溫度智能測量技術(shù)的研究

1、 溫度智能測量技術(shù)的研究 院 、 部： 電氣與信息工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 陳勇 指導(dǎo)教師： 曹才開 職稱 教授 劉沖 職稱 副教授 專 業(yè)： 自動化 班 級： 自本1002班 完成時間： 2014年5月30日 摘 要隨著現(xiàn)代社會科技的發(fā)展及進(jìn)步，人們對信息參數(shù)的準(zhǔn)確度和精確度都有了更高的要求，而如何準(zhǔn)確而又迅速的獲得這些參數(shù)是現(xiàn)在面臨的問題。在信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)中，傳感器技術(shù)屬于信息技術(shù)的頂級產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器技術(shù)，在我國已經(jīng)滲透到社會的各個領(lǐng)域，人民的生活與溫度密切相關(guān)，在工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，溫度的檢測是非常重要的。知道多種測量溫度的方法有也同樣顯得尤為重要。本課題是一個以單片機(jī)AT89S5

2、2為核心設(shè)計(jì)的溫度智能檢測系統(tǒng)，描述了怎樣利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20建立測溫系統(tǒng)，對傳感器與單片機(jī)相關(guān)的硬件電路連接，軟件編程以及一些主要模塊進(jìn)行了分析。最后用Proteus軟件進(jìn)行仿真調(diào)試。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)溫度采集和顯示，并可根據(jù)需要任意設(shè)定上下限報(bào)警溫度，它使用起來比較方便，具有精度高、體積小等一些優(yōu)點(diǎn)，適合于我們?nèi)粘Ｉ钚枰凸?、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測量，也可以作為一個溫度檢測的模塊接入到其它系統(tǒng)中，提供輔助擴(kuò)展。DS18B20與AT89S52建立的最簡溫度檢測系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強(qiáng)，功耗低，有廣泛的應(yīng)用前景。 關(guān)鍵詞：傳感器技術(shù)；單片機(jī)；低功耗；溫度；仿真IABSTRACT

3、With modern social development and progress of science and technology, the parameters of accuracy and precision of information to the people have higher demands, and how to accurately and quickly obtain these parameters is now facing the problem. In the three basis of information technology, sensor

4、technology belong to the top product of information technology, especially the temperature sensor technology, in our country has penetrated into every field of society, people's life is closely related to the temperature, in the industrial and agricultural production, the temperature detection i

5、s very important. Know that there are also a variety of ways to measure temperature is particularly important. This topic is a single-chip microcomputer AT89S52 as the core design of the intelligent temperature detecting system, describes how to use digital temperature sensor DS18B20 temperature mea

6、suring system, related to sensor and single chip microcomputer hardware circuit connection, software programming and some main modules are analyzed. The system can realize temperature acquisition and display, and can use either set the upper and lower alarm temperature, it is more convenient to use,

7、 which have some advantages such as high precision, small volume, suitable for our daily life need and the temperature measurement in industrial and agricultural production, also can be used as a temperature detection module access to other systems, provide auxiliary extension. DS18B20 and AT89S52 d

8、evices to establish the minimalist temperature detection system, the system structure is simple, strong anti-jamming capability, low power consumption, have broad application prospects. Keywords: Sensor technology;Single chip microcomputer;Low power consumption;The temperature;The simulation目 錄1 緒論1

9、2 溫度傳感器類型與測溫原理32.1 溫度傳感器的分類32.2 幾種常用溫度傳感器的基本原理32.2.1 熱電阻測溫原理32.2.2 熱電偶測溫原理32.2.3 智能溫度傳感器測溫原理42.2.4 熱敏電阻測溫原理42.2.5 紅外測溫原理52.3 常用溫度傳感器比較52.4 溫度傳感器的發(fā)展63 智能溫度測量電路設(shè)計(jì)73.1 設(shè)計(jì)要求73.2 溫度顯示方案的選擇73.3 溫度傳感器的選擇73.4 測溫電路總設(shè)計(jì)83.4.1 測溫電路設(shè)計(jì)方案83.4.2 設(shè)計(jì)電路分析94 核心元器件104.1 單片機(jī)AT89S52104.1.1 單片機(jī)AT89S52內(nèi)部機(jī)構(gòu)104.1.2 AT89S52引腳功

10、能介紹114.2 智能溫度傳感器18B20134.3 DS18B20測溫電路及工作原理164.4 LCD1602液晶顯示芯片174.4.1 LCD1602的結(jié)構(gòu)及電路174.4.2 LCD1602的讀寫時序表184.5 蜂鳴器報(bào)警電路195 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及仿真215.1 程序流程圖215.2 讀取溫度程序215.3 計(jì)算溫度與顯示數(shù)據(jù)刷新程序225.4 用Keil進(jìn)行程序編譯235.5 測溫系統(tǒng)的仿真245.6 設(shè)計(jì)課題的誤差分析26結(jié)束語27參考文獻(xiàn)28致謝29附錄 DS18B20溫度測量源程序301 緒論現(xiàn)代社會溫度和人類生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及科學(xué)研究有著越來越強(qiáng)的關(guān)系。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不

11、斷提高，溫度測量技術(shù)也得到了不斷的發(fā)展，溫度的測量是生產(chǎn)生活中時常需要的工作。二十一世紀(jì)以后，溫度傳感器在功能、精度上面得到了很大的提高。為了測量結(jié)果的準(zhǔn)確一致, 在生產(chǎn)生活和科學(xué)研究項(xiàng)目中,經(jīng)常需要對物體的冷熱程度作定量描述。所以, 衡量物體的冷熱程度可以用于科學(xué)地描述物體各種性能隨溫度變化的關(guān)系，同時也可以建立適當(dāng)?shù)臉?biāo)尺來實(shí)現(xiàn)。通過借助隨著溫度變化而變化的物理量去定義溫度的數(shù)值，這是溫標(biāo)的定義，也是溫度數(shù)值直觀表示的方法。各種形式的溫度計(jì)數(shù)值都是溫標(biāo)決定的，因此溫標(biāo)即為溫度的標(biāo)尺，也是表示溫度數(shù)值的規(guī)則,它同時明確的規(guī)定了溫度的單位。沒有溫標(biāo)這個概念就無談溫度測量,正是這樣，溫標(biāo)才成為溫度

