溫度檢測系統(tǒng)設計--單片機課程設計報告.docx

電氣工程學院單片機課程設計報告班 級： 姓 名： 學 號： 設計題目： 溫度檢測系統(tǒng)設計 設計時間： 評定成績： 評定教師： 摘要 以51單片機為核心，設計一個溫度檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于8051核心的單片機AT89S51，通過串行AD轉換芯片PCF8591將基于NTC熱敏電阻的測溫電路輸出的模擬信號轉換成數(shù)字信號，并根據(jù)電路特性曲線計算出目標溫度值，還具有通過lcd1602液晶顯示目標溫度和超過設定閾值報警功能。該系統(tǒng)面向普通的要求不高的測溫場景，并盡可能提高測量精度、減小測量誤差。 Proteus仿真、keil與proteus聯(lián)調是此次設計該系統(tǒng)的主要手段，即過程中，通過軟件對系統(tǒng)各個模塊功能的調試。該系統(tǒng)的核心有以下幾個部分：lcd控制、ic通信協(xié)議，以及NTC熱敏電阻特性曲線和補償算法。 由于該系統(tǒng)功能簡單，元器件數(shù)量較少，最終可以在單片機學習板上實現(xiàn)。由于仿真和實際學習板的條件不同，使用軟件仿真是時采用AT89S51單片機，實際調試時使用STC89C52RC單片機，其功能完全兼容AT89S52單片機。關鍵詞：溫度檢測、51單片機、ic通訊、NTC熱敏電阻、仿真目錄一、設計要求11.1 設計要求分析1二、方案設計和選定22.1文獻綜述22.1.1 單片機模塊22.1.2 AD轉換模塊22.1.3 顯示模塊32.1.4 報警模塊42.1.5 測溫模塊42.1.6 輸入模塊52.2 最終方案選定52.3硬件成本計算6三、硬件設計（基于proteus）73.1 仿真原理圖設計73.2 仿真器件選擇及參數(shù)設定11四、程序設計124.1程序流程圖124.2 LCD顯示程序134.3 PCF 8591控制程序164.3測溫電路算法設計 164.5 報警模塊和按鍵模塊程序設計25五、調試過程275.1 軟硬件調試275.2 運行效果展示28六、設計總結31參考文獻32附錄：源程序34一、設計要求溫度檢測及報警實現(xiàn)具有溫度檢測、顯示、以及報警功能的溫度檢測應用系統(tǒng)，功能指標如下：（1） 滿足通用要求；（2） 溫度采集及顯示精度為1位小數(shù)；其中：*通用要求1、人機接口：可選擇開關、按鍵、發(fā)光管、LED數(shù)碼管、點陣字符LCD、圖形字符LCD等；2、模擬器件：可選擇A/D、D/A、運放、模擬開關等，其中A/D、D/A要求是串行接口類；3、傳感器：要求是模擬量輸出。1.1 設計要求分析在現(xiàn)有的條件和一定的成本控制下，應該盡可能提高溫度檢測的精度和響應速度。在顯示方面應該盡可能清晰直觀，設定操作也應該簡單方便。滿足通用要求即系統(tǒng)可以提供人機交互，應通過顯示模塊顯示被測參數(shù)，且可以通過按鍵或開關對系統(tǒng)進行設置。模擬器件要求是串行接口，可以節(jié)省io資源，但是編程相對較為復雜。傳感器要求模擬量輸出，則不能使用數(shù)字溫度傳感器，如18B20數(shù)字溫度傳感器。設計一個具有溫度檢測、顯示、以及報警功能的溫度檢測應用系統(tǒng)，可以分為溫度檢測模塊檢測溫度，顯示模塊用于顯示溫度值和其他信息，報警模塊用來提供警報，系統(tǒng)的核心應由單片機系統(tǒng)完成信息和用戶操作的處理。對于各個模塊的方案分析和選用，在下一章節(jié)進行詳細的說明。