太陽能熱水器溫控上水系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文（含外文翻譯）

1、<p>　　太陽能熱水器溫控上水系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　The Design of Temperature Control Water Supply System of the Solar Water Heater</p><p>　　2013 屆 電氣工程 系</p><p>　　?！　I(yè) 自動(dòng)化

2、 </p><p>　　學(xué)　　號(hào) </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　指導(dǎo)老師 </p><p>　　完成日期　2013年5月27日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)成績單

3、</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在21世紀(jì)中，人們?cè)絹碓秸J(rèn)識(shí)到環(huán)境的重要性，而且目前越來越倡導(dǎo)低碳生活出行，而太陽能

4、憑借其綠色、源源不斷的特性被人們所青睞。人們生活中對(duì)太陽能應(yīng)用最廣泛的就是太陽能熱水器。太陽能熱水器隨著時(shí)代的進(jìn)步不斷進(jìn)行著改進(jìn)和優(yōu)化，本篇論文就設(shè)計(jì)了一種溫控的自動(dòng)上水的太陽能系統(tǒng)。</p><p>　　本文結(jié)合太陽能熱水器的具體應(yīng)用，設(shè)計(jì)了以AT89C51單片機(jī)為核心，AD590為溫度傳感器，ADC0832為轉(zhuǎn)換芯片等元器件為基礎(chǔ)的太陽能熱水器的智能控制系統(tǒng)，詳細(xì)描述了它的工作原理和設(shè)計(jì)方案。而且設(shè)計(jì)了溫度控

5、制電路，水位檢測電路，上水電路和溫度顯示電路，并利用C語言編寫了A/D轉(zhuǎn)換程序和溫度顯示程序，可以直觀的觀測太陽能水箱的溫度和水位。</p><p>　　通過系統(tǒng)的控制可以對(duì)太陽能熱水器進(jìn)行溫度的測量和顯示，當(dāng)溫度較低時(shí)，可以進(jìn)行加熱，并且對(duì)水箱的水位顯示，當(dāng)不到規(guī)定水位時(shí)，開啟自動(dòng)上水。這樣以保證用戶的正常的生活熱水的使用。</p><p>　　關(guān)鍵詞：AT89C51 太陽能熱水器

6、AD590</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In twenty-first Century, more and more people come to realize the importance of environment, and now more and more advocate low carbon life tr

7、ip, and the solar energy with its green, everfount is favored by people. People living in the solar energy is the most widely used solar water heater. Solar water heater with the progress of ongoing improvement and optim

8、ization, this paper designs a temperature control automatic water of the solar system.</p><p>　　Combining with the practical application of the solar water heater, design of the AT89C51 single-chip microcomp

9、uter as the core, the temperature sensor AD590, ADC0832 conversion chips and other components of solar energy water heater based on intelligent control system, describes in detail its working principle and design scheme.

10、 And design a temperature control circuit, water level detection circuit, water supply circuit and temperature display circuit, and using C language to write the A/D con</p><p>　　Through control system to te

11、mperature measurement and display of solar water heater. When the temperature is low, it can be heated, and according to the water level in the tank, it can open the automatically water supply syetem, when it is less tha

12、n regulation water level. So that to ensure the normal life of the user the use of hot water.</p><p>　　Key word: AT89C51 Solar water heater AD590</p><p><b>　　目 錄</b></p>&l

13、t;p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 太陽能熱水器的概況1</p><p>　　1.1.1 選題的背景和意義1</p><p>　　1.1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1</p><p>　　第2章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2</p><p>　　第3章 系

14、統(tǒng)元件選型3</p><p>　　3.1 主要元器件介紹3</p><p>　　3.1.1 單片機(jī)AT89C513</p><p>　　3.1.2 數(shù)碼管5</p><p>　　3.1.3 AD5906</p><p>　　3.1.4 ADC08327</p><p>　　

