1、洛 陽(yáng) 理 工 學(xué) 院課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書課程名稱計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與應(yīng)用 設(shè)計(jì)課題 數(shù)字溫度計(jì) 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化班 級(jí) B090402 _ 姓 名邵鍇 _ 2012年12月28日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書_電氣工程與自動(dòng)化系_系_電氣工程及其自動(dòng)化_專業(yè)學(xué)生姓名_邵鍇_班級(jí)_B090402 _學(xué)號(hào)_B09040216_課程名稱：_計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與應(yīng)用 _設(shè)計(jì)題目：_數(shù)字溫度計(jì) _課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求：設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)始時(shí)期2012年 12 月14日指導(dǎo)教師張娟梅 高海濤設(shè)計(jì)（論文）完成日期2012年 12 月28日指導(dǎo)教師 張娟梅 2012年 12月28日 課 程 設(shè) 計(jì) 評(píng) 語(yǔ)第

2、1頁(yè)_電氣工程與自動(dòng)化系_系_電氣工程及其自動(dòng)化_專業(yè)學(xué)生姓名：邵鍇_班級(jí)_B090402 _學(xué)號(hào)_B09040216_課程名稱：_計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與應(yīng)用 _設(shè)計(jì)題目：數(shù)字溫度計(jì) _ _課程設(shè)計(jì)篇幅：圖 紙張說(shuō)明書頁(yè)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 年 月 日指導(dǎo)教師 數(shù)字溫度計(jì) 摘 要溫度計(jì)在實(shí)際生產(chǎn)和人們的生活中都有廣泛應(yīng)用，為此我選擇了設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字溫度計(jì)。本設(shè)計(jì)以STC89C52單片機(jī)為核心，DS18B20數(shù)字式溫度傳感器為溫度傳感器，74HC573鎖存器及數(shù)碼管構(gòu)成顯示電路。單片機(jī)控制DS18B20進(jìn)行溫度采集，在接收到DS18B20傳回?cái)?shù)據(jù)后進(jìn)行處理，通過(guò)74HC573鎖存器及數(shù)碼管顯示實(shí)時(shí)溫度的動(dòng)態(tài)顯

3、示。由于采用的是可編程器件作為控制核心，與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比該溫度計(jì)具有示數(shù)直觀，精度可調(diào)，功能易擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：數(shù)字溫度計(jì)，單片機(jī)，DS18B20目錄第1章 總體方案設(shè)計(jì)31.1方案比較3方案一3方案二3方案三41.2 方案論證41.3 方案選擇5第2章 單元模塊設(shè)計(jì)52.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)5電源電路52.1.2 中央處理電路62.1.3 測(cè)溫電路7顯示電路82.2 電路參數(shù)的計(jì)算及元器件的選擇82.2.1 電源電路82.2.2 中央處理電路92.2.3 測(cè)溫電路92.2.4 顯示電路92.3 特殊器件的介紹92.3.1 STC89C52單片機(jī)特點(diǎn)及特性92.3.2 DS18B

4、20介紹102.3.3 74HC573介紹132.4各單元模塊的聯(lián)接14第3章 軟件設(shè)計(jì)143.1主要軟件設(shè)計(jì)流程153.2原理圖的繪制與仿真153.3單片機(jī)程序的調(diào)試與編譯17第4章 系統(tǒng)功能指標(biāo)、參數(shù)204.1系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的功能204.2系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)測(cè)試204.3系統(tǒng)功能及指標(biāo)參數(shù)分析20第5章 結(jié) 論20總結(jié)與體會(huì)22參考文獻(xiàn)23附錄1：系統(tǒng)的電路原理圖24附錄2：DS18B20測(cè)溫子程序25第1章總體方案設(shè)計(jì)通過(guò)查閱大量相關(guān)技術(shù)資料，并在老師的指導(dǎo)下，使我對(duì)整個(gè)電路系統(tǒng)有了一個(gè)比較全面的了解。本設(shè)計(jì)主要是實(shí)現(xiàn)模擬量溫度的采集，然后使其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，最后將其轉(zhuǎn)化為直觀的十進(jìn)制示值。1.1方

