【正文】 接看程序運(yùn)行和電路工作的過程和結(jié)果。 4. 具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等，調(diào)試非常方便。 該軟件的特點(diǎn)是： 1. 實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合，具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、各種單片機(jī) (51 系列、 AVR、 PIG 等常用的 MCU)及其外圍電路 (如 LCD、 RAM、 ROM、鍵盤、 LED、 A/D、 D/A??) 組成的系統(tǒng)仿真。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)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。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的 科技工作者的青睞。它不僅具有其它 EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。在模擬調(diào)試程序后，還須通過編程器將 .hex 目標(biāo)文件燒寫入單片機(jī)中才能觀察目標(biāo)樣機(jī)真實(shí)的運(yùn)行狀況 。如果發(fā)現(xiàn)程序有錯，可采用在線匯編功能對程序進(jìn)行在線修改 (DebugInline Assambly?) ，不必執(zhí)行先退出調(diào)試環(huán)境、修改源程序、對工程重新進(jìn)行編譯 /匯編和連接、然后再次進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)的步驟。 成功編譯 /匯編、連接后，選擇菜單 DebugStart/Stop Debug Session(或按 Ctrl+F5 鍵 )進(jìn)入程序調(diào)試狀態(tài)， Keil 提供對程序的模擬調(diào)試功能，內(nèi)建一個功能強(qiáng)大的仿真 CPU 以模擬執(zhí)行程序。緊接著對工程進(jìn)行設(shè)置，選擇工程管理窗口的 Target1 ，再選擇 ProjectOption for Target‘Target1’( 或點(diǎn)右鍵彈出快捷菜單再選擇該選項(xiàng) )，打開工程屬性設(shè)置對話框，共有 8個選項(xiàng)卡，主要設(shè)置工作包括在 Target選項(xiàng)卡中設(shè)置晶振頻率、在 Debug選項(xiàng)卡中設(shè)置實(shí)驗(yàn)仿真板等，如要寫片，還必須在 Output 選項(xiàng)卡中選中 “Creat Hex Fi” ；其它選項(xiàng)卡內(nèi)容一般可取默認(rèn)值。這時工程管理窗口的文件頁 (Files)會出現(xiàn) “Target1” ，將其前面 +號展開，接著選擇 Source Group1，右擊鼠標(biāo)彈出快捷菜單，選擇 “Add File to Grou p ‘Source Group1’” ，出現(xiàn)一個對話框，要求尋找并加入源文件 (在加入一個源文件后，該對話框不會消失，而是等待繼續(xù)加入其它文件 )。工程的建立、設(shè)置、編譯 /匯編及連接產(chǎn)生目標(biāo)文件的方法非常易于掌握。 Keil C51 軟件應(yīng)用 應(yīng)用 Keil 進(jìn)行軟件仿真開發(fā)的主要步驟為：編寫源程序并保存 — 建立工程并添加源文件 — 設(shè)置工程 — 編譯 /匯編、連接，產(chǎn)生目標(biāo)文件 — 程序調(diào)試。 Keil C51軟件是一個基于 32位 Windows環(huán)境的應(yīng)用程序，支持 C語言和匯編語言編程，其 以上的版本將編譯和仿真軟件統(tǒng)一為 μVision( 通常稱為 μV2) 。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的 匯編代碼，就能體會到 Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。用過匯編語言后再使用 C來開發(fā)，體會更加深刻。如下圖 。程序流程圖如圖 。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如圖 所示： 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 圖 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖 計(jì)算溫度子程序 計(jì)算溫度子程序?qū)?RAM 中讀取值進(jìn)行 BCD 碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定，其程序流程圖如圖 所示。 圖 主程序流程圖 讀出溫度子程序 讀出溫度子程序的主要功能是讀出 RAM 中的 9 字節(jié)，在讀出時需進(jìn)行 CRC 校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯時不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 主程序流程圖 主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時顯示、讀出并處理 DS18B20 的測量的當(dāng)前溫度值，溫度測量每 1s 進(jìn)行一次。 