基于單片機(jī)的電加熱恒溫箱控制器設(shè)計(jì)說明

1、 PAGE53 / NUMPAGES57 基于單片機(jī)的電加熱恒溫箱控制器設(shè)計(jì)摘 要:恒溫箱作為一種重要的工具廣泛地應(yīng)用于醫(yī)療、工業(yè)生產(chǎn)和食品加工等領(lǐng)域。在常規(guī)的環(huán)境參數(shù)中，由于溫度受其它因素影響較大，且難以校準(zhǔn)，溫度也是最難準(zhǔn)確測量的一個(gè)參數(shù)。因此，恒溫箱的性能在很大程度上取決于對(duì)溫度的控制性能。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)對(duì)恒溫箱的溫度進(jìn)行PID控制，使其溫度穩(wěn)定在某一個(gè)設(shè)定值上。并且具有鍵盤輸入溫度給定值、定時(shí)時(shí)間，LED數(shù)碼管顯示溫度值/時(shí)間和定時(shí)報(bào)警的功能，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制溫度的目的?；赑89V51RD2的恒溫箱溫度控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了溫度采集、A/D轉(zhuǎn)換、軟件濾波、溫度控制與定時(shí)等功能。首先，介紹

2、了恒溫箱設(shè)計(jì)的課題背景與意義，并結(jié)合設(shè)計(jì)要求和實(shí)際情況選擇了設(shè)計(jì)所涉與到的主要功能器件，同時(shí)重點(diǎn)介紹了P89V51RD2、ADC0809、Pt100的主要功能。其次，闡述了系統(tǒng)的工作原理，完成了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)，把系統(tǒng)劃分為5大模塊并完成了各大模塊的設(shè)計(jì)工作，同時(shí)附以系統(tǒng)硬件電路原理圖。最后，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的軟件。系統(tǒng)軟件是用C語言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)的，C語言具有指令簡單，數(shù)據(jù)量小等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：恒溫箱；溫度控制；單片機(jī)；PID控制The Design of Electricity Heating Incubator Control System Based on the MCU Abstract: I

3、ncubators as an important tool widely used in medical, industrial production and food processing in areas such as.Temperature is affected by other factors in the conventional environmental parameters, and also difficult to proofreading ; therefore, the temperature is one of the most difficult to mea

4、sure accurately parameters .So, The performance of the incubator to a large extent depends on the temperature control performance.The design uses single chip microcomputer to control the oven temperature through the PID control，causing its temperature control into suppose in the definite value in so

5、meAnd the system has the keyboard entry temperature and time given value , LED displays temperature/timing value and surmounting boundary of the time reports outsideIt realizes temperature control automatically.Based on P89V51RD2, the oven temperature control system main realizes temperature collect

6、ion, A/D conversion, software filtering, PID control and timing functions.First, the paper introduces the background of the subject. Combined with the design requirements and the actual situation of the design ,the main devices that related to subject are confirmed. At the same time the main functio

7、ns of P89V51RD2, ADC0809, Pt100 is written down.Secondly, it describes the principle of the system, and achieves the concrete structure photo of the design. The system is divided into five modules and every major module of the design is completed .The hardware circuit schematics of the system is att

8、ached at last.Finally, the software of the system is designed. The system software is written by C language, it is because the programme runs faster, and saves storage space.Key Words:incubator ； temperature control；single-chip microcontroller ；PID control目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc23226725

9、01 概述 PAGEREF _Toc232267250 h 1HYPERLINK l _Toc2322672511.1 課題研究背景 PAGEREF _Toc232267251 h 1HYPERLINK l _Toc2322672521.2 課題研究意義 PAGEREF _Toc232267252 h 2HYPERLINK l _Toc2322672531.3 課題研究容 PAGEREF _Toc232267253 h 2HYPERLINK l _Toc2322672542 總體設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc232267254 h 3HYPERLINK l _Toc2322672552.1

10、 課題要求 PAGEREF _Toc232267255 h 3HYPERLINK l _Toc2322672562.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232267256 h 3HYPERLINK l _Toc2322672572.3系統(tǒng)功能模塊方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232267257 h 4HYPERLINK l _Toc2322672582.3.1單片機(jī)的選擇 PAGEREF _Toc232267258 h 4HYPERLINK l _Toc2322672592.3.2顯示電路的選擇 PAGEREF _Toc232267259 h 5HYPERLINK l _Toc232

11、2672602.3.3鍵盤電路的選擇 PAGEREF _Toc232267260 h 6HYPERLINK l _Toc2322672612.3.4溫度采集電路的選擇 PAGEREF _Toc232267261 h 6HYPERLINK l _Toc2322672622.3.5溫度控制電路的選擇 PAGEREF _Toc232267262 h 9HYPERLINK l _Toc2322672632.4 控制方法的選擇 PAGEREF _Toc232267263 h 10HYPERLINK l _Toc2322672642.5開發(fā)環(huán)境與編程語言的選擇 PAGEREF _Toc232267264

12、h 10HYPERLINK l _Toc2322672652.5.1硬件開發(fā)環(huán)境選擇 PAGEREF _Toc232267265 h 10HYPERLINK l _Toc2322672662.5.2軟件開發(fā)環(huán)境選擇 PAGEREF _Toc232267266 h 12HYPERLINK l _Toc2322672672.5.3編程語言的選擇 PAGEREF _Toc232267267 h 13HYPERLINK l _Toc2322672683系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232267268 h 14HYPERLINK l _Toc2322672693.1 系統(tǒng)硬件功能分析 PAGE

13、REF _Toc232267269 h 14HYPERLINK l _Toc2322672703.2系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232267270 h 14HYPERLINK l _Toc2322672713.2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232267271 h 14HYPERLINK l _Toc2322672723.2.2溫度檢測電路的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232267272 h 15HYPERLINK l _Toc2322672733.2.3四分頻電路的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232267273 h 17HYPERLINK l _Toc2

