基于proteus的溫度測控系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)

1、 基于proteus的溫度測控系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)摘要： 如今在工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中，溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測占據(jù)著非常重要的地位。例如在消防場合的溫度檢測，我們家用中的電器設(shè)備熱故障監(jiān)測，各類運(yùn)輸工具的某些設(shè)備的溫度檢測，醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備的溫度測試，化工車間和機(jī)械車間等設(shè)備溫度過熱檢測，溫度檢測與其息息相關(guān)。 本次論文設(shè)計(jì)的溫度檢測系統(tǒng)是利用單片機(jī)AT89C51單片機(jī)作控制器,用C語言來進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，而且能達(dá)到指令的執(zhí)行速度快，節(jié)省存儲空間。它采用溫度傳感器傳感器DS18B20進(jìn)行溫度測量,實(shí)現(xiàn)各個(gè)環(huán)境以及場合下的溫度實(shí)時(shí)檢測并通過LED顯示器件顯示溫度的功能,能方便地應(yīng)用于各種溫度檢測場合。本論文設(shè)計(jì)的

2、溫度測控系統(tǒng)功能是能夠?qū)崟r(shí)的檢測某一環(huán)境下的溫度，測量的溫度范圍是-20到70，一旦超過最高或者是最低的溫度都會(huì)通過蜂鳴器來達(dá)到報(bào)警效果。另外我給該系統(tǒng)加了個(gè)復(fù)位開關(guān)，一旦出現(xiàn)亂碼或者一般的故障可以通過該復(fù)位開關(guān)來進(jìn)行復(fù)位。本論文采用軟、硬件相結(jié)合的方式，來進(jìn)行各功能的編寫。本設(shè)計(jì)采用的是DS18B20和AT89C51單片機(jī)的一種溫度檢測系統(tǒng)。論文中對用單片機(jī)溫度控制原理的設(shè)計(jì)思想和軟、硬件調(diào)試作了詳細(xì)的論述。關(guān)鍵詞： 89C51單片機(jī)； DS18B20；溫度 1Temperature Monitoring System Based proteus simulation designAbstr

3、act：Today in the industrial agricultural production and our daily lifes, Real-time measurement of temperature play a very important position.For example, temperature detection in fire situations, electrical equipmentthermal fault monitoring in our household, temperature detecting some equipment of a

4、ll kinds of transportion, the temperature test in hospital medical equipment, chemical plant and machinery plant. Equipment temperature detection,So temperature detection with the closely related to. This temperature monitoring system is designed using single chip machine AT89C51 as controller,its u

5、sing C programming language to fulfill fast executing commands and saving storage.we used DS18B20 temperature sensor to monitor,it allowed us to monitor temperature in different conditions and then display digits on LED screen,this technology can be applied in many occations.this temperature monitor

6、ing system can measurereal-time temperaturein certain environment,temperature ranges from -20 to 70,once reaching its limit,there will be a buzzer warning.I also added a reset button to the system in case of any glich or malfunctioning.This thesis is based on hardwares,using single chips DS18B20 and

7、 AT89C51 as temperature monitoring system.theres more detailed information about the single chip temperature control principle and design idea,debugging in software and hardwares. Key words: display 89C51；DS18B20；Temperature0 目錄前言11 設(shè)計(jì)要求及方案21.1溫度自動(dòng)檢測系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)21.2 溫度檢測系統(tǒng)的原理功能21.3 溫度檢測方案22 單片機(jī)以及所用的元器件介紹4

8、2.1 單片機(jī)42.2 AT89C51單片機(jī)單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)42.3單片機(jī)外部引腳功能62.4溫度傳感器(DS18B20)封裝及功能介紹82.5 LED顯示器92.5.1LED 的優(yōu)點(diǎn)92.5.2 LED工作方式103硬件設(shè)計(jì)133.1 系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)133.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)133.3 溫度采集傳感電路153.4 溫度顯示電路164 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)184.1 系統(tǒng)程序總設(shè)計(jì)184.2 溫度檢測子程序設(shè)計(jì)184.3溫度監(jiān)測系統(tǒng)的溫度程序設(shè)計(jì)195 系統(tǒng)仿真及結(jié)果205.1 仿真Proteus軟件簡介205.2軟件介紹與組成205.3Proteus原理圖設(shè)計(jì)215.4 Keil與Proteus聯(lián)機(jī)仿真

9、22總結(jié)23致謝24參考文獻(xiàn)25附錄27 前言 如今在工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的車間和設(shè)備以及我們的日常生活中的某些場合對溫度的測量以及對它控制有著重要的作用。在這些領(lǐng)域中，經(jīng)常需要對某些系統(tǒng)進(jìn)行溫度的監(jiān)控，基本上普遍時(shí)間了監(jiān)控。當(dāng)今文用單片機(jī)技術(shù)通過方正可以很容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)溫度實(shí)時(shí)檢測。有很多種方式都能夠?qū)崿F(xiàn)溫度的自動(dòng)檢測。本論文設(shè)計(jì)的溫度自動(dòng)檢測系統(tǒng)是利用單片機(jī)AT89C51作控制器，通過數(shù)字式傳感器DS18B20進(jìn)行溫度傳感從而實(shí)現(xiàn)溫度的測量，并通過LED數(shù)碼顯示管進(jìn)行溫度自動(dòng)顯示，并通過Proteus軟件進(jìn)行仿真最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能。 本文單片機(jī)溫度測量系統(tǒng)的總體方案如下：（1）溫度的測量的上下限為