另一類是為了正確無誤地傳輸上述信息而設(shè)計(jì)的聯(lián)絡(luò)信號。 除了速率低之外兩信道無異 , 但輔助信道通常很少使用。 圖 RS232C9芯排列引腳圖 RS232C 定義了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一些數(shù)據(jù)終端設(shè)備 (DTE)和數(shù)據(jù)通信設(shè)備 (DCE)之間接口的電氣特性。 對于一般異 步雙工通信 , 僅需幾條信號線就可實(shí)現(xiàn) , 如一條發(fā)送線、 一條接收線及一條地線。 因此 , 它一般用于 20 m 以內(nèi)的通信。 例如 , 采用 150 pF/m的通信電纜時 , 最大通信距離為 15 m, 若每米電纜的電容量減小 , 則通信距離可以增加。 基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì) 23 RS232 總線接口標(biāo)準(zhǔn) RS232C 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸率為 50 b/s、 75 b/s、 100 b/s、 150 b/s、 300 b/s、 600 b/s、 1200 b/s、 2400 b/s、 4800 b/s、 9600 b/s、 19 200 b/s。 常用的電平轉(zhuǎn)換接口芯片是傳輸驅(qū)動器 MC1488和傳輸接收器 MC1489, 它們是用于計(jì)算機(jī) (終端 )與 RS 232C 總線間進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的接口芯片。 CRT、 打印機(jī)與 CPU的通信大都采用 RS232C 總線 [8]。 RS 表示 Remended Standard, 232 是該標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)識 , C 表示最后一次修訂。 15 腳 GND、 16腳 VCC（ +5v）。 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 RS232 數(shù)據(jù)從 T1OUT、 T2OUT 送到電腦 DB9 插頭； DB9 插頭的 RS232 數(shù)據(jù)從 R1IN、 R2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)后從 R1OUT、 R2OUT 輸出。 其中 13 腳（ R1IN）、 12 腳（ R1OUT）、 11 腳（ T1IN）、 14 腳（ T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由 6腳和 4只電容構(gòu)成。 圖 顯示電路 MAX232 簡介 MAX232 芯片是美信公司專門為電腦的 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片 ,使用 +5v 單電源供電。 圖 報警電路 顯示電路 設(shè)計(jì) 采用四位共陰極 LED 數(shù)碼管來顯示溫度的大小，可以直接讀取，溫度精確到 0.西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 １℃。按鍵電路如圖 所示 ，期中 按鍵 K1 為進(jìn)入 /退出設(shè)置鍵； K2 為增加鍵； K3為減少鍵。 測溫電路 設(shè)計(jì) 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 的測溫電路如圖所示 所示 ： 圖 測溫電路 按鍵模塊 設(shè)計(jì) 利用單片機(jī)的 IO 口實(shí)現(xiàn)按鍵的中斷輸入。若在這條命令之后發(fā)出讀數(shù)據(jù)隙，器件會輸出溫度轉(zhuǎn)換忙的標(biāo)識： 0 為忙， 1 為完成。 （ 10） Read E2 [0B8H] 這條命令把 觸發(fā)器里的值拷貝回暫存器。如果控制器 在這條命令之后跟著發(fā)出時間隙，而 DS18B20 有忙于做時間轉(zhuǎn)換的話， DS18B20 將在總線上輸出一個 0，若溫度轉(zhuǎn)換完，則輸出 1。 （ 9） Convert T[44H] 這個命令啟動一次溫度轉(zhuǎn)換而無需其他數(shù)據(jù)。如果控制器在這條命令之后跟著發(fā)出讀時間隙，而DS18B20 又忙于把暫存器拷貝到 E 存儲器， DS18B20 就會輸出一個 0，如果拷貝結(jié)束的話， DS18B20 輸出 1。如果不想讀完所有字節(jié)，控制器可以在任何時刻發(fā)出復(fù)位命令來中止讀取。 （ 7） Read Scratchpad[0BEH] 這個命令讀取暫存器的內(nèi)容。 （ 6） Write Scratchpad[4EH] 這個命令向 DS18B20 的暫存器 TH 和 TL 中寫入數(shù)據(jù)。報警條件定 義為溫度高于 TH或低于 TL。 （ 5） Alarm Search [0ECH] 這條命令的流程和 Search ROM 相同。 （ 4） Search ROM [0F0H] 當(dāng)一個系統(tǒng)初次啟動時，總線控制器并不知道單線總線上有多少個器件或它們的64位 ROM 編碼。如 果總線上不止一個從機(jī)，在命令之后緊跟著發(fā)一條讀命令，由于多個從機(jī)同時傳信號。這條命令在總線上有單個或多個器件時都可以使用。只有和 64 位 ROM 序列完全匹配的 DS18B20 才能響應(yīng)隨后的存儲器操作。