14、322672743.2.4顯示接口電路的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232267274 h 18HYPERLINK l _Toc2322672753.2.5 鍵盤電路的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232267275 h 19HYPERLINK l _Toc2322672763.2.6 溫度控制電路的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232267276 h 19HYPERLINK l _Toc2322672773.2.7 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232267277 h 20HYPERLINK l _Toc2322672783.2.8抗干擾措施的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232

15、267278 h 20HYPERLINK l _Toc2322672793.2.9 PCB圖的繪制 PAGEREF _Toc232267279 h 21HYPERLINK l _Toc2322672804數(shù)字PID與其算法 PAGEREF _Toc232267280 h 22HYPERLINK l _Toc2322672814.1 PID算法的數(shù)字化 PAGEREF _Toc232267281 h 22HYPERLINK l _Toc2322672824.2 PID算法的程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232267282 h 23HYPERLINK l _Toc2322672834.2.1

16、位置型PID算法程序的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232267283 h 23HYPERLINK l _Toc2322672844.2.2 增量型PID算法的程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232267284 h 24HYPERLINK l _Toc2322672855 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232267285 h 26HYPERLINK l _Toc2322672865.1 系統(tǒng)軟件功能分析 PAGEREF _Toc232267286 h 26HYPERLINK l _Toc2322672875.2 主程序的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232267287 h 26HY

17、PERLINK l _Toc2322672885.3 子程序的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232267288 h 27HYPERLINK l _Toc2322672895.3.1 系統(tǒng)初始化模塊的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232267289 h 27HYPERLINK l _Toc2322672905.3.2 顯示模塊的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232267290 h 28HYPERLINK l _Toc2322672915.3.3溫度采集模塊的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232267291 h 29HYPERLINK l _Toc2322672925.3.4鍵掃描模塊的設(shè)計(jì) PA

18、GEREF _Toc232267292 h 31HYPERLINK l _Toc2322672935.3.5 溫度控制模塊的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232267293 h 32HYPERLINK l _Toc2322672945.3.6報(bào)警模塊的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232267294 h 33HYPERLINK l _Toc2322672955.4 軟件設(shè)計(jì)小結(jié) PAGEREF _Toc232267295 h 34HYPERLINK l _Toc2322672966結(jié)束語 PAGEREF _Toc232267296 h 35HYPERLINK l _Toc232267297參考

19、文獻(xiàn) PAGEREF _Toc232267297 h 36HYPERLINK l _Toc232267298致 PAGEREF _Toc232267298 h 37HYPERLINK l _Toc232267299附錄 PAGEREF _Toc232267299 h 38HYPERLINK l _Toc232267300附錄1系統(tǒng)源程序清單 PAGEREF _Toc232267300 h 38HYPERLINK l _Toc232267301附錄2電加熱恒溫箱控制器原理圖 PAGEREF _Toc232267301 h 50HYPERLINK l _Toc232267302附錄3電加熱恒溫箱控

20、制器PCB圖 PAGEREF _Toc232267302 h 51基于單片機(jī)的電加熱恒溫箱控制器設(shè)計(jì)1 概 述1.1 課題研究背景二十一世紀(jì)是科技高速發(fā)展的信息時(shí)代，電子技術(shù)、微型單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用更是空前廣泛，是隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展而誕生的。由于它具有體積小、功能強(qiáng)、性價(jià)比高等特點(diǎn)，所以廣泛應(yīng)用于電子儀表、家用電器、節(jié)能裝置、軍事裝置、機(jī)器人、工業(yè)控制等諸多領(lǐng)域，使產(chǎn)品小型化、智能化，既提高了產(chǎn)品的功能和質(zhì)量，又降低了成本，簡化了設(shè)計(jì)。它迅猛發(fā)展到了各個(gè)領(lǐng)域，人們也越來越感到應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)的優(yōu)越性，因而單片機(jī)也得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，它也在不斷地完善和發(fā)展。電加熱恒溫箱的溫度是醫(yī)療、

21、工業(yè)生產(chǎn)和食品加工等領(lǐng)域的關(guān)鍵，因此對(duì)溫度的測量與控制始終占據(jù)著重要的地位。市場上常見的溫度傳感器以電壓輸出為主要形式，不同的傳感器其非線性曲線也各不一樣，缺乏一個(gè)產(chǎn)品應(yīng)具備的通用性和互換性。溫度傳感器應(yīng)用圍很廣、使用數(shù)量很大，但是在常規(guī)的環(huán)境參數(shù)中，由于溫度受其它因素影響較大，而且難以校準(zhǔn)，因此，溫度也是最難準(zhǔn)確測量的一個(gè)參數(shù)。常規(guī)方法測量溫度誤差大、準(zhǔn)確度低、測量滯后的時(shí)間長。近年來，國傳感器正向著集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和單片系統(tǒng)化的方向發(fā)展，為開發(fā)新一代溫度測量系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件。在電加熱恒溫箱控制器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，由電阻式溫度傳感器測量溫度值并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，由變送器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號(hào)

22、，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并讀入單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理后的溫度數(shù)值，一方面送LED數(shù)碼管顯示；另一方面與給定值進(jìn)行比較，并判斷是否超限，將發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒人注意并采取相應(yīng)措施；否則正常顯示溫度數(shù)值，然后根據(jù)偏差值進(jìn)行控制計(jì)算。從而進(jìn)行溫度的調(diào)節(jié)，使其達(dá)到指定要求。實(shí)踐證明，現(xiàn)在采用電阻絲加熱，不僅有利于避免在常規(guī)測溫方法中測量誤差大、準(zhǔn)確度低、測量滯后時(shí)間長等問題，而且在節(jié)約能源和改善環(huán)境方面本設(shè)計(jì)顯示出一定的優(yōu)越性。恒溫箱主要是用來控制溫度，它為農(nóng)業(yè)研究、生物技術(shù)、測試提供所需要的各種環(huán)境模擬條件，因此可廣泛適用于藥物、紡織、食物加工等無菌試驗(yàn)、穩(wěn)定性檢查以與工業(yè)產(chǎn)品的原料性能、產(chǎn)品包裝、