15、3.1.5 OP078</p><p>　　第4章 硬件設(shè)計(jì)10</p><p>　　4.1 單片機(jī)電路10</p><p>　　4.2 電源電路11</p><p>　　4.3 數(shù)碼管顯示電路11</p><p>　　4.4 溫度測量電路及加熱電路12</p><p>

16、　　4.5 水位顯示及上水電路13</p><p>　　第5章 硬件制作14</p><p>　　5.1　protel 99 SE簡介14</p><p>　　5.2　新建數(shù)據(jù)庫文件16</p><p>　　5.3　原理圖設(shè)計(jì)步驟18</p><p>　　5.3.1　原理圖常見錯(cuò)誤18</p>

17、;<p>　　5.4　PCB的制作18</p><p>　　5.4.1　PCB制作的常見錯(cuò)誤19</p><p>　　第6章 軟件部分20</p><p>　　6.1 Keil uVision4軟件20</p><p>　　6.1.1 Keil uVision4的主要功能20</p><p&g

18、t;　　6.1.2　項(xiàng)目的創(chuàng)建和調(diào)試21</p><p>　　6.2 主程序22</p><p>　　6.3 水溫控制程序23</p><p>　　6.4 溫度顯示程序24</p><p>　　第7章 結(jié)論與展望25</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)26</b></p

19、><p><b>　　致謝27</b></p><p><b>　　附錄28</b></p><p>　　附錄A 外文資料28</p><p>　　附錄B 電路原理圖39</p><p>　　附錄C PCB板圖40</p><p>　　附錄

20、D 程序41</p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p>　　1.1 太陽能熱水器的概況</p><p>　　1.1.1 選題的背景和意義</p><p>　　太陽能是由內(nèi)部氫原子發(fā)生核聚變釋放出巨大核能而產(chǎn)生的能，來自太陽的輻射能量。人類的發(fā)展和自然界的生存都離不開太陽，而現(xiàn)在人類社

21、會(huì)的的發(fā)展對(duì)與能源的需求也越來越大?，F(xiàn)在社會(huì)的能源主要有風(fēng)能，水能，核能，太陽能等，而太陽能憑借其廣泛的分布性和無污染性越來越得到了人們的青睞。</p><p>　　從最簡單的生活用水來說，人們每天都需要使用熱水，用熱水洗衣服，洗澡等，而目前，市場上有三類熱水器，燃?xì)鉄崴?，電熱水器以及運(yùn)用最為廣泛的太陽能熱水器。太陽能熱水器以其簡單的安裝，簡便的使用方法和安全可靠而被廣泛應(yīng)用于城市和農(nóng)村。太陽能的廣泛應(yīng)用不僅可

22、以方便自己，還能保護(hù)環(huán)境，為現(xiàn)在的環(huán)境極度惡化的社會(huì)貢獻(xiàn)一份力量。而且太陽能極大優(yōu)越于燃?xì)猓济旱饶茉?，減少了對(duì)地球的開發(fā)，給子孫后代留下了一片藍(lán)天。</p><p>　　1.1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　中國太陽能熱利用起源于上世紀(jì)70年代。20世紀(jì)80年代，由于能源緊張引起國家和社會(huì)重視，國內(nèi)許多科研院所、大專院校開始從事太陽能熱利用的研究工作，以平板太陽熱水器、悶曬熱

23、水器產(chǎn)品為主的一些生產(chǎn)制造企業(yè)相繼誕生，但發(fā)展比較緩慢。從“七五”至“十五”的科技攻關(guān)，將一大批科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，如：銅鋁復(fù)合平板太陽集熱器、全玻璃真空管太陽集熱器及熱水器，熱管式真空管熱水器等，尤其是立式單靶磁控濺射鋁-氮/鋁全玻璃真空太陽集熱管技術(shù)的成功轉(zhuǎn)化，全面帶動(dòng)了我國太陽能熱利用的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。1996年以前，太陽熱水器產(chǎn)品以平板型為主，占70%以上。1996年后，真空管型太陽熱水器逐步成為市場主導(dǎo)產(chǎn)品，現(xiàn)已經(jīng)占到87.5%