10、-20和70；（2）通過溫度傳感器來檢測某一環(huán)境的溫度；（4）通過LED數(shù)碼管來顯示；（5）Proteus軟件進(jìn)行仿真。1 設(shè)計(jì)要求及方案溫度的檢測系統(tǒng)是工業(yè)和農(nóng)業(yè)以及化工生產(chǎn)過程中重要的被控參數(shù)。在各個(gè)行業(yè)生產(chǎn)以及處理過程中普便使用的各種加熱器件、熱處器件、反應(yīng)爐等對處理過程中必須要對溫度進(jìn)行嚴(yán)格檢測。本論文通過計(jì)算機(jī)控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對溫度的實(shí)時(shí)檢測并將它變成智能化、自動(dòng)化而且能夠?qū)崟r(shí)全面的監(jiān)控到溫度，使其達(dá)到安全的保障。1.1溫度自動(dòng)檢測系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)根據(jù)本系統(tǒng)需求所需要的技術(shù)指標(biāo)如下：1 工作溫度范圍：本論文是檢測某一環(huán)境下的溫度，由于我選擇的溫度的范圍有限所以不適合那些溫度很高的環(huán)境或設(shè)

11、備溫度。 2 分比率：本論文用的是DS18B20溫度傳感器，DS18B20有著自身的最小解析來自環(huán)境的熱輻射差異的能力。 3 測量溫度的范圍：本論文所設(shè)計(jì)的溫度測控系統(tǒng)的溫度上下限為最低溫度-20，最高的溫度為70。 4 工作電壓：本論文是以單片機(jī)為主要芯片其工作電壓為5V，其次溫度傳感器DS18B20的工作電壓是3.3V 5.5V，所以Protues軟件仿真所以必須在5V以下的電壓下進(jìn)行。 1.2 溫度檢測系統(tǒng)的原理功能系統(tǒng)原理是通過DS18B20傳感器來檢測某一環(huán)境下的溫度高低。并將所測得熱轉(zhuǎn)變成所對應(yīng)的的電信號，最后將轉(zhuǎn)變成電信號進(jìn)行處理最終顯示到LED顯示器上。1.3 溫度檢測方案本論

12、文主要任務(wù)是完成某一環(huán)境溫度的檢測。并且系統(tǒng)具有操作便力，易操作等優(yōu)點(diǎn)。本論文設(shè)計(jì)所需要的元器件有：單片機(jī)AT89C51，溫度傳感器DS18B20，LED顯示模塊等。本論文通過pretues仿真來實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。其總體電路圖如圖1所示LED顯示器 單 片 機(jī) 溫度傳感器 Proteus軟件仿真 圖1 系統(tǒng)總體電路框圖 2 單片機(jī)以及所用的元器件介紹2.1 單片機(jī) 單片機(jī)還可以叫做單片微控制器，它是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)全部集成到一個(gè)芯片上，這就是它區(qū)別于邏輯功能芯片的原因。一個(gè)微控制器包括運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入和輸出設(shè)備，我們可以看到，它就好似于一個(gè)微小的計(jì)算機(jī)，不過它不同于計(jì)算

13、機(jī)，因?yàn)橄噍^計(jì)算機(jī)，它缺少了很多外圍設(shè)備。單片機(jī)具有小巧靈活，成本低廉，應(yīng)用范圍非常廣的優(yōu)點(diǎn)，這就我們?yōu)閷W(xué)習(xí)和開發(fā)電子設(shè)備創(chuàng)造了有利條件。2.2 AT89C51單片機(jī)單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)所用的AT89C51是8位單片機(jī)，具有體積小，功能全，面向控制，開發(fā)應(yīng)用方便等特點(diǎn)。是測控應(yīng)用領(lǐng)域較理想的8位微型計(jì)算機(jī)。AT89C51其實(shí)就是只讀存儲器這個(gè)存儲器可以用來編程也可以將原有程序進(jìn)行擦出內(nèi)存為4K字節(jié)其英文名稱是（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）并且是一種性能很高的CMOS 8位微型處理器。所以AT89C51被很多的嵌入

14、式系統(tǒng)所提供的一款高性能的單片機(jī)。期主要的特性包括有：與MCS-51 兼容4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 、32可編程I/O線、128×8位內(nèi)部RAM、全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz、5個(gè)中斷源、 數(shù)據(jù)保留時(shí)間為10年、壽命：1000寫/擦循環(huán)、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、三級程序存儲器鎖定、可編程串行UART通道、低功耗的閑置和掉電模式、片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。其單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的截圖如下圖2所示： 圖2 AT89C51系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖AT89C51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。AT89C51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)由8大部分組成的，這8大部分是：·一個(gè)8位中央處理器CPU。其主要是由

