單片機原理第九章

1、1本講主要內(nèi)容本講主要內(nèi)容v9.1 單片機應用系統(tǒng)的研制單片機應用系統(tǒng)的研制v9.2 磁電機性能智能測試臺的研制磁電機性能智能測試臺的研制v9.3 水產(chǎn)養(yǎng)殖水體多參數(shù)測控儀水產(chǎn)養(yǎng)殖水體多參數(shù)測控儀v9.4 課程設(shè)計：單片機溫度控制實驗裝置的研制課程設(shè)計：單片機溫度控制實驗裝置的研制v9.5 單片機的單片機的 C語言程序開發(fā)語言程序開發(fā)2v主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 從總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、可靠性設(shè)計從總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、可靠性設(shè)計、系統(tǒng)調(diào)試與測試等幾個方面介紹了單片機應用系統(tǒng)、系統(tǒng)調(diào)試與測試等幾個方面介紹了單片機應用系統(tǒng)設(shè)計的方法及基本過程，并給出了典型設(shè)計實例，同設(shè)計的方法及基本

2、過程，并給出了典型設(shè)計實例，同時還簡單介紹了時還簡單介紹了C51編程方法和編程方法和Keil C51開發(fā)系統(tǒng)。開發(fā)系統(tǒng)。重點在于單片機應用系統(tǒng)開發(fā)的方法與實際應用，難重點在于單片機應用系統(tǒng)開發(fā)的方法與實際應用，難點在于將單片機應用系統(tǒng)開發(fā)的方法應用于實際工程點在于將單片機應用系統(tǒng)開發(fā)的方法應用于實際工程中，設(shè)計出最優(yōu)的單片機應用系統(tǒng)。中，設(shè)計出最優(yōu)的單片機應用系統(tǒng)。3v 9.1 單片機應用系統(tǒng)研制過程單片機應用系統(tǒng)研制過程4v9.1.1 總體設(shè)計總體設(shè)計1 1明確設(shè)計任務(wù)明確設(shè)計任務(wù) 認真進行目標分析，根據(jù)應用場合、工作環(huán)境、具體用途，考慮系統(tǒng)的認真進行目標分析，根據(jù)應用場合、工作環(huán)境、具體用

3、途，考慮系統(tǒng)的可靠性、通用性、可維護性、先進性，以及成本等，提出合理的、詳盡的可靠性、通用性、可維護性、先進性，以及成本等，提出合理的、詳盡的功能技術(shù)指標。功能技術(shù)指標。 2 2器件選擇器件選擇（1 1）單片機選擇）單片機選擇 主要從性能指標如字長、主頻、尋址能力、指令系統(tǒng)、內(nèi)部寄存器狀主要從性能指標如字長、主頻、尋址能力、指令系統(tǒng)、內(nèi)部寄存器狀況、存儲器容量、有無況、存儲器容量、有無A/DA/D、D/AD/A通道、功耗、價能比等方面進行選擇。對通道、功耗、價能比等方面進行選擇。對于一般的測控系統(tǒng)，選擇于一般的測控系統(tǒng)，選擇8 8位機即能滿足要求。位機即能滿足要求。5（2）外圍器件的選擇）外圍

4、器件的選擇 外圍器件應符合系統(tǒng)的精度、速度和可靠性、功耗、抗干擾等方面的要求。應考慮外圍器件應符合系統(tǒng)的精度、速度和可靠性、功耗、抗干擾等方面的要求。應考慮功耗、電壓、溫度、價格、封裝形式等其他方面的指標，應盡可能選擇標準化、功耗、電壓、溫度、價格、封裝形式等其他方面的指標，應盡可能選擇標準化、模塊化、功能強、集成度高的典型電路。模塊化、功能強、集成度高的典型電路。3總體設(shè)計總體設(shè)計 總體設(shè)計就是根據(jù)設(shè)計任務(wù)、指標要求和給定條件，設(shè)計出符合現(xiàn)場條件的軟、硬總體設(shè)計就是根據(jù)設(shè)計任務(wù)、指標要求和給定條件，設(shè)計出符合現(xiàn)場條件的軟、硬件方案。并進行方案優(yōu)化。應劃分硬件、軟件任務(wù)，畫出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。要合

5、理件方案。并進行方案優(yōu)化。應劃分硬件、軟件任務(wù)，畫出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。要合理分配系統(tǒng)內(nèi)部的硬件、軟件資源。包括以下幾個方面：分配系統(tǒng)內(nèi)部的硬件、軟件資源。包括以下幾個方面： （1）從系統(tǒng)功能需求出發(fā)設(shè)計功能模塊。包括顯示器、鍵盤、數(shù)據(jù)采集、檢測、通）從系統(tǒng)功能需求出發(fā)設(shè)計功能模塊。包括顯示器、鍵盤、數(shù)據(jù)采集、檢測、通信、控制、驅(qū)動、供電方式等信、控制、驅(qū)動、供電方式等 （2）從系統(tǒng)應用需求分配元器件資源。包括定時器）從系統(tǒng)應用需求分配元器件資源。包括定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、串行口、計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、串行口、I/O接口、接口、A/D、D/A、信號調(diào)理、時鐘發(fā)生器等。、信號調(diào)理、時鐘發(fā)生器等。 （3