5、案比較對(duì)同一種目的的實(shí)現(xiàn)，可以用不同的方案，下面就著重介紹以下兩種方案對(duì)同一目的的實(shí)現(xiàn)方法。并比較兩種方案的優(yōu)劣。方案一原理框圖如圖1.1：熱電偶ADC譯碼顯示電路電源圖1.1 方案一的原理框圖方案一的原理簡(jiǎn)述：該方案的各部分電源均由總電源供電，溫度傳感器為熱電偶，熱電偶的熱端感受被測(cè)物體溫度t，產(chǎn)生相應(yīng)的熱電勢(shì)。熱電勢(shì)與熱端溫度成單值函數(shù)關(guān)系，用模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC將熱電勢(shì)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，按照熱電勢(shì)與溫度的函數(shù)關(guān)系將該數(shù)字量轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)溫度值，經(jīng)譯碼顯示電路顯示在數(shù)碼管上，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字溫度計(jì)的功能。方案二原理框圖如圖1.2：顯示電路電源數(shù)字溫度傳感器STC89C52圖1.2 方案二的原理框圖方案二的

6、原理簡(jiǎn)述：該方案的各部分電源均由總電源供電，51單片機(jī)作為中央處理器及控制核心，控制數(shù)字溫度計(jì)采集溫度，數(shù)字溫度傳感器在采集到溫度后直接輸出數(shù)字量，傳給單片機(jī)進(jìn)行處理，單片機(jī)將傳回的二進(jìn)制數(shù)據(jù)處理后轉(zhuǎn)換為相應(yīng)溫度，由譯碼顯示電路以十進(jìn)制形式顯示在數(shù)碼管上。方案三原理框圖如圖1.3：數(shù)字溫度傳感器控制電路譯碼顯示電路傳感器圖1.3：方案三的原理框圖方案二的原理簡(jiǎn)述：該方案的各部分電源均由總電源供電，由模擬及數(shù)字元器件組成的控制電路作為核心，控制數(shù)字溫度計(jì)采集溫度，數(shù)字溫度傳感器在采集到溫度后直接輸出數(shù)字量，傳給控制電路進(jìn)行處理，控制電路將傳回的二進(jìn)制數(shù)據(jù)處理后轉(zhuǎn)換為相應(yīng)溫度，由譯碼顯示電路以十進(jìn)

7、制形式顯示在數(shù)碼管上。1.2 方案論證以上三種方案都是可行的，第一種方案的優(yōu)點(diǎn)是由純硬件電路構(gòu)成，不涉及軟件編程，但是由于熱電勢(shì)與溫度之間的函數(shù)關(guān)系較復(fù)雜，利用硬件電路完成其轉(zhuǎn)化較復(fù)雜，設(shè)計(jì)該電路難度較大且電路將比較龐大。第二種方案的難點(diǎn)主要是單片機(jī)程序編制，但其硬件電路相對(duì)簡(jiǎn)單，借助于微控制器的強(qiáng)大功能可使設(shè)計(jì)周期縮短，測(cè)量精度高，且易于擴(kuò)展功能，增強(qiáng)了電路對(duì)各種工作要求的適應(yīng)性。第三種方案的優(yōu)點(diǎn)是由純硬件電路構(gòu)成，不涉及軟件編程，但是數(shù)字式溫度傳感器的工作涉及復(fù)雜的時(shí)序，用硬件電路實(shí)現(xiàn)將十分復(fù)雜，電路設(shè)計(jì)難度大且電路龐大。1.3 方案選擇考慮到自己先前自學(xué)過(guò)單片機(jī)知識(shí)，對(duì)單片機(jī)有一定了解以

8、及電路的靈活性和適用性，經(jīng)過(guò)上面三個(gè)方案的分析，第二個(gè)方案的可行性高，所以我選擇第二個(gè)方案做為設(shè)計(jì)方案。在第二個(gè)方案中，數(shù)字式溫度傳感器和單片機(jī)起著主導(dǎo)作用，單片機(jī)控制傳感器測(cè)溫并將其傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過(guò)改變程序，可改變測(cè)量精度及電路的功能，可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。第2章單元模塊設(shè)計(jì)本節(jié)主要介紹系統(tǒng)各單元模塊的具體功能、電路結(jié)構(gòu)、工作原理、以及各個(gè)單元模塊之間的聯(lián)接關(guān)系；同時(shí)本節(jié)也會(huì)對(duì)相關(guān)電路中的參數(shù)計(jì)算、元器件選擇、以及核心器件進(jìn)行必要說(shuō)明。2.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)電源電路電源電路的種類繁多，如變壓器降壓；橋式整流全波整流；LC、RC濾波；三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓等。具體采用什么電路合適，則根據(jù)