如果總線上有不止一個從機(jī)，當(dāng)所有從機(jī)試圖同時 傳送信號時就會發(fā)生數(shù)據(jù)沖突（漏極開路連在一起形成“與”的效果）。 (a) 寄生電源工作方式 (b) 外接電源工作方式 圖 DS18B20 的各個 ROM 命令 （ 1） Read ROM [33H] 這個命令允許總線控制器讀到 DS18B20 的 8 位系列編碼，惟一的序列號的 8 位CRC碼。 DS18B20 與單片機(jī)的典型接口設(shè)計(jì) 圖 MCS－ 51 系列單片機(jī)為例，畫出了 DS18B20 與微處理器的典型連接。主機(jī)在讀時間片下降沿之后 15us 內(nèi)完成讀位。在開始另一個寫周期前必須有 1us 以上的高電平恢復(fù)期。 寫時間片：將數(shù)據(jù)從高電平拉至低電平，產(chǎn)生寫起始信號。其工作時序包括初始化時序、寫時序和讀時序，如圖 （ a）（ b）（ c）所示 [6]。高速暫存器 RAM 結(jié)構(gòu)圖如下表 37所示 [5]。 表 36 溫度分辨率設(shè)置 表 R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時間 0 0 9位 0 1 10 位 1 0 11 位 375ms 1 1 12 位 750ms （ 4） 高速暫存器 高速暫存器是一個 9字節(jié)的存儲器。在 DS18B20 出廠時該位被設(shè)置為 0，用戶不要去改動。 （ 3）配置寄存器 該字節(jié)各位的意義如下 表 35所示 。 例如＋ ℃的數(shù)字輸出為 0191H，－℃的數(shù)字輸出為 FF6FH[5]。 DS18B20 溫度值格式表 34 如下所示。 ROM 的作用是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20 的目的。 ROM 中的 64位序列號是出廠前被光刻好的，他可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼，每個 DS18B20 的 64位序列號均不相同。 ROM 的 作 用 是 使 每 一 個 DS18B20 都各不相同 ， DS18B20 中的溫度傳感器完成對溫度的測量，用 16 位符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB 形式表達(dá)，其中 S 為符號位。 (1) 64 位 ROM ROM 中的 64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼，每個 DS18B20 的 64位序列號均不相同。 3 VDD 可選擇的 VDD 引腳。開漏單總線接口引腳。 DS18B20 外形及管腳排列如圖 和表 33 所示 [5]。 （ 8） 負(fù)壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作 [5]。 （ 6） 在 9 位分辨率時最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時最多在750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 ?！?。 （ 3） DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi) 。本系統(tǒng)的晶振電路如圖 所示： 圖 晶振電路 DS18B20 芯片簡介 芯片簡介 （ 1） 適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍： V～ ，在 寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電 。電容 C1 和 C2 的主要作用是幫助振蕩器起振，且振蕩器大小對振蕩頻率有微調(diào)作用，在 80C51 系列中電容的大小 30 皮法。 在單片 機(jī)的 TXAL TXAL1之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，可以和單片機(jī)內(nèi)部的振蕩器構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，這就是單片機(jī)的晶振電路。 本系統(tǒng)的復(fù)位電路采用上電復(fù)位方式。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。 復(fù)位電路 設(shè)計(jì) 復(fù)位電路有上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位兩種方式。 按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。 上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖 （ a）所示。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號 (RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個機(jī)器周期的 S5P2 時刻對施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。若使用頗率為 6MHz 的晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)超過 4us才能完成復(fù)位操作。 表 32 一些寄存器的復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) PC 0000H TCON 00H ACC