6、）從開發(fā)條件與市場情況出發(fā)選擇元器件。包括仿真器、編程器、元器件、語言）從開發(fā)條件與市場情況出發(fā)選擇元器件。包括仿真器、編程器、元器件、語言、程序設(shè)計的簡易等。、程序設(shè)計的簡易等。 （4）從系統(tǒng)可靠性需求確定系統(tǒng)設(shè)計工藝。包括去耦、光隔、屏蔽、印制板、低功）從系統(tǒng)可靠性需求確定系統(tǒng)設(shè)計工藝。包括去耦、光隔、屏蔽、印制板、低功耗、散熱、傳輸距離耗、散熱、傳輸距離/速度、節(jié)電方式、掉電保護、軟件措施等。速度、節(jié)電方式、掉電保護、軟件措施等。6v9.1.2 硬件設(shè)計硬件設(shè)計 由總體設(shè)計所給出的硬件框圖所規(guī)定的硬件功能，在確定單片機類型由總體設(shè)計所給出的硬件框圖所規(guī)定的硬件功能，在確定單片機類型的基礎(chǔ)

7、上進行硬件設(shè)計、實驗。進行必要的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計，制作出印刷電的基礎(chǔ)上進行硬件設(shè)計、實驗。進行必要的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計，制作出印刷電路板，組裝后即完成了硬件設(shè)計。路板，組裝后即完成了硬件設(shè)計。 一個單片機應用系統(tǒng)的硬件設(shè)計包含系統(tǒng)擴展和系統(tǒng)的配置（按照系統(tǒng)功一個單片機應用系統(tǒng)的硬件設(shè)計包含系統(tǒng)擴展和系統(tǒng)的配置（按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備）兩部分。能要求配置外圍設(shè)備）兩部分。1硬件電路設(shè)計的一般原則 （1）采用新技術(shù)，注意通用性，選擇典型電路。）采用新技術(shù)，注意通用性，選擇典型電路。 （2）向片上系統(tǒng)（）向片上系統(tǒng)（SOC）方向發(fā)展。擴展接口盡可能采用）方向發(fā)展。擴展接口盡可能采用PSD等器件等器件。

8、（3）注重標準化、模塊化。）注重標準化、模塊化。 （4）滿足應用系統(tǒng)的功能要求，并留有適當余地，以便進行二次開發(fā)）滿足應用系統(tǒng)的功能要求，并留有適當余地，以便進行二次開發(fā)。 （5）工藝設(shè)計時要考慮安裝、調(diào)試、維修的方便。）工藝設(shè)計時要考慮安裝、調(diào)試、維修的方便。72 2硬件電路各模塊設(shè)計的原則硬件電路各模塊設(shè)計的原則單片機應用系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)單片機應用系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu) 如下圖所示。如下圖所示。各模塊電路設(shè)計時應考慮以下幾個方面：各模塊電路設(shè)計時應考慮以下幾個方面： （1）存儲器擴展：類型、容量、速度和接口，盡量減）存儲器擴展：類型、容量、速度和接口，盡量減少芯片的數(shù)量。少芯片的數(shù)量。 （2）I/O

9、接口的擴展：體積、價格、負載能力、功能，接口的擴展：體積、價格、負載能力、功能，合適的地址譯碼方法。合適的地址譯碼方法。8 （3）輸入通道的設(shè)計：開關(guān)量（接口形式、電壓等級、隔離方式、擴）輸入通道的設(shè)計：開關(guān)量（接口形式、電壓等級、隔離方式、擴展接口等），模擬輸入通道（信號檢測、信號傳輸、隔離、信號處理、展接口等），模擬輸入通道（信號檢測、信號傳輸、隔離、信號處理、 A/D、擴展接口、速度、精度和價格等）。、擴展接口、速度、精度和價格等）。 （4）輸出通道的設(shè)計：開關(guān)量（功率、控制方式等），模擬量輸出通）輸出通道的設(shè)計：開關(guān)量（功率、控制方式等），模擬量輸出通道（輸出信號的形式、道（輸出信號的

10、形式、 D/A 、隔離方式、擴展接口等）、隔離方式、擴展接口等） （5）人機界面的設(shè)計：鍵盤、開關(guān)、撥碼盤、啟）人機界面的設(shè)計：鍵盤、開關(guān)、撥碼盤、啟/停操作、復位、顯示停操作、復位、顯示器、打印、指示、報警、擴展接口等。器、打印、指示、報警、擴展接口等。 （6）通信電路的設(shè)計：根據(jù)需要選擇）通信電路的設(shè)計：根據(jù)需要選擇RS-232C、RS-485、紅外收發(fā)等、紅外收發(fā)等通信標準。通信標準。 （7）印刷電路板的設(shè)計與制作：專業(yè)設(shè)計軟件（）印刷電路板的設(shè)計與制作：專業(yè)設(shè)計軟件（ Protel，OrCAD等）等）、設(shè)計、專業(yè)化制作廠家、安裝元件、調(diào)試等。、設(shè)計、專業(yè)化制作廠家、安裝元件、調(diào)試等。9

11、 （8）負載容限：總線驅(qū)動。）負載容限：總線驅(qū)動。 （9）信號邏輯電平兼容性：電平兼容和轉(zhuǎn)換。）信號邏輯電平兼容性：電平兼容和轉(zhuǎn)換。 （10）電源系統(tǒng)的配置：電源的組數(shù)、輸出功率、抗干擾。）電源系統(tǒng)的配置：電源的組數(shù)、輸出功率、抗干擾。 （11）抗干擾的實施：芯片、器件選擇、去耦濾波、印刷電路板布線、）抗干擾的實施：芯片、器件選擇、去耦濾波、印刷電路板布線、通道隔離等。通道隔離等。10v9.1.4 軟件設(shè)計軟件設(shè)計111總體規(guī)劃總體規(guī)劃 結(jié)合硬件結(jié)構(gòu)，明確軟件任務(wù)，確定具體實施的方法，合理分配資源。定義輸入/輸出、確定信息交換的方式（數(shù)據(jù)速率、數(shù)據(jù)格式、校驗方法、狀態(tài)信號等）、時間要求，檢查與