9、主體電路及執(zhí)行機(jī)構(gòu)不同和可靠、價(jià)廉、有效益等要求進(jìn)行選用。電源的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如下：整流穩(wěn)壓濾波降壓圖2.1電源電路框圖圖2.2電源部分連線圖電源電路中，CON1口接入經(jīng)變壓器降壓的低壓交流電，二極管D1、D2、D3、D4組成橋式整流電路，三端穩(wěn)壓器LM7805穩(wěn)壓，穩(wěn)壓后再進(jìn)行一次濾波，發(fā)光二極管D5與電阻R1構(gòu)成電源工作指示電路，R1起限流作用。作為濾波電容的C1、C2、C3、C4取值均來(lái)自LM7805器件資料中典型應(yīng)用電路。電路通過(guò)CON2口輸出穩(wěn)定+5V供給整個(gè)系統(tǒng)。2.1.2 中央處理電路圖2.3中央處理電路 中央處理電路主要由時(shí)鐘振蕩電路，復(fù)位電路及STC89C52單片機(jī)構(gòu)成，其中RP1

10、為10k的排阻，作為單片機(jī)P0口的上拉電阻。中央處理電路控制數(shù)字溫度傳感器進(jìn)行測(cè)溫并對(duì)傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再控制顯示電路將測(cè)得溫度顯示在數(shù)碼管上。2.1.3 測(cè)溫電路圖2.4測(cè)溫電路測(cè)溫電路主要由數(shù)字溫度傳感器DS18B20構(gòu)成。DS18B20使用外部電源Vcc故其3腳接Vcc，I/O口2腳通過(guò)信號(hào)線與單片機(jī)相連，I/O口線要接5K左右的上拉電阻。測(cè)溫電路完成溫度的測(cè)量，將測(cè)得溫度以二進(jìn)制數(shù)據(jù)形式反饋給單片機(jī)進(jìn)行處理。2.1.4顯示電路圖2.5顯示電路顯示電路主要由74HC573鎖存器及七段共陰數(shù)碼管構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管對(duì)測(cè)得溫度值的動(dòng)態(tài)顯示。74HC573橋接單片機(jī)和數(shù)碼管，按程序鎖存單片機(jī)輸出

11、的數(shù)碼管段選及位選控制信號(hào)，與數(shù)碼管共同實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示功能。2.2 電路參數(shù)的計(jì)算及元器件的選擇2.2.1 電源電路考慮到實(shí)用性及穩(wěn)定性，電源采用變壓器降壓，三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓的線性直流電源。根據(jù)輸入電壓、二極管的反向擊穿電壓、最大整流電流及慣例選擇1N4007作為整流二極管，根據(jù)LM7805元件資料上給出的典型應(yīng)用電路決定濾波電容容值：C1=3300uf、C2=0.22uf、C3=470uf、C4=0.1uf。2.2.2 中央處理電路考慮到功能、成本及自身的知識(shí)儲(chǔ)備，我選擇了價(jià)格低廉、功能相對(duì)強(qiáng)大的51系列單片機(jī)STC89C52作為中央處理電路的處理器。中央處理電路主要由STC89C52單片

12、機(jī)、時(shí)鐘振蕩電路及復(fù)位電路構(gòu)成。時(shí)鐘振蕩電路及復(fù)位電路的元件選擇均根據(jù)資料，無(wú)需計(jì)算。2.2.3 測(cè)溫電路測(cè)溫電路主要由數(shù)字溫度計(jì)DS18B20構(gòu)成，據(jù)其元件資料其數(shù)據(jù)端的上拉電阻應(yīng)取5k左右，取標(biāo)稱值4.7k。2.2.4 顯示電路考慮到成本、實(shí)用性及可操作性顯示電路部分的鎖存器選擇數(shù)電課堂中介紹過(guò)的74HC573，數(shù)碼管選擇七段共陰數(shù)碼管。2.3 特殊器件的介紹2.3.1 STC89C52單片機(jī)特點(diǎn)及特性STC89C52單片機(jī)具有PDIP，TQFP和PLCC三種封裝形式。設(shè)計(jì)中采用的是PDIP封裝，其引腳排列如圖2.6所示。STC89C52單片機(jī)有40個(gè)引腳，具有如下特性：片內(nèi)程序存儲(chǔ)器含有