15、控制部件、運(yùn)算部件所組成。其中還包括時(shí)鐘電路和振蕩電路，它的主要功能是用來完成單片機(jī)的運(yùn)算和控制。從而成為了單片的核心，成為其主要的功能特性。·單片機(jī)片內(nèi)的可讀寫存儲器RAM內(nèi)存為128字節(jié)。其主要的功能就是存放可讀寫的數(shù)據(jù)，這樣可以計(jì)算出運(yùn)算的中間結(jié)果或者是最后的結(jié)果。·片內(nèi)程序只讀存儲器ROM，功能是用來存放已經(jīng)編制好的的程序，也包括可以存放一些原始的數(shù)據(jù)和一些表格。·集齊18個(gè)特殊功能為一體的一個(gè)SFR寄存器。其主要的功能就是于控制和管理單片機(jī)片內(nèi)邏輯部件、并行和串行I/O口、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等模塊的工作功能。·P0口、P1口、P2口、P3

16、口4個(gè)8位并行輸入輸出I/O的接口，用來同時(shí)輸入和輸出所計(jì)算出來的數(shù)據(jù)。·1個(gè)能夠使數(shù)據(jù)1位串行數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)與外接設(shè)備之間的傳遞的串行I/O接口。其主要用于軟件的4種工作方式和與處理機(jī)通訊。·2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。它可以設(shè)置為計(jì)數(shù)方式對外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可以設(shè)置為定時(shí)方式進(jìn)行定時(shí)。·1個(gè)功能強(qiáng)大的中斷系統(tǒng)包括5個(gè)中斷源，可編程為2個(gè)優(yōu)先級的。它可以接收外部中斷申請、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷申請和串行口中斷申請。2.3單片機(jī)外部引腳功能圖3 AT89C51單片機(jī)引腳圖如圖3所是AT89C51芯片引腳結(jié)構(gòu)。其內(nèi)部有40個(gè)引腳，其引腳的分布示意圖以及功能的分類很直觀。從

17、上示意圖我們看出其中兩個(gè)是主電源的引腳一個(gè)接主電源 一個(gè)接地，有兩個(gè)是晶體（外接）的引腳其主要是用于晶振和最小震蕩，還有四個(gè)引腳是控制其它電源備用的引腳，生下來最后的是三十二個(gè)引腳是用于條輸入或輸出I/O引腳。下面介紹4個(gè)引腳的功能1.源引腳Vcc和Vss第40腳：這個(gè)引腳必須接5V作為單片機(jī)的主電源；第20腳：這個(gè)引腳必須接5V的地端作為單片機(jī)的備用。2.兩個(gè)晶體引腳XTAL1，XTAL2外部晶體XTAL1（引腳第十九）：該引腳連接一個(gè)外部石英晶體。它在AT89C51單片機(jī)也作為一個(gè)反相放大器的輸入端從而構(gòu)成片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)這個(gè)晶振引腳接地；但是有時(shí)也可以作為外部振蕩的輸入端。比

18、如CHMOS單片機(jī)。晶振引腳XTAL2(第18引腳)：位于AT89C51單片機(jī)的內(nèi)部該引腳接外部晶體的另一端。在單片機(jī)接反相放大器輸入端。除此之外當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，對于AT89C51單片機(jī)外部震蕩信號的輸入端就是這個(gè)引腳；除此之外該引腳是懸空不接任何電源。3.控制信號的復(fù)用引腳也可以用作備用電源的引腳。首先該引腳也可以用作備用電源的引腳控例如RST/VPD、ALE/、和/VPP這4種控制型號形式。（1）首先RST/VPD（第9引腳）：RST就是RESET另一個(gè)VPD是備用電源的引腳，其原理就是當(dāng)AT89C51振蕩器開始工作的時(shí)候，具有高電平的兩個(gè)機(jī)械周期以便完成復(fù)位操作。當(dāng)Vcc不穩(wěn)定故障時(shí)，

19、把該引腳接上VPD就可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部供電，保證存儲器中的數(shù)據(jù)不丟失或損壞起到保護(hù)作用。（2）ALE/ (第30引腳)：其引腳的功能是當(dāng)在外部存儲器ALE主要中用在信號輸出以每兩個(gè)機(jī)械震蕩的周期，鎖定兵器存儲來自P0引腳的低8位地址。當(dāng)不在外部存儲器時(shí)，其引腳還是保持不原有頻率，原有的周期，原有的來自晶振脈沖信號，用于定時(shí)或者是產(chǎn)生一些類的時(shí)鐘鐘擺型號。ALE/ 引腳也可以于接接在電源VPP上。4. P0口、P1口、P2口及P3 口四個(gè)輸入/輸出引腳（1）P0口（從39到32引腳）：P0口是一個(gè)雙向I/O口，含有8位TTL門電流、漏級開路，各個(gè)管腳能夠汲取。高阻輸入為P1口的管腳第一次寫1。 P0端

