G欒澤軍實時溫顯示系統(tǒng)的設計與仿真

1、蘇州信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計報告（論文）系 別： 電子與電氣工程系 專 業(yè)： 機電一體化 班 級： 機電112 學 生 姓 名： 欒澤軍 學 生 學 號： G11280214 設計（論文）題目：實時溫度顯示系統(tǒng)的設計與仿真 指 導 教 師： 侯文芳 起 訖 日 期： 2013.9.16-2014.6. 6 蘇州信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計(論文)成績評定表學生姓名欒澤軍系部電子與電氣工程系學號G11280214課題名稱實時溫度顯示系統(tǒng)的設計與仿真 指導教師評語：該生綜合運用理論與專業(yè)技術知識能力較強，能夠獨立地分析解決問題，設計的工作量比較大；工作嚴謹、學習努力，尊敬老師；按計劃進行工作進度，及時

2、提交資料，結(jié)論合理，有一定的個人見解，研究成果具有一定水平和實用價值，從仿真結(jié)果來看，較好地完成設計要求。建議成績： 90 指導教師： 侯文芳 2014年 6月5 日評閱教師評語：該生對研究方案、技術條件有比較豐富的文獻材料和較充足的理論依據(jù)研究成果，能從個人角度分析和解決問題，較好地完成了實時溫度計的設計，并進行仿真驗證，結(jié)論合理，具有一定水平和實用價值。建議成績： 90 評閱教師: 張忠華 2014年6 月6 日答辯小組評語：該生對課題工作的總體介紹簡潔，流利，清楚，重點突出，回答問題正確，有理有據(jù)，研究成果具有一定水平和實用價值，結(jié)論合理，論文結(jié)構(gòu)合理，文字通順，書寫規(guī)范。建議成績： 9

3、0 答辯小組負責人： 張宗橙 2014年 6月 7 日蘇州信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）任務書專業(yè)機電一體化學號G11280214姓名欒澤軍課題名稱：實時溫度顯示系統(tǒng)的設計與仿真主要技術指標：測溫范圍：-50+1100C，精度誤差在0.50C工作內(nèi)容和要求：1 查閱相關資料熟悉單片機相關知識，了解單片機的設計流程，熟悉并學會使用PROTEUS仿真軟件。2 寫開題報告3 給出設計總體結(jié)構(gòu)圖，具體分析硬軟件設計過程，并利用PROTEUS軟件仿真運行。4 根據(jù)設計，完成畢業(yè)論文主要參考文獻：1 曾令琴.電路分析基礎（第2版）.北京:人民郵電出版社，20082 沙占友.智能化傳感器原理與應用.北京:

4、電子工業(yè)出版社，20043 孫育才.單片微型計算機及其應用.東南大學出版社,20044 潘新民.王燕芳.微型計算機控制技術.電子工業(yè)出版社,20035 張鑫.單片機原理及應用.電子工業(yè)出版社，2008，11 學 生（簽名） 欒澤軍 2013 年9月16日指 導 教師（簽名） 侯文芳 2013 年9月16日教研室主任（簽名） 錢天翔 2013 年9月16日系 主 任（簽名） 張宗橙 2013 年9 月16日蘇州信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）開題報告專業(yè)機電一體化學號G11280214姓名欒澤軍設計（論文）題目實時溫度顯示系統(tǒng)的設計與仿真1、 選題的背景和意義： 單片機自20世紀70年代問世以來

5、，極高的性能價格比，受到人們的關注，其應用很廣、發(fā)展很快。單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講，一塊芯片就成了一臺計算機。當前社會，隨著信息化的飛速發(fā)展。單片機作為一門應用性很強的技術，已經(jīng)深入到機電一體化、智能儀器儀表、工業(yè)測控及家用電器等多個領域。選用AT89C51型單片機作為主控制器件，DS18B20作為測溫傳感器通過4位共陽極LED數(shù)碼管串口傳送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)溫度顯示。通過DS18B20直接讀取被測溫度值，進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，該器件的物理化學性能穩(wěn)定，線性度較好，在0°C到100°C最大線性誤差小于0.1

6、76;C，可直接向單片機傳輸信號，便于單片機處理和控制。另外，該溫度計還能直接采用測溫器件測量溫度，從而簡化數(shù)據(jù)傳輸與處理過程。2、 課題研究的主要內(nèi)容： 用DS18B20智能溫度傳感器作為檢測元件，通過LED數(shù)碼顯示管顯示溫度，使用PROTUES實現(xiàn)電路設計和程序設計，并且進行實時交互仿真。3、 主要研究（設計）方法論述：1查閱資料法（查閱相關資料，熟悉單片機軟硬件設計方法，了解DS18B20智能溫度傳感器的基本工作原理，熟悉PROTEUS軟件的使用。）2測試驗證法（通過PROTEUS軟件進行仿真，檢測實時溫度）。四、設計（論文）進度安排：時間（迄止）日期工作內(nèi)容2013.9.162013.