13、4KB的Flash存儲(chǔ)器，允許在線編程，擦寫周期可達(dá)1000次；片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)含128字節(jié)的RAM；I/O口具有32根可編程I/O線；具有兩個(gè)16位I/O線；中斷系統(tǒng)具有6個(gè)中斷源、5個(gè)終端矢量、2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)的中斷結(jié)構(gòu)；串行口是一個(gè)全雙工的串行通信口；具有兩個(gè)數(shù)據(jù)指針DPTR0和DPTR1；低功耗節(jié)電模式有節(jié)電模式和掉電模式；包含3級(jí)程序鎖定位；STC89C52的電源電壓為4.0-5.5V，STC89C52的電源電壓為2.7-4.0V；振蕩器頻率0-33MHz（STC89C52）；具有片內(nèi)看門狗定時(shí)器；靈活的在線片內(nèi)編程模式（字節(jié)和頁(yè)編程模式）；具有斷電標(biāo)志模式POF。STC89C52引腳

14、功能如下：-P0口8位、開(kāi)漏極、雙向I/O口。-P1口8位、雙向I/O口、內(nèi)部含有行拉電阻。-P2口8位、雙向I/O口、內(nèi)部含有行拉電阻。-P3口8位、雙向I/O口、內(nèi)部含有行拉電阻。P3口除了通用I/O功能外，還有替代功能。圖2.6 STC89C52單片機(jī)引腳圖2.3.2 DS18B20介紹DS18B20數(shù)字溫度計(jì)是DALLAS公司生產(chǎn)的1Wire，即單總線器件，具有線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。1、DS18B20產(chǎn)品的特點(diǎn)（1）、只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。（2）、在DS18B20中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一

15、無(wú)二的序列號(hào)。（3）、實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。（4）、測(cè)量溫度范圍在55。C到125。C之間。（5）、數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶可以從9位到12位選擇。（6）、內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。2、DS18B20的引腳介紹 TO92封裝的DS18B20的引腳排列見(jiàn)圖2.7，其引腳功能描述見(jiàn)表2.1。圖2.7DS18B20底視圖序號(hào)名稱引腳功能描述1GND地信號(hào)2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開(kāi)漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。3VDD可選擇的VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。表2.1DS18B20詳細(xì)引腳功能描述3、DS18B20的使用方法 由于D

16、S18B20采用的是1Wire總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對(duì)STC89C52單片機(jī)來(lái)說(shuō)，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來(lái)模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來(lái)完成對(duì)DS18B20芯片的訪問(wèn)。由于DS18B20 是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來(lái)保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義 了幾種信號(hào)的時(shí)序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫時(shí)序。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫時(shí) 序開(kāi)始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序

17、完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。DS18B20的復(fù)位時(shí)序（1） 先將數(shù)據(jù)線置高電平“1”。 （2） 延時(shí)（該時(shí)間要求的不是很嚴(yán)格，但是盡可能的短一點(diǎn)） （3） 數(shù)據(jù)線拉到低電平“0”。 （4） 延時(shí)750us（該時(shí)間的時(shí)間范圍可以從480到960us）。 （5） 數(shù)據(jù)線拉到高電平“1”。 （6） 延時(shí)等待（如果初始化成功則在15到60us時(shí)間之內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)由DS18B20所返回的低電平“0”。據(jù)該狀態(tài)可以來(lái)確定它的存在，但是應(yīng)注意不能無(wú)限的進(jìn)行等待，不然會(huì)使程序進(jìn)入死循環(huán)，所以要進(jìn)行超時(shí)控制）。 （7） 若CPU讀到了數(shù)據(jù)線上的低電平“0”后，還要做延時(shí)，其延時(shí)的時(shí)間從發(fā)出的高電平算