20、口可以使用外部程序數(shù)據(jù)存儲器，為數(shù)據(jù)/地址的第八位使用。 P0口輸入作為原始代碼編程快閃，檢查閃光，P0口輸出圖元，然后P0外部必須被拉。在AT89C51中P0口主要是端口輸入指令字節(jié)。（2）P1口（從1到8引腳）：P1口是一個(gè)8位雙向I/O口，在里面有上拉電阻，起到緩沖器的功用。里面拉高是因?yàn)镻1口引腳寫1，能夠用作輸入，外部拉低P1口，由于里面上拉，可以輸出電流。Flash編程和校驗(yàn)時(shí)，可使八分之一位地址 。（3）P2口（從21到28引腳）：P2口是指從P2.0到P2.7口。輸出電流是因?yàn)镻2口作為輸入引腳是外部拉低。因?yàn)閮?nèi)部上拉7。 P2口主要以高8位地址輸出的例如：外部程序、數(shù)據(jù)存儲器

21、地址。在。寫"1”時(shí),由于內(nèi)部上拉的優(yōu)點(diǎn),當(dāng)外部數(shù)據(jù)存儲器讀寫8個(gè)地址,P2口輸出的特殊功能寄存器的內(nèi)容。 收到高八地址信號和控制信號時(shí),P2端口FLASH編程和驗(yàn)證。（4）P3口（從10到17引腳）：P3端口不僅是可以用來接收單片機(jī)內(nèi)的4個(gè)TTL門的輸出電流而且可以作為時(shí)間的輸入，"1”是寫在P3口在里面，然后拉到較高水平作為輸入，由于外部拉低，因?yàn)镻3引起出口將輸出電流。2.4溫度傳感器(DS18B20)封裝及功能介紹 下圖為本論文所選用的DS18B20溫度傳感器的封裝圖 圖4 DS18B20的封裝示意圖如上圖4所示DS18B20是一種單線數(shù)字溫度傳感器，這個(gè)傳感器在生

22、活中被普片的使用，主要是因?yàn)樗哂畜w積較小，并且DS18B20的開銷成本很低，比較廉價(jià)容易接受，抗干擾的能力非常好及精準(zhǔn)度非常高的特點(diǎn)所以這是一款非常不錯(cuò)的傳感器。如圖所示我們可以看到DS18B20從封裝原理圖上看出DS18B20接線引腳少，所以較容易接線，封裝成管道式狀，螺紋式狀，還有磁鐵吸附式狀，不銹鋼封裝式等多種多樣的形式在各種場合都能一一體現(xiàn)，比如LTM8874等等。其體積小可以做成各種形狀從而美觀。封裝后的DS18B20可用于工業(yè) 農(nóng)業(yè)以及化工業(yè)生產(chǎn)過程中各個(gè)溫度設(shè)備以及生產(chǎn)間的溫度檢測，比如說高爐生產(chǎn)車間，機(jī)房，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的大棚中溫的溫度監(jiān)控。這個(gè)傳感器主要是Dallas公司生產(chǎn)設(shè)

23、計(jì)完成的除此之外這個(gè)傳感器還達(dá)到了“一線總線”接口，可防碰撞耐碰磨損，整體看來很寧巧，使用非常容易，在一些狹小空間設(shè)備對溫度的檢測起到關(guān)鍵作用。為各個(gè)農(nóng)業(yè)、工業(yè)以及化工業(yè)的溫度測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。 本論文所用的這個(gè)傳感器的一線接口主要的就是只需要用一個(gè)借口通信實(shí)現(xiàn)多能化，這樣就實(shí)現(xiàn)了不光是DS18B20溫度傳感器，對于大多數(shù)傳感器對其功能得到了不需外部的原件得到簡化。電壓范圍3.0V5.5V無需備用電源。溫度的上下限時(shí)-20 +70。2.5 LED顯示器 Light Emitting Diode是LED的英文名稱，也就是我們所說的發(fā)光二極管，所謂的LED就是能夠直接把電轉(zhuǎn)化為光的半導(dǎo)體

24、（固態(tài)）芯片器件。LED顯示屏最核心的部件就是固體半導(dǎo)體芯片（也是晶片），該半導(dǎo)體焊在三豐LED的支架上，該發(fā)光二極管的一端是接正極就是接在電源的正極上。另一端是接在電源的負(fù)極，然后整個(gè)晶片用一種叫做環(huán)氧的樹脂抱起來進(jìn)行封裝。其實(shí)該晶片是由兩部分組成的，第一是P型的半導(dǎo)體跟書上說的一樣主要是空穴，離子電荷多。第二就是N半導(dǎo)體，當(dāng)然就是電子占據(jù)著主導(dǎo)地位。這樣兩部分連接起來就形成了“P-N結(jié)”就這樣當(dāng)電流經(jīng)過“P-N結(jié)”在我們所說的晶片珊瑚中，在N區(qū)的電子就會(huì)受到推理送到P區(qū)跟里面的電子組合又被叫做空穴復(fù)合，然后通過能量轉(zhuǎn)換電能以光子的形式轉(zhuǎn)換成光能發(fā)出兩關(guān)從而形成LED顯示屏的發(fā)光原理。2.5

