精品毕业论文--基于80c51单片机的数字温度计控制系统的设计

精品毕业论文--基于80c51单片机的数字温度计控制系统的设计内容摘要：

这个电信号可以使用模数转换的电路即 A/D 转换电路将模拟信号转换为数字信号，数字信号再送给处理单元，如单片机或者 PC 机等，处理单元经过内部的软件计算将这个数字信号和温度联系起来，成为可 以显 示出 来的 温度 数值 ，如 氏度 ，然 后通 过显 示单 元，如LED,LCD 或者电脑屏幕等显示出来给人观察。 这样就完成了数字温度计的基本测温功能。 本文是基于 AT89S51 单片机，采用数字温度传感器 DS18B20， 利用DS18B20 不需要 A/D 转换，课直接 进行温度采集显示，报警的数字温度计设计。 包括传感器数据采集电路，温度显示电路，上下限报警调整电路，单片机主板电路等组成。 8 第 2章 开发工具 Proteus与 Keil Proteus 软件 Proteus简介 Proteus 软件是英国 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。 它不仅具有其它EDA 工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。 它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。 虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。 Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 (仿真软件 )，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到 PCB 设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。 是目前世界上唯一将电路仿 真软件、 PCB 设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持 805HC1 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086和 MSP430等，2020年即将增加 Cortex 和 DSP 系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。 在编译方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MPLAB 等多种编译器。 该软件的特点是： 1. 实现了单片机仿真和 SPICE 电路仿真相结合，具有模拟电路仿真、数字电路仿真、各种单片机 (51 系列、 AVR、 PIG 等常用的 MCU)及其外围电路 (如LCD、 RAM、 ROM、键盘、 LED、 A/D、 D/A……) 组成的系统仿真。 2. 提供了多种虚拟仪器。 如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等，调试非常方便。 3. 提供软件调试功能，同时支持第三方的软件编译和调试环境，如 Keil 等软件。 4. 具有强大的原理图绘制功能。 Proteus 与其它单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机 CPU 的工作情况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。 因此在仿真和程序调试时，关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变 ,而是从工程的角度直接看程序运 行和电路工作的过程和结果。 对于这样的仿真实验．从某种意义上讲，是弥补了．实验和工程应用阉脱节的矛盾和现象。 同时，当硬件调试成功后，利用Proteus ARES 软件，很容易获得其 PCB 图，为今后的制造提供了方便。 4 大功能模块 1. 智能原理图设计（ ISIS） 丰富的器件库：超过 27000种元器件，可方便地创建新元件。 智能的器件搜索：通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件。 智能化的连线功能：自动连线功能使连接导线简单快捷，大大缩短绘图时间。 9 支持总线结构：使用总线器件和总线布线 使电路设计简明清晰。 可输出高质量图纸：通过个性化设置，可以生成印刷质量的 BMP 图纸，可以方便地供 WORD、 POWERPOINT 等多种文档使用。 2. 完善的电路仿真功能（ Prospice） ProSPICE 混合仿真 ： 基于工业标准 SPICE3F5，实现数字 /模拟电路的混合仿真。 