基于單片機的糧庫溫濕度控制系統的設計u-資料下載頁

　　

【正文】 99H 5 1 0 0 1 0 0 1 0 92H 6 1 0 0 0 0 0 1 0 82H 7 1 1 1 1 1 0 0 0 F8H 8 1 0 0 0 0 0 0 0 80H 9 1 0 0 1 0 0 0 0 90H 基于單片機的糧庫溫濕度控制系統的設計 19 第三章 軟件設計 程序設計 本次設計的程序部分，全部采用匯編語言進行編寫。 MCS－ 51 單片機的字長為 8 位，有時，要完成某些操作用一個字節尚不能充分表達。所以，在指令系統中有單字節指令，也有多字節指令。機器碼是由一連串的 0 和 1 組成，沒有明顯的特征，不好記憶，不易理解，易出錯。所以，直接用它來編寫程序十分困難。因而，人們就用一些助記符——通常是指令功能的英文縮寫來代替操作 碼，如 MCS－ 51 中數的傳送常用 MOV（ Move 的縮寫）、加法用 Add(Addition 的縮寫 )來 做 為助記符。這樣，每條指令有明顯的動作特征，易于記憶和理解，也不容易出錯。用助記符來編寫的程序稱為匯編語言程序。但是，助記符編寫的程序便于人理解，可單片機卻只認識二進制機器代碼，因此，為了讓單片機能 “讀懂 ”匯編語言程序必須再轉換成由二進制機器碼構成的程序，這種轉換過程，就稱為 “匯編 ”[10]。 匯編語言的長處在于編寫高效且需要對機器硬件精確控制的程序。 本設計的總體流程框圖如下圖 31 所示。 開 始 初始化 轉換完成？ 高于上限？ 低于下限？ 結 束 N N N Y 顯示程序 報警 1 報警 2 Y Y 基于單片機的糧庫溫濕度控制系統的設計 20 圖 31 總流程圖 數據處理部分 圖 32 為 A/D 轉換的流程圖。模 /數轉換是本系統的核心部分，將溫度傳感器采集到的數據 [11]。 圖 32 A/D 轉換的流程圖 數碼顯示部分 本次設計中，我選擇的是動態顯示的方式。 動態顯示 [12]是單片機應用中最常用的顯示方式之一。在 LED 顯示器的各數碼管被輪流點亮掃描過程中，每位顯示器的點亮時間是極為短暫的（約 1ms），但由于人的視覺暫留現象以及發光二極管的余輝效應，盡管實際上各位 顯示器并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就像是一個穩定的顯示數據，不會有閃爍感 [12]。但為保證足夠的亮度，通過 LED 的脈沖電流應數倍于其穩定電流值。 數碼顯示子程序的作用是將溫度傳感器 AD590 采集到的溫度信息通過 LED 顯示器，用十進制表示出來，并且在 LED 顯示器的第一位顯示當前使用的是哪路溫度傳感器。程序的流程圖如圖 33所示。 基于單片機的糧庫溫濕度控制系統的設計 21 圖 33 顯示程序流程圖 仿真軟件 Keil C51 結合硬件電路的設計，通過對軟件的編程實現所需要達到的功能，編程之后用 Keil C51 對程序的對錯進行檢查。 Keil C51 是 Keil 公司針對 80C51 系列單芯片，在 Windows 平臺上開發出的一套工具軟件 .，透過 Keil uVision2 的 IDE(整合發展環境 )，提供 80C51 匯編語言與 C51 語言的編輯、組譯 /連結、除錯/模擬測試，并具備完善的項目管理系統 (Project)，以及系統文件說明等功能。 Keil μVision2 的功能結構，說明如下： （ 1） uVision2 IDE 提供項目管理的整合作業環境 ，擁有編譯、組譯、連結等，建構項目的功能。 （ 2） 提供各種廠牌型號 80C51 核心兼容單芯片系統的開發使用。 （ 3） C51 提供 ANSI C 程序語言編譯器 (ANSI C Compiler)； A51： 提供 8051 匯編程序組譯器 (Macro Assembler)。 （ 4）在程序的連結時，提供 ANSI 標準鏈接庫、 LIB51 鏈接庫管理員，與 RTX51 實時操作系統。 （ 5） Ision Debugger：有強大的除錯工具和平行仿真系統。可執行單步執行，芯片內部緩存器、內存、輸出入界面的實時監看功能。 如果檢查都正確，就 說明有可能程序是對的，有些邏輯錯誤 Keil C51 也是檢查不出來的。 開 始 初始化參數 查表輸出斷碼 輸出位碼 位碼移位 循環結束？ 