二、方案設計和選定2.1文獻綜述查閱相關資料之后，在各個模塊的選用方案在考慮成本、性能、設計要求和使用環(huán)境的前提下，最終做出較為合適的選擇。系統(tǒng)方案的最終目標是在考慮成本的前提下，盡量提高系統(tǒng)的易用度、提高溫度檢測的精度。各個模塊的方案比較和選用具體如下：2.1.1 單片機模塊由于系統(tǒng)目標功能比較簡單，所以核心微控制器可以采用成本低廉、應用非常廣泛的8位單片機。根據(jù)實際情況，有以下幾種單片機可供選擇：51單片機、avr單片機、stm8、pic單片機等。相比于其他幾類單片機，51單片機在功能、價格、穩(wěn)定性、處理速度上均不具特別優(yōu)勢，但是由于其使用比較簡單、價格足夠便宜、例程豐富和在現(xiàn)有軟硬件資源限制下，最終選擇8051核心的AT89S51增強版單片機。AT89S51單片機是Atmel公司的產品，其具有4組8位雙向IO口，內部集成2個16位定時器/計數(shù)器、兩個外部中斷以及一個全雙工異步uart通信接口，此外片內集成4KB flash ROM和128B高速RAM。該單片機可工作于0-33MHz速度下，其性能足以用來設計該溫度檢測系統(tǒng)。2.1.2 AD轉換模塊由于該款單片機內部未集成AD轉換功能，所以需采用一片外部AD轉換芯片。常用的AD芯片由轉換方法可分為積分型、逐次比較型、電容陣列逐次比較型等等。AD轉換芯片的分辨率越高、轉換速度越快，其價格越高。受限于成本要求和應用場景，主要有以下幾款芯片待選：TLC5510、ADC0809、AD574、PCF8591。以上四種AD轉換芯片都具有8位或12位的轉換精度，但是其轉換類型各有不同，輸入通道數(shù)量也有所不同，成本都比較適中。由于設計要求使用串行接口的芯片并且要求檢測和顯示精度為小數(shù)點后一位，并且根據(jù)現(xiàn)有的單片機學習版的資源，最終選用具有串行接口的8位AD芯片PCF8591。該芯片使用逐次逼近方法進行AD轉換，使用ic通信協(xié)議。其有四個輸入通道，可作為獨立4通道輸入，或者3或2組差分輸入，另有一個模擬輸出接口（該系統(tǒng)中未使用）。ic通信協(xié)議是一種串行通訊協(xié)議，其只需一根雙向數(shù)據(jù)線、一根時鐘脈沖線即可完成通訊，占用IO口少，但編程相對較為復雜。相比而言，PCF8591芯片具有差分輸入功能，可以一定程度上抑制共模信號，所以可以設計電路使其具有一定的抗干擾能力。2.1.3 顯示模塊從實際系統(tǒng)要求和成本考慮，主要有兩類顯示模塊可供選擇：LED顯示和LCD顯示。LED模塊主要有八段數(shù)碼管、點陣LED，LCD模塊主要有l(wèi)cd1602、lcd12864、諾基亞5110液晶屏。下面分別將五個模塊在成本、功能、控制、優(yōu)缺點等方面做出比較：點陣LED八段數(shù)碼管lcd1602lcd12864Nokia5110價格低低較低較高一般顯示內容較少少多多多數(shù)量需求2-44-6111優(yōu)點亮度高、成本低亮度高、成本低可直接顯示ascll字符，可顯示16*2個字符，成本較低、控制簡單128*64點陣，顯示內容多，可顯示各種字符和圖案串行通訊、需要io口較少，84*48點陣可顯示30個字符，工作速度快、價格低缺點驅動電流大，占用io口多，需動態(tài)掃描、編程復雜驅動電流大，占用io口多，需動態(tài)掃描、編程復雜占用io口較多、難以顯示復雜字符，不適合顯示圖案占用io口較多、需要的顯示數(shù)據(jù)多、成本高自身不帶有字庫，需要的顯示數(shù)據(jù)較多綜合成本8元4元5元24元11元最終根據(jù)設計要求和考慮成本，選用lcd1602液晶作為系統(tǒng)的顯示模塊顯示被測溫度值和提供人機交互界面。