7、9.30查閱相關資料，確認選題2013.10.12013.10.14根據(jù)任務要求，完成論開題報告2013.10.152014.3. 1進行硬、軟件設計，并仿真測試2014.3.22014.6. 6撰寫論文，并根據(jù)答辯小組提出的建議，修改并完善論文五、指導教師意見： 選題符合專業(yè)發(fā)展、社會發(fā)展的需要，有一定的實用價值。同意開題。指導教師簽名：侯文芳 2013 年 10 月14 日六、系部意見同意開題系主任簽名：張宗橙 2013年 10 月14日蘇州信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）中期檢查表學生姓名欒澤軍學號G1128024指導教師侯文芳選題情況課題名稱實時溫度顯示系統(tǒng)的設計與仿真難易程度偏難適中

8、偏易工作量較大適中較小符合規(guī)范化的要求任務書有無開題報告有無外文翻譯質(zhì)量優(yōu)良中差學習態(tài)度、出勤情況好一般差工作進度快按計劃進行慢中期工作匯報及解答問題情況按計劃進行指導教師 侯文芳 2014年3月9 日所在專業(yè)意見： 繼續(xù)進行 系主任 張宗橙 2014年3月9 日實時溫度顯示系統(tǒng)的設計與仿真 摘要：本文介紹了以單片機發(fā)展為背景，采用DS18B20為溫度傳感器的新型數(shù)字溫度計的設計。論文介紹了硬件電路和軟件系統(tǒng)的設計。其中硬件電路主要由數(shù)碼管顯示電路、報警電路和溫度檢測電路等組成，主控制器采用AT89C51單片機為核心的控制器件，顯示電路采用4位共陰極LED數(shù)碼管以動態(tài)掃描法直讀顯示。系統(tǒng)軟件主

9、要分析了主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。最后在Proteus軟件上進行仿真、測試。由于采用了改進型智能溫度傳感器DS18B20作為檢測元件，與傳統(tǒng)的溫度計相比，本數(shù)字溫度計減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點。關鍵詞：單片機 DS18B20 LED顯示 數(shù)字溫度計 目錄 緒論 .1 1.1 選題背景及意義 .1 1.2 單片機的發(fā)展現(xiàn)狀 .2 1.3 研究的主要目的及內(nèi)容 .32、 系統(tǒng)設計 .3 2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 .3 2.2 硬件設計 .4 2.3 軟件設計 .73、 系統(tǒng)仿真 .10 3.1 仿真軟件簡介 .10 3.2

10、仿真過程.10 3.3 仿真結(jié)果.11結(jié)論.12致謝.12參考文獻.13附錄A 主要元件清單.14附錄B 源程序.151 緒論1.1 選題背景及意義隨著電子技術，特別是隨大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生而出現(xiàn)的微型計算機技術的飛速發(fā)展，人類生活發(fā)生了根本性的改變。如果說微型計算機的出現(xiàn)使現(xiàn)代科學研究得到了質(zhì)的飛躍，那么可以毫不夸張地說，單片機技術的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)測控領域帶來了一次新的技術革命。目前，單片機以其體積小、重量輕、抗干擾能力強、對環(huán)境要求不高、高可靠性、高性能價格比、開發(fā)較為容易，在工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、智能化儀器儀表、辦公自動化等諸多領域得到極為廣泛的應用，并已走人家庭，從洗衣機、微

11、波爐到音響、汽車，到處都可見到單片機的蹤影。因此，單片機技術開發(fā)和應用水平已逐步成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的標志之一。隨著新技術的不斷開發(fā)與應用，近年來單片機發(fā)展十分迅速，一個以微機應用為主的新技術革命浪潮正在蓬勃興起，單片機的應用已經(jīng)滲透到電力、冶金、化工、建材、機械、食品、石油等各個行業(yè)。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費時費力，而且精度差，單片機的出現(xiàn)使得溫度采集方和數(shù)據(jù)處理問題能夠得到很好的解決。溫度是工業(yè)控制對象中的一個重要的被控參數(shù)，然而所采用的溫度元件和測量方法也不相同；產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不相同。環(huán)境溫度對農(nóng)業(yè)、工業(yè)、商業(yè)以及人們的正常生活都有很大的影響。溫度的測量是人們生活中

