【正文】 發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。Keil提供包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，由以下幾部分組成：μVision IDE集成開發(fā)環(huán)境C51編譯器、A51匯編器、LIB51庫管理器、BL51連接/定位器、OH51目標文件生成器以及 Monitor5RTX51實時操作系統(tǒng)。 Keil uVision4 工作環(huán)境圖22 Keil uvision4集成開發(fā)環(huán)境界面從圖22可以看出，Keil uvision4集成開發(fā)環(huán)境與其他常用的Windows窗口軟件類似，設(shè)置有菜單欄、可以快速選擇命令的按鈕工具欄、工程窗口、源代碼文件窗口、對話窗口、信息顯示窗口。 Keil工程的創(chuàng)建 使用Keil軟件的項目/工程開發(fā)流程的具體步驟：（1）新建一個工程，從設(shè)備器件庫中選擇目標器件（CPU），配置工具設(shè)置；（2）建立源程序文件，用C51語言或匯編語言編輯程序；（3）添加源程序文件到工程中；（4）工程參數(shù)的設(shè)置（5）編譯、鏈接源程序，并修改源程序中的錯誤；（6）工程的調(diào)試和運行，生成可執(zhí)行代碼文件（.hex）成功編譯/匯編、連接后，選擇菜單DebugStart/Stop Debug Session(或按Ctrl+F5鍵)進入程序調(diào)試狀態(tài)，Keil提供對程序的模擬調(diào)試功能，內(nèi)建一個功能強大的仿真CPU以模擬執(zhí)行程序。如果發(fā)現(xiàn)程序有錯，可采用在線匯編功能對程序進行在線修改(DebugInline Assambly)，不必執(zhí)行先退出調(diào)試環(huán)境、修改源程序、對工程重新進行編譯/匯編和連接、然后再次進入調(diào)試狀態(tài)的步驟。在模擬調(diào)試程序后。當傳感器監(jiān)測到溫度信息后傳輸給單片機，單片機對接收到的數(shù)據(jù)進行處理，將數(shù)據(jù)實時顯示到LED數(shù)碼管顯示器上，系統(tǒng)設(shè)置了溫度的上下限，當現(xiàn)場溫度超過或低于這個范圍時，系統(tǒng)就會通過蜂鳴器進行報警。下面對一些常用的單片機進行說明： （1)51系列單片機。目前很多公司都有51系列的兼容機型推出，在今后很長的一段時間內(nèi)將占有大量市場。AVR單片機廢除了機器周期，拋棄復(fù)雜指令計算機（CISC）追求指令完備的做法；采用精簡指令集，以字作為指令長度單位，將內(nèi)容豐富的操作數(shù)與操作碼安排在一字之中，廣泛應(yīng)用于計算機外部設(shè)備、工業(yè)實時控制、儀器儀表、通訊設(shè)備、家用電器等各個領(lǐng)域。片上集成了AD、DA、PWM、LCD驅(qū)動，其比較器AD采用方式能達到很高的精度，開發(fā)系統(tǒng)也很便宜。從成本、開發(fā)的難易程度考慮，我選用了ATMEL公司的AT89S51單片機作為溫度控制系統(tǒng)的核心。 傳感器的選型 （1）模擬溫度傳感器。 ②熱慣性大，響應(yīng)時間慢。 AD590是美國模擬器件公司的電流輸出型溫度傳感器，供電電壓范圍為3~30V，輸出電流223uA(50℃) ~423Ua(+150℃)，靈敏度為1uA∕℃。適用于多點溫度測量和遠距離溫度測量的控制。優(yōu)點是使用方便、測量精度高等。 圖32 DS18B20外形圖DS18B20具有以下主要特性：① DS18S20的適應(yīng)電壓范圍更寬，其范圍為：，而且它能夠直接由數(shù)據(jù)線獲取電源(寄生電源)，無需外部工作電源。③ DS18S20通過1Wire174。同時，在使用過程中，它不需要任何的外圍的元件，全部的傳感元件和轉(zhuǎn)換電路集成在形狀如一只三極管的集成電路內(nèi)。C至+125176。C至+85176。176。⑤ 每片DS18S20具有唯一的64位序列碼，這些碼允許多片DS18S20在同一條1Wire總線上工作，因而，可方便地使用單個微處理器控制分布在大范圍內(nèi)的多片DS18S20器件。⑦ DS18S20具有負載特性，當電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但是不能正常的工作。⑩ 應(yīng)用于溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、熱感測系統(tǒng)。 鍵盤的選型 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，命令輸入是通過鍵盤來實現(xiàn)的，鍵盤是實現(xiàn)人機交互的途徑。在單片機的接口應(yīng)用中，鍵盤接口一般分為兩種：一種是獨立式鍵盤，一種是矩陣式鍵盤。矩陣式鍵盤的按鍵連接在行列線構(gòu)成的矩陣電路的交叉處，每當有按鍵按下時通過該鍵將相應(yīng)的行列連通。因此我選擇使用獨立式鍵盤。硬件系統(tǒng)是單片機的物理實體，軟件則是對硬件使用和管理的程序。而單片機芯片則包含微處理器（CPU），存儲器（ROM和RAM）、輸入輸出口（I/O口）、定時/計數(shù)器及中端系統(tǒng)等。 單片機的引腳功能 （1）電源引腳VCC：電源VSS：接地（2）時鐘電路引腳XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，外接晶體的一個引腳 ，當采用外部振蕩器時，此引腳接地。（3）控制線與復(fù)位電路引腳RST：復(fù)位輸入引腳。ALE/PROG：允許地址鎖存輸出/編程輸入引腳。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。如想禁止ALE的輸出可在SFR 8EH地址上置0。另外，該引腳被略微拉高。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。當EA保持高電平時，訪問片內(nèi)程序存儲器，當EA為低電平時，訪問外部程序存儲器。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。P1口：P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號校驗期間，P1接收低8位地址。表41 系統(tǒng)P1口第二功能表端口引腳 功能T2(定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入)，時鐘輸出 T2EX（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）MOSI（用于ISP編程）MISO（用于ISP編程）SCK（用于ISP編程）P2口：P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動4個TTL邏輯門電路。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行：MOVX Ri 指令）時，P2口線上的內(nèi)（也即特殊功能寄存器，在整個訪問期間不改變。）