Lcd1602液晶屏在成本和功能、易用度等各個方便均由不錯的表現(xiàn)，幾乎是設計該系統(tǒng)顯示模塊的不二之選。2.1.4 報警模塊根據(jù)設計要求，系統(tǒng)可以根據(jù)用戶設定的溫度值進行監(jiān)控，當被測溫度高于設定溫度時應該提供警報，提供警報。警報的方式有很多種，此次采用最常見的聲光警報。聲音警報可以選用有源蜂鳴器、無源蜂鳴器和專用的聲音ic芯片。有源蜂鳴器在通電之后就可以發(fā)出特定頻率和間隔的聲音；無源蜂鳴器需要給予一定500-20000Hz的脈沖才可發(fā)出人類可聽見的聲音；專用的聲音ic配合微型揚聲器就可以發(fā)出不同的聲音。三種方案成本都比較低，但是無源蜂鳴器的成本最低，不足0.5元錢?？梢岳脝纹瑱C控制其發(fā)出特定頻率的聲音作為聲音警報，所以選用無源蜂鳴器作為聲音警報模塊。另外使用一顆led發(fā)光管作為警報光源。2.1.5 測溫模塊根據(jù)要求使用NTC熱敏電阻組成的測溫電路進行溫度測量。類似的還有PTC熱敏電阻構成測溫電路，其輸出均為模擬量，滿足設計要求。NTC熱敏電阻又稱為負溫度系數(shù)熱敏電阻，是一類電阻值隨溫度增大而減小的一種傳感器電阻。廣泛用于各種電子原件中，如溫度傳感器、可復式保險絲及自動調節(jié)的加熱器等。其價格低廉，工作比較穩(wěn)定，適用于測量精度要求不高的場合。普通型的NTC熱敏電阻可以用于測量 -20200，可選阻值?，F(xiàn)選用10k阻值的NTC熱敏電阻和10k阻值的不變電阻組成分壓電路。該測溫電路輸出0-5v DC模擬量，溫度和輸出量呈非線性關系，需要進行大量的數(shù)據(jù)測量并據(jù)此使用數(shù)學工具軟件擬合出關系公式，最終得出盡量準確的溫度曲線。此外為保證數(shù)據(jù)的準確性，還應該根據(jù)實際溫度曲線和建模擬合的曲線進行比對，并適當對數(shù)據(jù)進行修正。2.1.6 輸入模塊根據(jù)設計要求，系統(tǒng)應該具有報警功能。設定溫度值應由用戶輸入設定，另外還需提供一個報警的開關功能選定。采用簡單的按鍵輸入方案。使用單片機學習版提供的四腳輕觸開關，其成本低廉，但是由于其機械結構，在按下的過程中會產生機械抖動情況，應該盡量使用編程方法消除可能產生的誤差。根據(jù)系統(tǒng)功能要求，使用三個按鍵即可實現(xiàn)要求的功能。三個按鍵分別用于設定溫度的“+”、“-”功能，以及警報的開關功能。2.2 最終方案選定最終方案：選用AT89S51單片機作為控制核心，使用PCF8591 AD芯片和NTC熱敏電阻測溫電路構成系統(tǒng)的測溫模塊，使用一片lcd1602液晶作為系統(tǒng)的顯示模塊，使用一個無源蜂鳴器和led發(fā)光管作為系統(tǒng)的報警模塊，使用3個按鍵作為系統(tǒng)的輸入模塊。系統(tǒng)結構圖如下：報警模塊控制按鍵LCD1602液晶屏AT89S51 單片機NTC熱敏電阻測溫電路PCF 8591AD轉化各模塊功能說明：1、單片機配合對應的電源、復位和晶振模塊，使之成為可以工作的最小系統(tǒng)。該部分可以獨立工作并完成基本功能。2、報警模塊由一個串聯(lián)限流電阻的發(fā)光二極管和蜂鳴器構成，二極管以單片機引腳直接低電平驅動，蜂鳴器采用一個NPN三極管驅動。3、LCD1602液晶屏的數(shù)據(jù)引腳由單片機的P0口連接，三個控制引腳分別由P2口低三位控制。4、三個按鍵功能分別為：設定溫度+0.5，設定溫度-0.5和警報開關、前兩個按鍵鎖定功能。5、AD轉化、測溫電路由PCF8591和NTC熱敏電阻以及一個10k電阻構成。