12、一項必不可少的工作。傳統(tǒng)的溫度計測量費時，準確度也比較低。單片機溫度計與傳統(tǒng)的溫度計相比，具有測量方便，測量范圍廣，測溫準確，結(jié)果采用數(shù)字顯示。能夠滿足對測溫要求準確的場所和實驗室。因此，單片機溫度計被廣泛的應用諸多領域。傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻為為溫度敏感元件。熱敏電阻的成本低，但需后續(xù)處理電路，而且可靠性相對較差，測溫準確度低，檢測系統(tǒng)也有一定的誤差。與傳統(tǒng)的溫度計相比，這里設計的數(shù)字溫度計具有使用方便，測量范圍廣，測溫精確，數(shù)字顯示，適用范圍寬等特點。選用AT89C51型單片機作為主控制器件，DS18B20作為測溫傳感器通過4位共陽極LED數(shù)碼管串口傳送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)溫度顯示。通過DS18B

13、20直接讀取被測溫度值，進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，該器件的物理化學性能穩(wěn)定，線性度較好，在0°C到100°C最大線性誤差小于0.1°C。該器件可直接向單片機傳輸信號，便于單片機處理和控制。另外，該溫度計還能直接采用測溫器件測量溫度，從而簡化數(shù)據(jù)傳輸與處理過程。1.2 單片機的發(fā)展與應用1) 單片機的發(fā)展大致可分為以下四個階段：第一階段：單片機探索階段。以Intel公司MCS-48，Motorola公司6801為代表，屬于低檔型8位機。第二階段：單片機完善階段。以Intel公司MCS-48，Motorola公司68HC05為代表，屬高檔型8位機。此階段，8位單片機體系進一步完善

14、，特別是MCS-51系列單片機在我國得到了廣泛的應用，奠定了它在單片機領域的經(jīng)典地位，形成了事實上的8位單片機標準結(jié)構(gòu)。第三階段：8位機和16位機爭艷階段，也是單片機向微控制器發(fā)展階段。此階段Intel公司推出了16位的MCS-96系列單片機，世界其他芯片制造商業(yè)紛紛推出了性能優(yōu)異的16位單片，但由于價格不菲，其應用受到一定限制。相反MCS-51單系列片機，由于其性能價格比高，卻得到了廣泛應用，并吸引世界許多知名芯片制造商，使用以80C51位內(nèi)核，擴展部分測控系統(tǒng)中使用的電路技術、接口技術、A/D、D/A和看門狗等功能部件，推出了許多與80C51兼容的8位機。強化了微控制器的特征，進一步恐怖和

15、發(fā)展了8位單片機的主流地位。第四階段：微控制器全面發(fā)展階段。隨著單片機在各個領域全面深入地發(fā)展和應用，世界各大電氣、半導體廠商普遍投入，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強運算能力的8位16位32位通用型單片機以及小型廉價的專用單片機，單片機已進入一個廣泛選擇和全面發(fā)展的應用時代。2) 展望當今單片機技術的方向，有以下幾個方面的趨勢：（1）在智能儀器儀表上的應用單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實現(xiàn)諸如電壓、功率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功

16、能比起采用電子或數(shù)字電路更加強大。（2）在工業(yè)控制中的應用用單片機可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。（3）在家用電器中的應用現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機控制，從電飯褒、洗衣機、電冰箱、空調(diào)機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備，五花八門，無所不在。（4）在計算機網(wǎng)絡和通信領域中的應用現(xiàn)代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進行數(shù)據(jù)通信，為在計算機網(wǎng)絡和通信設備間的應用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制，從手機，電話機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常

17、工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機等。（5）單片機在醫(yī)用設備領域中的應用單片機在醫(yī)用設備中的用途亦相當廣泛，例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設備及病床呼叫系統(tǒng)等等。此外，單片機在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領域都有著十分廣泛的用途。1.3 研究的主要目的及內(nèi)容 1）研究目的（1）綜合運用課程中所學到的理論知識完成一個設計課題。（2）通過查閱手冊和文獻資料，培養(yǎng)分析和解決實際問題的能力。（3）進一步熟悉常用電子器件的類型和特征，并掌握合理選用的原則。（4）學會撰寫設計報告，并附有整體電路圖。2）研究內(nèi)容用DS18B20智能溫度傳感器作為檢測元件，通過LED