23、產(chǎn)品壽命等測試。隨著單片機(jī)的飛速發(fā)展，通過單片機(jī)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制日益廣泛，具有體積小、功能強(qiáng)、性價(jià)比高等特點(diǎn)，把單片機(jī)應(yīng)用于溫度控制系統(tǒng)中可以起到更好的控溫作用，恒溫箱是使用單片機(jī)進(jìn)行溫度控制的典型應(yīng)用，采用單片機(jī)做主控單元，可完成對(duì)溫度的采集和控制等的要求。1.2 課題研究意義恒溫箱的性能在很大程度上取決于對(duì)溫度的控制性能，本課題采用單片機(jī)為主控制器，通過傳感器測得箱溫度，再通過A/D轉(zhuǎn)換器將采樣輸入的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入主控制器，來完成恒溫箱的溫度控制系統(tǒng)的硬件。箱溫度可保持在設(shè)定的溫度圍，當(dāng)設(shè)置的溫度低于當(dāng)前的溫度時(shí)，單片機(jī)通過雙向晶閘管控制加熱電路連通，溫度慢慢升高；當(dāng)設(shè)置的溫度高

24、于當(dāng)前的溫度時(shí)，單片機(jī)通過雙向晶閘管控制加熱電路斷開，溫度慢慢下降。本課題在原有普通傳感器的基礎(chǔ)上，經(jīng)單片機(jī)處理而成新一代測量控制儀器，具有以下顯著特點(diǎn)：多功能的智能化測控系統(tǒng)，以最簡單方式構(gòu)成高性價(jià)比；在硬件基礎(chǔ)上通過軟件實(shí)現(xiàn)測控功能，其智能化程度取決于軟件的開發(fā)水平；留有通信端口，可以將信息進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，便于形成分布式控制系統(tǒng)。1.3 課題研究容產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不同，因而所采用的控制算法也不同。就溫度控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性來講，基本上都是具有純滯后的一階環(huán)節(jié)，當(dāng)系統(tǒng)精度與溫控的線性性能要求較高時(shí)，多采用PID算法或達(dá)林頓算法來實(shí)現(xiàn)溫度控制。單片機(jī)外圍電路包括傳感器電路、鍵盤電

25、路、數(shù)碼顯示電路、定時(shí)報(bào)警電路、和加熱電路。系統(tǒng)工作流程為：開機(jī)后，用戶通過按鍵設(shè)定定時(shí)時(shí)間和需加熱到的溫度，默認(rèn)先輸入的為時(shí)間。溫度傳感器Pt100采集當(dāng)前溫度的模擬信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過運(yùn)算放大器兩級(jí)放大后送給A/D轉(zhuǎn)換器，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量再送給單片機(jī)，單片機(jī)通過PID算法計(jì)算發(fā)出控制指令控制晶閘管的通斷，根據(jù)晶閘管的通斷的時(shí)間長短來控制電加熱器加熱的功率，使溫度達(dá)到用戶設(shè)定值上，且誤差不超過2。在這個(gè)過程中，定時(shí)時(shí)間一到，蜂鳴器發(fā)出聲音進(jìn)行報(bào)警。完成的工作容：在明確恒溫箱溫度控制系統(tǒng)功能要求的前提下繪制出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；根據(jù)恒溫箱溫度控制系統(tǒng)工作原理框圖和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖以P89V51RD2芯片為

26、核心，選擇控制系統(tǒng)所需的硬件并畫出硬件電路原理圖；了解基于P89V51RD2的恒溫箱溫度檢測控制系統(tǒng)的C51部分軟件程序，并編寫軟件程序；總結(jié)在設(shè)計(jì)過程中所出現(xiàn)的錯(cuò)誤，避免將來在工作中出現(xiàn)同樣的問題。2 總體設(shè)計(jì)方案2.1 課題要求恒溫箱在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中都有著廣泛的應(yīng)用。本課題采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制，對(duì)溫度的控制精度有較高的要求。該系統(tǒng)具體需要滿足的要求如下：溫度控制圍：室溫250，控制精度（2）；定時(shí)時(shí)間：024小時(shí)圍靈活定時(shí)或長期定時(shí)；顯示：采用4位LED七段碼顯示恒溫箱溫度和定時(shí)時(shí)間；提示功能：定時(shí)時(shí)間到，進(jìn)行聲音提示。2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)整體硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示，采

27、用P89V51RD2作為主機(jī)；由電阻式溫度傳感器測量溫度值并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)經(jīng)過放大，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，由I/O接口讀入CPU，CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。處理后的數(shù)據(jù)，一方面送LED數(shù)碼管顯示；另一方面與檢測開關(guān)設(shè)定的溫度控制值進(jìn)行比較，并判斷是否超限，通過PID控制算法進(jìn)行調(diào)節(jié)，運(yùn)算結(jié)果返回單片機(jī)，現(xiàn)在采用電阻絲加熱，從而進(jìn)行溫度的調(diào)節(jié)，以保持恒定的溫度。圖2-1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖2.3系統(tǒng)功能模塊方案設(shè)計(jì)2.3.1單片機(jī)的選擇單片機(jī)的種類繁多，Intel公司的MCS-51 8位單片機(jī)系列、MCS-96 16位單片機(jī)系列；Atmel的AT89、AVR系列；Philips的P89V51、L

28、PC700/900 8位單片機(jī)系列、LPC2000 16/32系列；Motorola公司的MC68HC908 8位單片機(jī)系列、DSP型16位單片機(jī)。方案一：選擇8031單片機(jī)8031單片機(jī)是Intel公司生產(chǎn)的MCS-51系列單片機(jī)中的一種，除無片ROM外，其余特性與MCS-51單片機(jī)基本一樣。采用40個(gè)引腳的8031芯片。該芯片有4個(gè)8位并行I/O接口：P0、P1、P2、P3，128個(gè)字節(jié)的片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，但沒片程序存儲(chǔ)器，需擴(kuò)展，價(jià)格便宜。方案二：選擇P89V51RD2單片機(jī)采用有40個(gè)I/O口的P89V51RD2。P89V51RD2是Philips公司新推出的一款功能非常強(qiáng)大的微處理器。P