18、起（第（5）步的時(shí)間算起）最少要480us。 （8） 將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平“1”后結(jié)束。 DS18B20的讀時(shí)序（1）將數(shù)據(jù)線拉高“1”。 （2）延時(shí)2us。 （3）將數(shù)據(jù)線拉低“0”。 （4）延時(shí)15us。 （5）將數(shù)據(jù)線拉高“1”。 （6）延時(shí)15us。 （7）讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到1個(gè)狀態(tài)位，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 （8）延時(shí)30us。 DS18B20的寫時(shí)序（1） 數(shù)據(jù)線先置低電平“0”。 （2） 延時(shí)確定的時(shí)間為15us。 （3） 按從低位到高位的順序發(fā)送字節(jié)（一次只發(fā)送一位）。 （4） 延時(shí)時(shí)間為45us。 （5） 將數(shù)據(jù)線拉到高電平。 （6） 重復(fù)上（1）到（6）的操作直到所有的字節(jié)全

19、部發(fā)送完為止。 （7） 最后將數(shù)據(jù)線拉高。 DS18B20數(shù)據(jù)輸出與對(duì)應(yīng)溫度關(guān)系DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 0.0625/LSB形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。 LSB232221202-12-22-32-4MSBMSbLSbSSSSS262524表2.2 DS18B20溫度值格式表這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在18B20的兩個(gè)8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于0， 這5位為0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加1

20、再乘于0.0625即可得到實(shí)際 溫度。 例如+125的數(shù)字輸出為07D0H，+25.0625的數(shù)字輸出為0191H，-25.0625的數(shù)字輸出為FF6FH，-55的數(shù)字輸出為FC90H。溫度/二進(jìn)制表示十六進(jìn)制表示+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+25.06250000 0001 1001 00000191H+10.1250000 0000 1010 000100A2H+0.50000 00000000 00100008H00000 00000000 10000000H-0.51111 11111111 0000FF

21、F8H-10.1251111 1111 0101 1110FF5EH-25.06251111 1110 0110 1111FE6FH-551111 1100 1001 0000FC90H表2.3 DS18B20溫度對(duì)應(yīng)值表2.3.3 74HC573介紹74HC573為八進(jìn)制三態(tài)輸出透明D鎖存器陣列，其引腳排列見(jiàn)圖2.8，其中為輸出使能端，LE為鎖存使能端，1D8D為數(shù)據(jù)輸入端，1Q8Q為數(shù)據(jù)輸出端，邏輯功能見(jiàn)表2.4。74HC573內(nèi)部共有八路D鎖存器，每一路的邏輯圖見(jiàn)圖2.9。圖2.874HC573引腳圖輸入輸出QLEDLH HLHLLLXH LXHLQ0Z表2.4 74HC573功能表（每

22、一路鎖存器，表中Z為高阻抗）圖2.974HC573邏輯圖2.4各單元模塊的聯(lián)接詳見(jiàn)附錄1第3章軟件設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中用到了三種軟件，一種是Proteus 7 Professional，主要用于設(shè)計(jì)原理圖的繪制及電路仿真，一種是Keil C51編譯系統(tǒng)，主要用于調(diào)試、編譯STC89C52單片機(jī)程序,一種是STC-ISP V31，主要用于向單片機(jī)下載程序。3.1主要軟件設(shè)計(jì)流程主要軟件設(shè)計(jì)流程框圖如圖3.1：用Proteus繪制原理圖用Keil C51編寫C源代碼并調(diào)試用Proteus仿真用STC-ISP V31將HEX文件下載到單片機(jī)開(kāi)發(fā)板進(jìn)行調(diào)試圖3.1 主要軟件設(shè)計(jì)流程圖3.2原理圖的繪制與仿真

23、在設(shè)計(jì)過(guò)程中我主要使用Proteus 7 Professionalisis軟件完成系統(tǒng)原理圖的繪制與仿真。Protues軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。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。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。Protues可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有30多個(gè)元件庫(kù)。Protues可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器、信號(hào)發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個(gè)電路中隨意的調(diào)用。除了

24、現(xiàn)實(shí)存在的儀器外，Protues還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。Protues可提供的調(diào)試手段 Protues提供了比較豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。在PROTUES繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX，可以在PROTUES的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過(guò)程, 不僅可將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化，也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過(guò)程形象化。前者可在相當(dāng)程度上得