18、數(shù)碼顯示管顯示溫度，使用PROTUES實現(xiàn)電路設計和程序設計，并且進行實時交互仿真。2 系統(tǒng)設計2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 按照系統(tǒng)設計功能的要求，即數(shù)字溫度計測溫范圍為-50+110°C，精確誤差在0.5°C以內(nèi)，確定系統(tǒng)由主控制器、測溫電路及顯示電路3個模塊組成。其數(shù)字溫度計總體電路結(jié)構(gòu)框圖如圖2.1所示。 DS18B20AT89C2051主控制器 顯示電路 掃描驅(qū)動 圖2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 2.2 硬件設計本設計的電路原理圖如圖2.2所示。圖2.2 電路原理圖 DS18B20工作原理DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20是一種新型的“一線器件”，DALLAS半

19、導體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。其體積更小、更適用于多種場合、且適用電壓更寬、更經(jīng)濟,一線總線獨特且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構(gòu)成引入全新概念。DS18B20的測量溫度范圍為-55+125°C，在-10+85°C范圍內(nèi)，精確度為0.5°C。現(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，明顯提高了系統(tǒng)地抗干擾性，能夠勝任惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如環(huán)境控設備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。DS18B20的測溫原理如圖2.3所示。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

20、率的脈沖信號送給減法計數(shù)器1；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入。圖中還隱含著計數(shù)門，當計數(shù)門打開時DS18B20就對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，進而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)晶振來決定，每次測量前，首先將-55°C所對應的一個基數(shù)分別置入減法計數(shù)器1、溫度寄存器中。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的預置值將重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，如此循環(huán)，直到減法計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存其中的數(shù)值就是

21、所測溫度值。減到0溫度寄存器減到0高溫度系數(shù)振蕩器減法計數(shù)器2預置低溫度系數(shù)振蕩器減法計數(shù)器1斜率累加器計數(shù)比較器預置 增加 停止 圖2.3 DS18B20測溫原理圖2.2.2 AT89C2051芯片在本設計中，采用了單片機AT89C2051作為核心電路的設計。AT89C2051是一個帶有2K字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲器（EEPROM）的低電壓，高性能8位CMOS微處理器。它采用ATMEL的高密非易失存儲技術制造并和工業(yè)標準MCS-51指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。通過在單塊芯片上組合通用的CPLI和閃速存儲器，ATMEL的AT89C2051是一強勁的微型處理器，它對許多嵌入式控制應用提供一定高度靈

22、活和成本低的解決辦法。AT89C2051提供以下標準功能：2K字節(jié)閃速存儲器，128字節(jié)RAM，15根I/O口，兩個16位定時器，一個五向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行口，一個精密模擬比較器以及兩種可選 的軟件節(jié)電工作方式?？臻e方停止CPU工作但允許RAM、定時器/計數(shù)器、串行工作口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM內(nèi)容但振蕩器停止工作并禁止有其它部件的工作到下一個硬件復位。單片機AT89C2051具有低電壓供電和小體積等特點，兩個端口剛好滿足電路系統(tǒng)的設計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設計使用，系統(tǒng)可以用兩節(jié)電池供電。 復位電路單片機在啟動時都需要復位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始

23、狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。89系列單片機的復位信號是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個高電平并維持2個機器周期(24個振蕩周期)以上，則CPU就可以響應并將系統(tǒng)復位。單片機系統(tǒng)的復位方式有：手動按鈕復位和上電復位。本設計中AT89C2051是采用上電自動復位。如圖2.4所示。RC構(gòu)成微分電路，在上電瞬間，產(chǎn)生一個微分脈沖，其寬度若大于2個機器周期，將復位。為保證微分脈沖寬度足夠大，RC時間常數(shù)應大于兩個機器周期。 圖2.4 復位電路 圖2.5 晶振電路 晶振電路AT89C2051單片機內(nèi)部的振蕩電路是一個高增益反向放大器，