25、.1LED 的優(yōu)點(diǎn) LED 顯示屏憑借自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和它的靈巧性被公眾場所廣泛使用下面介紹其功能特點(diǎn)（1） 耐用性：上面說到LED是被一種叫做環(huán)氧樹脂抱起來進(jìn)行封裝的，所以比起我們一些家用的燈泡或者一般的熒光燈到要堅(jiān)固許多許多，不像他們里面比較松動(dòng)那是不可能的，具有很好的耐用性不易損壞。（2） 節(jié)能性：LED功耗低其單管功率不到0.06具有很百分之九十九的的電光轉(zhuǎn)換率，而且節(jié)約能耗沒有污染能夠達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。比一般的照明燈能夠節(jié)能許多，具有很高的節(jié)能性。（3） 使用時(shí)間長：LED有被譽(yù)為人類的長壽燈可以看出他的壽命時(shí)間很長，有著永不熄滅的稱號，由于被環(huán)氧樹脂封裝不存在封裝上的松動(dòng)，不會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱影

26、響其壽命，一般的LED可用到6小時(shí)萬以上的時(shí)間比一般的節(jié)能燈使用壽命多出好幾倍。（4） 多彩性：利用LED的三基色原理（紅、綠、藍(lán)）在通過電腦技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)256級不同級別的色彩計(jì)算一下?lián)碛?67000000多種顏色。隨便選想什么樣的顏色就什么樣的顏色達(dá)到多樣的千邊萬化的顏色形成各種豐富多彩的栩栩如生的效果圖像。（5） 環(huán)保性：LED是一種大眾所知的綠色健康照明光源，不會(huì)產(chǎn)生熱量而且不會(huì)發(fā)出紫外線和紅外線因而不對產(chǎn)生輻射，到使命使用完時(shí)，可以回收達(dá)到可再利用其環(huán)保性號。無論怎么說在環(huán)保環(huán)節(jié)是非常完美的。 （6） 高新性：LED光源的發(fā)光效果是一種通過了計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、圖像處理、嵌入式控制等技術(shù)

27、融合在一起的低壓微電子所發(fā)出來的光，其效果可想而知非常完美可設(shè)計(jì)出多種多長的不同的圖案等屬于數(shù)字信息化時(shí)代的半導(dǎo)體光電件的高新技術(shù)融合了在線編程、在線升級靈活多變技術(shù)和特點(diǎn)。2.5.2 LED工作方式LED有以下兩種工作方式一種是靜態(tài)顯示工作方式，另一種是動(dòng)態(tài)顯示方式（1）.LED靜態(tài)顯示方式 所謂的LED靜態(tài)顯示方式就是把所有的共陰極通過電路線連接到一條線路進(jìn)行拼接接到電源的負(fù)極或者正極但是必須保證電壓5V。然后把顯示器的（adp）每位的我們稱之為斷碼線分別和一個(gè)有八位的鎖存器的輸出端連接。這樣就到到了各個(gè)顯示字符一旦定下來其相之對應(yīng)的鎖存器的斷碼會(huì)保持不變，一只持續(xù)到下一個(gè)字符命令輸入為止

28、，具有很高的亮度。其工作原理電路圖如圖2-5-1所示：圖3.3 圖5 4位靜態(tài)LED顯示電路圖所示的給我看到的很明顯這個(gè)4位靜態(tài)電路的各個(gè)位都是獨(dú)立顯示的，如果在這兩條斷碼線上把與之相對應(yīng)字符的電平進(jìn)行保持不變，這樣會(huì)產(chǎn)生顯示出來我們所需要的字符。由于我們所想得到的是在一定時(shí)間里能夠顯示出來不同的字符只有在顯示方式接口進(jìn)行編程。這樣代價(jià)比較大而且花費(fèi)也比較大，所以LED的靜態(tài)顯示方式適用于一個(gè)一個(gè)顯示器的。當(dāng)顯示器的為數(shù)增多也就是鎖存器必須與之相對應(yīng)的增多這種靜態(tài)顯示方式很明顯不適合了。2.LED動(dòng)態(tài)顯示方式 動(dòng)態(tài)顯示方式適用于顯示器位數(shù)也就是鎖存器教的的時(shí)候。當(dāng)LED顯示位數(shù)增加時(shí)，為了不把

29、電路復(fù)雜化 我們將所有的LED顯示位的斷碼線找到，然后并聯(lián)到一起用一個(gè)串行I/O口進(jìn)行控制。這樣就會(huì)形成多路復(fù)用，相對印的I/O口各自控制著自己的LED顯示位的共陽極或者是共陰極。從而達(dá)到分時(shí)選通。其電路圖如圖6所示： 圖6 LED動(dòng)態(tài)顯示電路圖 LED的動(dòng)態(tài)顯示方式可以給人一種余暉和人眼的視覺暫留作用，要避免這種效果 需要做的就是把LED顯示的顯示位的顯示間隔足夠留的短，這樣不僅僅可以達(dá)到多位同時(shí)亮的效果還可以進(jìn)行同時(shí)顯示。 總體來說是靜態(tài)顯示方式也好還是動(dòng)態(tài)顯示方式也罷。會(huì)根據(jù)LED顯示位不同位顯示的時(shí)間和LED顯示位的顯示間隔效果一起共同作用。給LED顯示器供電也就是給它的晶片供電使本身