24、以上。</p><p>　　國外的太陽能應(yīng)用早于中國，例如美國、日本、法國、德國、澳大利亞、英國等發(fā)達(dá)國家也擁有相當(dāng)先進(jìn)的太陽能建筑應(yīng)用技術(shù)。著名的集熱蓄熱墻采暖方式即是法國人菲利克斯·特朗勃的專利，法國的奧代洛太陽房是該采暖理論轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用的第一個(gè)樣板房。英國利物浦附近的沃拉西的圣喬治郡中學(xué)，則是直接受益式太陽房最大和最早的樣板之一。因此國內(nèi)發(fā)展太陽能有很大的前景。</p><p

25、>　　第2章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)主要采用的是AT89C51單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路處理后輸入給單片機(jī)，單片機(jī)接受數(shù)據(jù)后，運(yùn)行數(shù)碼管顯示電路。顯示溫度，同時(shí)判斷是否開啟驅(qū)動(dòng)電路對(duì)水箱內(nèi)進(jìn)行加熱。同時(shí)單片機(jī)還處理水位監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，并根據(jù)不同的水位輸入信號(hào)覺定是否開啟驅(qū)動(dòng)電路對(duì)水箱進(jìn)行上水。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。</p><p&

26、gt;　　(1)時(shí)鐘電路：為CPU提供時(shí)鐘脈沖。</p><p>　　(2)復(fù)位電路：使單片機(jī)在工作狀態(tài)之前所有部件處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。</p><p>　　(3)電源電路：為系統(tǒng)各個(gè)部件供電。</p><p>　　(4)驅(qū)動(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)加熱電路和上水電路。</p><p>　　(5)傳感器檢測和A/D轉(zhuǎn)換電路：檢測水

27、箱內(nèi)的水溫并將數(shù)據(jù)放大后輸入A/D轉(zhuǎn)換芯片。</p><p>　　(6)數(shù)碼管顯示電路：顯示水箱內(nèi)的溫度。</p><p>　　(7)水位監(jiān)測電路：監(jiān)測水箱內(nèi)的水位。</p><p>　　第3章 系統(tǒng)元件選型</p><p>　　3.1 主要元器件介紹</p><p>　　3.1.1 單片機(jī)AT89C51<

28、/p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī). AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個(gè)I/O 口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙

29、工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位 [1]。單片機(jī)引腳圖如圖3-1所示。</p><p><b>　　(1)主要引腳功能</b></p&

30、gt;<p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時(shí)，P0

31、 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須接上拉電阻。</p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為低八位地址接收。</p><p>　　P2

32、口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FL

33、ASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流(ILL)這是由于上拉的緣故。</p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：</p>&

34、lt;p><b>　　P3口管腳備選功能</b></p><p>　　P3.0 RXD(串行輸入口)</p><p>　　P3.1 TXD(串行輸出口)</p><p>　　P3.2 /INT0(外部中斷0)</p><p>　　P3.3 /INT1(外部中斷)</p><p>　　P3.4

35、 T0(計(jì)時(shí)器0外部輸入)</p><p>　　P3.5 T1(計(jì)時(shí)器1外部輸入)</p><p>　　P3.6 /WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)</p><p>　　P3.7 /RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)</p><p>　　P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。</p><p>　　RST：復(fù)位輸入，當(dāng)振

36、蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。</p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在

37、SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)[2]。</p><p>　　/EA/VPP：當(dāng)/EA

38、保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器(0000H-FFFFH)，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。<

39、/p><p>　　3.1.2 數(shù)碼管</p><p>　　數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為八段四位</p><p>　　數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都

40、接收到相同的字形碼，但究竟是哪個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)

41、定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低[3]。數(shù)碼管如圖3-2所示。</p><p>　　3.1.3 AD590</p><p>　　AD590是美國ANALOG DEVICES公司的單片集成兩端感溫電流源，其輸出電流與絕對(duì)溫度成比例。在4V至30V電源電壓范圍內(nèi)，該器件可充當(dāng)一個(gè)高阻抗、恒流調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)系數(shù)為1µA