25、到實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的效果，后者則是實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到的效果, 它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對(duì)應(yīng)。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測(cè)、電路修改、軟件調(diào)試、運(yùn)行結(jié)果等。使用Protues對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)仿真的基本步驟是：1、用虛擬器件在工作區(qū)建立電路；2、選定元件的模式、參數(shù)值和標(biāo)號(hào)；3、連接信號(hào)源等虛擬儀器；4、選擇分析功能和參數(shù)；5、激活電路進(jìn)行仿真；6、保存電路圖和仿真結(jié)果。Protues是電子信息類專業(yè)經(jīng)常用到的一種軟件，很多地方都要用到來(lái)繪制原理圖。在這里進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的操作流程介紹。首先，進(jìn)入Protues的設(shè)計(jì)頁(yè)面

26、，按照設(shè)計(jì)框圖找出設(shè)計(jì)中所需要的基本器件，如圖3.2：圖3.2 元器件的繪制與連線原理圖畫好并設(shè)定參數(shù)后可點(diǎn)擊“運(yùn)行”按鈕進(jìn)行仿真，根據(jù)仿真圖中元件各引腳電平變化及電路實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象可以判斷設(shè)計(jì)是否正確，如圖3.3：圖3.3 電路的仿真3.3單片機(jī)程序的調(diào)試與編譯STC89C52單片機(jī)程序的調(diào)試與編譯用到的編譯系統(tǒng)是Keil C51。Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外

27、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(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)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 C51工具包uVision是C51 for Windows的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。開(kāi)發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dSc

28、ope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。下面簡(jiǎn)單介紹Keil C51開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的使用。首先，進(jìn)入Keil C51編譯系統(tǒng)，建立工程文件，編輯C語(yǔ)言源文件。如圖3.4：圖3.4建立工程文件然后，建立C語(yǔ)言源文件，寫入源代碼并進(jìn)行編譯、調(diào)試，如圖3.5：圖3.5 建立C語(yǔ)言源文件，寫入源代碼并進(jìn)行編譯、調(diào)試圖3.6 DS18B20溫度讀取程序流程圖第4章系統(tǒng)功能指標(biāo)、參數(shù)4.1系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的功能系統(tǒng)能夠通過(guò)DS18B20測(cè)量溫度，并將實(shí)時(shí)溫度顯示到數(shù)碼管，精確到十分位。且能動(dòng)態(tài)響應(yīng)，當(dāng)溫度改變時(shí)數(shù)碼管溫度示值能立即

29、改變，顯示相應(yīng)的溫度值。4.2系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)測(cè)試設(shè)計(jì)中個(gè)參數(shù)測(cè)試主要用到了仿真軟件proteus，利用它我對(duì)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)電路顯示進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試通過(guò)后繼續(xù)完成與測(cè)溫電路的連接。對(duì)系統(tǒng)整體的測(cè)試我用的是WED-51單片機(jī)開(kāi)發(fā)板，經(jīng)實(shí)際測(cè)試，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)要求，能進(jìn)行溫度測(cè)量且精度達(dá)到了0.1，溫度改變，系統(tǒng)也能動(dòng)態(tài)響應(yīng)。4.3系統(tǒng)功能及指標(biāo)參數(shù)分析電源電路：4個(gè)1N4007作為整流二極管構(gòu)成橋式整流，濾波電容容值：C1=3300uf、C2=0.22uf、C3=470uf、C4=0.1uf。中央處理電路：51系列單片機(jī)STC89C52作為中央處理電路的處理器。測(cè)溫電路：數(shù)字溫度傳感器為DS18B2

30、0，其數(shù)據(jù)端的上拉電阻R3取標(biāo)稱值4.7k。顯示電路：顯示電路部分的鎖存器選擇八進(jìn)制三態(tài)輸出透明D鎖存器74HC573，數(shù)碼管選擇七段共陰數(shù)碼管。經(jīng)測(cè)試，系統(tǒng)測(cè)溫精度達(dá)到0.1，符合設(shè)計(jì)要求指標(biāo)。第5章結(jié)論該設(shè)計(jì)用仿真軟件proteus及單片機(jī)開(kāi)發(fā)板完美的驗(yàn)證了理論分析結(jié)果。數(shù)字溫度計(jì)是一個(gè)用途非常廣泛的電路，在很多地方都可以見(jiàn)到它們的身影，如工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科研、生活中。我設(shè)計(jì)的這個(gè)數(shù)字溫度計(jì)能動(dòng)態(tài)顯示實(shí)時(shí)溫度，示數(shù)直觀而且通過(guò)改進(jìn)程序最大精度可以達(dá)到0.0625，具有廣闊的應(yīng)用前景。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我收獲頗多。首先，這次設(shè)計(jì)過(guò)程中我查閱了很多資料，通過(guò)查閱各種資料，加深了我對(duì)更多理論知識(shí)的理

