【正文】 3 系統(tǒng)總體方案的設(shè)計 系統(tǒng)方案的設(shè)計該溫度控制系統(tǒng)的總體設(shè)計框圖如圖31所示，主要由單片機、數(shù)字溫度傳感器DS18BLED數(shù)碼管、蜂鳴器、鍵盤等組成。對于一些必須滿足一定條件(如按鍵被按下等)才能被執(zhí)行的、難以用單步執(zhí)行方式進行調(diào)試的程序行，可采用斷點設(shè)置的方法處理(DebugInsert/Remove Breakpoint或DebugBreakpoints…等)。Keil能以單步執(zhí)行(按F11或選擇DebugStep)、過程單步執(zhí)行(按F10或選擇DebugStep Over)、全速執(zhí)行等多種運行方式進行程序調(diào)試。Keil uvision4允許同時打開瀏覽多個源程序文件，它提供了多種命令執(zhí)行方式菜單欄提供了諸如文件、編輯、視圖、項目/工程、閃存、程序調(diào)試、片上外設(shè)寄存器設(shè)置和觀察，開發(fā)工具選項、軟件版控制系統(tǒng)菜單等11種操作菜單，使用工具欄按鈕或鍵盤快捷鍵可以執(zhí)行uvision4命令。Keil uvision軟件的諸多功能受到眾多用戶的歡迎。Keil uvision4軟件支持C語言和匯編語言編程。另外，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil 生成的目標代碼效率非常的高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，很容易使初學(xué)者理解。 （3）SubCircuits應(yīng)用：用一個子電路可以把部分電路封裝起來，這樣可以節(jié)省原理圖窗口的空間。原理圖編輯窗口的操作是不同于常用的WINDOWS應(yīng)用程序的，正確的操作是：用左鍵放置元件；右鍵選擇元件；雙擊右鍵刪除元件；右鍵拖選多個元件；先右鍵后左鍵編輯元件屬性；先右鍵后左鍵拖動元件；連線用左鍵，刪除用右鍵；改連接線：先右擊連線，再左鍵拖動；中鍵放縮原理圖。 Proteus的基本操作 使用Proteus進行設(shè)計仿真的基本操作步驟：（1）新建設(shè)計文件；（2)對象的選擇與放置；（3）對象的編輯；（4）電路布線；（5）設(shè)置元器件屬性；（6）電氣規(guī)則檢查；（7）仿真調(diào)試。同時，當硬件調(diào)試成功后，利用Proteus ARES軟件，很容易獲得其PCB圖，為今后電路板的制造提供了方便。因此在仿真和程序調(diào)試時，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機寄存器和存儲器內(nèi)容的改變,而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結(jié)果。（4）具有強大的原理圖繪制功能。（3）支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等調(diào)試非常方便。它具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、數(shù)?；旌想娐?、單片機等微處理器及其外圍電路（如總線驅(qū)動器74LS37可編程外圍定時器825并行接口825實時時鐘芯片DS130LCD、RAM、ROM、鍵盤、馬達、LED、AD/DA、SPI、IIC器件等）組成的系統(tǒng)的仿真等功能，配合可供選擇的虛擬儀器，可搭建一個完備的電子設(shè)計開發(fā)環(huán)境，同時支持第三方的軟件的編輯和調(diào)試環(huán)境，可與Keil、Protel等軟件進行聯(lián)調(diào)，達到實時的仿真效果，因此受到廣大電子愛好者的青睞。并在原理圖上對單片機C語程序進行調(diào)試與仿真。2 仿真軟件的介紹 Proteus軟件 proteus軟件簡介 Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司開發(fā)的電路分析與仿真軟件。它是在芯片上集成一個系統(tǒng)或子系統(tǒng)，其集成度高達108~109元件/片，這將給IC產(chǎn)業(yè)及IC應(yīng)用帶來劃時代的進步。它通過數(shù)字傳感器首先將被測溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再送給微控制器作數(shù)據(jù)處理，最后將測量結(jié)果傳輸給網(wǎng)絡(luò)，以便實現(xiàn)各傳感器之間、傳感器與執(zhí)行器之間、傳感器與系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換及資源共享。利用軟件可完成溫度控制器的標定及校準指標。采用的溫度傳感器作為從機可通過專用總線接口與主機進行通信。另外，智能溫度控制器正在從單通道向多通道的方向發(fā)展，這就為研制和開發(fā)多路溫度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了良好條件。 (2)新型智能溫度控制器的測試功能也在不斷增強。 (1)提高溫度控制器測溫精度和分辨力在20世紀90年代中期最早推出的智能溫度控制器采用的是8位A/D轉(zhuǎn)換器，其測溫精度較低，分辨力只能達到2攝氏度。一個簡單有效地控制系統(tǒng)可以在一定程度上使工廠的生產(chǎn)效益上一個臺階，只要使用得當，就能發(fā)揮作用。