12、糾正錯誤。2程序設(shè)計技術(shù)程序設(shè)計技術(shù) 軟件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化，各功能程序?qū)嵭心K化、子程序化。一般有以下兩種設(shè)計方法： （1）模塊程序設(shè)計：優(yōu)點是單個功能明確的程序模塊的設(shè)計和調(diào)試比較方便，容易完成，一個模塊可以為多個程序所共享。其缺點是各個模塊的連接有時有一定難度。 （2）自頂向下的程序設(shè)計：優(yōu)點是比較符合于人們的日常思維，設(shè)計、調(diào)試和連接同時按一個線索進行，程序錯誤可以較早的發(fā)現(xiàn)。缺點是上一級的程序錯誤將對整個程序產(chǎn)生影響，一處修改可能引起對整個程序的全面修改。123程序設(shè)計（1）建立數(shù)學模型：描述出各輸入變量和各輸出變量之間的數(shù)學關(guān)系。）建立數(shù)學模型：描述出各輸入變量和各輸出變量之間的數(shù)學關(guān)

13、系。 （2）繪制程序流程圖：以簡明直觀的方式對任務(wù)進行描述。）繪制程序流程圖：以簡明直觀的方式對任務(wù)進行描述。 （3）程序的編制：選擇語數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、控制算法、存儲空間分配，系統(tǒng)）程序的編制：選擇語數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、控制算法、存儲空間分配，系統(tǒng)硬件資源的合理分配與使用，子程序的入硬件資源的合理分配與使用，子程序的入/出口參數(shù)的設(shè)置與傳遞。出口參數(shù)的設(shè)置與傳遞。 4軟件裝配 各程序模塊編輯之后，需進行匯編或編譯、調(diào)試，當滿足設(shè)計要求后各程序模塊編輯之后，需進行匯編或編譯、調(diào)試，當滿足設(shè)計要求后，將各程序模塊按照軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求連接起來，即為軟件裝配。在軟，將各程序模塊按照軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求連接起來，即為軟

14、件裝配。在軟件裝配時，應注意軟件接口。件裝配時，應注意軟件接口。13v9.1.5 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試單片機應用系統(tǒng)的軟、硬件制作完成后，必須反復進行調(diào)試、修單片機應用系統(tǒng)的軟、硬件制作完成后，必須反復進行調(diào)試、修改，直至完全正常工作，經(jīng)過測試，功能完全符合系統(tǒng)性能改，直至完全正常工作，經(jīng)過測試，功能完全符合系統(tǒng)性能指標要求，應用系統(tǒng)設(shè)計才算完成。指標要求，應用系統(tǒng)設(shè)計才算完成。 1硬件調(diào)試 （1 1）靜態(tài)檢查）靜態(tài)檢查 根據(jù)硬件電路圖核對元器件的型號、極性、安裝是否正根據(jù)硬件電路圖核對元器件的型號、極性、安裝是否正確，檢查硬件電路連線是否與電路圖一致，有無短路、虛焊確，檢查硬件電路連線是否與電路

15、圖一致，有無短路、虛焊等現(xiàn)象。等現(xiàn)象。 （2 2）通電檢查）通電檢查 通電檢查時，可以模擬各種輸入信號分別送入電路的各通電檢查時，可以模擬各種輸入信號分別送入電路的各有關(guān)部分，觀察有關(guān)部分，觀察I/O口的動作情況，查看電路板上有無元件過口的動作情況，查看電路板上有無元件過熱、冒煙、異味等現(xiàn)象，各相關(guān)設(shè)備的動作是否符合要求，熱、冒煙、異味等現(xiàn)象，各相關(guān)設(shè)備的動作是否符合要求，整個系統(tǒng)的功能是否符合要求。整個系統(tǒng)的功能是否符合要求。142 2軟件調(diào)試軟件調(diào)試 程序模塊編寫完成后，通過匯編或編譯后，在開發(fā)系統(tǒng)上進行調(diào)試。程序模塊編寫完成后，通過匯編或編譯后，在開發(fā)系統(tǒng)上進行調(diào)試。調(diào)試時應先分別調(diào)試各

16、模塊子程序，調(diào)試通過后，再調(diào)試中斷服務(wù)子程序調(diào)試時應先分別調(diào)試各模塊子程序，調(diào)試通過后，再調(diào)試中斷服務(wù)子程序，最后調(diào)試主程序，并將各部分進行聯(lián)調(diào)。，最后調(diào)試主程序，并將各部分進行聯(lián)調(diào)。3 3系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試 當硬件和軟件調(diào)試完成之后，就可以進行全系統(tǒng)軟、硬件調(diào)試，對于當硬件和軟件調(diào)試完成之后，就可以進行全系統(tǒng)軟、硬件調(diào)試，對于有電氣控制負載的系統(tǒng)，應先試驗空載，空載正常后再試驗負載情況。系有電氣控制負載的系統(tǒng)，應先試驗空載，空載正常后再試驗負載情況。系統(tǒng)調(diào)試的任務(wù)是排除軟、硬件中的殘留錯誤，使整個系統(tǒng)能夠完成預定的統(tǒng)調(diào)試的任務(wù)是排除軟、硬件中的殘留錯誤，使整個系統(tǒng)能夠完成預定的工作任務(wù)，達到要

