室內(nèi)溫度控制報(bào)警器 (優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì))

1、中國石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目： 室內(nèi)溫度控制報(bào)警器 學(xué)習(xí)中心： 年級(jí)專業(yè)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 導(dǎo)師單位： 中國石油大學(xué)論文完成時(shí)間： 年 月 日2摘 要本設(shè)計(jì)采用直接數(shù)字控制（DDC）對(duì)加熱爐進(jìn)行控制，使其溫度穩(wěn)定在某一個(gè)值上。并且具有鍵盤輸入溫度給定值，LED數(shù)碼管顯示溫度值和溫度達(dá)到極限時(shí)提醒操作人員注意的功能。溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學(xué)反應(yīng)過程都與溫度密切相關(guān)，因此溫度控制是生產(chǎn)自動(dòng)化的重要任務(wù)。一.對(duì)于不同生產(chǎn)情況和工藝要求下的溫度控制，所采用的加熱方式，燃料，控制方 二.溫度控制系統(tǒng)的組成框圖采用典型的反饋式溫度控制系統(tǒng)，組成部分見正

2、文圖。其中數(shù)字控制器的功能由微型機(jī)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。三. 溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及總述圖中由 420mA 變送器I ， A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成輸入通道，用于采集爐內(nèi)的溫度信號(hào)。其中，變送器選用 XTR101 ，它將熱電偶信號(hào)（溫度信號(hào)）變?yōu)?420mA 電流輸出，再由高精密電流 / 電壓變換器 RCV420 將 420mA 電流信號(hào)變?yōu)?05V 標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，以供 A/D 轉(zhuǎn)換用。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量與爐溫的給定值數(shù)字化后進(jìn)行比較，即可得到實(shí)際爐溫和給定爐溫的偏差。爐溫的設(shè)定值由鍵盤輸入。由 MC51 構(gòu)成的數(shù)字控制器按最小行運(yùn)算，計(jì)算出所得。關(guān)鍵詞：PID控制器，A/D轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器38目 錄摘 要i目錄i

3、i第1章 前言1第2章 開發(fā)平臺(tái)及工具的選用32.1 PROTEL 99SE 簡介32.2 Protel99組成42.3 Protel99主要特色52.4 Protel99的主要特性如下：5第3章 KEIL 8.02簡介73.1 8051開發(fā)工具73.2 uVision2集成開發(fā)環(huán)境73.2.1項(xiàng)目管理73.2.2 集成功能83.3 編輯器和調(diào)試器83.3.1源代碼編輯器83.3.2 C51編譯器93.3.3 代碼優(yōu)化103.3.4 RTX51實(shí)時(shí)核模塊113.3.5 RTX51實(shí)時(shí)核模塊123.3.6 測試程序133.3.7 C51V7版增強(qiáng)功能介紹143.4 在系統(tǒng)編程軟件SLISP簡介1

4、4第4章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)164.1 元器件基本知識(shí)164.1.1 單片機(jī)AT89S51164.1.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD0809214.1.3 溫度傳感器 AD590244.1.4 數(shù)碼管LED顯示器244.2原理圖及功能244.2.1原理圖 （圖4.2.1-2）244.2.2 功能24第5章 軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)245.1 流程圖245.2 源代碼24第6章 結(jié)論24致 謝24參考文獻(xiàn)24第1章 前言控制算法是微機(jī)化控制軟件系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，整個(gè)系統(tǒng)的控制功能主要由控制算法來實(shí)現(xiàn)。目前提出的控制算法有很多種。在生產(chǎn)過程自動(dòng)的發(fā)展歷程中，PID控制是歷史最久、生命力最強(qiáng)的基本控制方式。它是最早發(fā)展起來

5、的控制策略之一，由于其算法簡單、優(yōu)越性好和可靠性高，實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和理論分析都表明，PID控制能滿足相當(dāng)多工業(yè)對(duì)象的控制要求，尤其適用于可建立精確模型的確定性控制系統(tǒng)。雖然隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展和其它各種先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)將會(huì)有更新的發(fā)展，但是，PID控制技術(shù)仍然不會(huì)過時(shí)，它還將在今后很長一段時(shí)間內(nèi)占據(jù)主導(dǎo)地位。近十幾年來，單片機(jī)在生產(chǎn)過程控制、自動(dòng)檢測、數(shù)據(jù)采集與處理、科技計(jì)算、商業(yè)管理和辦公室自動(dòng)化等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)具有體積小、重量輕、耗能省、價(jià)格低、可靠性高和通用靈活等優(yōu)點(diǎn)，因此也廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星定向、汽車火花控制、交通管理和微波爐等專用控制上。近幾年來，單片機(jī)的發(fā)展更為迅

6、速，它已滲透到諸多學(xué)科和領(lǐng)域，以及人們生活的各個(gè)方面。由于單片機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域正得到越來越廣泛的應(yīng)用，世界上許多集成電路生廠家相繼推出了各種類型的單片機(jī)。在單片機(jī)家族的眾多成員中，MCS-51系列單片機(jī)以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)及高可靠性和高性能價(jià)格比，迅速占領(lǐng)了工業(yè)測控和自動(dòng)化工程應(yīng)用的主要市場，成為國內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中的主流。目前可用于MCS-51系列單片機(jī)開發(fā)的硬件越來越多，與其配套的各類開發(fā)系統(tǒng)、各種軟件也日趨完善，因此，可以極方便的利用現(xiàn)有資源，開發(fā)出用于不同目的的各類應(yīng)用系統(tǒng)第2章 開發(fā)平臺(tái)及工具的選用2.1 PROTEL 99SE 簡介隨著計(jì)算機(jī)業(yè)的發(fā)展，從80年代中期計(jì)算機(jī)應(yīng)用