24、引線XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入端和輸出端。單片機內(nèi)部雖然有振蕩電路，但要形成時鐘，外部還需附加電路。AT89C2051的時鐘產(chǎn)生方式有兩種：內(nèi)部時鐘電方式和外部時鐘方式。由于外部時鐘方式用于多片單片機組成的系統(tǒng)中，所以此處選用內(nèi)部時鐘方式。即利用其內(nèi)部的振蕩電路在XTAL1和XTAL2引線上外接定時元件，內(nèi)部振蕩電路產(chǎn)生自激振蕩。最常用的是在 XTAL1和XTAL2之間接晶體振蕩器與電路構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器，如圖2-5電路所示為單片機最常用的時鐘振蕩電路的接法，其中晶振可選用振蕩頻率為6MHz的石英晶體，電容器一般選擇30PF左右。 顯示電路顯示電路采用4位共陽極LED

25、數(shù)碼管，如圖2.6所示。 圖2.6 LED顯示器LED顯示器工作在靜態(tài)顯示時，其公共陽極（或陰極）接VCC（或GND），一直處于顯示有效狀態(tài)，所以每一位的顯示內(nèi)容必須由鎖存器加以鎖存，顯示各位相互獨立。靜態(tài)顯示時，LED的亮度高，控制容易，但功耗大，所需口線多。若顯示位數(shù)增多，則靜態(tài)顯示方式很難適應。一般需要采用動態(tài)顯示方式。 2.3 軟件設計 系統(tǒng)程序設計系統(tǒng)程序主要包括主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計算溫度子程序和顯示數(shù)據(jù)刷新子程序。1）主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20的測量溫度值，溫度測量每一秒進行一次。其程序流程圖如圖2.7所示2） 讀出溫度

26、子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時需進行CRC校驗，校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。流程圖如圖2.8所示。3） 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令。當采用12位分辨率時，轉(zhuǎn)換時間約為750ms。在本程序設計中采用1s顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換完成。 初始化調(diào)用顯示子程序1s到？初次上電讀出溫度值溫度計算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令 發(fā)DS18B20復位命令 發(fā)跳過ROM命令 發(fā)讀取溫度命令 讀取操作，CRC校驗9字節(jié)完？CRC校驗正確？ 移入溫度暫存器 結(jié)束 N Y YYYN Y 圖2.7 主程序流程圖 圖2.8 讀出溫度子程序流程圖4）計算溫度子程序?qū)AM中讀取值進

27、行BCD碼的轉(zhuǎn)換運算，并進行溫度值正負的判定，其程序流程圖如圖2.9所示。5）顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進行刷新操作，當最高顯示位為0時，將符號顯示位移入下一位。程序流程圖如圖2.10所示。 開始溫度<0?溫度值取補碼置“-”標志計算小數(shù)位溫度BCD值計算整數(shù)位溫度BCD值 結(jié)束置“+”標志溫度數(shù)據(jù)移入顯示寄存器十位數(shù)0？百位數(shù)0？ 結(jié)束十位數(shù)顯示符號百位數(shù)不顯示百位數(shù)顯示數(shù)據(jù)（不顯示符號）NY 圖2.9 計算溫度子程序流程圖NYNY 圖2.10 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序流程圖2.3.2 源程序（見附錄B）3系統(tǒng)仿真3.1 仿真軟件簡介本設計采用Proteus軟件進行仿真

28、。proteus軟件是英國Labcenterelectronics公司出版的EDA工具軟件，它不僅有其他EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的軟件。Proteus從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他

29、系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。PROTEUS不僅可將許多單片機實例功能形象化，也可將許多單片機實例運行過程形象化。前者可在相當程度上得到實物演示實驗的效果，后者則是實物演示實驗難以達到的效果。它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機實驗硬件高度對應。這在相當程度上替代了傳統(tǒng)的單片機實驗教學的功能，由于PROTEUS提供了實驗室無法相比的大量的元器件庫，提供了修改電路設計的靈活性、提供了實驗室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器、儀表。它具有設計靈活，結(jié)果、過程的統(tǒng)一的特點?？墒乖O計時間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風險。相信在單片機開發(fā)應用