30、的發(fā)光二極管導(dǎo)通然后使其發(fā)光會(huì)產(chǎn)生一點(diǎn)點(diǎn)時(shí)間上的時(shí)延，所以如果給其供電時(shí)間短的話，LED顯示器的發(fā)光會(huì)有點(diǎn)弱，或?qū)е挛覀円曈X上的模糊；相反要是他的供電時(shí)間太長的話也不好，因?yàn)闀?huì)使其的頻率受限，會(huì)使晶片內(nèi)部的CPU一直處于高占用的狀態(tài)。 3硬件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)其整體的電路圖如圖7所示示 DS18B20溫度傳感器AT89C51單片機(jī)上拉電阻LED 溫 度 顯 示值74LS245外部晶振圖7 系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)的最小系統(tǒng)指的是來自系統(tǒng)完成我們所需要的位操作的時(shí)鐘信號。我們所指的這個(gè)時(shí)鐘信號是由單片機(jī)內(nèi)我們所設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路產(chǎn)生而來的。它跟單片機(jī)外部的時(shí)鐘信號直接連接起

31、來。并且和外部時(shí)鐘信號有著相同的作用。所以我們說的單片機(jī)的最小系統(tǒng)包括兩種形式。一種是外部振蕩的方式，一種是內(nèi)部振蕩的方式。如下圖8我們看到的是單片機(jī)最小系統(tǒng)中的內(nèi)部振蕩方式。圖9使我們所使用的外部振蕩方式的電路圖我們設(shè)計(jì)的溫度測控系統(tǒng)的振蕩方式采用的是外部振蕩方式。 圖8 單片機(jī)內(nèi)部振蕩方式電路圖 圖9 單片機(jī)外部振蕩方式電路圖 復(fù)位方式的選擇：復(fù)位方式就是我們?nèi)粘Ｉ钪兴f的清零，很多時(shí)候在產(chǎn)生下一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)需要用到復(fù)位。AT89C51的復(fù)位方式在通常情況下有兩種一種是上電復(fù)位，還有一種就是開關(guān)復(fù)位。磁芯復(fù)位電路如前所述，必須保證高水平的10ms的更穩(wěn)定的RET引腳，使我們能夠?qū)崿F(xiàn)可靠復(fù)位。

32、如下圖所示看到開關(guān)復(fù)位和上電復(fù)位的兩者復(fù)位方式的電路圖。 圖10 上電復(fù)位的組合電路圖 圖11 開關(guān)復(fù)位的組合電路圖本論文的溫度測控系統(tǒng)選擇的是第一種復(fù)位方式也就是上電復(fù)位可以在溫度檢測時(shí)不會(huì)被其他電路占用，而且復(fù)位方式簡單易懂操作起來很容易。設(shè)置一個(gè)上電開關(guān)復(fù)位鍵就可以了。3.3 溫度采集傳感電路 在前面章節(jié)我們看到我們所選用的溫度傳感器是用DS18B20來進(jìn)行傳感，下面我們介紹其電路的連接。 1. 獨(dú)特的單線“一線口線”的接口方式，DS18B20的一線口線功能優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)他僅僅需要一線口線就可以了實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)之間的雙向通訊。而且效果毋庸置疑非常棒。 2.本論文所選用的的溫度傳感器DS18B20

33、可以實(shí)現(xiàn)多組網(wǎng)功能效果，我們可以將多個(gè)溫度傳感器DS18B20通過電路中的并聯(lián)方式并聯(lián)在一個(gè)三線上面這樣的話我們可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)場合多個(gè)地方溫度的檢測功能。 3.本論文設(shè)計(jì)的溫度測量系統(tǒng)我選用的是通過溫度分辨路在百分之零點(diǎn)五攝氏度的精度將問的的上下線控制-20到+70。 4.工作電壓：35V。 溫度傳感器最簡單連接方法是傳感器輸出直接與微處理器相連，而多個(gè)連接的時(shí)候最好接上+5V電壓，避免因?yàn)閿?shù)量過多，電源電壓過低，從而造成信號傳輸不穩(wěn)定。連接如圖12 圖12 DS18B20與微處理器連接圖 DS18B20溫度傳感器可將所采集的溫度信號處理成數(shù)字信號信息通過端口直接傳給單片機(jī)AT89C51進(jìn)行處