17、求的性能指標。工作任務(wù)，達到要求的性能指標。4 4程序固化程序固化 系統(tǒng)調(diào)試成功之后，可以將程序通過專用程序固化器固化到系統(tǒng)調(diào)試成功之后，可以將程序通過專用程序固化器固化到ROM。155脫機運行調(diào)試脫機運行調(diào)試 將固化好程序的ROM插回到應用系統(tǒng)電路板的相應位置，即可脫機運行。系統(tǒng)試運行要連續(xù)運行相當長的時間（也稱為考機），以考驗其穩(wěn)定性。并要進一步進行修改和完善處理。6測試單片機系統(tǒng)的可靠性測試單片機系統(tǒng)的可靠性 單片機系統(tǒng)設(shè)計完成時，一般需進行單片機軟件功能的測試，上電、掉電測試，老化測試，靜電放電（ElectroStatic Discharge，ESD）抗擾度和電快進瞬變脈沖群（Elec

18、trical Fast Transient，EFT）抗擾度等測試?？梢允褂酶鞣N干擾模擬器來測試單片機系統(tǒng)的可靠性，還可以模擬人為使用中可能發(fā)生的破壞情況。 經(jīng)過調(diào)試、測試后，若系統(tǒng)完全正常工作，功能完全符合系統(tǒng)性能指標要求，則一個單片機應用系統(tǒng)的研制過程全部結(jié)束169.2 磁電機性能智能測試臺的研制磁電機性能智能測試臺的研制9.2.1 系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 雙缸摩托車上的磁電機有一個發(fā)電線圈和二個點火線圈雙缸摩托車上的磁電機有一個發(fā)電線圈和二個點火線圈，為摩托車提供前燈照明電壓，及通過放電器為發(fā)動機的二，為摩托車提供前燈照明電壓，及通過放電器為發(fā)動機的二個氣缸提供點火信號，其質(zhì)量直接影響到摩托車的

19、運行性能個氣缸提供點火信號，其質(zhì)量直接影響到摩托車的運行性能。目前，磁電機性能測試普遍使用人工觀察和判斷的方法。目前，磁電機性能測試普遍使用人工觀察和判斷的方法。 通常采用標準針狀放電器替代火花塞檢測點火裝置產(chǎn)生電火通常采用標準針狀放電器替代火花塞檢測點火裝置產(chǎn)生電火花的能力，用刻度盤加指針的方法來測取點火提前角，精度花的能力，用刻度盤加指針的方法來測取點火提前角，精度低，且效率低下。為此研制了磁電機性能智能測試臺，對雙低，且效率低下。為此研制了磁電機性能智能測試臺，對雙缸摩托車用磁電機的多項參數(shù)進行自動測試。缸摩托車用磁電機的多項參數(shù)進行自動測試。17v 測試內(nèi)容、條件及標準如下測試內(nèi)容、條

20、件及標準如下1點火線圈高壓絕緣介電強度測試點火線圈高壓絕緣介電強度測試 在放電器極距為11mm，磁電機轉(zhuǎn)速為6000rmin時，放電器應能產(chǎn)生每秒不少于50次的火花。2連續(xù)點火性能測試連續(xù)點火性能測試 磁電機在放電器極距為6mm時，最低連續(xù)點火轉(zhuǎn)速為280rmin，最高連續(xù)點火轉(zhuǎn)速為13 000rmin，每次運行20s，不能有缺火現(xiàn)象3照明及充電性能測試照明及充電性能測試 直流負載用2.2士0.05無感等效電阻，磁電機轉(zhuǎn)速為2400rmin時，直流負載電壓大于13.5V；磁電機轉(zhuǎn)速為6800rmin時，負載電壓應小于28V。4點火提前角與自動進角測試點火提前角與自動進角測試 點火提前角是磁電機

21、的點火信號超前于摩托車活塞上死點的角度。磁電機轉(zhuǎn)速為28013000rmin的范圍內(nèi)，點火提前角應能從15土2隨轉(zhuǎn)速升高而自動連續(xù)進角到41土2。280l 300rmin范圍內(nèi)點火提前角應為15土2，600013000rmin范圍內(nèi)點火提前角為41土2。189.2.2 測試系統(tǒng)硬件設(shè)計測試系統(tǒng)硬件設(shè)計 磁電機性能智能測試系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖磁電機性能智能測試系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖19接口電路原理圖接口電路原理圖20接口電路中有關(guān)節(jié)點電壓波形接口電路中有關(guān)節(jié)點電壓波形21v9.2.4 程序設(shè)計程序設(shè)計 系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)圖22v中斷服務(wù)程序流程圖中斷服務(wù)程序流程圖239.3 水產(chǎn)養(yǎng)殖水體多參數(shù)測控儀水