科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，對溫度實現(xiàn)比較系統(tǒng)化的檢測控制使人們的生產(chǎn)節(jié)奏有一個良好的循環(huán)。因此，單片機對溫度的控制問題是一個工業(yè)中經(jīng)常遇到的問題。在微機系統(tǒng)中使用的傳感器，必須是能夠?qū)⒎请娏哭D(zhuǎn)換成電量的傳感器，然而傳統(tǒng)的控制方式不能滿足高精度，高速度的控制要求，如溫度控制表溫度接觸器，其主要缺點是溫度波動范圍大，由于他主要通過控制接觸器的通斷時間比例來達到改變加熱功率的目的，受儀表本身誤差和交流接觸器的壽命限制，通斷頻率很低。由于溫度測量的普遍性，溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中居首位。例如：在農(nóng)業(yè)溫室大棚生產(chǎn)、冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機械制作和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對各類環(huán)境、加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進行檢測。 溫度的自動控制系統(tǒng)畢業(yè)論文目 錄1 緒論 1 課題研究的背景及意義 1 國內(nèi)外的發(fā)展狀況 2 課題內(nèi)容安排 32 仿真軟件的介紹 4 Proteus軟件 4 proteus軟件簡介 4 Proteus ISIS工作環(huán)境 5 Proteus的基本操作 6 Proteus簡單應(yīng)用 6 Keil軟件 7 Keil軟件簡介 7 Keil uVision4 工作環(huán)境 8 Keil工程的創(chuàng)建 83 系統(tǒng)總體方案的設(shè)計 10 系統(tǒng)方案的設(shè)計 10 系統(tǒng)方案的論證 10 單片機的選型 10 傳感器的選型 12 鍵盤的選型 144 系統(tǒng)硬件模塊的設(shè)計 16 單片機AT89S51電路的設(shè)計 16 單片機系統(tǒng)的組成 16 單片機的引腳功能 16 時鐘電路 19 復(fù)位電路 19 單片機的最小系統(tǒng) 21 溫度采集電路 21 DS18B20的結(jié)構(gòu)框圖 21 DS18B20引腳定義 24 DS18B20的控制方法 24 DS18B20測溫原理 26 DS18B20與單片機的接口電路 28 數(shù)碼管的顯示電路 28 LED的結(jié)構(gòu) 28 LED的工作原理 29 LED數(shù)碼管顯示接口電路 29 鍵盤輸入電路 30 消抖動措施 30 按鍵狀態(tài)識別 31 獨立式鍵盤的接口電路 31 蜂鳴器電路 325 系統(tǒng)軟件模塊的設(shè)計 33 主程序流程圖 33 讀出溫度子程序 34 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序 35 計算溫度子程序 35 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 36 按鍵掃描處理子程序 366 系統(tǒng)仿真 37 單片機C語言的簡單介紹 37 C51編譯器所支持的數(shù)據(jù)類型 37 C51所支持的存儲類型 37 編程過程中需要注意的事項 38 仿真的調(diào)試過程 38 仿真結(jié)果 38總結(jié) 42致謝 43參考文獻 44附錄一 46附錄二 47 1 緒論 課題研究的背景及意義 隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，需要對各種參數(shù)進行溫度測量和設(shè)置。因此溫度一詞在生產(chǎn)生活當中出現(xiàn)的頻率越來越多，與之相對應(yīng)的，溫度控制和測量也成為生活生產(chǎn)中被廣泛使用的詞語，同時它們在各行各業(yè)中也發(fā)揮著重要的作用，溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學(xué)反應(yīng)過程與溫度密切相關(guān)，因此溫度控制是生產(chǎn)自動化的重要任務(wù)。溫度的測量及控制對保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、生產(chǎn)安全、促進國民經(jīng)濟的發(fā)展都有非常重要的作用。隨著溫度檢測理論和技術(shù)的不斷更新, 溫度傳感器的種類也越來越多，不斷的滿足生產(chǎn)生活當中的需要。近幾年來快速發(fā)展了多種先進的溫度控制方式，采用單片機對溫度進行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控制溫度的技術(shù)指標，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量?；趩纹瑱C的溫度控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對溫度的顯示、預(yù)警、控制等功能，對于工業(yè)生產(chǎn)效率的提高可以起到很大的作用。從而將節(jié)約更多的人力物力，降低生產(chǎn)過程中可以省略的一些繁瑣的細節(jié)。 