12、測量的參照標(biāo)準(zhǔn)。溫度傳感器作為傳感器中的重要一類，占整個傳感器總需求量的40%以上。溫度傳感器是利用NTC的阻值隨溫度變化的特性，將非電學(xué)的物理量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，從而可以進(jìn)行溫度精確測量與自動控制的半導(dǎo)體器件。溫度傳感器用途十分廣闊，可用作溫度測量與控制、溫度補(bǔ)償、流速、流量和風(fēng)速測定、液位指示、溫度測量、紫外光和紅外光測量、微波功率測量等而被廣泛的應(yīng)用于廚房設(shè)備、空調(diào)、電腦彩色顯示器、切換式電源、熱水器、電冰箱、汽車等不同的領(lǐng)域。近年來汽車電子、消費(fèi)電子行業(yè)的快速增長帶動了我國溫度傳感器需求的快速增長。在國外對溫度控制技術(shù)研究較早，始于二十世紀(jì)七十年代。先是采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場信息并

13、進(jìn)行指示、記錄和控制。隨著全球性的溫度測控技術(shù)發(fā)展飛快，一些國家和地區(qū)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動化的基礎(chǔ)，正朝著完全的自動化、無人化方向發(fā)展。我們國家對于測溫技術(shù)的研究較發(fā)達(dá)國家晚，始于二十世紀(jì)八十年代。溫度測控設(shè)施計(jì)算機(jī)應(yīng)用，在技術(shù)上，以單片機(jī)控制的單參數(shù)單回路系統(tǒng)居多，具有廣大的發(fā)展前景。我國的溫度傳感器朝著數(shù)字化、集成化和自動化的方向發(fā)展；將精度和可靠性的提高作為重要任務(wù)；不斷研發(fā)新的產(chǎn)品，同時在研究節(jié)省稀有金屬材料的熱電阻，研發(fā)各種非接觸式溫度傳感器；發(fā)展適應(yīng)各種苛刻環(huán)境下的溫度傳感器，超高溫與超低溫傳感器。溫度測量方法很多，也有多種分類，由于測量原理的多樣性，很難找到一種完全理想的分類方法。按

14、其原理可分為：接觸式和非接觸式溫度傳感器。按其測量溫度的范圍可分為：超高溫用、高溫用、中高溫用、中溫用、低溫用、極低溫用傳感器等。按其測量溫度的特性可分為：線性型、指數(shù)函數(shù)型、開關(guān)特性型。按其測定精度可分為：溫度標(biāo)準(zhǔn)用、絕對值測定用、管理溫度測定用。另外，部分研制出的溫度傳感器已獲得應(yīng)用，有的尚在研制中。大多數(shù)金屬導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而增大，具有正的溫度系數(shù)，這就是熱電阻測溫的基礎(chǔ)。作為溫度測量材料的一種，熱電阻應(yīng)具有以下特性：電阻隨溫度變化系數(shù)大，電阻率大，熱容量要?。辉谄錅y溫范圍內(nèi)要具有穩(wěn)定的物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)；電阻和溫度之間的關(guān)系最好呈線性，或者是平滑的一條曲線；并且要易加工，復(fù)制性好

15、，價(jià)格便宜。由于熱電偶是測溫技術(shù)中最廣泛的傳感器元件。除了具有測溫范圍廣、結(jié)構(gòu)簡單，精確度高，輸出信號是電信號，便于在遠(yuǎn)傳或信號轉(zhuǎn)換等方面應(yīng)用外，還能在測量流體的溫度、固體及其壁面溫度上廣泛應(yīng)用。微型熱電偶甚至可以用于快速及動態(tài)的溫度測量技術(shù)上。智能溫度傳感器的總線技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。DS18B20是一種典型的基于1-Wire總線的智能溫度傳感器。DS18B20具有更高的溫度轉(zhuǎn)換速率，其數(shù)字溫度輸出只用9位二進(jìn)制，分辨率固定為0.5，擁有電源反接保護(hù)電路。2 溫度傳感器類型與測溫原理2.1 溫度傳感器的分類隨著科技的進(jìn)步，溫度傳感器種類越來越多。溫度傳感器的分類方式有多種。按其原理可分

16、為：接觸式溫度傳感器、非接觸式溫度傳感器。按其測溫范圍可分為：超高溫用傳感器（1500以上）、高溫用傳感器（10001500）、中高溫用傳感器（5001000）、中溫用傳感器（0500）、低溫用傳感器（2500）、極低溫用傳感器（270250）等。按其測溫特性可分為：線性型（測溫范圍寬）、指數(shù)函數(shù)型（輸出小、測溫范圍窄）、開關(guān)特性型（輸出大的特定溫度）。按其測定精度可分為：溫度標(biāo)準(zhǔn)用（測定精度±0.1±0.5）、絕對值測定用（測定精度±0.5±5）、管理溫度測定用（相對值±1±5）。按其名稱可分為：熱電偶、測溫電阻器、熱敏電阻、感溫鐵

17、氧體、石英晶體振動器、雙金屬溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、玻璃制溫度計(jì)、輻射傳感器、晶體管、二極管、半導(dǎo)體集成電路傳感器等。2.2 幾種常用溫度傳感器的基本原理2.2.1 熱電阻測溫原理電阻是利用物體在感受外界環(huán)境溫度的變化而引起的相應(yīng)變化來表示。當(dāng)被測物體溫度發(fā)生變化時，熱電阻所測得的溫度是該物體的平均溫度。金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻是目前主要應(yīng)用的兩類。金屬熱電阻阻值和溫度可以用近似關(guān)系式表示，即：式中為溫度在時的電阻；為溫度（通常）時的電阻值；是溫度系數(shù)。半導(dǎo)體的熱敏電阻阻值和溫度可以用關(guān)系式表示：式中為溫度在時的電阻；、是關(guān)于半導(dǎo)體材料的常數(shù)。2.2.2 熱電偶測溫原理熱電偶是將兩種不同材料導(dǎo)