22、產(chǎn)養(yǎng)殖水體多參數(shù)測控儀 本系統(tǒng)以單片機為核心，采用RS-485協(xié)議組建分布式控制網(wǎng)絡(luò)，利用計算機自動檢測養(yǎng)殖水池的溫度、溶氧含量、渾濁度等各環(huán)境因子，通過對增氧機、電磁閥等執(zhí)行機構(gòu)的控制，可以把各項環(huán)境因子調(diào)整到合適的范圍，使魚類生長在最適宜環(huán)境條件下，系統(tǒng)還可以自動對大量現(xiàn)場數(shù)據(jù)和曲線進行分析，實現(xiàn)參數(shù)的自校正和自適應控制，真正達到了低成本、高效益的現(xiàn)代化水產(chǎn)養(yǎng)殖要求。在相關(guān)模型和軟件支持下，工控機和下位機均能在發(fā)生池水缺氧，溫度、酸堿度不適等異常情況時自動發(fā)出報警信號。24v監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖25溫度與溫度與PH值傳感器：值傳感器： 采用了配以導熱系數(shù)較大的不銹鋼保護鋼管

23、的鉑電阻元件、玻璃電極和參比電極組合在一起的塑殼可充式復合電極(上海雷磁E201C型復合電極)。溶解氧傳感器： 原電池式薄膜電極（青島昱昌科技有限公司的YC-DO-1溶解氧傳感器）。水位傳感器： 全溫度補償?shù)蛪毫鞲衅鳎缓懔鞴╇姡?70mV；電壓線性輸出；精度：氣壓傳感器： JQYB-1A型氣壓變送器，0110Kpa, 24VDC供電，05V輸出，精度： 北京昆侖海岸傳感技術(shù)中心生產(chǎn)。26前端橋式電路的輸出：系統(tǒng)設(shè)計保證如下條件：系統(tǒng)設(shè)計保證如下條件：前端橋式電路放大倍數(shù)前端橋式電路放大倍數(shù) 27vpH值調(diào)理電路值調(diào)理電路28vA/D與與D/A轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路29v單片機系統(tǒng)與看門狗電路單片機

24、系統(tǒng)與看門狗電路30v通信接口電路通信接口電路31v控制面板電路控制面板電路32系統(tǒng)主程序流程圖系統(tǒng)主程序流程圖33v 9.4 單片機溫度控制實驗裝置的研制單片機溫度控制實驗裝置的研制 單片機溫度控制實驗裝置的系統(tǒng)框圖見圖。該系統(tǒng)主要由單片機及擴展電路、固態(tài)繼電器（Solid State Relay,簡寫為SSR）、加熱元件、R/V變換電路、感溫元件、鋁塊、PC機等組成。其中單片機及擴展電路包括8255、ADC0809、鍵盤、LED顯示器、RS232/TTL 電平轉(zhuǎn)換電路及其它電路。34v 電熱絲為普通電烙鐵用電熱絲，用，用2 2根，固定在鋁塊的左右兩根，固定在鋁塊的左右兩側(cè)深孔內(nèi)，使鋁塊加溫

25、。側(cè)深孔內(nèi)，使鋁塊加溫。 v 熱敏電阻為負溫度系數(shù)熱敏電阻，其阻值隨周圍的溫度升高，其阻值隨周圍的溫度升高而減小。熱敏電阻嵌入鋁塊內(nèi)部來感知鋁塊溫度，通過而減小。熱敏電阻嵌入鋁塊內(nèi)部來感知鋁塊溫度，通過R/VR/V轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換電路，將鋁塊溫度轉(zhuǎn)化為對應的電壓。換電路，將鋁塊溫度轉(zhuǎn)化為對應的電壓。v ADC0809為模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，將，將R/VR/V轉(zhuǎn)換電路的模擬輸出電壓轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換電路的模擬輸出電壓轉(zhuǎn)換為對應的數(shù)字量，送單片機。為對應的數(shù)字量，送單片機。v SSR為過零觸發(fā)固態(tài)繼電器，只有在交流電壓的過零點附近才只有在交流電壓的過零點附近才能使雙向晶閘管觸發(fā)導通。該器件能對交流電進行控制的最能使雙向晶閘管

26、觸發(fā)導通。該器件能對交流電進行控制的最小周期為半個周波，即小周期為半個周波，即10ms10ms。35基本內(nèi)容基本內(nèi)容v1.熟悉單片機溫控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和溫控原理。了解常熟悉單片機溫控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和溫控原理。了解常用的溫控算法。用的溫控算法。v2.編制測溫程序。編制測溫程序。A/D轉(zhuǎn)換值在轉(zhuǎn)換值在LED顯示器上顯示，顯示器上顯示，鋁塊溫度由插入鋁塊深孔中的溫度計讀數(shù)反映。實測鋁塊溫度由插入鋁塊深孔中的溫度計讀數(shù)反映。實測鋁塊在升溫和降溫過程中的溫度鋁塊在升溫和降溫過程中的溫度/A/D轉(zhuǎn)換關(guān)系表。轉(zhuǎn)換關(guān)系表。v3.編制單片機溫控程序，在編制單片機溫控程序，在PC機上編譯后，經(jīng)串行機上編譯后，經(jīng)串行口

27、下載到單片機，并調(diào)試。口下載到單片機，并調(diào)試。36v連線圖37v設(shè)計說明設(shè)計說明 1. 1.數(shù)碼管顯示字形數(shù)碼管顯示字形 LED顯示器是由發(fā)光二極管構(gòu)成的字段組成的顯示器。顯示器是由發(fā)光二極管構(gòu)成的字段組成的顯示器。38v設(shè)計說明設(shè)計說明顯示程序任務(wù)：設(shè)置顯示緩沖區(qū)設(shè)置顯示緩沖區(qū)(7EH(7EH 79 H) 79 H) ，存放待顯示數(shù)據(jù)和字符（位置碼）。，存放待顯示數(shù)據(jù)和字符（位置碼）。顯示譯碼：程序存儲器中建立字形碼常數(shù)表，查表得出對應數(shù)據(jù)和字符的顯示譯碼：程序存儲器中建立字形碼常數(shù)表，查表得出對應數(shù)據(jù)和字符的字形碼。字形碼。輸出顯示：輸出字形碼到顯示端口輸出顯示：輸出字形碼到顯示端口。n2