超过 27000个仿真器件：可以通过内部原型或使用厂家的 SPICE 文件自行设计仿真器件， Labcenter 也在不断地发布新的仿真器件，还可导入第三方发布的仿真器件。 多样的激励源 ： 包括直流、正弦、脉冲、分段线性脉冲、 音频（使用wav 文件）、指数信号、单频 FM、数字时钟和码流，还支持文件形式的信号输入。 丰富的虚拟仪器： 13种虚拟仪器，面板操作逼真，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、直流电压 /电流表、交流电压 /电流表、数字图案发生器、频率计 /计数器、逻辑探头、虚拟终端、 SPI 调试器、 I2C 调试器等。 生动的仿真显示 ： 用色点显示引脚的数字电平，导线以不同颜色表示其对地电压大小，结合动态器件（如电机、显示器件、按钮）的使用可以使仿真更加直观、生动 高级图形仿真功能（ ASF）：基于图标的分析可以精确分析电路的 多项指标，包括工作点、瞬态特性、频率特性、传输特性、噪声、失真、傅立叶频谱分析等。 3. 独特的单片机协同仿真功能（ VSM） 支 持主 流的 CPU 类型 ： 如 ARM7 、 8051/52 、 AVR、 PIC10/1PIC1 PIC18 、 PIC24 、 dsPIC3 HC11 、 BasicStamp 、 8086 、 MSP430等， CPU 类型随着版本升级还在继续增加，如即将支持 CORTEX、 DSP 处理器。 支持通用外设模型：如字符 LCD 模块、图形 LCD 模块、 LED 点阵、 LED 七段显示模块、键盘 /按键、直流 /步进 /伺服电机、 RS232虚拟终端、电子温度计等等，其 COMPIM（ COM 口物理接口模型）还可以使仿真电路通过 PC 机串口和外部电路实现双向异步串行通信。 实时仿真 ： 支持 UART/USART/EUSARTs 仿真、中断仿真、 SPI/I2C仿真、 MSSP 仿真、 PSP 仿真、 RTC 仿真、 ADC 仿真、 CCP/ECCP 仿真。 编译及调试：支持单片机汇编语言的编辑 /编译 /源码级仿真，内带805 AVR、 PIC 的汇编编译器，也可以与第三方集成编译环境（如IAR、 Keil 和 Hitech）结合，进行高级语言的源码级仿 真和调试。 4. 实用的 PCB 设计平台 原理图到 PCB 的快速通道： 原理图设计完成后，一键便可进入ARES 的 PCB 设计环境，实现从概念到产品的完整设计。 先进的自动布局 /布线功能 ： 支持器件的自动 /人工布局；支持无网格 10 自动布线或人工布线；支持引脚交换 /门交换功能使 PCB 设计更为合理。 完整的 PCB 设计功能 ： 最多可设计 16个铜箔层， 2个丝印层， 4个机械层（含板边），灵活的布线策略供用户设置，自动设计规则检查， 3D 可视化预览。 多种输出格式的支持 ： 可以输出多种格式文件，包括 Gerber 文件的导入 或导出，便利与其它 PCB 设计工具的互转（如 protel）和 PCB 板的设计和加工。 ISIS 智能原理图输入系统 ISIS 是 PROTEUS 系统的中心 ,它远不仅是一个图表库。 它是具有控制原理图画图的外观的超强的设计环境。 无论用户的要求是快速实现复杂设计的仿真以及 PCB 设计 ,还是设计精美的原理图以供出版 ,ISIS 都可以很好的完成。 ISIS 提供给用户图形外观包括线宽、填充类型、字符等的全部控制，使用户能够生成如杂志上看到一样精美的原理图，远胜过 CAD 软件绘制出的稀薄的线条。 画完图可以以图形文件输出，或 者拷贝到剪切板以便其他文件使用。 这就使得 ISIS 成为制作技术文件，学术论文，项目报告的理想工具，也是 PCB 设计的一个出色的前端。 画图的外形由风格模板定义。 此外，此方案允许用户定制元件库提供的库部件的外观。 Proteus简单应用 图 21 proteus 界面图 1. 绘制原理图：绘制原理图要在原理图编辑窗口中的蓝色方框内完成。 原理图编辑窗口的操作是不同于常用的 WINDOWS 应用程序的，正确的操作是：用左键放置元件；右键选择元件；双击右键删除元件；右键拖选多个元件；先右键后左键编辑元件属性；先 右键后左键拖动元件；连线用左键，删除用右键；改连接线：先右击连线，再左键拖动；中键放缩原理图。 11 2. 定制自己的元件：有三个个实现途径，一是用 PROTEUS VSM SDK 开发仿真模型，并制作元件；另一个是在已有的元件基础上进行改造，比如把元件改为 bus 接口的；还有一个是利用已制作好 (别人的 )的元件，我们可以到网上下载一些新元件并把它们添加到自己的元件库里面。 3. SubCircuits 应用：用一个子电路可以把部分电路封装起来，这样可以节省原理图窗口的空间。 