18、電體A、B(熱電極)的一端焊接或絞接于一起而構(gòu)成的，如圖1所示。測溫時置于被測溫度場中的結(jié)點(diǎn)稱為測量端(亦稱工作端或熱端)，另一結(jié)點(diǎn)一般處于某一恒定溫度場，稱為參考端(亦稱自由端或冷端)。設(shè)測量端溫度、參考端溫度分別為T和T0(不妨令T>T0)，則在導(dǎo)電體A、B的兩接觸處將分別產(chǎn)生接觸電勢UAB(T)、UAB(T0)，在導(dǎo)電體A、B的兩端將分別產(chǎn)生BA+測量端 T參考端 T0 圖1 熱電偶及熱電效應(yīng)接觸電勢UAB(T)接觸電勢UAB(T0)溫差電勢UB(T，T0)溫差電勢UA(T，T0)熱電勢UAB(T，T0)AB-+-+-溫差電勢UA(T，T0)、UB(T，T0)。接觸電勢亦稱珀?duì)栙N電

19、勢，它是由相互接觸的兩種不同導(dǎo)體內(nèi)自由電子密度不同引起電子擴(kuò)散而造成的；單一導(dǎo)體兩端由于溫度不同而在其兩端產(chǎn)生的電勢為溫差電勢(也叫湯姆遜電勢)，由于高溫端自由電子的動能大于低溫端自由電子的動能，高溫端自由電子的擴(kuò)散速率高于低溫端自由電子的擴(kuò)散速率，從而在單一導(dǎo)體兩端形成了電位差。由接觸電勢UAB(T)、UAB(T0)和溫差電勢UA(T，T0)、UB(T，T0)構(gòu)成了熱電偶的熱電勢UAB(T，T0)。將冷端與顯示儀表連接，顯示出熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢，通過查詢熱電偶分度表，即可得到被測介質(zhì)溫度。2.2.3 智能溫度傳感器測溫原理最常見智能溫度傳感器的是DS18B20，它的的集成度較高，其內(nèi)部結(jié)

20、構(gòu)相對來說較為復(fù)雜。主要由64位光刻ROM、溫度傳感器、溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器等四部分組成。光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20的目的。 DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉(zhuǎn)化為例說明溫度高低字節(jié)存放形式及計(jì)算：12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)

21、，存儲在DS18B20的高低兩個8位的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號位。如果測得的溫度大于0，這5位為0，只要將測到的數(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，測到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625才能得到實(shí)際溫度。2.2.4 熱敏電阻測溫原理熱敏電阻作為開發(fā)較早，且種類多，發(fā)展成熟的敏感元件之一，其材料組成主要是半導(dǎo)體陶瓷，主要原理是：溫度變化引起阻值變化。設(shè)電子的濃度為、空穴的濃度為,對應(yīng)遷移率為、，則其半導(dǎo)體電導(dǎo)可表示為：因?yàn)?、是溫度的函?shù)，所以是關(guān)于溫度的函數(shù)，可由電導(dǎo)推算出溫度的變化，并可畫出電阻和溫度的特性曲線，這就是半導(dǎo)體熱敏電阻的工作原理。熱電阻包

22、括PTC（正系數(shù)）和NTC（負(fù)溫度系數(shù)），以及臨界溫度熱敏電阻（CTR）。熱敏電阻的主要特點(diǎn)是：靈敏度高，它的電阻溫度系數(shù)比金屬的大10-100倍，能檢測出很小的溫度變化；測溫范圍廣，常用器件適用于-55C315C；體積小，能夠勝任測量微小難測的溫度，例如腔體及活體動物內(nèi)臟的溫度；使用輕巧方便，電阻值可選擇范圍大，在0.1100K；易加工成復(fù)雜的形狀，可大批量生產(chǎn)，穩(wěn)定性好，過載能力強(qiáng)。2.2.5 紅外測溫原理 紅外測溫技術(shù)是通過檢測物體表面能量來檢測物體溫度的。近年來，在溫度檢測技術(shù)領(lǐng)域，多種新的檢測原理與技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，已經(jīng)取得了重大進(jìn)展。新一代溫度檢測元件正在不斷出現(xiàn)和完善化。因?yàn)榇嬖诘?/p>

23、任何溫度高于絕對零度的物體，一直不停地向周圍空間輻射出紅外線。根據(jù)物體所發(fā)出的紅外輻射能量的大小和它的按波長的分布，利用科學(xué)算法算出輻射的能量與它的表面溫度的關(guān)系。紅外測溫所依據(jù)的客觀基礎(chǔ)就是通過對物體發(fā)出的紅外能量進(jìn)行測量，就能準(zhǔn)確地測量物體的溫度。 2.3 常用溫度傳感器比較隨著溫度傳感器種類的多樣化，每一種溫度傳感器都有他合適的使用范圍。熱電偶可將溫度量經(jīng)過轉(zhuǎn)換變成電量進(jìn)行檢測，以及對溫度信號的放大、變換等都很方便，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，價(jià)格便宜，惰性小，準(zhǔn)確度高，測溫范圍廣，能適應(yīng)各種測量環(huán)境，如點(diǎn)溫和面溫的測量，適于遠(yuǎn)距離測量和控制。但測量準(zhǔn)確度不是很高，一定要有參考端，并且溫度要保持