28、.字位口表（從高位起） 位置G5G4G3G2G1G0數(shù)值20H10H08H04H02H01Hn3.鍵盤顯示原理圖3940v設(shè)計說明設(shè)計說明4.4.周波控制法：周波控制法： 實現(xiàn)溫度控制。以某一時間間隔（例如實現(xiàn)溫度控制。以某一時間間隔（例如200ms200ms）為）為1 1個控制周期個控制周期TcTc，調(diào)整每，調(diào)整每個控制周期中加到固態(tài)繼電器輸入端的控制信號個控制周期中加到固態(tài)繼電器輸入端的控制信號ucuc的寬度的寬度tptp，即可改變加，即可改變加到電熱絲上的電壓到電熱絲上的電壓uouo和平均功率。和平均功率。41v模塊流程模塊流程(1)顯示子程序模塊 采用動態(tài)顯示方式，即一位一位地輪流點亮

29、（掃描）6位顯示器。在8032RAM存儲器中設(shè)置六個顯示緩沖區(qū)單元7EH-79H，分別存放6位顯示器的顯示數(shù)據(jù)（從高到低）。42(2)鍵盤輸入模塊實驗系統(tǒng)有48的鍵盤結(jié)構(gòu)（見鍵掃顯示原理圖）。鍵盤的行線通過電阻接+5V，當鍵盤上沒有鍵閉合時所有的行線和列線都斷開，行線都為高電平。當鍵盤上某一鍵閉合時，則該鍵所對應的行線和列線都短路。CPU逐行逐列地檢查鍵盤的狀態(tài)，可判斷鍵盤上有無鍵閉合。CPU對鍵盤上閉合鍵的鍵號確定，可根據(jù)行線和列線的狀態(tài)計算求得，也可以根據(jù)行線和列線的狀態(tài)查表求得。43v 主程序和主程序和T0T0中斷服務(wù)程序。中斷服務(wù)程序。v T0T0設(shè)定設(shè)定10ms10ms定時中斷一次，

30、對測量結(jié)果進行采樣。定時中斷一次，對測量結(jié)果進行采樣。v 調(diào)節(jié)周期定為調(diào)節(jié)周期定為0.5秒秒44v9.5 單片機的單片機的C語言程序開發(fā)語言程序開發(fā)1. Keil軟件系統(tǒng)概述軟件系統(tǒng)概述2.Keil uVision2 Keil uVision2 是優(yōu)秀的單片機開發(fā)軟件之一是優(yōu)秀的單片機開發(fā)軟件之一,讀者可以向讀者可以向Keil公司代理公司代理周立功網(wǎng)站索取并下載周立功網(wǎng)站索取并下載得到得到, 解壓后在解壓后在Windows下下運行軟件包中的運行軟件包中的WINSetup.exe安裝，在桌面上有安裝，在桌面上有Keil uVision2圖標圖標,點擊后出現(xiàn)如圖所示界面，該集成軟件開發(fā)平臺，具有匯

31、點擊后出現(xiàn)如圖所示界面，該集成軟件開發(fā)平臺，具有匯編語言和編語言和C語言源代碼編輯、編譯、仿真于一體，它的人機界面語言源代碼編輯、編譯、仿真于一體，它的人機界面友好，操作方便，是友好，操作方便，是51單片機開發(fā)者的首選單片機開發(fā)者的首選。45v2. Keil Vision2軟件的運行軟件的運行n雙擊軟件圖標雙擊軟件圖標進入集成開發(fā)系統(tǒng)，如圖所示，界面由進入集成開發(fā)系統(tǒng)，如圖所示，界面由工程管理窗口、源程序編輯調(diào)試窗口和輸出窗口工程管理窗口、源程序編輯調(diào)試窗口和輸出窗口組成，組成，界面上還有菜單和工具欄。當系統(tǒng)工作時還有內(nèi)存窗界面上還有菜單和工具欄。當系統(tǒng)工作時還有內(nèi)存窗口，變量觀察窗口以及外圍

32、設(shè)備對話框出現(xiàn)，其中工口，變量觀察窗口以及外圍設(shè)備對話框出現(xiàn)，其中工程管理窗口有三個選擇頁面程管理窗口有三個選擇頁面File，Regs，Books。分別顯示當前項目的文件結(jié)構(gòu)、分別顯示當前項目的文件結(jié)構(gòu)、CPU的寄存器的值、的寄存器的值、CPU的附加說明文件。的附加說明文件。 462. Keil Vision2軟件的運行軟件的運行47v2. Keil Vision2軟件的運行軟件的運行48v2. Keil Vision2軟件的運行軟件的運行v 在軟件使用中還會出現(xiàn)下列窗口在軟件使用中還會出現(xiàn)下列窗口1. 主窗口（主窗口（Mainframe Window） 可設(shè)置其它各種調(diào)試窗口，設(shè)置斷點、觀察