2.3硬件成本計算在選定最終方案后，應該計算系統(tǒng)的硬件成本。硬件成本如下表：單價數(shù)量總價AT89S51單片機5.015.0pcf8591p11.0111.0lcd1602液晶5.015.0無源蜂鳴器0.510.5NTC熱敏電阻0.110.1其他零散元件818PCB制版費15.0115.0其他10.0110.0總計39.6關于硬件成本計算的補充說明：1、所有元器件的封裝要根據(jù)實際情況進行選定，但是成本近似相等。2、實際系統(tǒng)中多使用各種規(guī)格的電容、電阻、晶振、按鍵、芯片插槽、排針、導線等零散元件，由于其種類多、價格低廉，所以不逐個列出。還有制作做過程中產生的成本，如焊接設備、耗材等，只進行統(tǒng)一折算。3、PCB制版要根據(jù)實際情況做改動，此處的10元成本是指批量定制（10片及以上）的平均成本。4、該系統(tǒng)使用5v電源即可滿足供電要求，因此默認使用USB供電而未單獨設計電源模塊。三、硬件設計（基于proteus）系統(tǒng)方案確立后，應該根據(jù)設定的方案具體實現(xiàn)規(guī)定的功能。在硬件方面，可以使用proteus軟件進行電路原理圖的設計并進行初步仿真。Proteus提供了硬件的設計及仿真，能仿真許多常用電子器件的功能，可以為設計者提供方案的可行性檢測和初步仿真。在仿真過程中可以發(fā)現(xiàn)設計方案的不足并加以改正，此外還可以很大程度的驗證程序設計的可行性。3.1 仿真原理圖設計以下根據(jù)模塊來介紹仿真原理圖。1、單片機模塊該模塊包含AT89S51單片機、晶振電路和復位電路。系統(tǒng)采用12MHz的晶振，折算到機器周期為1us。復位電路主要由一個電容、電阻和按鍵組成，上電時電容充電在單片機RST引腳產生一個高電平，其周期與RC時間常數(shù)有關。在正常工作時，電容飽和，RST引腳通過電阻接地為低電平，按鍵按下Vcc直接接入單片機RST引腳并且使電容放電，按鍵松開時，電容充電從而使RST引腳維持高電平一段時間。AT89S51的復位信號為大于2個機器周期的高電平有效。應該注意的是，proteus默認的元件庫中并沒有AT89S51單片機，但是完全可以用AT89C51代替，兩者功能互相兼容，在此設計中仿真效果基本一致。2、按鍵模塊按鍵電路比較簡單，使用三個按鍵直接和單片機io引腳相連，另一端與地相連。單片機讀引腳時先向io引腳內部的鎖存器寫“1”使場效應管截止，因此按鍵若未按下則讀入為“1”，按下則讀入為“0”。另外單片機io引腳默認復位電平為高電平，應考慮復位后io高電平可能產生的不良影響。3、報警電路報警電路采用一個無源蜂鳴器和一個發(fā)光二極管。由于單片機的io驅動能力不強，僅為幾個毫安，而無源蜂鳴器一般需要幾十毫安的驅動電流，所以應該給無源蜂鳴器配備驅動電路。該電路中采用了一個NPN型三極管，在單片機輸出高電平至其基極時三極管導通，輸出低電平時關斷。實際應用中，可選用常見的8050或9013三極管，其最大集電極電流大概在500mA左右，工作頻率在100MHz以上，完全可用于驅動三極管。Led驅動電流極小，只需用單片機以低電平方式驅動即可?？捎糜趯嶋H仿真的單片機學習板提供一片uln2003驅動芯片，其驅動效果和NPN三極管相同。4、顯示電路使用通用的lcd1602，軟件的仿真元件和實際元件的控制方式完全相同，工作頻率相近，顯示效果相同。Lcd1602有一個8位數(shù)據(jù)接口，用于數(shù)據(jù)和命令的傳輸，使用單片機的P0口作為數(shù)據(jù)接口。由于單片機的P0口作為io口時漏極開路，所以應該接入上拉電阻以實現(xiàn)標準雙向io口的功能。