24、不變。在高溫或長期使用時，因受被測介質(zhì)影響或氣氛腐蝕作用而發(fā)生劣化。熱電阻準(zhǔn)確度相對熱電偶來說要高，準(zhǔn)確度最高，可達(dá)。輸出信號大，靈敏度較高。在相同條件下，即使靈敏度比較高的K型熱電偶，其熱電動勢變化也只有40V左右。由此可見，熱電阻的靈敏度較熱電偶高一個數(shù)量級。在振動小而適宜的環(huán)境下，可在很長時間內(nèi)保持0.1以下的穩(wěn)定性。而且還不需要參考點(diǎn)，溫度值可由測得的電阻值直接求出。采用細(xì)金屬絲的熱電阻元件，它的抗機(jī)械沖擊與振動性能差。其結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，熱響應(yīng)時間長。因此不適合測量體積狹小和溫度變化快的場合。紅外測溫儀能接收多種物體自身發(fā)射出的不可見紅外輻射能量，紅外輻射是電磁頻譜的一部分,紅外線的波

25、長位于可見光和無線電波之間。當(dāng)紅外測溫工作時,測溫儀的光學(xué)系統(tǒng)將被測物體輻射出來的紅外輻射能量在探測器上轉(zhuǎn)為電信號,并通過紅外測溫儀的顯示部分顯示出被測物體的表面溫度。紅外測溫儀有以下優(yōu)點(diǎn):非接觸式測量,靈敏度高，測溫范圍廣,響應(yīng)速度快。缺點(diǎn)是不能測得物體真實(shí)的溫度,所測量的是物體表面溫度。 現(xiàn)在，各種集成的溫度傳感器的功能越來越專業(yè)化。比如，美國DALLAS公司繼DS1820后推出的改進(jìn)產(chǎn)品DS18B20，供電電壓擴(kuò)大至+3.0V+5.5V，在-10+85范圍內(nèi)，測量誤差不超過±0.5，在-55+125范圍內(nèi)，測量誤差也不超過±2，而且用戶可定義報(bào)警設(shè)置。2.4 溫度傳感

26、器的發(fā)展從上世紀(jì)以來，溫度傳感器得到了很大的發(fā)展。傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器熱電偶傳感器能夠與被測對象直接接觸, 不因中間介質(zhì)的變化而改變, 具有較高的精確度；測量范圍廣,因此它是工業(yè)測量中應(yīng)用非常廣泛的一種溫度傳感器 。同時提高溫度傳感器的精度和可靠性，研制家用電器、汽車及農(nóng)畜業(yè)所需要的價(jià)廉的溫度傳感器，發(fā)展新型產(chǎn)品，擴(kuò)展和完善管纜熱電偶與熱敏電阻；發(fā)展薄膜熱電偶；研究節(jié)省鎳材和貴金屬以及厚膜鉑的熱電阻；研制系列晶體管測溫元件、快速高靈敏CA型熱電偶以及各類非接觸式溫度傳感器，已經(jīng)成為發(fā)展的趨勢。目前, 國際上已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。其發(fā)展的新趨勢為：提高測溫精度和分辨力，增加測試功

27、能，總線技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化，可靠性及安全性設(shè)計(jì)，虛擬溫度傳感器和網(wǎng)絡(luò)溫度傳感器。在高度發(fā)達(dá)的科技文明社會，智能溫度傳感器將越來越受人類的重視，最終將逐步取代傳統(tǒng)溫度傳感器的位置。3 智能溫度測量電路設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)要求（1）采集測溫范圍為-55+125 。（2）溫度精度在0.1 ；誤差±0.2以內(nèi)。（3）顯示模塊，采用LCD液晶顯示。（4）有設(shè)置、加、減共三個按鍵，用來調(diào)整報(bào)警溫度上、下限。3.2 溫度顯示方案的選擇方案一：用8位數(shù)碼管動態(tài)顯示，使用兩個共陽極數(shù)碼管組成，段控接單片機(jī)的P0口，位控接單片機(jī)的P2口，顯示電路的主要功能是顯示溫度結(jié)果，采用數(shù)碼管顯示能夠及時顯示，速度快

28、。此方法所使用的數(shù)碼管價(jià)格成本較低，但是顯示比較單一，且功耗偏大。方案二：用液晶屏進(jìn)行顯示，使用LCD1602液晶屏內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，內(nèi)部自帶字符發(fā)生存儲器，通過執(zhí)行指令的方式可以完成液晶的功能控制。同時它是是標(biāo)準(zhǔn)16針插座，此方法能完成更多的信息顯示，且價(jià)格成本也不高。綜合分析，采用方案二，使用LCD液晶屏。3.3 溫度傳感器的選擇方案一：采用模擬溫度傳感器由于本課題是溫度的檢測技術(shù)的研究，因此溫度傳感器的選擇顯得尤為重要?？梢允褂脽崦綦娮璧母袦匦?yīng)，對被測物體溫度的變化通過電壓或電流的形式進(jìn)行信息采集，然后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，最后用單片機(jī)對采集的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析處理，將被測溫度

29、通過顯示電路顯示出來，這種設(shè)計(jì)需要A/D轉(zhuǎn)換電路，設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換電路較為復(fù)雜。方案二：采用數(shù)字溫度傳感器數(shù)字溫度計(jì)具有讀數(shù)方便，顯示直觀，測溫范圍廣，測溫精確，適用范圍廣泛等優(yōu)點(diǎn)。首先想到的數(shù)字溫度傳感器是DS18B20，DSl8B20讀取被測溫度信息經(jīng)過處理送入單片機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，該器件的性能較穩(wěn)定，線性度較好，在-55125最大線性偏差小于0.1。該器件能將采集的信息轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號直接向單片機(jī)傳輸，從而簡化數(shù)據(jù)傳輸與處理過程。在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，為了簡化電路，采用集成度高的溫度傳感器DS18B20，相對于模擬溫度傳感器要好。 綜合分析，采用方案二，使用數(shù)字溫度傳感器。3.4 測溫電路總設(shè)