7、進(jìn)入各個(gè)領(lǐng)域。在這種背景下，87、88年由美國ACCEL Technologies Inc推出了第一個(gè)應(yīng)用于電子線路設(shè)計(jì)軟件包TANGO，這個(gè)軟件包開創(chuàng)了電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）的先河。這個(gè)軟件包現(xiàn)在看來比較簡陋，但在當(dāng)時(shí)給電子線路設(shè)計(jì)帶來了設(shè)計(jì)方法和方式的革命，人們紛紛開始用計(jì)算機(jī)來設(shè)計(jì)電子線路，直到今天在國內(nèi)許多科研單位還在使用這個(gè)軟件包。 隨著電子業(yè)的飛速發(fā)展，TANGO日益顯示出其不適應(yīng)時(shí)代發(fā)展需要的弱點(diǎn)。為了適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，Protel Technology公司以其強(qiáng)大的研發(fā)能力推出了Protel For Dos作為TA

8、NGO的升級(jí)版本，從此Protel這個(gè)名字在業(yè)內(nèi)日益響亮。表2-1 開發(fā)軟件和版本與功能軟件名稱版本功能PROTEL99SE繪制原理圖KEIL8.02原程序的編寫、調(diào)試以及燒寫文件的生成SL ISP燒寫程序八十年代末，Windows系統(tǒng)開始日益流行，許多應(yīng)用軟件也紛紛開始支持Windows操作系統(tǒng)。Protel也不例外，相繼推出了Protel For Windows 1.0、Protel For Windows1.5等版本。這些版本的可視化功能給用戶設(shè)計(jì)電子線路帶來了很大的方便，設(shè)計(jì)者再也不用記一些繁瑣的命令，也讓用戶體會(huì)到資源共享的樂趣。

9、九十年代中，Win95開始出現(xiàn)，Protel也緊跟潮流，推出了基于Win95的3.X版本。3.X版本的Protel加入了新穎的主從式結(jié)構(gòu)，但在自動(dòng)布線方面卻沒有什么出眾的表現(xiàn)。另外由于3.X版本的Protel是16位和32位的混合型軟件不太穩(wěn)定。98年，Protel公司推出了給人全新感覺的Proel98。Protel98以其出眾的自動(dòng)布線能力獲得了業(yè)內(nèi)人士的一直好評(píng)。99年，Protel公司又推出了最新一代的電子線路設(shè)計(jì)系統(tǒng)Protel99。在Protel99中加入了許多全新的特色2.2 Protel99組成1.原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)是用于原理圖設(shè)計(jì)的Advanced Schematic

10、系統(tǒng)。這部分包括用于設(shè)計(jì)原理圖的原理圖編輯器Sch以及用于修改、生成零件的零件庫編輯器SchLib。2.印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)是用于電路板設(shè)計(jì)的Advanced PCB。這部分包括用于設(shè)計(jì)電路板的電路板編輯器PCB以及用于修改、生成零件封裝的零件封裝編輯器PCBLib3.信號(hào)模擬仿真系統(tǒng)信號(hào)模擬仿真系統(tǒng)是用于原理圖上進(jìn)行信號(hào)模擬仿真的SPICE 3f5系統(tǒng)。4.可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng) Protel99內(nèi)置編輯器可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)是基于CUPL的集成于原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)的PLD設(shè)計(jì)系統(tǒng)。這部分包括用于顯示、編輯文本的文本編輯器Text和用于顯示、編輯電子表格的電子表格編

11、輯器Spread。2.3 Protel99主要特色Protel99是基于Win95/WinNT/Win98/Win2000的純32位電路設(shè)計(jì)制版系統(tǒng)。Protel99提供了一個(gè)集成的設(shè)計(jì)環(huán)境，包括了原理圖設(shè)計(jì)和PCB布線工具，集成的設(shè)計(jì)文檔管理，支持通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行工作組協(xié)同設(shè)計(jì)功能。2.4 Protel99的主要特性如下：Protel99系統(tǒng)針對(duì)Windows NT4/9X作了純32位代碼優(yōu)化，使得Protel99設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定而且高效。SmartTool（智能工具）技術(shù)將所有的設(shè)計(jì)工具集成在單一的設(shè)計(jì)環(huán)境中。SmartDoc（智能文檔）技術(shù)將所有的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)文件儲(chǔ)存在單一的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫中，用設(shè)計(jì)

12、管理器來統(tǒng)一管理。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫以.ddb為后綴方式，在設(shè)計(jì)管理器中統(tǒng)一管理。使用設(shè)計(jì)管理器 統(tǒng)一管理的文檔是在Protel99中新提出來的，以前版本中沒有。SmartTeam（智能工作組）技術(shù)能讓多個(gè)設(shè)計(jì)者通過網(wǎng)絡(luò)安全地對(duì)同一設(shè)計(jì)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)，再通過工作組管理功能將各個(gè)部分集成到設(shè)計(jì)管理器中。PCB自動(dòng)布線規(guī)則條件的復(fù)合選項(xiàng)極大的方便了布線規(guī)則的設(shè)計(jì)。用在線規(guī)則檢查功能支持集成的規(guī)則驅(qū)動(dòng)PCB布線。繼承的PCB自動(dòng)布線系統(tǒng)最新的使用了人工智能技術(shù)，如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊專家系統(tǒng)、模糊理論和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，即使對(duì)于很復(fù)雜的電路板其布線結(jié)果也能達(dá)到專家級(jí)的水平對(duì)印刷電路板設(shè)計(jì)時(shí)的自動(dòng)布局采用兩種不

