【正文】 發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。Keil提供包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，由以下幾部分組成：μVision IDE集成開(kāi)發(fā)環(huán)境C51編譯器、A51匯編器、LIB51庫(kù)管理器、BL51連接/定位器、OH51目標(biāo)文件生成器以及 Monitor5RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。 Keil uVision4 工作環(huán)境圖22 Keil uvision4集成開(kāi)發(fā)環(huán)境界面從圖22可以看出，Keil uvision4集成開(kāi)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(duì)話窗口、信息顯示窗口。 Keil工程的創(chuàng)建 使用Keil軟件的項(xiàng)目/工程開(kāi)發(fā)流程的具體步驟：（1）新建一個(gè)工程，從設(shè)備器件庫(kù)中選擇目標(biāo)器件（CPU），配置工具設(shè)置；（2）建立源程序文件，用C51語(yǔ)言或匯編語(yǔ)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(cuò)誤；（6）工程的調(diào)試和運(yùn)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(jìn)入程序調(diào)試狀態(tài)，Keil提供對(duì)程序的模擬調(diào)試功能，內(nèi)建一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真CPU以模擬執(zhí)行程序。如果發(fā)現(xiàn)程序有錯(cuò)，可采用在線匯編功能對(duì)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(duì)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。在模擬調(diào)試程序后。當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)到溫度信息后傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)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(dāng)現(xiàn)場(chǎng)溫度超過(guò)或低于這個(gè)范圍時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)通過(guò)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。下面對(duì)一些常用的單片機(jī)進(jìn)行說(shuō)明： （1)51系列單片機(jī)。目前很多公司都有51系列的兼容機(jī)型推出，在今后很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)將占有大量市場(chǎng)。AVR單片機(jī)廢除了機(jī)器周期，拋棄復(fù)雜指令計(jì)算機(jī)（CISC）追求指令完備的做法；采用精簡(jiǎn)指令集，以字作為指令長(zhǎng)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(jì)算機(jī)外部設(shè)備、工業(yè)實(shí)時(shí)控制、儀器儀表、通訊設(shè)備、家用電器等各個(gè)領(lǐng)域。片上集成了AD、DA、PWM、LCD驅(qū)動(dòng)，其比較器AD采用方式能達(dá)到很高的精度，開(kāi)發(fā)系統(tǒng)也很便宜。從成本、開(kāi)發(fā)的難易程度考慮，我選用了ATMEL公司的AT89S51單片機(jī)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(shí)間慢。 AD590是美國(guó)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(diǎn)溫度測(cè)量和遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量的控制。優(yōu)點(diǎn)是使用方便、測(cè)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(wú)需外部工作電源。③ DS18S20通過(guò)1Wire174。同時(shí)，在使用過(guò)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(gè)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(fù)載特性，當(dāng)電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)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(cè)系統(tǒng)。 鍵盤(pán)的選型 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，命令輸入是通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，鍵盤(pán)是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的途徑。在單片機(jī)的接口應(yīng)用中，鍵盤(pán)接口一般分為兩種：一種是獨(dú)立式鍵盤(pán)，一種是矩陣式鍵盤(pán)。矩陣式鍵盤(pán)的按鍵連接在行列線構(gòu)成的矩陣電路的交叉處，每當(dāng)有按鍵按下時(shí)通過(guò)該鍵將相應(yīng)的行列連通。因此我選擇使用獨(dú)立式鍵盤(pán)。硬件系統(tǒng)是單片機(jī)的物理實(shí)體，軟件則是對(duì)硬件使用和管理的程序。而單片機(jī)芯片則包含微處理器（CPU），存儲(chǔ)器（ROM和RAM）、輸入輸出口（I/O口）、定時(shí)/計(jì)數(shù)器及中端系統(tǒng)等。 單片機(jī)的引腳功能 （1）電源引腳VCC：電源VSS：接地（2）時(shí)鐘電路引腳XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，外接晶體的一個(gè)引腳 ，當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，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(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)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(chǔ)器的選通信號(hào)。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。當(dāng)EA保持高電平時(shí)，訪問(wèn)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，當(dāng)EA為低電平時(shí)，訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。