29、89V51RD2采用51核，部集成了64kB Flash ROM和1024字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM，5V工作電壓，操作頻率為040MHz，并且支持12時(shí)鐘(默認(rèn))或6時(shí)鐘模式(每個(gè)機(jī)器周期包含6個(gè)時(shí)鐘)，選擇6時(shí)鐘模式時(shí)可在一樣時(shí)鐘頻率下獲得2倍的吞吐量，同時(shí)，另一個(gè)好處在于，可以在保證處理速度不變的情況下，將時(shí)鐘頻率減半，這樣可以極降低系統(tǒng)的EMI 。P89V51RD2還集成了SPI(串行外圍接口)，增強(qiáng)型UART，PCA(可編程計(jì)數(shù)器陣列)，具有PWM和捕獲比較功能，尤其是P89V51RD2支持在系統(tǒng)軟件調(diào)試和在系統(tǒng)編程的功能，這使得我們?cè)谟闷溟_發(fā)產(chǎn)品時(shí)可以完全拋開仿真器和編程器，進(jìn)而大大減少了產(chǎn)

30、品開發(fā)的成本和時(shí)間。對(duì)于恒溫箱這一控制對(duì)象來說，芯片的性能比8031，8051等單片機(jī)要優(yōu)越的多，其劣勢在于價(jià)格較貴。但是可以實(shí)現(xiàn)在線仿真，用起來比較方便。方案三：選擇AT89C51單片機(jī)AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMb-Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用Atmel高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，A

31、tmel的AT89C51是一種高效微控制器。使用P89V51RD2單片機(jī)，完全可以拋開仿真器和編程器，簡化了設(shè)計(jì)，所以本次設(shè)計(jì)采用方案二。P89V51RD2 的典型特性是它的 X2 方式選項(xiàng)。利用該特性，設(shè)計(jì)工程師可使應(yīng)用程序以傳統(tǒng)的 80C51 時(shí)鐘頻率（每個(gè)機(jī)器周期包含 12個(gè)時(shí)鐘）或 X2 方式（每個(gè)機(jī)器周期包含6個(gè)時(shí)鐘）的時(shí)鐘頻率運(yùn)行，選擇 X2 方式可在一樣時(shí)鐘頻率下獲得2倍的吞吐量。從該特性獲益的另一種方法是將時(shí)鐘頻率減半而保持特性不變，這樣可以極降低電磁干擾(EMI)。Flash程序存儲(chǔ)器支持并行和串行在系統(tǒng)編程（ISP）。并行編程方式提供了高速的分組編程（頁編程）方式，可節(jié)省編

32、程成本和上市時(shí)間。ISP 允許在軟件控制下對(duì)成品中的器件進(jìn)行重復(fù)編程。應(yīng)用固件的產(chǎn)生/更新能力實(shí)現(xiàn)了 ISP 的大圍應(yīng)用。P89V51RD2 也可采用在應(yīng)用中編程（IAP），允許隨時(shí)對(duì) Flash 程序存儲(chǔ)器重新配置，即使是應(yīng)用程序正在運(yùn)行也不例外。2.3.2顯示電路的選擇在單片機(jī)系統(tǒng)中常用的顯示電路有LED顯示、LCD顯示。方案一：選擇LED顯示采用七段碼顯示時(shí)，數(shù)碼管中的每一段相當(dāng)于一個(gè)發(fā)光二極管。對(duì)于共陽極的數(shù)碼管，部每個(gè)發(fā)光二極管的陽極被連在一起，成為該各段的公共選通線，發(fā)光二極管的陰極則成為段選線。對(duì)于共陰極數(shù)碼管，則正好相反，部發(fā)光二極管的陰極接在一起，陽極成為段選線。這兩種數(shù)碼管

33、的驅(qū)動(dòng)方式是不同的。當(dāng)需要點(diǎn)亮共陽極數(shù)碼管的一段時(shí)，公共段需接高電平，該段的段選線接低電平。從而該段被點(diǎn)亮。當(dāng)需要點(diǎn)亮共陰極數(shù)碼管的一段時(shí)，公共段需接低電平，該段的段選線接高電平，該段被點(diǎn)亮。方案二：選擇LCD顯示C系列LCD顯示可以顯示字母、數(shù)字符號(hào)、中文字型與圖形，具有繪圖與文字畫面混合顯示功能。提供三種控制接口，分別是8位微處理器接口，4位微處理器接口與串行接口（OCMJ4X16A/B無串行接口）。所有的功能，包含顯示RAM，字型產(chǎn)生器，都包含在一個(gè)芯片里面，只要一個(gè)最小的微處理系統(tǒng)，就可以方便操作模塊。置2M-位中文字型ROM (CGROM) 總共提供8192 個(gè)中文字型(16x16

34、點(diǎn)陣)，16K-位半寬字型ROM (HCGROM) 總共提供126 個(gè)符號(hào)字型(16x8 點(diǎn)陣)，64 x 16-位字型產(chǎn)生RAM (CGRAM)，另外繪圖顯示畫面提供一個(gè)64x256點(diǎn)的繪圖區(qū)域（GDRAM），可以和文字畫面混和顯示。提供多功能指令：畫面清除（Display clear）、光標(biāo)歸位（Return home）、顯示打開/關(guān)閉（Display on/off）、光標(biāo)顯示/隱藏（Cursor on/off）、顯示字符閃爍（Display character blink）、光標(biāo)移位（Cursor shift）、顯示移位（Displayshift）、垂直畫面卷動(dòng)（Vertical lin

35、e scroll）、反白顯示（By_line reverse display）、待命模式（Standby mode）。為了較方便的顯示LED，本系統(tǒng)采用了直接三極管驅(qū)動(dòng)LED，然后再接到單片機(jī)上去，這大大的降低了成本，也節(jié)省了元器件。它還具有可用程序來實(shí)現(xiàn)多種功能、通用性強(qiáng)、使用靈活的特點(diǎn)。如果使用LCD顯示在經(jīng)濟(jì)上不能降低成本，編程也比較繁瑣，反而顯得不合理。故選擇用LED作為顯示電路。2.3.3鍵盤電路的選擇一般鍵盤電路有兩種：獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤。方案一：選擇獨(dú)立式鍵盤 獨(dú)立式鍵盤中，各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵各接一根輸入線，每根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其它輸入線上的工作狀態(tài)。因此