34、理，因?yàn)镈S18B20用12位存儲溫度值，最高位為符號位，負(fù)溫度S=1，正溫度S=0.如：0550h，+ 85，0191h + 25.0625- 55，fc90h3.4 溫度顯示電路 溫度顯示采用LED數(shù)碼顯示管動(dòng)態(tài)顯示，顯示有4個(gè)LED數(shù)碼顯示管共同完成，小數(shù)點(diǎn)在LED4上面。第一個(gè)LED顯示溫度的正負(fù)由單片機(jī)P3.7口直接控制，其余的通過芯片74LS245與單片機(jī)相連。如下圖。為溫度顯示電路： 圖13 溫度顯示電路圖 溫度顯示通道是由一個(gè)LED直接顯示，它是通過單片機(jī)P2口控制，這樣可以明確的知道當(dāng)前顯示的溫度是那個(gè)地方的溫度。這樣不容易出錯(cuò)。某一環(huán)境下的溫度可以通過LED數(shù)碼管直接顯示出

35、來！達(dá)到實(shí)時(shí)檢測的必備條件。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)程序總設(shè)計(jì) 如圖14所示，在系統(tǒng)啟動(dòng)的同時(shí)，系統(tǒng)程序會(huì)對系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作，當(dāng)系統(tǒng)的初始化完成之后，就進(jìn)入了溫度檢測，系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)溫度傳感器進(jìn)行溫度的采集、并進(jìn)行標(biāo)度轉(zhuǎn)換，然后顯示出來，當(dāng)溫度都顯示完后，系統(tǒng)將會(huì)延時(shí)些許時(shí)間進(jìn)行下一次的溫度檢測并顯示出來，這樣循環(huán)顯示所采集的溫度。 開始系統(tǒng)程序初始化 DS18B20傳感器掃描溫度檢測AT89C51數(shù)據(jù)處理LED數(shù)據(jù)顯示溫度結(jié)束 圖14 溫度自動(dòng)檢測的主流程圖4.2 溫度檢測子程序設(shè)計(jì)對于溫度檢測DS18B20都需要一次檢測是否在工作，如果在系統(tǒng)給它一個(gè)轉(zhuǎn)換命令，并讀出DS18B20檢測的溫

36、度數(shù)。如圖15為溫度檢測子程序流程圖：溫度檢測程序初始化DS18B20DS18B20檢測程序DS18B20轉(zhuǎn)換命令轉(zhuǎn)換后的信號送出結(jié)束 圖15 溫度子程序檢測圖4.3溫度監(jiān)測系統(tǒng)的溫度程序設(shè)計(jì) 此次的設(shè)計(jì)是在keil的環(huán)境下進(jìn)行編程的，必須輸入正確的程序才可以實(shí)現(xiàn)最終的仿真。進(jìn)過查閱資料和書籍我寫出了溫度檢測的程序如下本論文所設(shè)計(jì)的整體思路就是單片機(jī)的主要芯片，運(yùn)用其最小系統(tǒng)來進(jìn)行的設(shè)計(jì)，通過傳感器的檢測，然后通過轉(zhuǎn)換到單片機(jī)最后實(shí)現(xiàn)溫度的檢測，仿真的過程中必須運(yùn)用到keil，沒有keil提供程序環(huán)境無法完成溫度的測量的仿真，其次程序見附錄。5 系統(tǒng)仿真及結(jié)果5.1 仿真Proteus軟件簡介

37、 Proteus是英國Labcenter Electronics公司的一種EDA畫圖工具軟件其最早是在1989年推出的。Proteus由于其功能的強(qiáng)大融合了原理分布圖、各種模式下的SPICE仿真、以及我們在做各種原理圖的PCB版的布線等等強(qiáng)大的功能可以說現(xiàn)在的Proteus是一款非常完美的電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)。我們用它可以來實(shí)現(xiàn)我們所需要的仿真（通過單片機(jī)最小系統(tǒng)所組成的各種仿真圖也可以用來與外部鏈接設(shè)備比如說RS232終端和我們上面所提到的LED顯示器外設(shè)進(jìn)行交互從而來達(dá)到交互仿真。其軟件打開如圖5-1-1所示 圖16 proteus軟件仿真圖5.2軟件介紹與組成 Proteus軟件主要由兩個(gè)部分組

38、成的：一個(gè)是Ares軟件和一個(gè)是ISIS軟件。所謂Ares的軟件就是指的是我們在進(jìn)行PCB畫圖時(shí)的電路的仿真非常實(shí)用；第二個(gè)就是ISIS軟件，該軟件就是指我們在做仿真要用繪制原理圖的方法來繪制我們所需要的電路然后進(jìn)行仿真。Proteus軟件主要有以下特點(diǎn)：支持許多通用的單片機(jī)，目前最新版支持ARM7/LPC2000的仿真；包括設(shè)備型號：LED，LED數(shù)碼管，液晶顯示器，通用鍵盤等；調(diào)試的功能強(qiáng)大，在寄存器和存儲器中調(diào)試流暢，除此之外在斷單步和斷點(diǎn)模式的調(diào)試中其效果顯而易彰；可以和Keil uVision2等開發(fā)工具接口。我們現(xiàn)在所使用Proteus軟件進(jìn)行仿真時(shí)不難看出在該軟件里面的仿真元件庫