Lcd1602另需三個控制信號，分別由單片機的P2.0、P2.1、P2.2三個io口控制。5、ic調試工具該部分由proteus提供的ic調試工具組成，可以據(jù)此判斷ic總線的工作情況，對于程序調試非常有幫助。此外還能看見ic傳輸?shù)臅r序、應答信號、傳輸?shù)牡刂泛蛢热菪畔ⅰ?、AD轉換電路及測溫電路PCF8591芯片工作在差分輸入方式，其輸出結果為AIN0和AIN1通道的電壓差，差分輸入可以一致共模信號，是系統(tǒng)抗干擾的能力大大增加。NTC電阻仿真型號為NCP15XH103，其典型阻值為10k，隨溫度的增大其阻值變小。在其參數(shù)屬性中可以設置不同的工作溫度，配合pcf8591檢測電壓，可以得到溫度與電壓對應的數(shù)據(jù)。3.2 仿真器件選擇及參數(shù)設定仿真器件的參數(shù)一般要在器件的屬性里進行設置，如AT89C51單片機工作頻率是在屬性頁面里設置，而不是由外部電路的晶振頻率決定的。NTC熱敏電阻可以在屬性設置假定的環(huán)境溫度，使其阻值發(fā)生相應的變化。有的器件可以改變工作電壓和電流的條件，方便調試時使用。設置器件參數(shù)如下：12MHz晶振，配合兩個22pF的啟動電容，復位電路用一個10uF的電容以及1k歐的限流、下拉電阻，P0口采用10k歐的上拉電阻，報警電路的led采用220歐姆的限流電阻，測溫電路選用10k的定值電阻和NTC組成分壓電路，AD芯片的參考電壓采用5v的Vcc等。四、程序設計4.1程序流程圖程序主要分為以下幾個部分：PCF8591控制讀取程序，按鍵讀取程序，LCD1602控制程序，報警程序等。實際編程使用C語言，C51編程速度快，可讀性好，移植性好。采用模塊化編程，即將不同部分的程序分門別類寫入不同的.c文件中，在主程序中調用，好處是方便修改、可讀性高。4.2 LCD顯示程序Lcd1602液晶主要有寫指令、寫數(shù)據(jù)、讀數(shù)據(jù)、讀狀態(tài)四種控制狀態(tài)，在讀、寫時應該嚴格遵守手冊的操作時序。 如圖，分別是lcd1602的讀寫時序和典型的時序時間表。對于51單片機來說，由于其工作指令周期一般在1us以上，因此一般無需考慮lcd1602時序對時間的要求，但是在使用高速型微控制器時應該考慮這個問題。Lcd1602的控制程序主要是由初始化程序、寫指令程序、讀狀態(tài)程序以及寫數(shù)據(jù)程序構成。使用前應該先進行初始化，每次進行讀寫操作時應該檢測lcd1602的狀態(tài)信息，忙狀態(tài)不可對屏幕進行控制。4.3 PCF 8591控制程序PCF 8591芯片的使用重點在于ic協(xié)議的掌握，只要編寫調試出ic協(xié)議的程序，即可根據(jù)芯片手冊提供的控制字對芯片進行各種操作。ic是一種串行通訊協(xié)議，需要兩根線用于通訊：一根時鐘線、一根雙向數(shù)據(jù)線。通訊過程主要有以下幾個部分構成：起始信號、應答信號、數(shù)據(jù)幀、地址幀構成。每次通訊均由主機發(fā)起，時鐘信號由主機提供。主機發(fā)出開始信號后接著發(fā)出地址幀，地址幀包括芯片的識別碼、引腳地址和讀寫操作位，然后由芯片返回應答信號，接著主機讀取或發(fā)送一字節(jié)數(shù)據(jù)。每字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送完，接收方應該返回一個應答信號以繼續(xù)進行通訊。關于ic的操作時序如下圖：根據(jù)pcf 8591的芯片手冊，芯片使用步驟大概如下：先發(fā)送地址幀和讀/寫選擇信號，如果是寫操作則由主機發(fā)送控制字，讀操作則主機讀取寄存器中轉換的8位數(shù)值。