【正文】 當(dāng)硬件調(diào)試成功后，利用Proteus軟件，很容易獲得其PCB圖，為今后的制造提供了方便[17]。Proteus與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī)CPU的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒(méi)有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況亂。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、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；(2)提供了多種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等，極利于調(diào)試；(3)支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。其革命性的功能是將電路仿真和微處理器仿真進(jìn)行協(xié)同，直接在基于原理圖的虛擬原型上進(jìn)行處理器編程調(diào)試，并進(jìn)行功能驗(yàn)證，通過(guò)動(dòng)態(tài)器件如電機(jī)、LED、LCD開(kāi)關(guān)等，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等，可以實(shí)時(shí)看到運(yùn)行后的輸入輸出的效果[16]。此外，使用模擬器你可以在沒(méi)有目標(biāo)設(shè)備的情況下編寫和測(cè)試應(yīng)用程序[15]。Keil μVision調(diào)試器準(zhǔn)確地模擬8051設(shè)備的片上外圍設(shè)備。當(dāng)你開(kāi)始一個(gè)新項(xiàng)目，只需簡(jiǎn)單的從設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)選擇使用的設(shè)備，μVision IDE將設(shè)置好所有的編譯器、匯編器、鏈接器和存儲(chǔ)器選項(xiàng)。Keil C51是一種支持8051微控制器體系結(jié)構(gòu)的Keil開(kāi)發(fā)工具，適合每個(gè)階段的開(kāi)發(fā)人員，不管是專業(yè)的應(yīng)用工程師，還是剛學(xué)習(xí)嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的學(xué)生。與匯編相比，C語(yǔ)言具有語(yǔ)言簡(jiǎn)潔、緊湊，使用方便、靈活，運(yùn)算符豐富，數(shù)據(jù)類型豐富等特點(diǎn)。圖13 數(shù)據(jù)處理子程序流程第5章 系統(tǒng)的仿真 編程軟件簡(jiǎn)介本系統(tǒng)的編程軟件選用Keil C51。處理過(guò)后把DS18B20的溫度復(fù)制到單片機(jī)的RAM中，里面已經(jīng)是溫度值的Hex碼了，然后轉(zhuǎn)換Hex碼到BCD碼，分別把小數(shù)位，個(gè)位，十位的BCD碼存入RAM中[13]。也就說(shuō)。 圖12 讀取DS18B20溫度子程序流程圖 數(shù)據(jù)處理子程序 由于DS18B20轉(zhuǎn)換后的代碼并不是實(shí)際的溫度值，所以要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 初始化 ROM操作命令 存儲(chǔ)器操作命令 處理數(shù)據(jù)。以及主程序的中斷流程圖。 主程序流程圖 總模塊流程圖如圖10所示。第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)程序的編寫采用模塊化程序設(shè)計(jì)，采用模塊化程序設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于：每個(gè)模塊都可以分配給不同的程序員完成，從而縮短開(kāi)發(fā)周；各個(gè)模塊高聚合、模塊之間低耦合，只要模塊之間確定了參數(shù)遞的接口，不管那個(gè)模塊內(nèi)部的改動(dòng)，均不會(huì)影響其他模塊，從而使件產(chǎn)品的生產(chǎn)更加靈活；系統(tǒng)細(xì)化到模塊，條理清晰，系統(tǒng)更加容易理解和實(shí)現(xiàn)；容易維護(hù)、系統(tǒng)可靠[12]。圖8 溫度控制電路 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 當(dāng)溫度達(dá)到或超過(guò)上下限是就會(huì)報(bào)警，報(bào)警電路如圖9所示：圖9 報(bào)警電路，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，說(shuō)明溫度已經(jīng)超過(guò)規(guī)定的上下限值，外部輸出設(shè)備應(yīng)該啟動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的措施。圖7 數(shù)碼管顯示電路 溫度控制電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)通過(guò)繼電器控制外部負(fù)載來(lái)達(dá)到升降溫的目的，當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)置上限時(shí)，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)連接風(fēng)扇降低大棚內(nèi)部溫度，當(dāng)溫度低于設(shè)置下限時(shí)，電熱爐加熱升高大棚內(nèi)部溫度。該驅(qū)動(dòng)電路如圖220所示，P0口作為段碼輸出信號(hào)需外接上拉電阻。 本系統(tǒng)采用并行驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)顯示。如果驅(qū)動(dòng)電路能力差，即負(fù)載能力不夠，顯示器亮度就低，而且驅(qū)動(dòng)電路長(zhǎng)期在超負(fù)荷下運(yùn)行非常容易損壞[10]。 數(shù)碼管顯示電路通過(guò)位驅(qū)動(dòng)電路和段驅(qū)動(dòng)電路組合而成。圖6 按鍵電路 各個(gè)按鍵的功能：S1：功能鍵（顯示溫度值、報(bào)警上限、報(bào)警下限三態(tài)循環(huán)。鍵盤結(jié)構(gòu)可分為獨(dú)立式鍵盤和行列式鍵盤（矩陣式）兩類，由于本系統(tǒng)只采用3個(gè)按鍵，因此可選用獨(dú)立式按鍵。二、可以調(diào)節(jié)溫度上下限。如圖5所示。 溫度采集部分設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用采用了DS18B20單總線可編程溫度傳感器,來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的采集和轉(zhuǎn)換，直接與單片機(jī)通訊，大大簡(jiǎn)化了電路的復(fù)雜度。 圖4 復(fù)位電路 圖中可以看到單片機(jī)的RST引腳連接 R1（10K）、C3（10uf），按鍵 可以選擇專用的復(fù)位按鍵，也可以選擇輕觸開(kāi)關(guān)。 單片機(jī)的復(fù)位方式有上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位兩種。圖3 時(shí)鐘電路 圖中電容CC2對(duì)晶振頻率有微調(diào)的作用，通常的取值范圍為（30+10pf）。 單片機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)是有時(shí)鐘電路提供的。