13、同的布局方式，即Cluster Placer（組群式）和基于統(tǒng)計(jì)方式（Statistical Placer）。在以前版本中只提供了基于統(tǒng)計(jì)方式的布局。Protel99新增加了自動(dòng)布局規(guī)則設(shè)計(jì)功能，Placement標(biāo)簽頁是在Protel99中新增加的，用來設(shè)置自動(dòng)布局規(guī)則。增強(qiáng)的交互式布局和布線模式，包括“Push-and-shove”（推擠）。電路板信號(hào)完整性規(guī)則設(shè)計(jì)和檢查功能可以檢測出潛在的阻抗匹配、信號(hào)傳播延時(shí)和信號(hào)過載等問題。Signal Integrity標(biāo)簽頁也是在Protel99中新增加的，用來進(jìn)行信號(hào)完整性的有關(guān)規(guī)則設(shè)計(jì)。零件封裝類生成器的引入改進(jìn)了零件封裝的管理功能。廣泛的集

14、成向?qū)Чδ芤龑?dǎo)設(shè)計(jì)人員完成復(fù)雜的工作。原理圖到印刷電路板的更新功能加強(qiáng)了Sch和PCB之間的聯(lián)系。完全支持制版輸出和電路板數(shù)控加工代碼文件生成?？梢酝ㄟ^Protel Library Development Center升級(jí)廣泛的器件庫。可以用標(biāo)準(zhǔn)或者用戶自定義模板來生成新的原理圖文件。集成的原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)收集了超過60000元器件。通過完整的SPICE 3f5仿真系統(tǒng)可以在原理圖中直接進(jìn)行信號(hào)仿真。可以選擇超過60中工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)電路板布線模板或者用戶可以自己生成一個(gè)電路板模板Protel99開放的文檔功能使得用戶通過API調(diào)用方式進(jìn)行三次開發(fā)。集成的（Macro）宏編程功能支持使用Clien

15、t Basic編程語言第3章 KEIL 8.02簡介3.1 8051開發(fā)工具KEIL C51標(biāo)準(zhǔn)C編譯器為8051微控制器的軟件開發(fā)提供了C語言環(huán)境,同時(shí)保留了匯編代碼高效,快速的特點(diǎn)。C51編譯器的功能不斷增強(qiáng)， 使你可以更加貼近CPU本身，及其它的衍生產(chǎn)品。C51已被完全集成到uVision2的集成開發(fā)環(huán)境中，這個(gè)集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，項(xiàng)目管理器，調(diào)試器。uVision2 IDE可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。 C51 V7版本是目前最高效、靈活的8051開發(fā)平臺(tái)。它可以支持所有8051的衍生產(chǎn)品，也可以支持所有兼容的仿真器，同時(shí)支持其它第三 方開發(fā)工具。因此，

16、C51 V7版本無疑是8051開發(fā)用戶的最佳選擇。3.2 uVision2集成開發(fā)環(huán)境3.2.1項(xiàng)目管理工程(project)是由源文件、開發(fā)工具選項(xiàng)以及編程說明三部分組成的。一個(gè)單一的uVision2工程能夠產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)程序。產(chǎn)生目標(biāo)程序的源文件構(gòu)成“組”。開發(fā)工具選項(xiàng)可以對(duì)應(yīng)目標(biāo)，組或單個(gè)文件。Vision2包含一個(gè)器件數(shù)據(jù)庫(device database)，可以自動(dòng)設(shè)置匯編器、編譯器、連接定位器及調(diào)試器選項(xiàng)，來滿足用戶充分利用特定微控制器的要求。此數(shù)據(jù)庫包含：片上存儲(chǔ)器和外圍設(shè)備的信息，擴(kuò)展數(shù)據(jù)指針(extra data pointer)或者加速器(math accelerato

17、r)的特性。uVision2可以為片外存儲(chǔ)器產(chǎn)生必要的連接選項(xiàng)：確定起始地址和規(guī)模。3.2.2 集成功能 uVision2的強(qiáng)大功能有助于用戶按期完工。 (1).集成源極瀏覽器利用符號(hào)數(shù)據(jù)庫使用戶可以快速瀏覽源文件。用詳細(xì)的符號(hào)信息來優(yōu)化用戶變數(shù)存儲(chǔ)器。 (2).文件尋找功能：在特定文件中執(zhí)行全局文件搜索。 (3).工具菜單：允許在V2集成開發(fā)環(huán)境下啟動(dòng)用戶功能。 (4).可配置SVCS接口：提供對(duì)版本控制系統(tǒng)的入口。 (5).PCLINT接口：對(duì)應(yīng)用程序代碼進(jìn)行深層語法分析。 (6).Infineon的EasyCase接口：集成塊集代碼產(chǎn)生。 (7).Infineon的DAVE功能：協(xié)助用戶