P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。對P3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。 表42 系統(tǒng)P3口的第二功能表端口引腳 第二功能RXD（串行輸入口）TXD（串行輸出口）INT0（外部中斷0輸入口）INT1（外部中斷1輸入口）T0（定時器0外部輸入口）T1（定時器1外部輸入口）WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號）RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號） 時鐘電路對于單片機系統(tǒng)而言是必須的，因為單片機內(nèi)部是由各種各樣的數(shù)字邏輯器件構(gòu)成，而這些器件又必須按時間順序完成。這樣就可以構(gòu)成單片機的基本時鐘電路，時鐘頻率為12M。而要AT89S51復(fù)位得在RESET引腳上加5V的高電平信號就可以了。如圖42為單片機的復(fù)位電路。程序存儲器的0003H單元即MCS51單片機的外部中斷0的中斷處理程序的入口地址留出的0000H~00002H三個單元地址，僅能夠放置一條轉(zhuǎn)移指令，因此，單片機的主程序的第一條指令通常情況下是一條轉(zhuǎn)移指令。利用它們的復(fù)位狀態(tài)，可以減少應(yīng)用程序中的初始化編程，如表43所示，SP=07H，P0P4的鎖存器均為FFH外。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖44所示。64位光刻ROM的排列是：開始8位 （28H）是產(chǎn)品類型標號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗碼（CRC=X8+X5+X4+1）。如表44為64位閃存ROM的結(jié)構(gòu)：表44 64位閃存POM的結(jié)構(gòu)8位產(chǎn)品系列號48位產(chǎn)品序號8位CRC編碼 開始8位是產(chǎn)品類型的編號；接著是每個器件的唯一的序號，共有48位；最后8位是前56位的CRC校驗碼。該字節(jié)各位的定義如表45所示:表45 字節(jié)各位表示TMR1R011111低5位一直都是1，TM是測試模式位，用于設(shè)置DS18B20為工作模式或測試模式。因此，在實際應(yīng)用中要在分辨率和轉(zhuǎn)換時間中權(quán)衡考慮。DS18B20的外部結(jié)構(gòu)圖如圖45所示圖45 DS18B20的外部結(jié)構(gòu) DS18B20引腳定義 (1)DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端； (2)GND為電源地； (3)VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，I/O口線要接5千歐左右的上拉電阻。表48 指令代碼 指 令約定代碼 操作說明溫度轉(zhuǎn)換44H啟動DS18B20進行溫度轉(zhuǎn)換讀暫存器BEH度暫存器9個字節(jié)內(nèi)容寫暫存器4EH將數(shù)據(jù)寫入暫存器的TH、TL字節(jié)復(fù)制暫存器48H把暫存器的TH、TL字節(jié)寫到E2RAM中重新調(diào)E2RAMB8H把E2RAM中的TH、TL字節(jié)寫到暫存器TH、TL字節(jié)讀電源供電方式B4H啟動DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號給主CPUCPU對DS18B20的訪問流程是：先對DS18B20初始化，在進行ROM操作命令，最后才能對存儲器操作，數(shù)據(jù)操作。例如主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換這一過程，根據(jù)DS18B20的通信協(xié)議，需要經(jīng)過3個步驟：每一次讀/寫前都要對DS18B20進行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預(yù)定的操作。ROM操作命令總線主機檢測到DS18B20的存在，便可以發(fā)出ROM操作命令，這些命令如表49所示：表49 ROM操作命令指令代碼Read ROM（讀ROM）33HMatch ROM(匹配ROM）55HSkip ROM跳過ROM）CCHSearch ROM（搜索ROM）F0HAlarm search（警告搜索）ECH存儲器操作命令如表410所示：表410 存儲器操作命令指令代碼Write Searchpad（寫暫存存儲器）4EHRead Scratchpad（讀暫存存儲器）BEHCopy Scratchpad（復(fù)制暫存存儲器）48HConvert Temperature（溫度變換）44HRecall EPROM（重新調(diào)出）B8HRead Power supply（讀電源）B4H時序主機使用時間間隙來讀/寫DS18B20的數(shù)據(jù)位和寫命令的位。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器1。圖中還隱含著計數(shù)門，當計數(shù)門打開時，DS18B20就對低溫系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進行計數(shù)，進而完成溫度測量。減法計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當減法計數(shù)器1的預(yù)置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，減法計數(shù)器1的預(yù)置值將重新被裝入，減法計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)，直到減法計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值，這就是DS18B20的測溫原理。操作協(xié)議為：初始化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）發(fā)ROM功能命令發(fā)存儲器操作命令處理數(shù)據(jù)。如果測得的溫度大于0，則這5位全為0，；如果測得的溫度小于0，則這5位全為1。表411 部分采樣值及其對應(yīng)溫度值溫度二進制表示十六進制表示+125000001111101000007D0H+00000001100100010191H+00000000000010000008H000000000000000000000H1111111111111000FFF8H1111111001101111FE6FH551111110010010000FC90H DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與TH、TL作比較，若TTH或TTL，則將該器件內(nèi)的告警標志置位，并對主機發(fā)出的告警搜素命令作出響應(yīng)。LED顯示器有多種形狀，如：米字型顯示器、點陣顯示器和七段數(shù)