30、計(jì)3.4.1 測溫電路設(shè)計(jì)方案智能溫度傳感器測溫的整體設(shè)計(jì)框圖如圖2所示。主要包括單片機(jī)復(fù)位電路、時鐘振蕩電路、溫度傳感器電路，、LCD顯示電路，以及有報(bào)警作用的蜂鳴器電路。主 控 制 芯 片LCD顯 示溫 度 傳 感 器復(fù)位電路時鐘振蕩超限報(bào)警圖2 測溫電路設(shè)計(jì)框圖 （1）設(shè)計(jì)思路：溫度只要在所設(shè)定的上下溫度界限內(nèi)，就會在顯示設(shè)備中精確的顯示出來，如果溫度超過了所設(shè)定的溫度界限，就發(fā)出報(bào)警聲。能夠及時向溫度監(jiān)控人員發(fā)出溫度超限信息。便于溫控人員及時的調(diào)整與控制。另外此溫度控制器操作簡單，體積小，靈敏度高，精度高。 （2）工作原理：當(dāng)該電路上電工作以后，首先刷新顯示（LCD），然后，溫度傳感器

31、采集溫度送單片機(jī)檢查溫度的高低，再由單片機(jī)送出信號經(jīng)過驅(qū)動電路送往顯示電路或報(bào)警電路。 （3）設(shè)計(jì)說明：如圖2所示，該測溫系統(tǒng)包括五大主要模塊。單片機(jī)的最小系統(tǒng)包括時鐘振蕩電路和按鍵復(fù)位電路，時鐘電路是由外接的晶振以及兩個電容構(gòu)成。晶振的兩個引腳分別接在單片機(jī)的X1和X2引腳。本課題設(shè)計(jì)的復(fù)位電路是按鍵電平復(fù)位電路，由單片機(jī)的RST引腳外接的電阻電容以及一個復(fù)位按鍵構(gòu)成。當(dāng)按鍵按下時，復(fù)位端經(jīng)電阻與VCC電源接通，只要按鍵時間在兩個機(jī)械周期以上，就能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)位。同時加裝蜂鳴器擴(kuò)展電路，用于高溫報(bào)警。3.4.2 設(shè)計(jì)電路分析根據(jù)測量電路框圖主控電路包括主芯片AT89C52、復(fù)位和時鐘電路，溫度傳

32、感器電路，LCD顯示電路，以及有報(bào)警作用的蜂鳴器電路。主要功能是主控制器讀取18B20的數(shù)據(jù)，然后送到顯示電路進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示，時鐘和復(fù)位電路的主要作用是向單片機(jī)提供正常工作所需基準(zhǔn)頻率。電路設(shè)計(jì)原理圖如圖3。圖3 智能溫度測量電路圖主芯片AT89S52為8 位通用微處理器，有四十個引腳，工作時需要晶振電路來提供時鐘脈沖信號，晶振有兩種，即為有源晶振和無源晶振，晶振的作用是在電路產(chǎn)生震蕩電流,發(fā)出時鐘脈沖信號。它是時鐘電路中最重要的部件，它的作用是向單片機(jī)提供工作所需基準(zhǔn)頻率，若是晶振頻率不穩(wěn)定就會造成單片機(jī)工作頻率不穩(wěn)定，從而造成怎個電路不穩(wěn)定。但是隨著制造工藝的變好，現(xiàn)在晶振的基本技術(shù)指標(biāo)都

33、有了很大的提高，基本上不會出現(xiàn)故障。復(fù)位電路的功能是為保證單片機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作不可或缺的重要組成部分，當(dāng)電路出現(xiàn)故障或程序跑飛時，通過復(fù)位電路產(chǎn)生復(fù)位信號。在經(jīng)過RST引腳送入單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位操作。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V，由于單片機(jī)電路正常工作需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源接通時，當(dāng)VCC在5V左右時，同時晶體振蕩器穩(wěn)定工作，復(fù)位信號才被撤除，單片機(jī)電路開始正常工作。單片機(jī)有兩種復(fù)位方式：上電復(fù)位和手動復(fù)位。上電復(fù)位是通過電源的充放電實(shí)現(xiàn)的，只要電源VCC的上升時間不超過一毫秒，就能實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位。手動復(fù)位是通過按鍵實(shí)現(xiàn)的，有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過使復(fù)位

34、端經(jīng)電阻于VCC電源接通來實(shí)現(xiàn)的。而脈沖復(fù)位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖實(shí)現(xiàn)的。4 核心元器件4.1 單片機(jī)AT89S524.1.1 單片機(jī)AT89S52內(nèi)部機(jī)構(gòu) 主控制器模塊使用AT89S52,它是一種功耗較低、性能較強(qiáng)的8位微控制器，具有8K內(nèi)部程存儲器。主要常用管腳有：XTAL1和XTAL2為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振形成晶振電路。RST為復(fù)位信號輸入端口，外接電阻和電容形成復(fù)位電路。VCC和VSS為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0P3 共32個引腳，為并行I/O口，其功能用途由芯片下載的軟件定義。芯片AT89S52的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖4 AT89S52內(nèi)部

35、結(jié)構(gòu)圖單片機(jī)AT89S52任然保持著經(jīng)典計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)體系，由十大基本部分組成。包括：（1） 中央處理器CPU：CPU是單片機(jī)的核心，用于完成運(yùn)算和控制操作。中央處理器包括運(yùn)算器和控制器兩部分電路。（2） 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器RAM：包括RAM和RAM地址地址寄存器，用于存放可讀/寫的數(shù)據(jù)。（3） 內(nèi)部程序存儲器ROM：包括ROM和程序地址寄存器，用于存放程序和原始數(shù)據(jù)。 （4）定時器/計(jì)數(shù)器：共有兩個16位的定時器/計(jì)數(shù)器，用于實(shí)現(xiàn)定時或計(jì)數(shù)功能，并以其結(jié)果對單片機(jī)進(jìn)行控制。 （5）并行I/O口：共有4個8位并行I/O口，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入/輸出。 （6）串行口：有一個全雙工串行口，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和