Keil软件 Keil软件简介 Keil C51是美国 Keil Software 公司出品的 51系列兼容单片机 C 语言软件开发系统，与汇编相比， C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。 用过汇编语言后再使用 C 来开发，体会更加深刻。 Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全 Windows 界面。 另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到 Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。 在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。 Keil C51软件是一个基于 32位 Windows 环境的应用程序，支持 C 语言和汇编语言编程，其 μVision(通常称为μV2)。 Keil 提供包括 C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，由以下几部分组成： μVision IDE 集成开发环境 C51编译器、 A51汇编器、 LIB51库管理器、 BL51连接 /定位器、 OH51目标文件生成器以及 Monitor5 RTX51实时操作系统。 Keil软件调试功能 应用 Keil 进行软件仿真开发 的主要步骤为：编写源程序并保存 —建立工程并添加源文件 —设置工程 —编译 /汇编、连接，产生目标文件 —程序调试。 Keil使用 “工程 ”(Project)的概念，对工程 (而不能对单一的源程序 )进行编译 /汇编、连接等操作。 工程的建立、设置、编译 /汇编及连接产生目标文件的方法非常易于掌握。 首先选择菜单 FileNew… ，在源程序编辑器中输入汇编语言或 C 语言源程序 (或选择 FileOpen… ，直接打开已用其它编辑器编辑好的源程序文档 )并保存，注意保存时必须在文件名后加上扩展名 .asm(.a51)或 .c；然后选择菜单ProjectNew Project… ，建立新工程并保存 (保存时无需加扩展名，也可加上扩展名 .uv2)；工程保存后会立即弹出一个设备选择对话框，选择 CPU 后点确定返回主界面。 这时工程管理窗口的文件页 (Files)会出现 “Target1”，将其前面 +号展开，接着选择 Source Group1，右击鼠标弹出快捷菜单，选择 “Add File to Group „Source Group1‟”，出现一个对话框，要求寻找并加入源文件 (在加入一个源文件后，该对话框不会消失，而是等待继续加入其它文件 )。 加入文件后点 close 返回主界面，展开 “Source Group1”前面 +号，就会看到所加入的文件，双击文件名，即可打开该源程序文件。 紧接着对工程进行设置，选择工程管理窗口的 12 Target1，再选择 ProjectOption for Target„Target1‟(或点右键弹出快捷菜单再选择该选项 )，打开工程属性设置对话框，共有 8 个选项卡，主要设置工作包括在Target 选项卡中设置晶振频率、在 Debug 选项卡中设置实验仿真板等，如要写片，还必须在 Output 选项卡中选中 “Creat Hex Fi”；其它选项卡内容一般可取默认值。 工 程设置后按 F7 键 (或点击编译工具栏上相应图标 )进行编译 /汇编、连接以及产生目标文件。 成功编译 /汇编、连接后，选择菜单 DebugStart/Stop Debug Session(或按Ctrl+F5 键 )进入程序调试状态， Keil 提供对程序的模拟调试功能，内建一个功能强大的仿真 CPU 以模拟执行程序。 Keil 能以单步执行 (按 F11 或选择 DebugStep)、过程单步执行 (按 F10 或选择 DebugStep Over)、全速执行等多种运行方式进行程序调试。 如果发现程序有错，可采用在线汇编功能对程序进行在线修改 (DebugInline Assambly…) ，不必执行先退出调试环境、修改源程序、对工程重新进行编译 /汇编和连接、然后再次进入调试状态的步骤。 对于一些必须满足一定条件 (如按键被按下等 )才能被执行的、难以用单步执行方式进行调试的程序行，可采用断点设置的方法处理 (DebugInsert/Remove Breakpoint 或 DebugBreakpoints… 等 )。 在模拟调试程序后，还须通过编程器将 .hex 目标文件烧写入单片机中才能观察目标样机真实的运行状况。 本章主要简单介绍了研究本课题需 要用到的仿真软件 Proteus 和编译软件Keil，了解了这两种软件发展，功能和初步用法，了解了 pro。