進(jìn)制（ 8421編碼）同步加法計(jì)數(shù)器，內(nèi)含兩個(gè)單元的加法計(jì)數(shù)器。 LE=1時(shí)譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在 LE=0時(shí)的數(shù)值。它主要用來檢測數(shù)碼管是否損壞?？芍苯域?qū)動(dòng) LED顯示器 CD4511 引腳功能介紹如下： 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 BI： 4腳是消隱輸入控制端，當(dāng) BI=0 時(shí)，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。如圖 45所示。連接如圖 44。 LED 數(shù)碼顯示電路 在 LED數(shù)碼顯示電路中，溫度顯示部分選擇了較為常用的動(dòng)態(tài)顯示方式。因 ADC0809的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻 率為 500KHZ。 D7－ D0為數(shù)字量輸出線。 OE為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。 圖 4— 2 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 表 41 ADC0809通道選擇表 C B A 選擇通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 ST為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。 A， B和 C為地址輸入線，用于選通 IN0－ IN7上的一路模擬量輸入。 ALE為地址鎖存允許 輸入線，高電平有效。多路開關(guān)可選通 8個(gè)模擬通 道，允許 8路模 擬量分時(shí)輸入，共用 A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 ADC0809是 8位逐次逼近型 A/D轉(zhuǎn)換器。 在此處電壓跟隨器的作用是為了利用高輸入阻抗使 I不分流。 由于流過 AD590的電流（以 uA為單位）在數(shù)值上等于 所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（以開爾文為單位），在 T℃ 下流過 AD590的電流就為 (273+T)uA?！?。 （ 4） 精度高。電源電壓可在 4V~6V 范圍變化，電流變化1mA，相當(dāng)于溫度變化 1K。 （ 2） AD590 的測溫范圍為 55℃ ～ +150℃ 。本系統(tǒng)對(duì)傳感器的測量精度線性度要求較高，且信號(hào)采集 與處理電路的距離變化較大，采用的溫度傳感器為 AD590，它是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成電路溫度傳感器。 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 4 硬件電路設(shè)計(jì) 電路的整體結(jié)構(gòu) 電路的硬件電路由以下幾個(gè)組成部分：模擬采集電路，開關(guān)控制電路， LED 數(shù)碼顯示電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，單片機(jī)。 電壓：查引腳排布圖，看一下每段的芯片數(shù)量是多少？當(dāng)紅色時(shí)，使用 乘以每段的芯片串聯(lián)的個(gè)數(shù)；當(dāng)綠色時(shí)，使用 乘以每段的芯片串聯(lián)的個(gè)數(shù)。一般用于顯示時(shí)鐘中的秒。 長 *寬 *高：長 ——數(shù)碼管正放時(shí)，水 平方向的長度；寬 ——數(shù)碼管正放時(shí)，垂直方向上的長度；高 ——數(shù)碼管的厚度。通常用英寸來表示。 主要參數(shù) 8 字高度： 8 字上沿與下沿的距離。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài) 驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O 端口多，如驅(qū)動(dòng) 5 個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58＝ 40 根 I/O 端口來驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè) 89S51 單片機(jī)可用的 I/O端口才 32 個(gè)呢：），實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加 譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段 就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數(shù)碼管。 共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。 數(shù)碼顯示 數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè) ―8‖可分為 1 位、 2 位、 4 位 等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2 應(yīng)不接。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器 （ 0000HFFFFH）， 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器 周期兩次 /PSEN 有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的 地位字節(jié)。 RST：復(fù)位輸入。 P3 口也可作為 AT89C51的一些特殊功能口。當(dāng) P3 口寫入 ―1‖后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。并因 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址接收。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收 輸出 4TTL 門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 管腳說明： VCC：供電電壓。該器件采用 ATMEL 高密度非 易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編