36、其他數(shù)據(jù)設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。該串行口功能較強(qiáng)，既可以作為全雙工異步通信收發(fā)器使用，也可以作為同步移位器使用。 （7）中斷控制電路：單片機(jī)的中斷功能較強(qiáng)，共有五個中斷源，即外中斷兩個，定時/計(jì)數(shù)中斷兩個，串行中斷一個。全部中斷分為高、低級兩個優(yōu)先級。 （8）時鐘電路：芯片內(nèi)部有時鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容需外接，時鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時鐘脈沖序列。 （9）位處理器：也叫布爾處理器，單片機(jī)有較強(qiáng)的位處理功能，因此，位處理器是它的重要組成部分。 （10）內(nèi)部總線：上述這些部件通過總線連接起來，才能構(gòu)成一個完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。芯片內(nèi)的地址信號、數(shù)據(jù)信號、控制信號都是通過總線傳送的。總線結(jié)構(gòu)減少了單片

37、機(jī)的連線和引腳，提高了集成度和可靠性。4.1.2 AT89S52引腳功能介紹 芯片AT89S52的引腳排列如圖5。 圖5 AT89S52單片機(jī)引腳圖 單片機(jī)芯片AT89S52為40引腳雙列直插式封裝。其各引腳功能介紹如下： （1） +5V電源VCC。 （2） 地線GND。 （3） P0口一共有八個引線端口，地址為80H。功能主要有兩種：一種是作為通用I/O口進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送，另一種是作為該系統(tǒng)的地址/數(shù)據(jù)線使用。 （4） P1口一共有八個引線端口，地址為90H。P1口與P0口的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)有一定的區(qū)別，只可以當(dāng)作數(shù)據(jù)I/O口使用。 （5） P2口一共有八個引線端口，地址為A0H。P2口與P0口的

38、邏輯電路非常相似，同樣有兩種功能：第一種是當(dāng)作系統(tǒng)高位地址線使用，第二種是當(dāng)作通用I/O口傳送數(shù)據(jù)。 （6） P3口一共有八個引線端口，地址為B0H。P3口是最為特殊的，能作為通用I/O口使用，還有一個更廣泛的應(yīng)用是它的第二功能信號。P3口的第二功能信號的具體作用如表1所示。表1 P3口的特殊功能端口名稱第二功能符號功能描述P3.0RXD進(jìn)行串行數(shù)據(jù)接收P3.1TXD進(jìn)行串行數(shù)據(jù)發(fā)送P3.2INT0外部中斷0申請P3.3INT1外部中斷1申請P3.4T0定時器/計(jì)數(shù)器0外部輸入P3.5T1定時器/計(jì)數(shù)器1外部輸入P3.6WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通P3.7RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 （7） 復(fù)位信號

39、RST：要想實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的，輸入的復(fù)位信號至少要續(xù)兩個機(jī)器周期的高電平。 （8） 地址鎖存控制信號ALE：在系統(tǒng)擴(kuò)展時，ALE用來把P0口的低八位地址鎖存在鎖存器里，這樣用來進(jìn)行低位地址和數(shù)據(jù)的分時傳送。此外由于ALE是以1/6晶振頻率的輸出的脈沖，所以也能作為時鐘脈沖和定時脈沖使用。 （9） 外部程序存儲器讀選通信號PSEN：在由外部ROM時，PSEN為低電平有效，以此時單片機(jī)對外部ROM進(jìn)行讀操作。 （10） EA：也叫訪問程序存儲器控制信號，若是EA為低電平時，對ROM的讀操作是針對外部程序存儲器的；而當(dāng)EA信號為高電平時，對ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲器。

40、（11）外接晶體引線端XTAL1/XTAL2：當(dāng)使用芯片內(nèi)部時鐘時，XTAL1/XTAL2用于外接石英晶體諧振器和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時鐘時，用于接入外部時鐘脈沖信號。4.2 智能溫度傳感器18B20智能溫度傳感器DS18B20外接電路接線簡單，所成電路可用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳框圖如圖6。圖6 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有七大部分組成：寄生電源、溫度傳感器、64位激光ROM、高速暫存器(便箋式RAM)、高低觸發(fā)寄存器、8位循環(huán)冗余碼發(fā)生器和存儲控制電路。向外有UDD、GND、I/O三個引腳，UDD是可供選用的外部+5V電源端，不用時接地，GND為接地

41、腳，I/O為漏極開路數(shù)據(jù)輸入/輸出腳。具有以下特點(diǎn)：（1）DS18B20技術(shù)性能DS18B20接口方式非常獨(dú)特，為單口的，當(dāng)它與單片機(jī)進(jìn)行雙向通訊時，與單片機(jī)只要連接一條口線即可。它的測溫范圍比較廣，為55+125，它的分辨率只有0.1。（2） DS18B20的主要數(shù)據(jù)部件 光刻ROM中的64位序列號就是DS18B20的地址序列碼。光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20的目的。 配置寄存器，該字節(jié)中對應(yīng)寄存器如表2。 表2 配置寄存器結(jié)構(gòu)位序號76543210寄存器TMR1R011111該寄存器低五位全部是1 ，最高位TM是測試模式位

42、，最高位可以設(shè)置DS18B20的模式狀態(tài)。DS18B20采用912位的可編程數(shù)字溫度輸出，通過編程便箋式RAM中CONFIG寄存器的可編程溫度分辨力位R0、R1，可設(shè)置不同分辨力及最大轉(zhuǎn)換時間，如表3所示。表3 溫度值分辨率設(shè)置表 R1R0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時間009位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms溫度傳感器DS18B20采集溫度信息，它的工作過程以12位轉(zhuǎn)化為例：溫度傳感器轉(zhuǎn)化后得到12位數(shù)據(jù)，立即將該數(shù)據(jù)存儲在DS18B20的兩個數(shù)據(jù)存儲器中，二進(jìn)制中的前5位即為符號位，若是測得的溫度大于0，則前5位為0，此時將0.0625去乘測到的數(shù)值的結(jié)