42、/K。片內(nèi)薄膜電阻經(jīng)過激光調(diào)整，可用于校準(zhǔn)器件，使該器件在298.2K (25°C)時(shí)輸出298.2 µA電流。AD590適用于150°C以下，前采用傳統(tǒng)電氣溫度傳感器的任何溫度檢測應(yīng)用。低成本的單芯片集成電路及無需支持電路的特點(diǎn)，使它成為許多溫度測量應(yīng)用的一種很有吸引力的備選方案。應(yīng)用AD590時(shí)，無需線性化電路、精密電壓放大器、電阻測量電路和冷結(jié)補(bǔ)償。除溫度測量外，還可用于分立器件的溫度補(bǔ)償或校正、與絕

43、對(duì)溫度成比例的偏置、流速測量、液位檢測以及風(fēng)速測定等。AD590可以裸片形式提供，適合受保護(hù)環(huán)境下的混合電路和快速溫度測量。AD590特別適合遠(yuǎn)程檢測應(yīng)用。它提供高阻抗電流輸出，對(duì)長線路上的壓降不敏感。任何絕緣良好的雙絞線都適用，與接收電路的距離可達(dá)到數(shù)百英尺。這種輸出特性還便于AD590實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用：輸出電流可以通過一個(gè)CMOS多路復(fù)用器切換，或者電源電壓可以通過一個(gè)邏輯門輸出切換[4]。AD590如</p><p

44、><b>　　主要特性：</b></p><p>　　(1)流過器件的電流(μA)等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度(開爾文) 度數(shù)；</p><p>　　Ir/T=1，Ir—流過器件(AD590)的電流，單位為μA；T—熱力學(xué)溫度，單位為K；</p><p>　　(2)AD590的測溫范圍為- 55℃~+150℃；</p>&l

45、t;p>　　(3)AD590的電源電壓范圍為4～30 V，可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件即使反接也不會(huì)被損壞；</p><p>　　(4)輸出電阻為710 MΩ；</p><p>　　(5)精度高，AD590在- 55℃~+-150℃范圍內(nèi)，非線性誤差僅為±0.3℃。</p><p>　　3.1.4 ADC0832</p&g

46、t;<p>　　ADC0832 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8 位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片。由于它體積小，兼容性，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎。ADC0832引腳如圖3-4所示。</p><p>　　ADC0832 具有以下特點(diǎn)： </p><p>　　(1)8位分辨率； </p><p>　　(2)雙通道A/D轉(zhuǎn)換； </p>

47、;<p>　　(3)輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容； </p><p>　　(4)5V電源供電時(shí)輸入電壓在0~5V之間； </p><p>　　(5)工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為32μS； </p><p>　　(6)一般功耗僅為15mW； </p><p>　　(7)8P、14P—DIP(雙列直插)、PICC 多種

48、封裝； </p><p>　　(8)商用級(jí)芯片溫寬為0°C to +70°C，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為?40°C to +85°C； </p><p><b>　　芯片接口說明： </b></p><p>　　(1) CS_ 片選使能，低電平芯片使能。 </p><p>　　(2) CH0

49、模擬輸入通道0，或作為IN+/-使用。 </p><p>　　(3)CH1模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用。 </p><p>　　(4)GND芯片參考。 </p><p>　　(5)DI數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。 </p><p>　　(6)DO數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 </p><p>　　(7)CLK芯

50、片時(shí)鐘輸入。 </p><p>　　(8)Vcc/REF電源輸入及參考電壓輸入(復(fù)用)。 </p><p>　　ADC0832 為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32μS，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸

51、入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇[5]。 </p><p>　　單片機(jī)對(duì)ADC0832 的控制原理： </p><p>　　正常情況下ADC0832 與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將DO和DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用