30、中PROTEUS也能茯得愈來愈廣泛的應用。在使用 Proteus 進行系統(tǒng)仿真開發(fā)成功之后再進行實際制作，能極大提高單片機系統(tǒng)設計效率。因此，Proteus 有較高的推廣利用價值。3.2 仿真過程1）在ISIS編輯區(qū)中進行設計。首先從PROTEUS庫中選取元器件和工具AT89C2051：單片機：7SEGMPX4.CA:LED數(shù)碼管；74HC245：三同相三態(tài)緩沖器;DS18B20:數(shù)字溫度傳感器）：其次放置元器件、放置電源和地；要特別注意正確連線和正確設置網(wǎng)絡標號；最后完成元器件屬性設置和電氣檢測。2） 執(zhí)行菜單SourceAdd/Remove Source File,新建源程序文件WDJ.A

31、SM。3） 執(zhí)行菜單SourceWDJ.ASM，打開PROTEUS提供的文本編輯器SRCEDIT，在其中編輯源程序，并保存。4） 執(zhí)行菜單SourceBuild ALL，編輯源程序，生成目標代碼文件WDJ.HEX。若編譯失敗，修改調(diào)試直至編譯成功。3.3 仿真結(jié)果通過Proteus軟件進行數(shù)字溫度計的仿真，檢測11月2日上午9時的溫度為17度，如圖3.1所示。圖3.1 數(shù)字溫度計仿真截圖檢測11月2日14時的溫度為23度，此顯示如圖3.2所示。圖3.2 數(shù)字溫度計仿真截圖 結(jié)論我的設計完成了所有設計要求，系統(tǒng)能夠完成數(shù)字顯示溫度計功能。此次畢業(yè)設計，讓我學會了規(guī)范化程序的編寫、程序調(diào)試的各種方

32、法以及解決調(diào)試過程中出現(xiàn)的一系列的問題。更重要的是讓我明白程序的優(yōu)化是多么重要。要想編寫出一個系統(tǒng)的程序，就必須十分清楚硬件電路中所用芯片的工作原理以及使用它們的一些注意事項，比如這次設計中所用的DS18B20數(shù)字溫度傳感器，它的時序要求十分嚴格，由于它是采用單總線結(jié)構(gòu)的輸入輸出方法，它的時序中所用到的延時必然很關鍵，時間過長了會使整個溫度計的反應時間變慢，延時時間過短會使傳感器不能正常工作。畢業(yè)設計是對大學所學知識的一次運用和檢閱，同時對自學能力提出很高的要求。首先，在做這次課程設計的過程中，我學會了高效率的查閱資料、運用工具書、利用網(wǎng)絡查找資料。為了讓自己的設計更加完善，查閱這方面的實際資

33、料是十分必要的，也是必不可少的。其次，在這次課程設計中，我運用了以前學過的專業(yè)課知識，如：proteus仿真、C語言、電路分析基礎等。我深刻認識到學習不應該有偏科現(xiàn)象，各方面的知識都應該要接觸，認真學習每門課程。最后，要做好一個課程設計，就必須做到：在設計程序之前，對所用單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個系統(tǒng)的了解，知道該單片機有哪些資源；要有一個清晰的思路和一個完整的軟件流程圖；在設計程序時，反復修改、不斷改進是程序設計的必經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋程序的好習慣，這樣為資料的保留和交流提供了方便；在設計中遇到的問題要記錄，以免下次遇到同樣的問題。 在以后的工作學習中，要理論聯(lián)系實際，把我們所學的理論知

34、識用到實際當中。致謝畢業(yè)設計即將完成，我的學生生涯也要告一段落了。借此機會，我要對三年來幫助過我的人表示深深的感謝。在本次畢業(yè)設計中，不僅自己付出了很多心血，也得到了很多老師和同學的支持，為我創(chuàng)造了很多有利條件，在這里，我要特別感謝我的指導老師，在畢業(yè)設計的開始，老師給了我很多幫助，指導我了解了很多單片機的相關知識，并在當我設計遇到困難時，及時的給予幫助和鼓勵，同時，對我其他學科的鼓勵也滲透在畢業(yè)設計的同時，給了我莫大的信心，為我順利完成課程設計起到了非常重要的作用。同時。我還要感謝幫助我的同學，在我遇到困難時給予我耐心的幫助。最后，向在百忙中抽出時間對本文進行評審并提出寶貴意見的各位專家表示

35、衷心地感謝！參考文獻1 曾令琴.電路分析基礎（第2版）.北京:人民郵電出版社，20082 沙占友.智能化傳感器原理與應用.北京:電子工業(yè)出版社，20043 孫育才.單片微型計算機及其應用.東南大學出版社,20044 潘新民.王燕芳.微型計算機控制技術.電子工業(yè)出版社,20035 張鑫.單片機原理及應用.電子工業(yè)出版社，2008，11 附錄A 主要元器件清單表1 主要元器件清單元件類型 型號 備注電阻3003個4702個1K2個4.7K5個排阻4.7K1個電容30p2個10p1個22u2個100u2個三極管PN42494個顯示器4位共陽數(shù)碼管1個溫度傳感器DS18B201個總線驅(qū)動器74HC24