39、里面的元件數(shù)目是龐大的。英國的這家公司與其第三方共同開發(fā)了總共6000多個(gè)模擬和數(shù)字元件，包括我們課堂中所使用的電路中的基本元件；正是由于仿真元件庫的數(shù)目龐大，我們很容易的找到我們在畫原理圖時(shí)所需要的元件從而完成布線和元件的屬性設(shè)置來達(dá)到我們所需要的原理圖具有高效性。5.3Proteus原理圖設(shè)計(jì)將元件在Proteus中找出并全部放好連接好如圖17： 圖17 Proteus原理圖5.4 Keil與Proteus聯(lián)機(jī)仿真溫度才測控系統(tǒng)的程序在上章節(jié)已經(jīng)給出，通過在Keil軟件中程序的調(diào)試，然后將所調(diào)試的單片機(jī)hex文件放入Proteus中。這樣就可以使用Keil軟件仿真單片機(jī)程序，而在Prote

40、us軟件窗口中查看運(yùn)行的結(jié)果。下面給一張最終的顯示效果圖。此圖可以看出仿真的結(jié)果很好的顯示了此時(shí)的溫度。圖18 Proteus仿真結(jié)果圖總結(jié) 總的來說，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)基本完成了任務(wù)書規(guī)定的各項(xiàng)要求，在學(xué)習(xí)單片機(jī)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步學(xué)習(xí)并實(shí)踐了單片機(jī)與C語言、Proteus軟件仿真、繪制電路圖等多種實(shí)用技術(shù)，成功設(shè)計(jì)出一個(gè)基本達(dá)到性能指標(biāo)的溫度自動(dòng)檢測系統(tǒng)。在畢業(yè)論文的編寫及排版過程中，我不僅加深了對Protues畫圖軟件的學(xué)習(xí)，還學(xué)到了如何利用辦公軟件Word設(shè)計(jì)流程圖和其他工具，由于親身體驗(yàn)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，個(gè)人覺得收獲頗豐。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)有所缺憾就是沒有把實(shí)物做出來，這是我要改進(jìn)的地方。通過

41、這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，掌握了溫度檢測控制系統(tǒng)的基本原理，了解了它的方法和具體步驟。學(xué)會(huì)了如何設(shè)計(jì)一個(gè)符合要求的系統(tǒng)，此設(shè)計(jì)要求有溫度上下線、溫度的報(bào)警系統(tǒng)和復(fù)位開關(guān)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)加深了我對AT89C51編程的理解和運(yùn)用，并且通過對芯片的學(xué)習(xí)和運(yùn)用，學(xué)會(huì)了根據(jù)實(shí)際的要求選擇所需要的芯片并加以編程，并完成系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計(jì)。在以后的學(xué)習(xí)過程中我希望進(jìn)一步的對單片機(jī)進(jìn)行更深層次的了解。 到此，本文已經(jīng)完成了對某一環(huán)境下溫度自動(dòng)檢測系統(tǒng)的全部設(shè)計(jì)。本文首先對系統(tǒng)的方案進(jìn)行了描述，然后設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的硬件電路，接著完成了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，最后在軟件Proteus上進(jìn)行了仿真。隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，它可能會(huì)在以下幾

42、個(gè)方面得到發(fā)展：（1）適用于各種不同的環(huán)境，尤其是對人們有危害的地方，進(jìn)一步提高測量的精度，和系統(tǒng)的集成度、可靠性；（2）考慮加入自動(dòng)報(bào)警場合和自動(dòng)改變溫度，對功能數(shù)字化的提高，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多能”和“一機(jī)多用”；（3）在顯示上面可向液晶顯示上面發(fā)展，不斷地提高顯示的精度和可靠性；（4）溫度控制程序與報(bào)警程序有一定關(guān)聯(lián)，即都需要將測量值和設(shè)定值進(jìn)行比較，因此在溫度控制程序中作了比較后，應(yīng)把結(jié)果保存在某一內(nèi)部RAM中，或建立一定標(biāo)志，以便在報(bào)警程序中直接引用，而不必從頭再來。 致謝感謝老師一直以來的辛勤工作和教導(dǎo)使我能順利地度過這難忘的四年，使我的綜合素質(zhì)和專業(yè)理論知識學(xué)習(xí)能力都有了提高，此次畢業(yè)設(shè)

43、計(jì)和論文撰寫過程中，也得到了許多同學(xué)包括指導(dǎo)老師的關(guān)心、指導(dǎo)和幫助，沒有他們的幫助，我的論文及設(shè)計(jì)也不會(huì)順利地完成。最后，向論文老師表示謝意！感謝在論文的設(shè)計(jì)當(dāng)中給我的指導(dǎo)以及給我的各種建議，對我的畢業(yè)論文的完成起著至關(guān)重要的指導(dǎo)作用。參考文獻(xiàn)1.張敏. 基于單片機(jī)的多點(diǎn)濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)J. 中國儀器儀表,2008,06:74-76.2.趙鴻圖. 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J. 微計(jì)算機(jī)信息,2008,26:54-56.3.李宗濤. 集成式LED多芯片封裝的設(shè)計(jì)與制造D.華南理工大學(xué),2013.4.劉光偉. 基于單片機(jī)的溫室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)D.燕山大學(xué),2012.5.龍諾春.

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