P1口：P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)校驗(yàn)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(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入)，時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)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(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行：MOVX Ri 指令）時(shí)，P2口線上的內(nèi)（也即特殊功能寄存器，在整個(gè)訪問(wèn)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(duì)P3口寫(xiě)入“1”時(shí)，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(shí)器0外部輸入口）T1（定時(shí)器1外部輸入口）WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通信號(hào)）RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)） 時(shí)鐘電路對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)而言是必須的，因?yàn)閱纹瑱C(jī)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(shí)間順序完成。這樣就可以構(gòu)成單片機(jī)的基本時(shí)鐘電路，時(shí)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(hào)就可以了。如圖42為單片機(jī)的復(fù)位電路。程序存儲(chǔ)器的0003H單元即MCS51單片機(jī)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(gè)單元地址，僅能夠放置一條轉(zhuǎn)移指令，因此，單片機(jī)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(kāi)始8位 （28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào)，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)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(hào)48位產(chǎn)品序號(hào)8位CRC編碼 開(kāi)始8位是產(chǎn)品類型的編號(hào)；接著是每個(gè)器件的唯一的序號(hào)，共有48位；最后8位是前56位的CRC校驗(yàn)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(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18B20為工作模式或測(cè)試模式。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要在分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)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(hào)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(shí)接地）。無(wú)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(shuō)明溫度轉(zhuǎn)換44H啟動(dòng)DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換讀暫存器BEH度暫存器9個(gè)字節(jié)內(nèi)容寫(xiě)暫存器4EH將數(shù)據(jù)寫(xiě)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(xiě)到E2RAM中重新調(diào)E2RAMB8H把E2RAM中的TH、TL字節(jié)寫(xiě)到暫存器TH、TL字節(jié)讀電源供電方式B4H啟動(dòng)DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號(hào)給主CPUCPU對(duì)DS18B20的訪問(wèn)流程是：先對(duì)DS18B20初始化，在進(jìn)行ROM操作命令，最后才能對(duì)存儲(chǔ)器操作，數(shù)據(jù)操作。例如主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換這一過(guò)程，根據(jù)DS18B20的通信協(xié)議，需要經(jīng)過(guò)3個(gè)步驟：每一次讀/寫(xiě)前都要對(duì)DS18B20進(jìn)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(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。ROM操作命令總線主機(jī)檢測(cè)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(guò)ROM）CCHSearch ROM（搜索ROM）F0HAlarm search（警告搜索）ECH存儲(chǔ)器操作命令如表410所示：表410 存儲(chǔ)器操作命令指令代碼Write Searchpad（寫(xiě)暫存存儲(chǔ)器）4EHRead Scratchpad（讀暫存存儲(chǔ)器）BEHCopy Scratchpad（復(fù)制暫存存儲(chǔ)器）48HConvert Temperature（溫度變換）44HRecall EPROM（重新調(diào)出）B8HRead Power supply（讀電源）B4H時(shí)序主機(jī)使用時(shí)間間隙來(lái)讀/寫(xiě)DS18B20的數(shù)據(jù)位和寫(xiě)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(hào)送給計(jì)數(shù)器1。圖中還隱含著計(jì)數(shù)門(mén)，當(dāng)計(jì)數(shù)門(mén)打開(kāi)時(shí)，DS18B20就對(duì)低溫系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量。減法計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器1重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)，直到減法計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。只要計(jì)數(shù)門(mén)仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值，這就是DS18B20的測(cè)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(chǔ)器操作命令處理數(shù)據(jù)。如果測(cè)得的溫度大于0，則這5位全為0，；如果測(cè)得的溫度小于0，則這5位全為1。表411 部分采樣值及其對(duì)應(yīng)溫度值溫度二進(jìn)制表示十六進(jìn)制表示+125000001111101000007D0H+00000001100100010191H+00000000000010000008H000000000000000000000H1111111111111000FFF8H1111111001101111FE6FH551111110010010000FC90H DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測(cè)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(biāo)志置位，并對(duì)主機(jī)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(diǎn)陣顯示器和七段數(shù)