36、，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)就可以很容易的判斷按鍵是否被按下了。獨(dú)立式鍵盤電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單。但每個(gè)按鍵需占用一根輸入線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，輸入口浪費(fèi)大，電路結(jié)構(gòu)顯得很繁雜，故此種按鍵適用于按鍵較少或操作速度較高的場合。方案二：選擇矩陣式鍵盤矩陣式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上，分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。行線通過上拉電阻接到VCC上。平時(shí)無按鍵動(dòng)作時(shí)，行線處于低電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時(shí)，列線電平為低，行線電平為高。這一點(diǎn)是識(shí)別矩陣式是否被按下的關(guān)鍵所在。因此，各按鍵彼此將相互影響，所以必須將行、列線信號(hào)配合起來并作適合的處理，才能確定閉合鍵的位置。很明顯，在按鍵數(shù)量較多

37、的場合，矩陣式鍵盤與獨(dú)立式鍵盤相比，要節(jié)省很多的I/O口。由于本系統(tǒng)只有兩個(gè)按鍵，故選擇獨(dú)立式鍵盤。2.3.4溫度采集電路的選擇傳感器的選擇：目前，溫度傳感器沒有統(tǒng)一的分類方法。按輸出量分類有模擬式溫度傳感器和數(shù)字式溫度傳感器。按測溫方式分類有接觸式溫度傳感器和非接觸式溫度傳感器。按類型分類有分立式溫度傳感器（含敏感元件）、模擬集成溫度傳感器和智能溫度傳感器（即數(shù)字溫度傳感器）。溫度傳感器的從測量原理分為，體積熱膨脹，電阻變化，熱電效應(yīng)（熱電偶），壓電效應(yīng)頻率變化，光學(xué)反應(yīng)等溫度傳感器，它們各自有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，利用體積熱膨脹的溫度傳感器，不需要用電。電阻溫度傳感器分為銅電阻，中等精度價(jià)格低；鉑

38、電阻高精度價(jià)格高；熱敏電阻，精度低靈敏度高。熱電效應(yīng)溫度傳感器，溫度圍寬，測量精度高但需要冷端補(bǔ)償。利用壓電效應(yīng)和頻率變化改變輸出值的溫度傳感器可以作為標(biāo)準(zhǔn)使用。利用光學(xué)變化改變溫度傳感器適合高溫非接觸測量。溫度傳感器是最早開發(fā)，應(yīng)用最廣的一類傳感器。常用的溫度傳感器有熱電阻、熱敏電阻和熱電偶。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下，本世紀(jì)相繼開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應(yīng)，根據(jù)波與物質(zhì)的相互作用規(guī)律，相繼開發(fā)了聲學(xué)溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。方案一：選擇熱電偶傳感器熱電偶作為測溫原件具有結(jié)構(gòu)簡單、較高的精準(zhǔn)度、測量圍寬、具有良好的敏感度等優(yōu)點(diǎn)，在溫度測量中應(yīng)用最為

39、廣泛。熱敏電阻是用一種半導(dǎo)體材料制成的敏感原件，其特點(diǎn)是電阻隨溫度變化而顯著變化，能直接將溫度的變化轉(zhuǎn)換為能量的變化，具有靈敏度高、體積小、較穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn)，常用于遠(yuǎn)距離測量和控制中。方案二：選擇熱電阻傳感器熱電阻在工業(yè)上廣泛應(yīng)用于測量-200+500圍的溫度，隨著科技的發(fā)展熱電阻溫度計(jì)的測量圍低溫端可達(dá)-272.5左右，高溫端可測到1000。熱電阻溫度傳感器的特點(diǎn)是精度高，適宜測低溫。在560以下的溫度測量中，它的輸出信號(hào)比熱電偶容易測量。恒溫箱的溫度一般在室溫250圍，圍比較窄，也比較低，對(duì)精度的要求也比較低，綜合考慮熱電阻、熱電偶和熱敏電阻的特點(diǎn)，選用熱電阻比較好。另外，熱電阻又

40、有鉑電阻、銅電阻、鐵電阻和鎳電阻等，各有其特點(diǎn)，由于鉑電阻穩(wěn)定性好，性能可靠，所以本設(shè)計(jì)選用了常用的鉑電阻Pt100作為溫度傳感器。方案三：選擇MAX6577作為傳感器MAX6577作為溫度傳感芯片，這是一種將溫度轉(zhuǎn)換為均衡頻率方波的傳感器(溫度頻率)，其主要特點(diǎn)如下：方波輸出，無需A/D轉(zhuǎn)換與單片機(jī)計(jì)數(shù)端直接相連。溫度測量圍-40+125。較低的測量誤差。測量溫度是+25時(shí)，誤差圍為0.8；測量溫度是+125時(shí)，誤差圍為0.5。不需外接元件，體積小(最大3mm3mm)，適合用作溫度測量探頭。需要注意的是，該傳感芯片將溫度轉(zhuǎn)換為頻率是以絕對(duì)溫度(K)為前提，因此對(duì)頻率的計(jì)數(shù)結(jié)果應(yīng)減去273才能

41、得到攝氏溫度，這當(dāng)然可以在軟件編寫時(shí)方便地做運(yùn)算處理。由于本設(shè)計(jì)的控制溫度圍在室溫250，除了方案二的鉑電阻，其他的都達(dá)不到要求，所以本設(shè)計(jì)選擇方案二。A/D轉(zhuǎn)換芯片的選擇：A/D轉(zhuǎn)換器把傳感器采集的模擬量輸入轉(zhuǎn)換成單片機(jī)所能識(shí)別的數(shù)字量信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換器的種類分為雙積分A/D轉(zhuǎn)換器如ICL7109，逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器如ADC0809和并型A/D轉(zhuǎn)換器。雙積分A/D轉(zhuǎn)換器的精度高，抗干擾性好，價(jià)格便宜，但是速度較慢,逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器的精度，價(jià)格，速度適中，并型A/D轉(zhuǎn)換器，速度快價(jià)格也昂貴，本設(shè)計(jì)綜合考慮采用逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809。 單片機(jī)與A/D轉(zhuǎn)換器接口電路的主要功