33、點，修改地址空間，可設(shè)置其它各種調(diào)試窗口，設(shè)置斷點、觀察點，修改地址空間，v 加載文件等等；加載文件等等；2. 調(diào)試窗口（調(diào)試窗口（DEBUG Window） 支持用戶程序的各種顯示方式，可連續(xù)運行，單步運行用戶程序，支持用戶程序的各種顯示方式，可連續(xù)運行，單步運行用戶程序，v 并可在線匯編；并可在線匯編；3. 命令窗口（命令窗口（Command Window） 支持命令行的輸入；支持命令行的輸入；4. 觀察窗口（觀察窗口（Watch Window） 可設(shè)置所要觀察的變量、表達式等；可設(shè)置所要觀察的變量、表達式等；5. 寄存器窗口（寄存器窗口（Registe Window） 顯示內(nèi)部寄存器的內(nèi)

34、容，程序運行次數(shù)等；顯示內(nèi)部寄存器的內(nèi)容，程序運行次數(shù)等；6. 串口窗口（串口窗口（Serical Windows） 顯示串口接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)；顯示串口接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)；49v2. Keil Vision2軟件的運行軟件的運行在軟件使用中還會出現(xiàn)下列窗口在軟件使用中還會出現(xiàn)下列窗口 7. 性能分析窗口性能分析窗口 顯示所要觀察的各程序段占用顯示所要觀察的各程序段占用CPU的空間；的空間；8. 內(nèi)存窗口（內(nèi)存窗口（Memory Window） 顯示所選擇的內(nèi)存中的數(shù)據(jù)；顯示所選擇的內(nèi)存中的數(shù)據(jù)；9. 符號瀏覽窗口（符號瀏覽窗口（Symbol Browser Window） 顯示各種符號名稱，包括

35、專有符號，用戶自定義符號（函數(shù)名、顯示各種符號名稱，包括專有符號，用戶自定義符號（函數(shù)名、 變量、標號）等；變量、標號）等；10. 調(diào)用線窗口（調(diào)用線窗口（CallStack Window） 動態(tài)顯示當前執(zhí)行的程序段的函數(shù)調(diào)用關(guān)系；動態(tài)顯示當前執(zhí)行的程序段的函數(shù)調(diào)用關(guān)系；11. 代碼覆蓋窗口代碼覆蓋窗口 提供當前模塊內(nèi)各程序段中被執(zhí)行代碼的比率；提供當前模塊內(nèi)各程序段中被執(zhí)行代碼的比率； 12. 外圍設(shè)備窗口外圍設(shè)備窗口(peripherals) 顯示顯示I/O口，定時器，中斷，串口等外圍設(shè)備狀態(tài)；口，定時器，中斷，串口等外圍設(shè)備狀態(tài)；50v3. 菜單和工具欄菜單和工具欄Keil uVisio

36、n2Keil uVision2軟件菜單有軟件菜單有:File:File文件和命令菜單，文件和命令菜單，EditEdit是編輯和編輯命令是編輯和編輯命令菜單，菜單，ViewView是視圖菜單，是視圖菜單，ProjectProject是項目和項目命令菜單，是項目和項目命令菜單，DebugDebug是調(diào)試和是調(diào)試和調(diào)試命令菜單，調(diào)試命令菜單，F(xiàn)lashFlash存儲器下載設(shè)置菜單存儲器下載設(shè)置菜單,Peripherals,Peripherals是外圍器件菜單，是外圍器件菜單，ToolsTools是工具菜單，是工具菜單，SvcsSvcs是軟件版本控制系統(tǒng)菜單，是軟件版本控制系統(tǒng)菜單，WindowWin

37、dow是視窗設(shè)置菜是視窗設(shè)置菜單，單，HelpHelp是幫助菜單。是幫助菜單。 除除WindowWindow常用工具外常用工具外, ,軟件還有一些專門工具軟件還有一些專門工具, ,視圖菜單視圖菜單ViewView和調(diào)試菜和調(diào)試菜單單DebugDebug等的一些功能有專門的工具欄。如等的一些功能有專門的工具欄。如:Options for Target:Options for Target設(shè)置對象設(shè)置對象或文件工具選項或文件工具選項, Build Target, Build Target編譯修改過的文件并生成應用文編譯修改過的文件并生成應用文件件,Rebuild all Target,Rebuil

38、d all Target重新編譯所有文件并生成應用重新編譯所有文件并生成應用,Translate ,Translate currentcurrent編譯當前文件編譯當前文件, stop Build, stop Build停止生成應用停止生成應用,GO,GO運行程序直到一個斷運行程序直到一個斷點點,STEP,STEP單步運行程序單步運行程序, ,遇到子程序進入遇到子程序進入, Start/Stop, Start/Stop開始開始/ /停止調(diào)試模停止調(diào)試模式式,Kill All,Kill All取消所有斷點取消所有斷點,Insert/Remove,Insert/Remove設(shè)置設(shè)置/ /取消當前行

39、的斷點等等取消當前行的斷點等等。 51v4.軟件調(diào)試與使用操作過程軟件調(diào)試與使用操作過程主要任務(wù)的操作過程主要任務(wù)的操作過程1、點擊軟件圖標開機，運行、點擊軟件圖標開機，運行Keil uVision2；2、創(chuàng)建工程；、創(chuàng)建工程； 鼠標左鍵單擊主菜單鼠標左鍵單擊主菜單“Project”-項目命令菜單項目命令菜單鼠標左鍵單擊子菜單鼠標左鍵單擊子菜單“New Project”-創(chuàng)建新項目創(chuàng)建新項目彈出彈出“Creat New Project”對話框?qū)υ捒?Window格式文件對話框，格式文件對話框，用鼠標在用鼠標在“保存在保存在”下拉框選擇你要保存的文件夾下拉框選擇你要保存的文件夾(比如比如“我的文