18、的CPU和外部程序。DAVE工程可被直接輸入uVision2 3.3 編輯器和調(diào)試器3.3.1源代碼編輯器 uVision2編輯器包含了所有用戶熟悉的特性。彩色語法顯像和文件辯識(shí)都對(duì)C源代碼進(jìn)行和優(yōu)化。可以在編輯器內(nèi)調(diào)試程序，它能提供一種自然的調(diào)試環(huán)境，使你更快速地檢查和修改程序。 2.斷點(diǎn)uVision2允許用戶在編輯時(shí)設(shè)置程序斷點(diǎn)（甚至在源代碼未經(jīng)編譯和匯編之前）。用戶啟動(dòng)V2調(diào)試器之后，斷點(diǎn)即被激活。斷點(diǎn)可設(shè)置為條件表達(dá)式，變量或存儲(chǔ)器訪問，斷點(diǎn)被觸發(fā)后，調(diào)試器命令或調(diào)試功能即可執(zhí)行。在屬性框(attributes column)中可以快速瀏覽斷點(diǎn)設(shè)置情況和源程序行的位置。代碼覆蓋率信息

19、可以讓你區(qū)分程序中已執(zhí)行和未執(zhí)行的部分。3.調(diào)試函數(shù)語言 uVision2中，你可以編寫或使用類似C的數(shù)語言進(jìn)行調(diào)試。 (1).內(nèi)部函數(shù)：如printf, memset, rand及其它功能的函數(shù)。 (2).信號(hào)函數(shù)：模擬產(chǎn)生CPU的模擬信號(hào)和脈沖信號(hào)(simulate analog and digital inputs to CPU)。 (3).用戶函數(shù)：擴(kuò)展指令范圍，合并重復(fù)動(dòng)作。 4.變量和存儲(chǔ)器 用戶可以在編輯器中選中變呈來觀察其取值。雙層窗口顯示，可進(jìn)行以下調(diào)整： (1).當(dāng)前函數(shù)的局部變量 (2).用戶在兩個(gè)不同watch窗口頁面上的自定義變量 (3).堆棧調(diào)用(call stac

20、k)頁面上的調(diào)用記錄（樹）(call tree) (4).不同格式的四個(gè)存儲(chǔ)區(qū) 3.3.2 C51編譯器KEIL C51編譯器在遵循ANSI標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，為8051微控制器系列特別設(shè)計(jì)。語言上的擴(kuò)展能讓用戶使用應(yīng)用中的所有資源。1.存儲(chǔ)器和特殊功能寄存器的存取 C51編譯器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)8051系列所有資源的操作。SFR的存取由sfr和sbit兩個(gè)關(guān)鍵字來提供。變量可旋轉(zhuǎn)到任一個(gè)地址空間。用關(guān)鍵字at還能把變量放入固定的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)模式（大，中，?。Q定了變量的存儲(chǔ)類型。 連接定位器支持的代碼區(qū)可達(dá)32個(gè)，這就允許用戶在原有64KROM的8015基礎(chǔ)上擴(kuò)展程序。在V2的編譯器和許多高性能仿真器中，可以

21、支持應(yīng)用程序的調(diào)試。 2.中斷功能 C51允許用戶使用C語言編寫中斷服務(wù)程序，快速進(jìn)、出代碼和寄存器區(qū)的轉(zhuǎn)換功能使C語言中斷功能更加高效。 可再入功能是用關(guān)鍵字來定義的多任務(wù)中斷或非中斷的代碼要求必須具備可再入功能。 3.靈活的指針 C51提供了靈活高效的指針。通用指針用3個(gè)字節(jié)來存儲(chǔ)存儲(chǔ)器類型及目標(biāo)地址，可以在8051的任意存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)存取任何變量。 特殊指針在聲明的同時(shí)已指定了存儲(chǔ)器類型，指向某一特定的存儲(chǔ)區(qū)域。由于地址的存儲(chǔ)只需12字節(jié)，因此，指針存取非常迅速。3.3.3 代碼優(yōu)化 1.通用代碼優(yōu)化 (1).常量重疊(constant folding) (2).通用子表達(dá)式刪除(common

22、 subexpression elimination) 7.循環(huán) (loop rotation) (3).長度縮減速(reduction) 8.死碼刪除(dead code elimination) (4).控制流優(yōu)化(control flow optimization) 9.通用Tail Merging (5).寄存器變量使用(register variable usage) 10.通用子程序塊打包(block subroutine packing) (6).寄存器間參數(shù)傳遞(parameter passing in register) 2.8051特殊優(yōu)化 (1).孔頸優(yōu)化(peephol

23、e optimization) 4.數(shù)字覆蓋(overlaying) (2).跳轉(zhuǎn)分支優(yōu)化(switch-case optimization) 5.擴(kuò)展入口優(yōu)化(extended access optimization) (3).中斷函數(shù)優(yōu)化(interrupt function optimization) 3.寄存器優(yōu)化 C51為函數(shù)參數(shù)和局域變量分配了9個(gè)CPU寄存器。寄存器間最多可傳遞三個(gè)參數(shù)。P全局寄存器優(yōu)化可刪除不必要代碼，優(yōu)化CPU寄存器設(shè)備。 4. C語言實(shí)時(shí)庫 C51實(shí)時(shí)庫含100多種功能，其中大多數(shù)是可再入的。庫支持所有的ANSI C的程序，與嵌入式應(yīng)用程序的限制相符。 固有