43、果就是實(shí)際溫度；若是溫度小于0，則前5位為1，將0.0625乘以測到的數(shù)值取反加1就是實(shí)際溫度，如下表4。表4 DS18B20溫度數(shù)據(jù)表TEMPERATUREDIGITAL OUTPUT(Binary)DIGITAL OUTPUT(Hex)+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+10.1250000 0000 1010 001000A2H+0.50000 0000 0000 10000008H00000 0000 0000 00000000H-25.06251111 1110 0110 1111FE6FH-551111 1

44、100 1001 0000FC90H （3）高速暫存存儲器 它包括九個字節(jié)，具體組成如表5所示。當(dāng)執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換指令后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式分別存放在溫度值低位和溫度值高位，即第0和第1字節(jié)。而單片機(jī)通過數(shù)據(jù)I/O口接收導(dǎo)數(shù)據(jù)，最后通過顯示屏顯示結(jié)果。第九個字節(jié)是CRC檢驗(yàn)字節(jié)。 表5 DS18B20暫存寄存器分布寄存器內(nèi)容字節(jié)地址溫度值低位0溫度值高位1高溫限值TH2低溫限值TL3配置寄存器4 續(xù)表5寄存器內(nèi)容字節(jié)地址保留5保留6保留7CRC檢驗(yàn)8 根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，溫度傳感器內(nèi)部電路控制完成溫度轉(zhuǎn)換有三個步驟：第一步，對DS18B20在讀寫數(shù)據(jù)之前復(fù)位；第二步，復(fù)位

45、成功后發(fā)送一條程序存儲指令；第三步，發(fā)送一條數(shù)據(jù)存儲指令，經(jīng)過這三個步驟，DS18B20即完成了溫度的轉(zhuǎn)換。復(fù)位要求主控制器將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，之后復(fù)原，DS18B20收到信號后需要等待一定時間，大概在1660微秒左右，然后發(fā)出60240微秒的存在低脈沖，若是CPU能接收到信號證明復(fù)位成功。其復(fù)位時序圖如圖7所示。圖7 DS18B20復(fù)位時序圖由于DS18B20單線通信功能是分時完成的，因此系統(tǒng)讀寫時序是尤為重要的。對DS18B20的各種操作嚴(yán)格按協(xié)議進(jìn)行。主要流程說明如下： 初始化：單總線的所有處理均從初始化開始。初始化過程是主機(jī)通過向作為從機(jī)的DS18B20芯片發(fā)一個有時間寬度要求的初

46、始化脈沖實(shí)現(xiàn)的。初始化后，才可進(jìn)行讀寫操作。 ROM操作命令：總線主機(jī)檢測到DS18B20的存在便可以發(fā)出ROM操作命令之一。4.3 DS18B20測溫電路及工作原理使用DS18B20的測溫系統(tǒng)主要有如下流程，首先，單片機(jī)和主板電路初始化，DS18B20進(jìn)入工作狀態(tài)，準(zhǔn)備讀取溫度；然后，DS18B20將讀取的溫度進(jìn)行轉(zhuǎn)化，將數(shù)據(jù)送到單片機(jī)；最后，單片機(jī)將數(shù)據(jù)送給液晶屏進(jìn)行顯示。使用智能溫度傳感器設(shè)計(jì)的電路如圖8。圖8 溫度傳感器電路（1）主程序的功能是要操作整個測溫系統(tǒng)，首先要將溫度傳感器的DQ拉高，通過單片機(jī)P1口的按鍵控制18B20的工作狀態(tài)。若開啟鍵按下，則做好讀溫度的準(zhǔn)備，接著是先讀低

47、位的溫度值，再讀高位的溫度值，然后將所讀的二進(jìn)制溫度值轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制的溫度值，并將溫度值送往液晶屏顯示。（2）DS18B20初始化過程中有復(fù)位和存在脈沖的問題，因此需多次改變DQ的狀態(tài)并延時等待。首先要將DQ拉為高電平。其次將DQ拉為低電平，控制器Tx“復(fù)位脈沖”延時480-960us。接著又將DQ拉為高電平等待60us，最后延時讓DS18B20輸出存在脈沖。并且延時到足夠長的時間，等待脈沖輸出完畢。（3）做好讀溫度準(zhǔn)備子程序，單總線的所有處理均從初始化開始。初始化過程是主機(jī)通過向作為從機(jī)的DS18B20芯片發(fā)一個有時間寬度要求的初始化脈沖實(shí)現(xiàn)的。初始化后，才可進(jìn)行讀寫操作。當(dāng)總線主機(jī)檢測到DS

48、18B20的存在，便可以發(fā)出ROM操作命令之一即可。Skip ROM就是ROM操作指令中的一個，其代碼為CCH。存儲器命令中的Convert T命令的作用是開啟溫度轉(zhuǎn)換，其代碼是44H，單線總線發(fā)出協(xié)議后，表示18B20處在讀溫度忙狀態(tài)。最后是數(shù)據(jù)處理情況。（4）讀溫度子程序中要注意控制器讀數(shù)的時間間隙。根據(jù)DS18B20的讀時序圖可以得知，首先應(yīng)將DQ拉為高電平，一個機(jī)器周期后將其拉為低電平，然后將數(shù)據(jù)線"人為"拉高,為單片機(jī)檢測DS18B20的輸出電平作準(zhǔn)備，接著開始讀溫度。利用讀溫度程序，將值從低位到高位讀出，讀一位則二進(jìn)制數(shù)右移一位，即可讀完所測溫度八位數(shù)的值。讀的