31、解，尤其是對(duì)很多元器件、模擬電路和數(shù)字電路的理解。通過(guò)這次設(shè)計(jì)進(jìn)一步加深了我的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，團(tuán)隊(duì)協(xié)作是非常重要的。更重要的是通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我的自學(xué)能力、解決問(wèn)題的能力得到了深化以及怎樣用最有效率的方法讓陌生的東西變得熟悉。不過(guò)，這個(gè)設(shè)計(jì)還是有它的不足之處。由于時(shí)間關(guān)系，我沒(méi)有過(guò)多發(fā)散本設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的功能還過(guò)于單一，在今后我準(zhǔn)備進(jìn)一步擴(kuò)展本設(shè)計(jì)功能，如超溫報(bào)警、描繪溫度變化曲線趨勢(shì)等，并采用液晶顯示屏顯示測(cè)量數(shù)據(jù)，使測(cè)得數(shù)據(jù)更加清晰明了。總結(jié)與體會(huì)在這兩周的電子設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)中，我們做的設(shè)計(jì)課題是“數(shù)字溫度計(jì)”。數(shù)字溫度計(jì)是一個(gè)用途非常廣泛的電路，在很多地方都可以見(jiàn)到它們的身影，如工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科研、生活

32、中。我設(shè)計(jì)的這個(gè)數(shù)字溫度計(jì)能動(dòng)態(tài)顯示實(shí)時(shí)溫度，示數(shù)直觀而且通過(guò)改進(jìn)程序最大精度可以達(dá)到0.0625，本次的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)實(shí)踐將我們學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到了實(shí)踐，深化了我對(duì)數(shù)字電路設(shè)計(jì)和模擬電路的設(shè)計(jì)，讓我們?cè)谠O(shè)計(jì)的實(shí)踐中獲得了更多的知識(shí)，同時(shí)鍛煉了我們的動(dòng)手能力。學(xué)習(xí)了理論知識(shí)和實(shí)踐操作，我們不僅僅得到的事課本上的東西，更重要的是我們通過(guò)自己的親自動(dòng)手，還有老師和同學(xué)的耐心指導(dǎo)，讓我們知道了分析電路、設(shè)計(jì)電路的步驟以及計(jì)算機(jī)軟件輔助等。在實(shí)驗(yàn)中涉及到了二極管、三端穩(wěn)壓器、電容、鎖存器、數(shù)碼管等的使用，加深了我對(duì)模擬電路，數(shù)字電路的理解，同時(shí)加深了我對(duì)幾種元件的使用的認(rèn)識(shí)。設(shè)計(jì)一開(kāi)始不知道如何下手，經(jīng)

33、過(guò)廣泛的查閱資料，我找到了很多有用的信息，為我的設(shè)計(jì)帶來(lái)了很多方便。通過(guò)這個(gè)設(shè)計(jì)讓我得到了很多，很多事情做不做得好是回事，關(guān)鍵是自己要親自去實(shí)踐，親自動(dòng)手做，要善于思考總結(jié)。我自知這次的設(shè)計(jì)有很多不足之處，盡管我們很努力，但效果卻不是很好，平時(shí)很多東西學(xué)得也不是很透徹，我覺(jué)得做課程設(shè)計(jì)從每一個(gè)細(xì)節(jié)都在鍛煉著我們。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我收獲頗多，我深切體會(huì)到了把知識(shí)轉(zhuǎn)換為實(shí)踐的快樂(lè)。參考文獻(xiàn)1彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)M.北京：高等教育出版社.20062 電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分M第五版.北京：高等教育出版社，20063 電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分M第五版.北京：高等教育出版社，20064 賈更新.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與仿真M.鄭州：鄭州大學(xué)出版社，2006，105 譚浩強(qiáng)，C程序設(shè)計(jì)M.第3版.北京：清華大學(xué)出版社2005,76 求是科技，8051系列單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)完全手冊(cè)M.北京：人民郵電出版社，2006,47 張毅剛等，MCS