24、程序?yàn)橛布峁┨厥庵噶睿纾簄op, testbit, rol, ror。 5.A51宏匯編 A51宏匯編支持標(biāo)準(zhǔn)宏和MPL宏。要實(shí)現(xiàn)快速產(chǎn)生匯編程序SHELL，就直接使用C51編譯器的SRC。在新的A51 V7版本中，允許用戶C包含的頭文件來定義常量和SFR。如今，一個(gè)單一頭文件可被應(yīng)用到X程序和匯編程序中。 3.3.4 RTX51實(shí)時(shí)核模塊RTX51多任務(wù)實(shí)時(shí)內(nèi)核可以簡化那些過程復(fù)雜，時(shí)間緊迫的軟件項(xiàng)目。RTX51是無版稅的，完全集成到Keil C51工具鏈上，支持C語言和匯編語言程序，也完全支持代碼區(qū)的應(yīng)用程序。RTX51完全支持： 標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)（用一個(gè)共享寄存器區(qū)） 快速任務(wù)（用一個(gè)專用寄

25、存器區(qū)） CAN 郵箱（為內(nèi)部任務(wù)通信） 存儲(chǔ)池(memory pools) RTX51 Tiny是簡化后的內(nèi)核，適于單片機(jī)系統(tǒng)。 RTX51和RTX51 Tiny都可使用戶創(chuàng)建和撤消任務(wù)，發(fā)送和接收信號(hào)，也可執(zhí)行其它操作系統(tǒng)管理。 1.上下文切換（任務(wù)切換） ().輪詢方式：(round-robin)每個(gè)任務(wù)在一個(gè)規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)運(yùn)行，當(dāng)一個(gè)任務(wù)的時(shí)間段結(jié)束時(shí)，另一個(gè)任務(wù)隨之開始。 (2).搶占方式(preemptive)：優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)最先執(zhí)行，直到被一個(gè)具有更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)打斷，或是為等待某個(gè)事件而主動(dòng)放棄控制權(quán)。 2.事件與中斷 RTX 51支持下列事件 (1).Timeouts: 延

26、遲到特定定時(shí)點(diǎn) (2).Intervals: 延遲一段時(shí)間間隔 (3).Signals: 協(xié)調(diào)內(nèi)部任務(wù)操作 (4).Messages: 在任務(wù)間互傳信息(5).Interrupts: 處理硬件中斷 (6).Semaphores: 共享有限資源RTX51同時(shí)支持中斷功能，可以向任務(wù)中發(fā)送或從任務(wù)中接收信號(hào)和信息。 3.3.5 RTX51實(shí)時(shí)核模塊RTX51多任務(wù)實(shí)時(shí)內(nèi)核可以簡化那些過程復(fù)雜，時(shí)間緊迫的軟件項(xiàng)目。RTX51是無版稅的，完全集成到Keil C51工具鏈上，支持C語言和匯編語言程序，也完全支持代碼區(qū)的應(yīng)用程序。RTX51完全支持： 標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)（用一個(gè)共享寄存器區(qū)）快速任務(wù)（用一個(gè)專用寄存

27、器區(qū)） CAN 郵箱（為內(nèi)部任務(wù)通信） 存儲(chǔ)池(memory pools) RTX51 Tiny是簡化后的內(nèi)核，適于單片機(jī)系統(tǒng)。 RTX51和RTX51 Tiny都可使用戶創(chuàng)建和撤消任務(wù)，發(fā)送和接收信號(hào)，也可執(zhí)行其它操作系統(tǒng)管理。 1.上下文切換（任務(wù)切換） ().輪詢方式：(round-robin)每個(gè)任務(wù)在一個(gè)規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)運(yùn)行，當(dāng)一個(gè)任務(wù)的時(shí)間段結(jié)束時(shí)，另一個(gè)任務(wù)隨之開始。 (2).搶占方式(preemptive)：優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)最先執(zhí)行，直到被一個(gè)具有更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)打斷，或是為等待某個(gè)事件而主動(dòng)放棄控制權(quán)。 2.事件與中斷 RTX 51支持下列事件 (1).Timeouts: 延遲

28、到特定定時(shí)點(diǎn) (2).Intervals: 延遲一段時(shí)間間隔 (3).Signals: 協(xié)調(diào)內(nèi)部任務(wù)操作 (4).Messages: 在任務(wù)間互傳信息(5).Interrupts: 處理硬件中斷 (6).Semaphores: 共享有限資源RTX51同時(shí)支持中斷功能，可以向任務(wù)中發(fā)送或從任務(wù)中接收信號(hào)和信息。 3.3.6測試程序uVision2調(diào)試器具備所有常規(guī)源極調(diào)試，符號(hào)調(diào)試特性以及歷史跟蹤，代碼覆蓋，復(fù)雜斷點(diǎn)等功能DDE界面和shift語言支持自動(dòng)程序測試 1.CPU和外設(shè)模擬裝置 uVision2為8051及衍生產(chǎn)品提供了高速模擬功能和片上擴(kuò)展口在對(duì)話框內(nèi)可直接觀察和修改值，也可以用預(yù)

29、裝的C-LIKE宏指令書寫符號(hào)函數(shù)來提供動(dòng)態(tài)輸入。 2.目標(biāo)監(jiān)控器 uVision2含一個(gè)可配置的監(jiān)控器，可測試目標(biāo)器件上的軟件體。監(jiān)控器用uVision2的調(diào)試器直接工作，可支持代碼區(qū)。它要求目標(biāo)系統(tǒng)具備6字節(jié)堆棧空間，6KB的代碼和256字節(jié)Xdata RAM。 c.MCB517/251啟動(dòng)工具包 在開始一項(xiàng)8051工程時(shí)，MCB啟動(dòng)工具會(huì)對(duì)你有很大幫助。每一個(gè)啟動(dòng)工具包括一套2K字節(jié)的開發(fā)工具和許多可快速運(yùn)行的舉例程序。用戶可在檢測8051性能的同時(shí)，查看開發(fā)工具的可行性。 MCB517AC板含高性能Infineon C517A單片機(jī)，它提供標(biāo)準(zhǔn)8052外圍設(shè)備和A/D轉(zhuǎn)換器，PWM，搜