42、能是：通過I/O輸出通道啟動(dòng)轉(zhuǎn)換或直接輸出指令啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的方式完全由A/D部電路結(jié)構(gòu)而定。把轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)送入CPU。當(dāng)確定使用A/D轉(zhuǎn)換器以后，按下列原則選擇A/D轉(zhuǎn)換器芯片。根據(jù)前向通道的總誤差，選擇A/D轉(zhuǎn)換器精度與分辨率。根據(jù)信號(hào)對(duì)象的變化率與轉(zhuǎn)換精度要求，確定A/D轉(zhuǎn)換速度，以保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。根據(jù)環(huán)境條件選擇A/D轉(zhuǎn)換芯片的一些環(huán)境參數(shù)要求，如工作溫度、功耗、可靠性等級(jí)性能。根據(jù)單片機(jī)接口特征，考慮如何選擇A/D轉(zhuǎn)換器的輸出狀態(tài)。其它，還要考慮到成本、資源、是否是流行芯片等因素。由于各A/D轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)不一樣，速度相差很大，一般需要有數(shù)10uS以上的轉(zhuǎn)換時(shí)間，因此在單

43、片機(jī)發(fā)出轉(zhuǎn)換命令后，需等待轉(zhuǎn)換結(jié)束方可讀取數(shù)據(jù)。常用的有程序查詢輸入方式和中斷方式。INT7和INT6兩個(gè)輸入端分別接地和AD參考電源，是為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字自動(dòng)調(diào)零和抑制電源波動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)換的影響，并可供微機(jī)儀表實(shí)現(xiàn)自校用。 ADC0809的部結(jié)構(gòu)框圖如圖2-2所示，本系統(tǒng)采用ADC0809構(gòu)成A/D轉(zhuǎn)換電路。ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換器，部結(jié)構(gòu)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，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。由于

44、ADC0809的片無時(shí)鐘，它的時(shí)鐘頻率在10KHZ1280KHZ之間?？衫肁T89C52提供的地址鎖存允許信號(hào)ALE經(jīng)D觸發(fā)器二分頻所得，ALE腳的頻率是AT89C52單片機(jī)時(shí)鐘頻率的1/6。由于ADC0809具有輸出三態(tài)鎖存器，故其8位數(shù)據(jù)輸出引腳可直接與數(shù)據(jù)總線相連。控制電路SAR樹狀開關(guān)256電阻階梯三態(tài)輸出鎖存器8路模擬開關(guān)地址鎖存與譯碼器比較器START CLOCK INT0 EOC INT1 INT2 2-1 INT3 2-2 INT4 2-3 INT5 INT6 2-4INT7 2-5 2-6 ADDAADDB 2-7ADDCALE 2-8 Vcc GND Vref(+) Vr

45、ef(-) OE圖2-2 ADC0809部結(jié)構(gòu)框圖方案一：選擇MC14433MC14433是3又1/2位BCD碼輸出、雙積分式的A/D轉(zhuǎn)換芯片，轉(zhuǎn)換速度約110次/s，需5V工作電源，其模擬量輸入電壓為199.9mV或1.999V，基準(zhǔn)電源相應(yīng)為200mV或2V。方案二：選擇ADC0809ADC0809是8位、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換芯片，具有地址鎖存控制的8路模擬開關(guān)，應(yīng)用單一5V電源，其模擬量輸入電壓的圍為0-5V，對(duì)應(yīng)的數(shù)字量輸出為00FFH，轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us，無需調(diào)零或調(diào)整滿量程。根據(jù)MC14433和ADC0809的特性可以看出，ADC0809的轉(zhuǎn)換速度快，且只需單一的+5V電源，使用

46、起來比MC14433方便的多。本系統(tǒng)的要求溫度控制誤差在2，采用8位A/D轉(zhuǎn)換器，其最大量化誤差為0.5(1/255)2500.5，完全能滿足要求。2.3.5溫度控制電路的選擇在常用的控制方法中有兩種：晶閘管控制和繼電器控制。方案一：選擇晶閘管控制當(dāng)晶閘管承受反向電壓時(shí)，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會(huì)導(dǎo)通；當(dāng)晶閘管承受正向電壓時(shí)，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能導(dǎo)通；晶閘管一旦導(dǎo)通，門極就失去控制作用，不論門極觸發(fā)電流是否還存在，晶閘管都保持導(dǎo)通；若要使已導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷，只能利用外加和外電路的作用使流過晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值一下。方案二：選擇繼電器控制繼電器室一種在其輸

47、入的物理量達(dá)到規(guī)定值時(shí)，其電氣輸入電路被接通或分?jǐn)嗟淖詣?dòng)電器。繼電器按其輸入量性質(zhì)分為電氣繼電器和非電氣繼電器兩大類。按其用途分為控制繼電器盒保護(hù)繼電器兩大類。根據(jù)它們的特性和用途，還有本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，如果選用繼電器，它要一直吸合、斷開，容易損壞器件，為此選用晶閘管控制，既方便，又簡單。2.4 控制方法的選擇在連續(xù)生產(chǎn)過程中，控制算法一般可分為模糊控制算法、PID算法和大林算法等。模糊控制算法是不依賴對(duì)象的數(shù)學(xué)模型,具有模糊邏輯“概念”的抽象能力和非線性處理能力,且對(duì)過程參數(shù)的變化不敏感,是模糊數(shù)學(xué)同控制理論相結(jié)合的產(chǎn)物而人們對(duì)它了解不是太深入。大林算法是由美國IBM公司的大林于1968年針對(duì)生

