基于单片机的数字温度计的设计与实现_毕业设计论文(编辑修改稿)

基于单片机的数字温度计的设计与实现_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

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。 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。 江西理工大学应用科学学院毕业设计 7 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 ARM 8051/5 AVR、 PIC10/1 PIC1 PIC1 PIC2dsPIC3 HC1 BasicStamp、 808 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。 赵赐明：基于单片机的数字温度计的设计与实现 8 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。 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。 江西理工大学应用科学学院毕业设计 9 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 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。 赵赐明：基于单片机的数字温度计的设计与实现 10 第三章 系统硬件设计 单片机的选择 AT89C51 单片机的介绍 AT89C51 单片机最初是由 Intel 公司开发设计的，但后来 Intel 公司把 51 核的设计方案卖给了几家大的电子设计生产商，譬如 SST、 Philip、 Atmel 等大公司。 如是市面上出现了各式各样的但均以 51 为内核的单片机，倒是 Intel 公司自己的单片机却显得逊色了。 这些各大电子生产商推出的单片机都兼容 51 指令、并在 51 的基础上扩展一些功能而内部结构是与 51 一致的。 AT89C51 有 40 个引脚， 4 个 8 位并行 I/O 口， 1 个全双工异步串行口，同时内含 5 个中断源， 2 个优先级， 2 个 16 位定时 /计数器。 AT89C51 的存储器系统由 4K 的程序存储器(掩膜 ROM)，和 128B 的数据存储器 (RAM)组成。 AT89C51 单片机的基本组成框图见图 31。 图 31 AT89C51 单片机结构框图 由图 31 可见， 8051 单片机主要由以下几部分组成： 1. CPU 系统 8 位 cpu，含布尔处理器； 时钟电路； 总线控制逻辑。 时钟电路 CPU ROM/EPROM/FLASH4KB 总线控制 串行口全双工 1个 定时个 /计数器 2 中断系统 5个中断源 2个优先级 4 个并行口 RAM128BSFR21 个 RST EA ALE PSES P0 P1 P2 P3 VSS 0 XTAL2 XTAL1 江西理工大学应用科学学院毕业设计 11 2. 存储器系统 4K 字节的程序存储器（ ROM/EPROM/Flash，可外扩至 64KB）； 128 字节的数据存储器（ RAM，可再外扩 64 3. I/O 口和其他功能单元 4 个并行 I/O 口； KB）； 特殊功能寄存器 SFR。 2 个 16 位定时计数器； 1 个全双工异步串行口； 中断系统（ 5 个中断源， 2 个优先级）。 AT89C51 单片机主要特性 1. 一个 8 位的微处理器 (CPU)。 2. 片内数据存储器 RAM(128B)，用以存放可以读／写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据等， SST89 系列单片机最多提供 1K 的 RAM。 3. 片内程序存储器 ROM(4KB)，用以存放程序、一些原始数据和表格。 但也有一些单片机内部不带 ROM/EPROM，如 8031， 8032， 80C31 等。 目前单片机的发展趋势是将 RAM 和 ROM 都集成在单片机里面，这样既方便了用户进行设计又提高了系统的抗干扰性。 SST 公司推出的 89 系列单片机分别集成了 16K、 32K、 64K Flash 存储器，可供用户根据需要选用。 4. 四个 8 位并行 I／ O 接口 P0~P3，每个口既可以用作输入，也可以用作输出。 5. 两个定时器／计数器，每个定时器／计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。 为方便设计串行通信，目前的 52 系列单片机都会提供 3 个 16 位定时器 /计数器。 6. 五个中断源的中断控制系统。 现在新推出的单片机都不只 5 个中断源，例如SST89E58RD 就有 9 个中断源。 7. 一个全双工 UART(通用异步接收发送器 )的串行 I／ O 口，用于实现单片机之间或单 机与微机之间的串行通信。 8. 片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。 最高允许振荡频率为 12MHz。 SST89V58RD 最高允许振荡频率达 40MHz，因而大大的提高了指令的执行速度。 赵赐明：。