30、索比較，8位數(shù)據(jù)指針，一個(gè)高速運(yùn)算單元。同時(shí)包含對(duì)81C90CAN控制器和代碼區(qū)的支持。 3.3.7 C51V7版增強(qiáng)功能介紹 C51 V7版提供了很多新的和增強(qiáng)的功能，使開發(fā)8051嵌入式應(yīng)用比以前更加簡單。C51 V7版新功能包括：新版編譯器和連接器更加優(yōu)化，可以縮短程序的大??；能完全模擬支持的器件更多，如Philips 80C51MX, Dallas 80C390和Analog Devices MicroConverters；新的ISD51系統(tǒng)內(nèi)調(diào)試器，允許在不變的目標(biāo)硬件上調(diào)試程序；可更好地支持Philips 51MX的24位地址；RTX51 Tiny增加了新功能，它比以前更小，但提供

31、的功能更多。若您需要更多的信息，敬請(qǐng)?jiān)L問。 3.4 在系統(tǒng)編程軟件SLISP簡介SLISP是由廣州天河雙龍電子有限公司開發(fā)的MCU在系統(tǒng)編程軟件。支持的下載線有兩種：雙龍電子的串行通信下載線SL-AVRL和并行通信下載線AVR-ISP。支持的器件為ATMEL公司的AT89S系列（包含AT89S51/52）和AVR系列。支持的文件格式：INTEL格式的HEX文件、EEP文件，二進(jìn)制BIN文件。支持緩沖區(qū)數(shù)據(jù)修改和保存，緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)可以保存為二進(jìn)制BIN文件，INTEL格式的HEX或EEP文件。當(dāng)用戶保存單獨(dú)的EEPROM數(shù)據(jù)文件時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇EEP文件。緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)還可以保存為C程序中的cha

32、r或unsigned char類型數(shù)組文件，以方便程序開發(fā)者處理某些特殊應(yīng)用 。軟件通過串口和下載線相連接，支持USB轉(zhuǎn)換成的串口通信，適合一些使用沒有串口的NOTE BOOK的用戶。下載線默認(rèn)的波特率為19200，用戶可以向雙龍公司訂購波特率較高的下載線，以提高在系統(tǒng)編程的速度。增加了項(xiàng)目管理，在項(xiàng)目文件中可以保存您設(shè)置的所有的編程參數(shù)，如熔絲設(shè)置、FLASH和EEPROM中的數(shù)據(jù)、以及RC校準(zhǔn)、序列號(hào)設(shè)置等一些參數(shù)。緩沖區(qū)數(shù)據(jù)編輯窗口中可以顯示校驗(yàn)和。在使用并行下載線編程時(shí)，編程速度是可以調(diào)節(jié)的，分TURBO、FAST、NORMAL和SLOW四檔，請(qǐng)根據(jù)自己系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率進(jìn)行選擇。一般情況

33、下可以參照表3.4-1進(jìn)行選擇表3-2 SL ISP下的模式與時(shí)鐘對(duì)照表模式時(shí)鐘TURBO沒有延時(shí)FAST大約100KHZNORMAL大約50KHZSLOW大約5KHZ，適于32.768KHZ超低頻系統(tǒng)TURBO SLOW大約1KHZ，支持16KHZ以下的時(shí)鐘頻率注意：1、部分PC機(jī)可能不支持TURBO模式，建議選擇FAST以下的模式。2、選擇TURBO模式可以獲得最快的編程速度，但對(duì)系統(tǒng)的要求會(huì)高，如果出現(xiàn)進(jìn)入不了編程模式或校驗(yàn)出錯(cuò)，請(qǐng)降低編程速度。第4章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)4.1 元器件基本知識(shí)4.1.1 單片機(jī)AT89S511.主要特性 與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容 4K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Fla

34、sh存儲(chǔ)器 1000次擦寫周期 全靜態(tài)工作：0Hz33MHz 32個(gè)可編程I/O口線 2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 6個(gè)中斷源 全雙工UART串行通道 低功耗空閑和掉電模式 掉電后中斷可喚醒 看門狗定時(shí)器 雙數(shù)據(jù)指針 靈活的ISP編程（字或字節(jié)模式） 4.0-5.5V電壓工作范圍2.內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖4.1.1-1是單片機(jī)AT89S51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)總框圖。它可以劃分為CPU、存儲(chǔ)器、并行口、串行口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和中斷邏輯幾個(gè)部分。CPU由運(yùn)算器和控制邏輯構(gòu)成。其中包括若干特殊功能寄存器（SFR）AT89S51時(shí)鐘有兩種方式產(chǎn)生，即內(nèi)部方式和外部方式。 AT89S51在物理上有四個(gè)存儲(chǔ)空間：片內(nèi)/片外程序存儲(chǔ)