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須合理的進(jìn)行外部RAM和I/O口的地址分配，并保證譯碼的唯一性，如表1所示：表1 地址分配端 口管 腳備選功能T2定時(shí)器T2外部輸入WR外部數(shù)據(jù)存貯器寫選通道RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通道 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)就是保證單片機(jī)能夠正常工作的最基本的硬件電路。同樣對(duì)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操作也是靠不同的控制信號(hào)PSEN、RD、WR來(lái)區(qū)分的。所以，對(duì)片內(nèi)、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操作使用不同的指令。其最大容量可達(dá)64K字節(jié)，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的功能基本相同，但前者不能用于堆棧操作。外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器主要用于存放數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果。讀寫外RAM的過(guò)程：外RAM16位地址分到由P0口(低8位)和P2口(高8位)同時(shí)輸出，ALE信號(hào)有效時(shí)由地址鎖存器鎖存低8位地址信號(hào)，地址鎖存器輸出的低8位地址信號(hào)和P2口輸出的高8位地址信號(hào)同時(shí)加到外RAM16位地址輸入端，當(dāng)信號(hào)有效時(shí)，外RAM將相應(yīng)地址單元中的內(nèi)容送至數(shù)據(jù)總線(P0口)，CPU讀入后存入指定單元。從0000H到0003H只有3個(gè)字節(jié)，根本不可能安排一個(gè)完整的系統(tǒng)程序，而單片機(jī)又是依次讀ROM字節(jié)的，因此，這3個(gè)字節(jié)只能用來(lái)安排一條跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)到其它合適的地址范圍執(zhí)行真正的主程序。需要指出的是，64KB中有一小段范圍是單片機(jī)系統(tǒng)的專用單元，0003H～0023H是五個(gè)中斷源中斷服務(wù)程序入口地址，用戶不能安排其它內(nèi)容。但是有些指令有修改PC的功能，例如轉(zhuǎn)移類指令和MOVC指令，CPU將按修改后的PC16位地址讀ROM。地址范圍為1000H～FFFFH，無(wú)論片內(nèi)片外，ROM地址空間是統(tǒng)一并且不重疊。XTAL2：晶體振蕩器接入的另一個(gè)引腳。在FLASH編程過(guò)程中，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）?！　A/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），不管是否會(huì)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(wú)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(guò)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?！　LE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)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)?！　ST：復(fù)位信號(hào)如如引腳。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FIASH編程中，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高[4]。當(dāng)P0口的管腳第一次寫入1時(shí)，將會(huì)被定義為高阻輸入。GND：接地引腳。如 P0、PPP3，4 組 8 位 I/O 口。如 RST、PSEN、ALE、 EA/VPP。如VCC、GND、XTALXTAL2。AT89C51單片機(jī)引腳排列及功能見(jiàn)圖 2所示。 由于實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)功能的程序不會(huì)超過(guò) 4K，而 AT89C51 單片機(jī)內(nèi)部有4K的 FlASH 程序存儲(chǔ)器和 2K 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，因而不需要外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。比如：?jiǎn)纹瑱C(jī)的存儲(chǔ)器空間的大小、單片機(jī)的 I/O 口數(shù)等。 單片機(jī)型號(hào)選擇 單片機(jī)型號(hào)的選擇是根據(jù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容而定的，并不是什么單片機(jī)都可以用。直接接單片機(jī)即可；傳感器模塊用于實(shí)驗(yàn)室實(shí)時(shí)溫度的檢測(cè)，由于DHT11的數(shù)字一體性，集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換等模塊。另外由鍵盤設(shè)定溫度值送到單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)處理發(fā)出溫度控制信息到繼電器。圖1 系統(tǒng)原理圖CPU（AT89C51）首先寫入命令給DS18B20，然后DS18B20開(kāi)始轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換后通過(guò)AT89C51來(lái)處理數(shù)據(jù)。此器件經(jīng)軟件設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)高分辨率測(cè)量。 系統(tǒng)各模塊的最終方案 根據(jù)以上分析，結(jié)合器件和設(shè)備等因素，確定如下方案： ，分別對(duì)溫度采集、數(shù)碼管顯示、溫度設(shè)定、升溫降溫控制。（四）報(bào)警模塊 按照設(shè)計(jì)要求，當(dāng)溫度低于下限或高于上限時(shí)，應(yīng)具有報(bào)警功能。方案二： 使用動(dòng)態(tài)顯示，節(jié)省了I/O輸出口，但是此方法需加外部驅(qū)動(dòng)以此增加輸出電流來(lái)更好的驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示，電路簡(jiǎn)單，成本稍高，需要特定的編程來(lái)完成動(dòng)態(tài)刷新。（三）顯示電路模塊方案一： 使用靜態(tài)顯示，此方法不用另加外界驅(qū)動(dòng)直接與單片機(jī)輸出口相連，不需要單獨(dú)的程序來(lái)完成顯示。DS18B20在分辨率、測(cè)溫精度、傳輸距離、轉(zhuǎn)換時(shí)間等方面有著很好的表現(xiàn)效果。 DS18B20溫度傳感器與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比較，它能夠直接讀取測(cè)量溫度，并且可以通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9至12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。DS18B20 的測(cè)溫范圍55℃至125℃， ℃。DS18B20為數(shù)