49、過程中要給控制器足夠的采樣時間。最后延時，給機(jī)器較長的反應(yīng)時間。（5）寫溫度子程序與讀溫度的子程序類似，只需將讀溫度子程序中所讀得的值一位一位寫入。同樣是先將DQ拉為高電平，再拉低，然戶開始從低位到高位依次寫入。由于兩個寫時序間至少需要1us的恢復(fù)期，所以位與位之間至少延時2us時間。最后稍作延時，給機(jī)器反應(yīng)時間。 數(shù)據(jù)處理流程圖如圖9所示，程序見附錄3437頁。圖9 數(shù)據(jù)處理流程圖4.4 LCD1602液晶顯示芯片4.4.1 LCD1602的結(jié)構(gòu)及電路 本次設(shè)計(jì)的顯示電路采用LCD1602芯片，其電路圖如圖10所示。設(shè)計(jì)電路非常簡單。圖10 LCD顯示電路 LCD液晶顯示屏是一種應(yīng)用非常廣泛

50、的點(diǎn)陣式 LCD。分為帶背光和不帶背光兩種，本課題選用的是帶背光的液晶顯示屏，有十六只引腳，其引腳功能說明如表6。表6 LCD引腳功能說明編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15D8背光源正極8D1數(shù)據(jù)16D9背光源負(fù)極4.4.2 LCD1602的讀寫時序表液晶顯示屏相對于數(shù)碼管顯示來說要慢，執(zhí)行指令步驟比較多。在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志的狀態(tài)，若為低電平，則表示不忙，否則此指令失效，不能執(zhí)行。要顯示字符時要

51、先輸入顯示字符地址，然后找到改地址執(zhí)行程序，最后通過顯示屏顯示該字符。LCD1602液晶模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包括控制器共有11條控制指令，這些的指令可以完成液晶的讀時序控制、寫時序控制、工作方式式設(shè)置以及數(shù)據(jù)顯示等。 LCD1602的讀時序圖如圖11。圖11 LCD1602的讀時序圖 LCD1602的寫時序圖如圖12。圖12 LCD1602的寫時序圖4.5 蜂鳴器報(bào)警電路 本設(shè)計(jì)具有溫度檢測報(bào)警部分，設(shè)計(jì)電路如圖13。圖13 報(bào)警電路 該系統(tǒng)能實(shí)時采集周圍的溫度信息進(jìn)行顯示，并且硬件電路設(shè)置有三個鍵分別為設(shè)置、增、減。通過按鍵可以調(diào)整報(bào)警溫度的上下限，在不同的環(huán)境下所需要的報(bào)警溫度可調(diào)整不同的上

52、下限溫度值。該報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)了對溫度的實(shí)時監(jiān)測，能夠及時反映溫度狀態(tài)，在工業(yè)領(lǐng)域里具有廣泛的應(yīng)用。5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及仿真5.1 程序流程圖以單片機(jī)為核心的系統(tǒng)都需要下載程序，然后執(zhí)行程序以實(shí)現(xiàn)所需要實(shí)現(xiàn)的功能。以下介紹主程序、讀取溫度程序、計(jì)算溫度程序和數(shù)據(jù)刷新程序等。 主程序的主要功能是負(fù)責(zé)執(zhí)行整個程序，調(diào)用各個子程序來完成整個程序所要實(shí)現(xiàn)的功能。程序初始化后，調(diào)用子程序得到DS18B20的測量的當(dāng)前溫度值，然后進(jìn)行判斷1S到了就再調(diào)用執(zhí)行一次子程序。實(shí)現(xiàn)每秒刷新一次溫度數(shù)據(jù)， 通過調(diào)用溫度轉(zhuǎn)換程序和顯示程序，得到所要測得的溫度結(jié)果。其程序流程如圖14所示。程序見附錄第36、37頁。 圖14

53、主程序流程圖 5.2 讀取溫度程序 讀取溫度程序首先是發(fā)DS18B20復(fù)位命令，表示溫度傳感器開始采集溫度信息。讀取溫度信息后，通過檢查校驗(yàn)，將數(shù)據(jù)保存在溫度寄存器里，這樣程序就完成了溫度讀取的工作。讀取溫度程序流程圖如15所示，程序見附錄第36頁。圖15 讀取溫度流程圖5.3 計(jì)算溫度與顯示數(shù)據(jù)刷新程序 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對分離后的溫度顯示數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)標(biāo)志位為1時將符號顯示位移入第一位。計(jì)算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定，程序流程圖如圖16、17所示。程序見附錄第37、38頁。 圖16 計(jì)算溫度流程圖 圖17 顯示數(shù)據(jù)刷新流程5

54、.4 用Keil進(jìn)行程序編譯Keil 軟件是一個有著極大的庫函數(shù)和功能非常強(qiáng)大的軟件編程工具。非常方便供給開發(fā)人員對源程序的編寫，然后進(jìn)行編譯、仿真。利用keil編寫程序非常方便，編寫好程序之后，可以對程序進(jìn)行語法錯誤檢查，然后再進(jìn)行編譯，生成所需要的目標(biāo)文件。最后轉(zhuǎn)換成.Hex文件，.HEX可以下載到Proteus等仿真軟件里的芯片中去。對電路進(jìn)行仿真調(diào)試。本次課題程序編譯用Keil軟件，編寫完程序。運(yùn)用keil軟件編譯C語言程序，其結(jié)果如下圖18所示，圖18 keil編輯框圖 將程序編寫好后進(jìn)行保存，然后進(jìn)行調(diào)試，此程序編譯運(yùn)行后若顯示“wendu.hex”-0 Error(s),0 warning(s)。說明該源程序無語法錯誤?？梢詫⒋顺绦蛏傻?hex下載到硬件電路主芯片中進(jìn)行調(diào)試仿真。如圖19。圖19 編譯運(yùn)行結(jié)果5.5 測溫系統(tǒng)的仿真 Proteus是非常好用的軟件，從最初的原理圖布圖，到程序代碼調(diào)試，最后把程序代碼下載到單片機(jī)進(jìn)行仿真， Proteus軟件包括電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件等三大模塊，其支持的處理器模型越來與豐富。在編譯方面，PROTEUS支持多種編譯器。本次課題用的是keil編譯器。PROTEUS可將許多單片機(jī)實(shí)例功能模擬出來，模擬的效果非常接近實(shí)物結(jié)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)硬件高度對應(yīng)。這在一