35、大路、片內(nèi)/片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。片內(nèi)有256B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM和4KB的程序存儲(chǔ)器ROM。除此之外，還可以在片外擴(kuò)展RAM和ROM，并且和有64KB的尋址范圍。AT89S51內(nèi)部有一個(gè)可編程的、全雙工的串行接口。它串行收發(fā)存儲(chǔ)在特殊功能寄存器SFR的串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF中的數(shù)據(jù)。圖4-1 AT89S51 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖AT89S51共有4個(gè)（P0、P1、P2、P3口）8位并行I/O端口，共32個(gè)引腳。P0口雙向I/O口，用于分時(shí)傳送低8位地址和8位數(shù)據(jù)信號(hào)；P1、P2、P3口均為準(zhǔn)雙向I/O口；其中P2口還用于傳送高8位地址信號(hào)；P3口每一引腳還具有特殊功能（圖4.1.1-2），用于特殊信號(hào)的輸入

36、輸出和控制信號(hào)。AT89S51內(nèi)部有兩個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1。最大計(jì)數(shù)值為216-1。工作方式和定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的選擇由指令來確定。圖4-2 AT89S51的時(shí)鐘電路表3.1 P3口引腳的特殊功能引腳號(hào)第二功能P3.0RXD(串行輸入)P3.1TXD(串行輸出)P3.2INT0(外部中斷)P3.3INT1(外部中斷)0P3.4T0(定時(shí)器0外部輸入)P3.5T1(定時(shí)器1外部輸入)P3.6WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)P3.7RD (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)中斷系統(tǒng)允許接受5個(gè)獨(dú)立的中斷源，即兩個(gè)外部中斷，兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷以及一個(gè)串行口中斷。c.外部特性（引腳功能）AT89S5

37、1芯片有40條引腳，雙列直插式封裝引腳圖如4.1.1-3所示：Vcc (40)：電源+5V Vss (20): 接地XTAL1（19）和XTAL2（18）：圖4 -3 AT89S51引腳圖使用內(nèi)部振蕩電路時(shí)，用來接石英晶體和電容；使用外部時(shí)鐘時(shí)，用來輸入時(shí)鐘脈沖。P0口（3932）：雙向I/O口，既可作地址/數(shù)據(jù)總線口用，也可作普通I/O口用。P1口（18）：準(zhǔn)雙向通用I/O口。P2口（2128）：準(zhǔn)雙向口，既可作地址總線口輸出地址高8位，也可作普通I/O口用。 P3口（1017）：多用途口，既可作普通I/O口，也可按每位定義的第二功能操作。ALE/PROG（30）：地址鎖存信號(hào)輸出端。在訪問

38、片外豐儲(chǔ)器時(shí)，若ALE為有效高電平，則P0口輸出地址低8位，可以用ALE信號(hào)作外部地址鎖存信號(hào)。公式（21）fALE=1/6fOSC ,也可作系統(tǒng)中其它芯片的時(shí)鐘源。第二功能PROG是對(duì)EPROM編程時(shí)的編程脈沖輸入端。RST/VPD（9）：復(fù)位信號(hào)輸入端。AT89S51接通電源后，在時(shí)鐘電路作用下，該腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，使內(nèi)部復(fù)位。第二功能是VPD，即備用電源輸入端。當(dāng)主電源Vcc發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時(shí)，VPD將為RAM提供備用電源，保證存儲(chǔ)在RAM中的信號(hào)不丟失。EA/Vpp(31):內(nèi)部和外部程序存儲(chǔ)器選擇線。EA=0時(shí)訪問外部ROM 0000HFFFFH；EA=1

39、時(shí)，地址0000H0FFFH空間訪問內(nèi)部ROM，地址1000HFFFFH空間訪問外部ROM。PSEN（29）：片外程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，低電平有效4.1.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD08091.主要特性 8路8位AD轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位。具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫恕?轉(zhuǎn)換時(shí)間為100s單個(gè)5V電源供電 模擬輸入電壓范圍05V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 工作溫度范圍為-4085攝氏度低功耗，約15mW。2.內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4.1.2-1所示，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型DA轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。因此

40、，ADC0809可處理8路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出能力，既可與各種微處理器相連，也可單獨(dú)工作。輸入輸出與TTL兼容。圖4-3 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖3.外部特性（引腳功能）ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖4.1.2-2所示。下面說明各引腳功能。圖4-4 ADC0809引腳圖IN0IN7：8路模擬量輸入端。2-12-8：8位數(shù)字量輸出端。ALE（22）：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。START（6）： AD轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，輸入，高電平有效。EOC（7）： AD轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng)AD轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 OE（9）：數(shù)據(jù)輸出允

41、許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)AD轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 CLK（10）：時(shí)鐘脈沖輸入端。典型值為640KHZ。REF（+）、REF（-）：參考電壓輸入端。Vcc（11）：電源，5V。GND（13）：地。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。表4.1.2-3所示。表4.1.2-3 ADDA、ADDB、ADDC模擬通道地址碼ADDCADDBADDA輸入通道000IN001IN010IN011IN100IN101IN110IN111IN4.ADC0809的工作過程首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。

42、此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) AD轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到AD轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖剑甘続D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)OE輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。4.1.3 溫度傳感器 AD5901.主要特性AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：流過器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)，即： mA/K （4.1.3-1）式中： 流過器件（AD590）的電流，單位為mA；T熱力學(xué)溫度，