36、51個單片機AT89C20511個附錄B 源程序源程序：TIMEL EQU 0E0HTIMEH EQU 0B1HTEMPHEAD EQU 36HBITST DATA 20HTIME1SOK BIT BITST.1TEMPONEOK BIT BITST.2TEMPL DATA 26HTEMPH DATA 27HTEMPHC DATA 28HTEMPLC DATA 29HTEMPDIN BIT P3.7ORG 0000HLJMP STARTORG 000BHLJMP T0ITORG 100HSTART:MOV SP,#60HCLSMEM:MOV R0,#20HMOV R1,#60HCLSMEM1:

37、MOV R0,#00HINC R0DJNZ R1,CLSMEM1MOV TMOD,#00100001BMOV TH0,#TIMELMOV TL0,#TIMEHSJMP INITERROR:NOPLJMP STARTNOPINIT:NOPSETB ET0SETB TR0SETB EAMOV PSW,#00HCLR TEMPONEOKLJMP MAINT0IT:PUSH PSWMOV PSW,#10HMOV TH0,#TIMEHMOV TL0,#TIMELINC R7CJNE R7,#32H,T0IT1MOV R7,#00HSETB TIME1SOKT0IT1:POP PSWRETIMAIN:LC

38、ALL DISP1JNB TIME1SOK,MAINCLR TIME1SOKJNB TEMPONEOK,MAIN2LCALL READTEMP1LCALL CONVTEMPLCALL DISPBCDLCALL DISP1MAIN2:LCALL READTEMPSETB TEMPONEOKLJMP MAININITDS1820:SETB TEMPDINNOPNOPCLR TEMPDINMOV R6,#0A0HDJNZ R6,$MOV R6,#0A0HDJNZ R6,$SETB TEMPDINMOV R6,#32HDJNZ R6,$MOV R6,#3CHLOOP1820:MOV C,TEMPDIN

39、JC INITOUTDJNZ R6,LOOP1820MOV R6,#64HDJNZ R6,$SJMP INITDS1820RETINITOUT:SETB TEMPDINRETREADDS1820:MOV R7,#08HSETB TEMPDINNOPNOPREADLOOP:CLR TEMPDINNOPNOPNOPSETB TEMPDINMOV R6,#07HDJNZ R6,$MOV C,TEMPDINMOV R6,#3CHDJNZ R6,$RRC ASETB TEMPDINDJNZ R7,READLOOPMOV R6,#3CHDJNZ R6,$RETWRITEDS1820:MOV R7,#08H

40、SETB TEMPDINNOPNOPWRITELOOP:CLR TEMPDINMOV R6,#07HDJNZ R6,$RRC AMOV TEMPDIN,CMOV R6,#34HDJNZ R6,$SETB TEMPDINDJNZ R7,WRITELOOPRETREADTEMP:LCALL INITDS1820MOV A,#0CCHLCALL WRITEDS1820MOV R6,#34HDJNZ R6,$MOV A,#44HLCALL WRITEDS1820MOV R6,#34HDJNZ R6,$RETREADTEMP1:LCALL INITDS1820MOV A,#0CCHLCALL WRITE

41、DS1820MOV R6,#34HDJNZ R6,$MOV A,#0BEHLCALL WRITEDS1820MOV R6,#34HDJNZ R6,$MOV R5,#09HMOV R0,#TEMPHEADMOV B,#00HREADTEMP2:LCALL READDS1820MOV R0,AINC R0READTEMP21:LCALL CRC8CALDJNZ R5,READTEMP2MOV A,BJNZ READTEMPOUTMOV A,TEMPHEAD+0MOV TEMPL,AMOV A,TEMPHEAD+1MOV TEMPH,AREADTEMPOUT:RETCONVTEMP:MOV A,TEMPHANL A,#80HJZ TEMPC1CLR CMOV A,TEMPLCPL AADD A,#01HMOV TEMPL,AMOV A,TEMPHCPL AADDC A,#00HMOV TEMPH,AMOV TEMPHC,#0BHSJMP T