48、產(chǎn)過程中含純滯后的控制對(duì)象的控制算法，該算法的設(shè)計(jì)目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)合適的數(shù)字控制器,使整個(gè)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為帶有原純滯后時(shí)間的一階慣性環(huán)節(jié),而本設(shè)計(jì)并非純滯后時(shí)間的一階慣性環(huán)節(jié)。而PID控制技術(shù)成熟,控制結(jié)構(gòu)簡單,參數(shù)易調(diào)整,不必求出被控對(duì)象的數(shù)字模型便可以調(diào)節(jié),所以在溫度測控系統(tǒng)常采用PID算法。PID調(diào)節(jié)是Proportional(比例)、Integral（積分）、Differential（微分）三者的縮寫，是連續(xù)系統(tǒng)術(shù)最成熟、應(yīng)用最為廣泛的一種調(diào)節(jié)方式。PID調(diào)節(jié)的實(shí)質(zhì)就是根據(jù)輸入的偏差值，按比例、積分、微分的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行運(yùn)算，其運(yùn)算結(jié)果用以輸出控制。比例作用是調(diào)節(jié)器輸出變化量與輸入變化

49、量成比例的一種控制作用，被控量一旦出現(xiàn)偏差，比例控制作用將使其朝著減少偏差的方向變化，控制作用的強(qiáng)弱取決于比例系數(shù)。積分作用是指調(diào)節(jié)器的輸出與輸入的積分成比例的作用，積分控制的特點(diǎn)是調(diào)節(jié)器的輸出與偏差存在的時(shí)間有關(guān)，只要有偏差存在，輸出就隨時(shí)間不斷增加，直到偏差被消除，系統(tǒng)才能達(dá)到穩(wěn)定。微分作用是指輸出與輸入的導(dǎo)數(shù)成比例的控制作用。其特點(diǎn)是輸出只能反映偏差的變化速度。對(duì)于固定不變的偏差，不管偏差量多大，均不能有微分作用輸出。了避免電阻絲動(dòng)作過于頻繁，消除由于頻繁動(dòng)作引起的振蕩現(xiàn)象。2.5開發(fā)環(huán)境與編程語言的選擇2.5.1硬件開發(fā)環(huán)境選擇Protel是Protel公司在80年代末推出的EDA軟件

50、，在電子行業(yè)的CAD軟件中，它當(dāng)之無愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電子設(shè)計(jì)者的首選軟件，它較早就在國開始使用，在國的普與率也最高，有些高校的電子專業(yè)還專門開設(shè)了課程來學(xué)習(xí)它，幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設(shè)計(jì)人才時(shí)在其條件欄上常會(huì)寫著要求會(huì)使用Protel。早期的Protel主要作為印制板自動(dòng)布線工具使用，運(yùn)行在DOS環(huán)境，對(duì)硬件的要求很低，在無硬盤286機(jī)的1M存下就能運(yùn)行，但它的功能也較少，只有電原理圖繪制與印制板設(shè)計(jì)功能，其印制板自動(dòng)布線的布通率也低，而現(xiàn)今的Protel已發(fā)展到Protel 99（網(wǎng)絡(luò)上可下載到它的測試板），是個(gè)龐大的EDA軟件，完全安裝有200多

51、M，它工作在WINDOWS95環(huán)境下，是個(gè)完整的板級(jí)全方位電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它包含了電原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號(hào)仿真、多層印制電路板設(shè)計(jì)（包含印制電路板自動(dòng)布線）、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server （客戶/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)還兼容一些其它設(shè)計(jì)軟件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多層印制線路板的自動(dòng)布線可實(shí)現(xiàn)高密度PCB的100布通率。在國Protel軟件較易買到，有關(guān)Protel軟件和使用說明的書也有很多，這為它的普與提供了基礎(chǔ)。Protel軟件的原廠商Altium公司推出了Protel系列的高端

52、版本Altium Designer 6.9。Altium Designer 6.9，它是完全一體化電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的一個(gè)新版本，也是業(yè)界第一款也是唯一一種完整的板級(jí)設(shè)計(jì)解決方案。Altium Designer 是業(yè)界首例將設(shè)計(jì)流程、集成化PCB 設(shè)計(jì)、可編程器件（如FPGA）設(shè)計(jì)和基于處理器設(shè)計(jì)的嵌入式軟件開發(fā)功能整合在一起的產(chǎn)品，一種同時(shí)進(jìn)行PCB和FPGA設(shè)計(jì)以與嵌入式設(shè)計(jì)的解決方案，具有將設(shè)計(jì)方案從概念轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K成品所需的全部功能。這款高端版本Altium Designer 6.9除了全面繼承包括99SE，Protel 2004在的先前一系列版本的功能和優(yōu)點(diǎn)以外，還增加了許多改進(jìn)和很多高

53、端功能。Altium Designer 6.9拓寬了板級(jí)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)界限，全面集成了FPGA設(shè)計(jì)功能和SOPC設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能，從而允許工程師能將系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的FPGA與PCB設(shè)計(jì)以與嵌入式設(shè)計(jì)集成在一起。Designer 6.9以強(qiáng)大的設(shè)計(jì)輸入功能為特點(diǎn)，在FPGA和板級(jí)設(shè)計(jì)中，同時(shí)支持原理圖輸入和HDL硬件描述輸入模式；同時(shí)支持基于VHDL的設(shè)計(jì)仿真，混合信號(hào)電路仿真、布局前/后信號(hào)完整性分析.Altium Designer 6.9的布局布線采用完全規(guī)則驅(qū)動(dòng)模式，并且在PCB布線中采用了無網(wǎng)格的SitusTM拓?fù)溥壿嬜詣?dòng)布線功能；同時(shí)，將完整的CAM輸出功能的編輯結(jié)合在一起。Altium Desi