pcf 8591的控制字如下：Pcf 8591芯片地址幀后寫入的第一個字節(jié)為控制字，第二個字節(jié)為DA轉換的數(shù)值（可缺?。Ｗx入為控制字設置的模式和通道對應的寄存器。此程序中，設置芯片為AIN0、1和AIN2、3差分輸入，其結果分別會被存入channel 0、1中。應注意每次讀取寄存器的值為上一次轉換結果。Pcf 8591程序如下：根據(jù)芯片手冊的操作要求，事實上無需由主機發(fā)送應答信號。最終在主程序中只要調用ReadAdc（）這個程序即可完成對通道0或1的讀取。讀取的數(shù)據(jù)為8位無符數(shù)據(jù)，參考電壓設置為5.0v，則可以算出對應的電壓值。4.4 測溫電路建模及算法設計測量溫度的核心是NTC熱敏電阻隨著環(huán)境溫度的升高其阻值降低，通過分壓電路測量電壓變化則可以根據(jù)溫度電壓的關系曲線得到對應的溫度值。電壓溫度的轉換可以有兩種方法，一是查表法，二是根據(jù)電壓溫度的關系曲線得到關系式，從而根據(jù)電壓值計算出溫度值。首先查表法由于數(shù)據(jù)量較大，因此執(zhí)行時需要較多時間，且有精度限制。其次測量數(shù)值為浮點型數(shù)據(jù)，單個數(shù)據(jù)需占用4個字節(jié)，由于AT89S51的存儲容量限制，數(shù)據(jù)不能過多。最后考慮到51單片機的計算能力和存儲容量，決定采用關系式計算的方法。關系式計算法具有連續(xù)性和更大的適用范圍，理論上能提供更高精度的計算結果。關系式由電壓溫度的關系曲線得來，此處用軟件仿真的方法，測量0100之間共101個溫度整數(shù)值對應電壓的數(shù)據(jù)，反復測量得出準確的的數(shù)據(jù)。根據(jù)pcf 8591的轉換精度，采集的電壓值精確到小數(shù)點后三位。將獲得的溫度電壓一一對應的數(shù)據(jù)輸入表格工具并加以整理，然后用數(shù)學工具MATLAB軟件中的CFTOOL工具箱描繪出二者的關系曲線：接下來對不連續(xù)曲線進行分析和擬合，由于曲線非線性，所以不能采用線性數(shù)學公式。經過試驗并根據(jù)單片機的實際處理能力，決定嘗試以下幾種常用的擬合公式：四次多項式、五次多項式、傅里葉公式和高斯曲線公式。其擬合公式和曲線分別如下： 以下為四次多項式的擬合結果：以上為4次多項式的擬合結果，可見擬合曲線和原曲線基本重合，不過相對于5次多項式擬合結果方差較大。由于數(shù)據(jù)是由軟件仿真得來，因此不能保證其精確性。一下為5次多項式的擬合結果：可見相對于4次多項式的擬合結果，5次多項式具有更小的方差，曲線更加重合，但是沒有顯現(xiàn)出很大的差距。以下為傅里葉擬合結果：由于數(shù)據(jù)的數(shù)量和準確性限制，傅里葉函數(shù)擬合結果并沒有顯現(xiàn)出很好的效果，且在010區(qū)域內不能很好的重合，計算公式也比較復雜。以下為高斯曲線擬合結果：結果和傅里葉曲線擬合結果和傅里葉一樣，并不具有優(yōu)勢，且計算較為復雜。通過以上圖標和公式對比可知：其中傅里葉和高斯擬合公式的結果相比多項式而言，一是方差較大且在個別區(qū)域內擬合曲線較實際曲線偏差較大，二是其計算公式復雜會導致單片機計算負擔過大，從而可能影響整個系統(tǒng)的工作效率，故考慮采用多項式進行擬合。由于選用的AD芯片精度和單片機數(shù)學公式計算程序的誤差限制，在四次和五次多項式兩項中，比較根據(jù)公式計算的結果與真實值之間的實際誤差來看，兩者效果相近，所以優(yōu)先采用計算較為簡單的四次多項式。