43、單位為K。AD590的測溫范圍為-55+150。AD590的電源電壓范圍為4V30V。電源電壓可在4V6V范圍變化，電流 變化1mA，相當(dāng)于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞，輸出電阻為710MW。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在-55+150范圍內(nèi)，非線性誤差為±0.3。AD590的輸出電流值說明：其輸出電流是以絕對(duì)溫度零度（-273）為基準(zhǔn)，每增加1，它會(huì)增加1A輸出電流，因此在室溫25時(shí)，其輸出電流Iout=（273+25）=298A。2.內(nèi)部結(jié)構(gòu) 集成溫度傳感器實(shí)質(zhì)上是一種半導(dǎo)體集成電路

44、，它是利用晶體管的b-e結(jié)壓降的不飽和值VBE與熱力學(xué)溫度T和通過發(fā)射極電流I的下述關(guān)系實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測： （4.1.3-2）式中：K波爾茲常數(shù)； q電子電荷絕對(duì)值。集成溫度傳感器具有線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出和電流輸出兩種。電壓輸出型的靈敏度一般為10mV/K，溫度0時(shí)輸出為0，溫度25時(shí)輸出2.982V。電流輸出型的靈敏度一般為1mA/K。圖4-4 AD590引腳圖3.外部特性（引腳功能）Vcc(0):電源430v GND(1):接地。4.典型應(yīng)用電路AD590產(chǎn)生的電流與絕對(duì)溫度成正比，它可接收的工作電壓為4V3

45、0V檢測的溫度范圍為55150，它有非常好的線性輸出性能，溫度每增加1，其電流增加1uA圖4.1.3-4是AD590用于測量熱力學(xué)溫度的基本應(yīng)用電路。因?yàn)榱鬟^AD590的電流與熱力學(xué)溫度成正比，當(dāng)電阻10kW時(shí)，輸出電壓VO隨溫度的變化為10mV/K。圖4-5 AD590其本應(yīng)用電路Vo的值為電流I乘上10K，以室溫25而言，輸出值為10K×298A=2.98V測量Vo時(shí)，不可分出任何電流，否則測量值會(huì)不準(zhǔn)。由于AD590的增益有偏差，電阻也有誤差，因此應(yīng)對(duì)電路進(jìn)行調(diào)整。表4-3 AD590溫度與電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系表攝氏溫度（單位：）AD590電流（單位：uA）經(jīng)10K電壓（單位：V）-

46、10263.22.6320273.22.73210283.22.83220293.22.93230303.23.03240313.23.13250323.23.23260333.23.332100373.23.7324.1.4 數(shù)碼管LED顯示器1綜合知識(shí)數(shù)碼顯示器有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)顯示兩種顯示方式。LED顯示器工作在靜態(tài)顯示方式時(shí)，其陰極點(diǎn)（或陽極）連接在一起接地（或+5V），每一個(gè)的段選線（a,b,c,d,e,f,g,p）分別與一個(gè)8位口相連。LED顯示 器工作在動(dòng)態(tài)顯示方式時(shí)，段選碼端口I/O1用來輸出顯示字符的段選碼，I/O2輸出位選碼。I/O1不斷送待顯示字符的段選碼，I/O2不斷送出不同

47、的位掃描碼，并使每位顯示字符顯示一段時(shí)間，一般為15mS。利用眼睛的禮視覺慣性，從顯示器上便可以見到相當(dāng)穩(wěn)定的數(shù)字顯示。2.引腳功能如圖4.1.4-1所示：段選（a,b,c,d,e,f,g,p）：對(duì)應(yīng)8個(gè)發(fā)光二極管，接I/O口，共陰（或共陽）時(shí)接地（或+5V），根據(jù)條件控制發(fā)光二極管的亮或滅。位選（A,B,C,D）:共陰（或共陽）時(shí)接地（或+5V）分別用選中對(duì)應(yīng)位的LED圖4-6 4位LED引腳圖4.2原理圖及功能4.2.1原理圖 （圖4.2.1-2）圖4-7 4位溫度顯示器原理圖4.2.2 功能利用AD590溫度傳感器完成溫度的測量，把轉(zhuǎn)換的溫度值的模擬量送入ADC0809的其中一個(gè)通道進(jìn)行

48、A/D轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換的結(jié)果進(jìn)行溫度值變換之后送入數(shù)碼管顯示。再根據(jù)限定條件來控制發(fā)光二極管的亮與滅。第5章 軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)5.1 流程圖圖5-1主程序流程圖圖5-2主邏輯流程圖圖5-3 中斷服務(wù)程序流程圖5.2 源代碼#include <reg51.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned intuchar code dispbitcode=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7;/*LED位選*/uchar code dispcode=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7

49、f,0x6f,0x00,0x40;/*0，1，2-9，正（不顯），負(fù)*/uchar dispbuf=0,0,0,10,10,10,10,10;uchar dispcount=0;uchar getdata=0;unsigned long temp=0;uchar i;bit sflag=0; /*正負(fù)標(biāo)志*/sbit ST=P30;sbit OE=P31;sbit EOC=P32;sbit LED=P34;/*當(dāng)溫度超過10度且低于30度時(shí)LED亮*/void main (void) LED=1; ST=0; OE=0; TMOD=0x10; TH1=(65536-4000)/256; /*T1工作于方式1下。每4mS采集一次數(shù)據(jù)，且刷新一次LED*/ TL1= (65536-4000)% 256; TR1=1; ET1=1; EA=1; ST=1; ST=0;While (1) void t1 (void) interrupt 3 using 0 TH1= (65536-4000)/256; TL1= (65536-4000)% 256; if(EOC=1) /*轉(zhuǎn)換完畢，顯示*/ OE=1; getdata= P0;OE=0;temp= getdata;temp+=168; if (temp<273.2) temp= 27