54、gner 6.9極增強(qiáng)了對(duì)高密板設(shè)計(jì)的支持，可用于高速數(shù)字信號(hào)設(shè)計(jì)，提供大量新功能和改進(jìn)，改善了對(duì)復(fù)雜多層板卡的管理和導(dǎo)航，可將器件放置在PCB板的正反兩面，處理高密度封裝技術(shù)，如高密度引腳數(shù)量的球型網(wǎng)格陣列(BGAs)。Altium Designer 6.9中的Board Insight 系統(tǒng)把設(shè)計(jì)師的鼠標(biāo)變成了交互式的數(shù)據(jù)挖掘工具。Board Insight 集成了“警示”顯示功能，可毫不費(fèi)力地瀏覽和編輯設(shè)計(jì)中疊放的對(duì)象。工程師可以專注于其目前的編輯任務(wù)，也可以完全進(jìn)入目標(biāo)區(qū)域的任何其他對(duì)象，這增加了在密集、多層設(shè)計(jì)環(huán)境中的編輯速度。Altium Designer 6.9 引入了強(qiáng)大的逃逸

55、布線引擎，嘗試將每個(gè)定義的焊盤通過布線剛好引到BGA邊界，這令對(duì)密集BGA類型封裝的布線變的非常簡單。顯著的節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間，設(shè)計(jì)師無需手動(dòng)就可以完成在一大堆焊盤間將線連接這些器件的部管腳。Altium Designer 6.9極大減少了帶有大量管腳的器件封裝在高密度板卡上設(shè)計(jì)的時(shí)間，簡化了復(fù)雜板卡的設(shè)計(jì)導(dǎo)航功能，設(shè)計(jì)師可以有效處理高速差分信號(hào)，尤其對(duì)大規(guī)模可編程器件上的大量LVDS資源。Altium Designer 6.9 充分利用可得到的板卡空間和現(xiàn)代封裝技術(shù)，以更有效的設(shè)計(jì)流程和更低的制造成本縮短上市時(shí)間。Protel是在中國用得最多的EDA工具,電子專業(yè)的大學(xué)生在大學(xué)基本上都學(xué)過Pro

56、tel 99 se,所以學(xué)習(xí)資源也最廣,公司在招聘新人的時(shí)候用Protel新人會(huì)很快上手。目前Protel版本有許多，如Protel 99、Protel 99 se、Protel 2004、Protel DXP、Protel 2006。隨著版本的更新，它的功能越來越強(qiáng)大，對(duì)新器件的支持也越來越多。我們專業(yè)開設(shè)的也是Protel 99 se的課程，自己對(duì)Protel 99 se比較熟悉，所以本設(shè)計(jì)選擇Protel 99 se。2.5.2軟件開發(fā)環(huán)境選擇單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，匯編語言源程序要變成CPU可以執(zhí)行的機(jī)器嗎有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已經(jīng)極少使

57、用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于MCS51單片機(jī)的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)的開發(fā)軟件業(yè)在不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級(jí)語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件業(yè)在不斷發(fā)展。方案一：Keil是德國知名軟件公司Keil（現(xiàn)已并入Arm 公司）開發(fā)的基于8051 核的微控制器軟件開發(fā)平臺(tái)，是目前開發(fā)8051核單片機(jī)的主流工具，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分結(jié)合在一起

58、。運(yùn)行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU，16M或更多的RAM、20M以上的閑散硬盤空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對(duì)于使用51系列單片機(jī)的愛好者來說是十分必要的，如果使用的是C語言，則該軟件十分適用，即使使用的是匯編語言，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令工作事半功倍。方案二：使用偉福軟件必須使用偉福的硬件才能仿真，硬件自己也不能搭起來，硬件的支持很少，軟件編程起來也比較繁瑣。偉福的單片機(jī)軟件平臺(tái)部的編譯器不如Keil的好用，如果寫的程序行中存在錯(cuò)誤，在編譯的過程中，Keil可以精確的指出語法錯(cuò)誤所在的程序所在行數(shù)，而

59、偉福就不能做到非常精確了，所以這次設(shè)計(jì)選擇方案A。2.5.3編程語言的選擇方案一：選擇C語言C語言是一種通用的程序設(shè)計(jì)語言，其代碼率高，數(shù)據(jù)類型與運(yùn)算符豐富，并具有良好的程序結(jié)構(gòu)，適用于各種應(yīng)用的程序設(shè)計(jì)，是目前使用較廣的單片機(jī)編程語言。單片機(jī)的C語言采用C51編譯器（簡稱C51）。由C51產(chǎn)生的目標(biāo)代碼短、運(yùn)行速度高、所需存儲(chǔ)空間小。方案二：選擇匯編語言當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)小的嵌入式系統(tǒng)時(shí)，一般我們都用匯編語言。在很多工程中，這是一個(gè)很好的方法，因?yàn)?，代碼一般都不超過8K，而且都比較簡單。如果硬件工程師要同時(shí)設(shè)計(jì)軟件和硬件，經(jīng)常會(huì)采用匯編語言來做程序。同時(shí)還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，匯編語言是一個(gè)非常低級(jí)的語言，它

60、僅僅高于直接手工編寫二進(jìn)制的機(jī)器指令碼，因此不可避免地存在一些缺點(diǎn)：編寫的代碼非常難懂，不好維護(hù)；很容易產(chǎn)生 Bug，難于調(diào)試；只能針對(duì)特定的體系結(jié)構(gòu)和處理器進(jìn)行優(yōu)化；開發(fā)效率很低，時(shí)間長且單調(diào)；兼容性不好，與硬件關(guān)系非常緊密。如果使用C51的話，可以很好的解決這些問題。應(yīng)用C51編程具有以下優(yōu)點(diǎn)：不需要了解處理器的指令集，對(duì)8051的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)也不必要了解；寄存器分配和尋址方式由編譯器進(jìn)行管理；指定操作的變量選擇組合提高了程序的可讀性；可使用與人的思維更相近的關(guān)鍵字和操作函數(shù)；與使用匯編語言編程相比，程序的開發(fā)和調(diào)試時(shí)間大大縮短；庫文件可提供許多標(biāo)準(zhǔn)的例程（例如格式化輸出、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和浮點(diǎn)運(yùn)算