52、。當(dāng)ADC0832未工作時(shí)其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端CLK 輸入時(shí)鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。在第1 個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號(hào)。在第2、3個(gè)脈沖下沉之前DI端應(yīng)輸入2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，當(dāng)此2 位數(shù)

53、據(jù)為“1”、“0”時(shí)，只對(duì)CH0 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“1”、“1”時(shí)，只對(duì)CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“0”、“0”時(shí)，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負(fù)輸入端IN-進(jìn)行輸入。當(dāng)2 位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時(shí)，將CH0作為負(fù)輸入端IN-，CH1 作為正輸入端IN+進(jìn)行輸入。到第3 個(gè)脈沖的下沉之后DI端的輸入電平就失去輸入作用，此</p><p>　　作為單通道模擬信號(hào)輸入時(shí)ADC0832的輸

54、入電壓是0~5V且8位分辨率時(shí)的電壓精度為19.53mV。如果作為由IN+與IN-輸入的輸入時(shí)，可是將電壓值設(shè)定在某一個(gè)較大范圍之內(nèi)，從而提高轉(zhuǎn)換的寬度。但值得注意的是，在進(jìn)行IN+與IN-的輸入時(shí)，如果IN-的電壓大于IN+的電壓則轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結(jié)果始終為00H。</p><p>　　3.1.5 OP07</p><p>　　OP07是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運(yùn)算放大器。由于OP0

55、7具有非常低的輸入失調(diào)電壓，所以O(shè)P07在很多場合不需要而外的調(diào)零措施，OP07同時(shí)具有輸入偏置電流低和開環(huán)增益高的特點(diǎn)，這種低失調(diào)，高開環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號(hào)等方面。OP07引腳如圖3-5所示。</p><p>　　輸入電壓范圍與高達(dá)110DB的共模抑制比和高輸入阻抗的結(jié)合，在同向電路阻態(tài)中提高了很高的精度，即使在很高的閉環(huán)增益下，也能保持極好的線性和增益精度。

56、</p><p>　　下面是OP07參數(shù)資料的簡明說明：</p><p>　　產(chǎn)品型號(hào):OP07CP</p><p><b>　　通道數(shù):1</b></p><p><b>　　關(guān)斷功能:No</b></p><p>　　工作電壓Max. (V):36</p>

57、<p>　　工作電壓Min. (V):6</p><p>　　每通道IQ(典型值)(mA):5</p><p>　　帶寬GBW(典型值)(MHz):0.600</p><p>　　轉(zhuǎn)換速率(典型值)(V/us):0.300</p><p>　　輸入失調(diào)電壓(25℃)(Max.)(mV):0.150</p><p&

58、gt;　　失調(diào)漂移(典型值)(uV/℃):0.500</p><p>　　輸入偏置電流(Max.)(pA):7000</p><p>　　共模抑制比(Min.)(dB):100</p><p>　　噪聲電壓(典型值):9.800</p><p><b>　　單電源供電:No</b></p><p>

59、;<b>　　滿幅:No</b></p><p>　　封裝/溫度(℃):PDIP-8/0~70</p><p>　　描述:精密,低噪聲運(yùn)放</p><p><b>　　第4章 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 單片機(jī)電路</p><p>　　單片機(jī)復(fù)位電路使用

60、按鍵復(fù)位，復(fù)位電路由電阻R19和C7組成，在按鍵的瞬間產(chǎn)生一個(gè)脈沖將AT89C51單片機(jī)復(fù)位。為了保證可靠復(fù)位脈沖寬度應(yīng)該大于兩個(gè)機(jī)器周期，這取決于R、C的時(shí)間常數(shù)，取C=10μF，R=10K。單片機(jī)的震蕩頻率取11MHz，機(jī)械周期是1μS。P00~P07接入的是數(shù)碼管，用以控制四位八段數(shù)碼管的段選，P20~P24接入的是數(shù)碼管的位選。RXD和TXD和A/D模塊的ADC0832連接，用以控制ADC0832和接受數(shù)據(jù)，WR端口用以給ADC