但是計算結果和實際溫度值仍有偏差，所以在現(xiàn)有的關系公式基礎上，增加了分段補償。部分數(shù)據(jù)如下：即將電壓值分成若干個區(qū)間進行分段修正。可以看見理想情況下的修正效果比較明顯，整體的誤差明顯降低。程序實現(xiàn)如下：經過程序仿真，最終可以實現(xiàn)在0100的范圍內，測量誤差在1以內。以上數(shù)據(jù)均來源于仿真，在實際應用中，由于條件限制，無法得到所需數(shù)量的電壓溫度關系數(shù)據(jù)，因此準確性大大降低。在于普通的溫度計進行不嚴格的比對后，發(fā)現(xiàn)實際的測量誤差通常在2以內，誤差較大。4.5 報警模塊和按鍵模塊程序設計報警模塊程序比較簡單，利用單片機的一個16位定時器使無源蜂鳴器發(fā)出1KHz的警報聲。報警模塊主要配合按鍵，根據(jù)用戶設定值完成報警。報警和按鍵模塊的程序如下：利用單片機的定時器1產生1kHz的方波，是蜂鳴器發(fā)出1kHz的報警聲音。51單片機的定時器工作的必要條件是TR=1，因此只要控制TR就能完成對定時器1中斷的控制。配合按鍵程序使用，程序如下：兩功能模塊的程序在主程序中的使用如下：定時器1中斷程序如下，每次進入中斷io口輸出電平取反，即可產生占空比為50的方波：五、調試過程5.1 軟硬件調試調試過程采用Keil與Proteus聯(lián)調的調試方式。首先應該對軟件進行功能配置，在debug選項中選擇Proteus VSM Monitor-51 Driver，并勾選“Run to main”。然后在Proteus 的菜單欄“degug”，選擇允許遠程調試，然后點擊keil的調試按鈕，即可在兩軟件間進行聯(lián)調。使用聯(lián)調有助于快速發(fā)現(xiàn)程序和原理圖存在的問題，在keil上選擇單步調試可以跟隨程序一步步執(zhí)行并觀察執(zhí)行結果。對于復雜程序，單步調試效率較低，此時可以在任意地方設置任意數(shù)量的斷點，然后可以全速運行到斷點處停下，然后根據(jù)需要選擇單步調試和斷點調試，最終通過分析可以推斷問題所在。例如在調試ic的過程中，程序發(fā)生問題，通訊失敗，經過軟件聯(lián)調并使用proteus中的ic調試工具，最終發(fā)現(xiàn)問題出在ic通訊中的應答信號上。在ic調試工具中，可以清楚看到通訊過程中的起始信號、應答信號和傳輸數(shù)據(jù)的情況?？梢該?jù)此推斷程序運行狀況，并鎖定問題大致所在區(qū)域。在整個調試過程中，出現(xiàn)過很多小問題，均可通過聯(lián)調的方式發(fā)現(xiàn)問題端倪，最終一一調試解決。另外，在整個程序調試過程中，應該分模塊逐漸編程并調試。先解決了顯示屏的程序，然后在一一解決其他模塊的程序時可以利用顯示屏顯示調試結果。最終一步步完成整個程序的編寫調試工作。5.2 運行效果展示1、系統(tǒng)運行初始界面：此時顯示屏第一行的Temp： 36.29為當前檢測的溫度，第二行SetT：40.0為用戶設定的溫度值，開機默認值為四十，N表示當前不允許溫度超過設定值警報并禁用溫度+、- 鍵。當前的NTC熱敏電阻仿真屬性為36條件下。2、按下選擇鍵：N變Y，即允許溫度報警并可以使用+、- 按鍵。3、按下+鍵：溫度設定值+0.5.4、按下-鍵：溫度設定值-0.55、設定值低于檢測溫度值：顯示！，報警電路工作。6、再次按下選擇鍵：Y變成N，且！不顯示，報警電路停止工作。7、檢測溫度值大于設定值時系統(tǒng)工作情況與5、6步驟相同。Proteus使用總結：Proteus自帶了很多元器件和各種調試工具，可以方便的調整電路和器件的參數(shù)。仿真中，可以通過聯(lián)調等手段獲