結 束 是 否 基于單片機的糧庫溫濕度控制系統的設計 22 PTOTEUS 為了檢測電路是不是能夠實現，在制作實物之前，先用 PROTEUS 對顯示電路進行仿真，仿真結果顯示電路能夠得到所需要的結果。下面簡單介紹一下 PROTEUS。 PROTEUS 組合了高級原理布圖、混合模式 SPICE 仿真， PCB 設計以及自動布線來實現一個完整的電子設計系統。 Proteus 是 Labcenter 公司出品的電路分析、實物仿真系統。它可仿真各種電路和集成 IC，最讓我們高興的是它支持許多型號的單片機的仿真，另 外還提供 Schematic Drawing 與 PCB 設計功能。它的元件庫齊全，使用方便，是不可多得的電子電路設計輔助軟件。 Keil 是目前世界上最好的 51 單片機的匯編和 C 語言的開發工具。它支持匯編， C 語言以及混合編程，同時具備功能強大的軟件仿真和硬件仿真（用 mon51 協議，需硬件支持）功能。但是我們在利用它的仿真功能的時候都有一定的限制。如果我們把這兩個軟件結合來用，調試軟硬件就方便多了。其實 Proteus 在設計的時候已經注意到和各種單片機編譯程序的整合了。如它可以和 Keil、 MPLAB IDE 等編譯模擬軟件結 合。 Proteus 軟件是來自英國 Labcenter electronics 公司的 EDA 工具軟件， Proteus 軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它 EDA 工具一樣的原理布圖、 PCB 自動或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的電路仿真是互動的，針對微處理器的應用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實現軟件源碼級的實時調試，如有顯示及輸出，還能看到運行后輸入輸出的效果，配合系統配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等，您不需要別的， Proteus 為您建立了完備的電子設計開發環境！ 尤其重要的是 Proteus Lite 可以完全免費，也可以花微不足道的費用注冊達到更好的效果；功能最強的 Proteus 專業版也非常便宜，人人用得起，對高校還有更多優惠。 Proteus 組合了高級原理布圖、混合模式 SPICE 仿真 ， PCB 設計以及自動布線來實現一個完整的電子設計系統。此系統受益于 15 年來的持續開發 ， 被《電子世界》在其對 PCB 設計系統的比較文章中評為最好產品 —“The Route to PCB CAD”。 Proteus 產品系列也包含了我們革命性的 VSM 技術 ，用戶可以對基于微控制器的設計連同所有的周 圍電子器件一起仿真。用戶甚至可以實時采用諸如LED/LCD、鍵盤、 RS232 終端等動態外設模型來對設計進行交互仿真。 其功能模塊 ：一 個易用而又功能強大的 ISIS 原理布圖工具； PROSPICE 混合模型 SPICE 仿真 。 ARES PCB 設計 。 PROSPICE 仿真器的一個擴展 PROTEUS VSM： 便于包括所有相關的器件的基于微處理器設計的協同仿真。此外，還可以結合微控制器軟件使用動態的鍵盤 、 開關 、 按鈕 、 LEDS 甚至 LCD 顯示CPU 模型 。 支持許多通用的微控制器 ， 如 PIC， AVR， HC11 以及 8051； 交互的裝置模型包括 ： LED 和 LCD 顯示 ， RS232 終端 ， 通用鍵盤 ； 強大的調試工具 ， 包括寄存器和存儲器 ， 斷點和單步模式 ； IAR CSPY 和 Keil uVision2 等開發工具的源層調試 ； 應用特殊模型的 DLL 界面 —— 提供有關元件庫的全部文件 。 基于單片機的糧庫溫濕度控制系統的設計 23 第四章 制作與調試 布線與調試 Protel 99SE 介紹 Protel 99 SE 是 Protel 公司推出的純 32 位電路設計軟件。該軟件功能強大，人機界面好，（該軟件）可以容易地設計電路原理圖，是業內首選的電路板設計工 具 [14]。 Protel 99 SE 共分 5 個模塊，分別是原理圖設計、 PCB 設計（包含信號完整性分析）、自動布線器、原理圖混合信號仿真 和 PLD 設計。