40、檔我的文檔”)-在在“文件名文件名”文本框處用鍵盤敲入你給這個工程起的工程名文本框處用鍵盤敲入你給這個工程起的工程名(如如“test1”)-鼠標左鍵單擊鼠標左鍵單擊“保存保存”按鍵按鍵-彈出彈出Select Device for Target Target1對話框?qū)υ捒?公司和公司和CPU型號選擇。型號選擇。用鼠標在左邊列表框用鼠標在左邊列表框“Data Base”區(qū)雙擊區(qū)雙擊ATMEL或單擊或單擊ATMEL前的前的“+”號號ATMEL子選項展開子選項展開-選公司選公司ATMEL用鼠標左鍵單擊用鼠標左鍵單擊“89C52”-選擇項目所用選擇項目所用CPU用鼠標左鍵單擊用鼠標左鍵單擊“確定確定”按

41、鍵按鍵-完成項目創(chuàng)建，出現(xiàn)完成項目創(chuàng)建，出現(xiàn)7.1所示窗口所示窗口 52v 4.軟件調(diào)試與使用操作過程3、建立源程序、建立源程序A、建立匯編程序源程序并編譯過程、建立匯編程序源程序并編譯過程 鼠標左鍵單擊菜單鼠標左鍵單擊菜單“File”-主菜單中主菜單中的文件菜單的文件菜單鼠標左鍵單擊菜單鼠標左鍵單擊菜單“New”-新建文件新建文件在出現(xiàn)的文本窗口（在出現(xiàn)的文本窗口（Text1）中用鍵盤鍵入）中用鍵盤鍵入你的匯編程序鼠標左鍵單擊菜單你的匯編程序鼠標左鍵單擊菜單File-Save as-在新建的文檔中鍵入你的匯編在新建的文檔中鍵入你的匯編程序名稱程序名稱彈出彈出Save As對話框?qū)υ捒?用鼠標

42、在用鼠標在保存在保存在下拉框選擇你要保存的文下拉框選擇你要保存的文件夾件夾(比如比如我的文檔我的文檔)-在在“文件名文件名”文本框處用鍵盤敲入你給這個文本框處用鍵盤敲入你給這個工程起的工程名工程起的工程名(如如test1.asm)- 注意注意同時輸入擴展名同時輸入擴展名,并且是認可的擴展名。并且是認可的擴展名。鼠標左鍵單擊鼠標左鍵單擊“保存保存”按鍵按鍵例如使例如使P1.0輸出高低電平的源程序：輸出高低電平的源程序：53v4.軟件調(diào)試與使用操作過程軟件調(diào)試與使用操作過程3 3、建立源程序、建立源程序在左邊資源管理器用鼠標左鍵雙擊在左邊資源管理器用鼠標左鍵雙擊“Target 1”或單擊或單擊“T

43、arget 1”前的前的“+”號號 鼠標右鍵單擊鼠標右鍵單擊Source Group彈出彈出“Add file to Group Source Group 1” 新建文件加入到新建文件加入到項目項目 組中組中, 如圖如圖7.2“文件類型文件類型”選選“asm source file (*.a*)”: 選擇文件類型選擇文件類型C語言語言或匯編等或匯編等 找到找到“test1.asm”文件，鼠標左鍵單擊該文件文件，鼠標左鍵單擊該文件找到剛才輸入的文件鼠標左鍵單擊找到剛才輸入的文件鼠標左鍵單擊Add加入工程項目中加入工程項目中鼠標左鍵單擊鼠標左鍵單擊“Close”:關(guān)閉對話框關(guān)閉對話框編譯修改過的程

44、序：鼠標左鍵單擊主菜單編譯修改過的程序：鼠標左鍵單擊主菜單“Project”-544.軟件調(diào)試與使用操作過程軟件調(diào)試與使用操作過程3 3、建立源程序、建立源程序鼠標左鍵單擊子下拉菜單中的鼠標左鍵單擊子下拉菜單中的“Built target”:編譯文件、生成應用文件編譯文件、生成應用文件 輸出窗口顯示輸出窗口顯示“”“”test1“-0 Errors(s)，0 Warning(s)”:完成編譯，沒有誤如有錯誤完成編譯，沒有誤如有錯誤，點擊輸出窗口中的提示行，鼠標會跳到源程序所在窗口中的錯誤處則根據(jù)提示，點擊輸出窗口中的提示行，鼠標會跳到源程序所在窗口中的錯誤處則根據(jù)提示修改源程序，然后再編譯。用上述方法也可打開已有的匯編程序進行修改和編譯修改源程序，然后再編譯。用上述方法也可打開已有的匯編程序進行修改和編譯 B、建立、建立C51語言源程序并編譯語言源程序并編譯 鼠標左鍵單擊菜單鼠標左鍵單擊菜單“File”-鼠標左鍵單擊菜單鼠標左鍵單擊菜單“New”-在新建的文本窗口在新建的文本窗口“Text 1”中用鍵盤鍵入中用鍵盤鍵入鼠標左鍵單擊菜單鼠標左鍵單擊菜單file:save as在新建的文檔中鍵入你的在新建的文檔中鍵入你的C51源程序源程序 彈出彈出Save as對話框?qū)υ捒?用鼠標在用鼠標在保存在保存在