國內(nèi)外的發(fā)展狀況進入21世紀后，智能溫度控制器正朝著高精度，多功能，總線標準化，高可靠性及安全性，開發(fā)虛擬溫度控制器和網(wǎng)絡(luò)溫度控制器，研發(fā)單片機測溫控系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。目前，國外以相繼推出多種高精度，高分辨力的智能溫度傳感器，也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。 例如，采用DS1629型單線智能溫度傳感器增加了實時日歷時鐘，使其功能更加完善。 (3)溫度控制器總線技術(shù)的標準化與規(guī)范化 目前，智能溫度控制器的溫度傳感器的總線技術(shù)也實現(xiàn)了標準化，所采用的總線主要有單線總線、I2C總線、SMBus總線。 (4)虛擬溫度控制器和網(wǎng)絡(luò)溫度控制器 虛擬溫度控制器是基于溫度控制器硬件和計算機平臺，并通過軟件開發(fā)而成的。 網(wǎng)絡(luò)溫度控制器是包含數(shù)字傳感器、網(wǎng)絡(luò)接口和處理單元的新一代智能溫度控制器。 (5)溫度控制器單片測溫控制系統(tǒng) 單片系統(tǒng)是21世紀一項高新科技產(chǎn)品。 課題內(nèi)容安排本次設(shè)計首先簡單介紹了Keil和Proteus兩個應(yīng)用軟件，對其功能有基本的了解，為后面系統(tǒng)仿真做準備；完成了系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，并對系統(tǒng)的主要部件進行了選型；了解單片機、溫度傳感器、鍵盤、LED數(shù)碼管等模塊的工作原理與特性，完成硬件系統(tǒng)的設(shè)計；完成軟件系統(tǒng)的設(shè)計；調(diào)試運行，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和程序的可靠性，最后撰寫論文。Proteus主要有ISIS和ARES兩部分組成。ISIS是該公司出品的用于原理圖設(shè)計、電路分析與仿真、處理程序代碼調(diào)試和仿真、系統(tǒng)測試以及功能驗證的EDA軟件，運行Windows操作系統(tǒng)之上，具有界面友好、使用方便、占用存儲空間少、仿真資源豐富、試驗周期短、硬件投入少、實驗過程損耗小和實際設(shè)計接近等特點。該軟件具有以下特點： （1）實現(xiàn)了單片機仿真和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(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、RS232動態(tài)仿真、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能。（2）提供軟件調(diào)試功能，在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)。目前支持的單片機類型有8051系統(tǒng)、ARM系列、AVR系列、PIC系列以及各種外圍芯片。Proteus與其它單片機仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機CPU的工作情況，也能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其它電路的工作情況。對于這樣的仿真實驗．從某種意義上講，是彌補了．實驗和工程應(yīng)用閹脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。 Proteus ISIS工作環(huán)境 圖21 Proteus ISIS Professional用戶界面 如圖所示21“ISIS Professional”也提供了多種命令執(zhí)行方式：菜單欄提供了諸如文件File（文件）、View（視圖）、Edit（編輯）、Tools（工具）、Design（設(shè)計）、Graph（圖形）、Source（源）、Debug（調(diào)試）、Library（庫）、Template（模板）和Help等12種操作菜單；使用工具欄按鈕可以快速地執(zhí)行ISIS命令；使用鍵盤快捷鍵也可以執(zhí)行ISIS命令，鍵盤快捷鍵根據(jù)使用習(xí)慣等需要還可以重新設(shè)置。 Proteus簡單應(yīng)用 （1）繪制原理圖：繪制原理圖要在原理圖編輯窗口中的藍色方框內(nèi)完成。 （2）定制自己的元件：有三個個實現(xiàn)途徑，一是用PROTEUS VSM SDK開發(fā)仿真模型，并制作元件；另一個是在已有的元件基礎(chǔ)上進行改造，比如把元件改為bus接口的；還有一個是利用已制作好(別人的)的元件，我們可以到網(wǎng)上下載一些新元件并把它們添加到自己的元件庫里面。 Keil軟件 Keil軟件簡介Keil uVision4軟件是德國Keil Software公司推出的微處理器開發(fā)平臺，可以開發(fā)多種80C51等兼容的單片機程序，可以用來進行工程創(chuàng)建和管理、編輯、編譯C源代碼和匯編源程序、鏈接和重定位目標文件和庫文件、生成HEX文件、調(diào)試目標程序等完整的開發(fā)流程，具有豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)工具，全Windows操作界面。在開