以下介紹一些 Protel99SE 的部分最新功能： 一、 可生成 30 多種格式的電氣連接網絡表； 二、 強大的全局編輯功能； 三、 在原理圖中選擇一級器件， PCB 中同樣的器件也將被選中 ； 同時運行原理圖和 PCB， 在打開的原理圖和 PCB 圖間允許雙向交叉查找元器件、引腳、網絡 ； 四、 既可以進行正向注釋元器件標號（由原理圖到 PCB），也可以進行反向注釋（由 PCB 到原理圖），以保持 電氣原理圖和 PCB 在設計上的一致性；滿足國際化設計要求（包括國標標題欄輸出，GB4728 國標庫） ； 方便易用的數模混合仿真（兼容 SPICE 3f5）； 五、 支持用 CUPL 語言和原理圖設計 PLD，生成標準的 JED 下載文件 ； PCB 可設計 32 個信號層， 16 個電源 地層和 16 個機加工層； 六、（ 1） 強大的 “規則驅動 ”設計環境，符合在線的和批處理的設計規則檢查； （ 2） 智能覆銅功能，覆鈾可以自動重鋪； （ 3） 提供大量的工業化標準電路板 作 為設計模版 ；（ 4） 放置漢字功能；（ 5） 可以輸入和輸出 DXF、 DWG 格式文件，實現和 AutoCAD 等軟件的數據交換； （ 6） 智能封裝導航（對于建立復雜的 PGA、 BGA 封裝很有用）； （ 7） 方便的打印預覽功能，不用修改 PCB 文件就可以直接控制打印結果； （ 8） 獨特的 3D 顯示可以在制板之前看到裝配事物的效果 ；（ 9） 強大的 CAM 處理使您輕松實現輸出光繪文件、材料清單、鉆孔文件、貼片機文件、測試點報告等； （ 10）經過充分驗證的傳輸線特性和仿真精確計算的算法，信號完整性分析直接從 PCB 啟動 ；（ 11） 反射和串擾仿真的波形顯示結果與便利的測量工具相結合； （ 12） 專家導航幫您解決信號完整性問題。 焊接 焊接前應熟悉各芯片的引腳，焊接時參照電路圖，仔細地連接引腳。按照以下原則進行焊接： （ 1）先焊接各芯片的電源線和地線，這樣確保各芯片有正確的工作電壓； （ 2）同類的芯片應順序焊接，在一片焊接并檢查好之后，其他的同類芯片便可以參照第一片進行焊接。這樣便可大大節省時間，也可降低出錯率。 焊接注意的基本事項： 在電子制作過程中，焊接工作是必不可少的。它不但要求將元件固定在電路板上，而且要求焊點必須牢固、圓滑，所以焊接技術的好壞直接影響到電子制作的成功與否，焊接時 要注意以下幾點： 基于單片機的糧庫溫濕度控制系統的設計 24 （ 1） 焊接方法：焊接時應掌握焊接的 溫度和焊接的時間，使電烙鐵的溫度高于焊錫的溫度，但也不能太高，以烙鐵頭接觸松香剛剛冒煙為好。焊接時間太短，焊點的溫度過低，焊點融化不充分，焊點粗糙容易造成虛焊，反之焊接時間過長，焊錫容易流淌，并且容易使元件過熱損壞元件。同樣地，要掌握焊接點的上錫數量，焊接點上的焊錫數量不能太少，太少了焊接不牢，機械強度也太差。而太多容易造成外觀一大堆而內部未接通。焊錫應該剛好將焊接點上的元件引腳全部浸沒，輪廓隱約可見為好。最后，要注意烙鐵和焊接點的位置，有些人在焊接時，一般將電烙鐵在焊接處來回移動或者用力擠壓，這種方法是錯 誤的。正確的方法是用電烙鐵的 焊 錫面去接觸焊接點，這樣傳熱面積大，焊接速度快。 （ 2） 焊接后的檢查 ： 焊接結束后必須檢查有無漏焊、虛焊以及由于焊錫流淌造成的元件短路。虛焊較難發現，可用鑷子夾住元件引腳輕輕拉動，如發現搖動應立即補焊。 （ 3） 對于不同的器件，焊接時的具體操作一般不同 ： 焊接一般元件時，將插好元件的印制板焊接面朝上，左手拿焊錫絲，右手持電烙鐵， 把 烙鐵頭貼著元件的引線加熱， 使 焊錫絲在高溫下熔化，沿著引線下流動，直至充滿焊孔并覆蓋引線周圍的金屬部分。 然后 撤去焊錫絲 ， 并沿著引線向上提拉烙鐵頭，形成像水滴一樣 光亮的焊點。焊接速度要快，一般不超過 3s，以免損壞元件；焊接晶體管等器件時，可用鑷子或尖嘴鉗夾住管腳進行焊接，因鑷子和鉗子具有散熱作用，可以保護器件 ；焊接集成電路時 ， 雙列直插式集成電路塊的管腳之間距離只有 25mil，焊點過大，會造成相鄰管腳短路。應采用尖頭電烙鐵，快速焊接。電烙鐵溫度不能太高，焊接時間不能太長，否則，會燒壞集成塊并使印制板上的導電銅箔脫離，所以焊接時一定要 特別 細心。 軟硬件調試 根據方案設計要求，調試過程共分三個部分：硬件調試，軟件調