61、0832提供脈沖。P24和P25兩個(gè)引腳分別連接上水驅(qū)動(dòng)電路和加熱驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)單片機(jī)輸出低電平時(shí)，三極導(dǎo)通，啟動(dòng)上水和加熱電路。單片機(jī)的供電由電源電路提供5V直流電壓。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路</p><p><b>　　4.2 電源電路</b></p><p>　　電源電路采用1

62、2V電路轉(zhuǎn)5V電路，給單片機(jī)供電。當(dāng)有電源時(shí)，電源指示燈亮，通過整流濾波電路，輸出5V電壓，供電給單片機(jī)AT89C51。電源電路如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 電源電路</p><p>　　4.3 數(shù)碼管顯示電路</p><p>　　數(shù)碼管顯示電路采用4位的共陽極數(shù)碼管，用來顯示當(dāng)前水箱內(nèi)的溫度和水箱規(guī)定的限定溫度，其中前兩位用以顯示30攝氏度，

63、表示當(dāng)水溫低于30度時(shí)會(huì)啟動(dòng)加熱電路，后兩位時(shí)時(shí)顯示當(dāng)前水箱內(nèi)的水溫，當(dāng)水箱內(nèi)的溫度高于50攝氏度時(shí)，會(huì)關(guān)閉加熱電路。位選用低電平控制，段選用高電平控制。數(shù)碼管顯示電路如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-3 數(shù)碼管顯示電路</p><p>　　4.4 溫度測量電路及加熱電路</p><p>　　本設(shè)計(jì)溫度傳感器選用AD590。AD590屬于半導(dǎo)體集成電路

64、溫度傳感器，測溫范圍-55℃- +150℃，在其二端加上一定的工作電壓，其輸出電流與溫度變化成線性關(guān)系為1μA/K，誤差有幾種等級(jí):±1、±0.5、±0.3℃，本設(shè)計(jì)中選取±0.5℃品種。OP07高精度運(yùn)算放大器，AD590電流流經(jīng)R20、RP21轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，R23、RP22為運(yùn)算負(fù)反饋電阻，構(gòu)成反相比例放大器，將溫度信號(hào)電壓放大約1.4倍后變成0-5V的電壓信號(hào)，輸入給ADC0832，再將其

65、轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，輸入單片機(jī)。ADC8032的SDATA接口與單片機(jī)RXD口相連，SCLK與TXD相連，CS與WR相連。溫度測量電路如圖4-4所示。</p><p>　　圖4-4 溫度測量電路</p><p>　　當(dāng)溫度檢測低于30度時(shí)，輸出低電平，三級(jí)管導(dǎo)通，使繼電器線圈通電，從而使繼電器常開觸頭關(guān)閉，常閉觸頭斷開，D3加熱表示燈點(diǎn)亮，D2不加熱表示燈熄滅。加熱電路如圖4-5所示。<

66、;/p><p>　　圖4-5 加熱電路</p><p>　　4.5 水位顯示及上水電路</p><p>　　實(shí)驗(yàn)證明，純凈水幾乎是不導(dǎo)電的，但自然界存在的以及人們?nèi)粘Ｊ褂玫乃紩?huì)含有一定的Mg2+、Ca2+等離子，它們的存在使水導(dǎo)電。本控制裝置就是利用水的導(dǎo)電性來完成的。水位顯示電路，采用電極法測量水位，將電極至于水箱的90%和50%位置同時(shí)在水箱底部安放接地電極，

67、當(dāng)水位不足50%時(shí)，電極W2和水面脫離，致使電極由低電平變成高電平，單片機(jī)接受這一脈沖后，用P25引腳輸出低電平，使三極管導(dǎo)通，從而繼電器吸合，水箱上水。當(dāng)水位達(dá)到90%時(shí)，W1電極由高電平變成低電平，單片機(jī)接收到后使P25引腳輸出高電平，三極管截止，繼電器復(fù)位，上水停止。其中上水電路中D4表示水箱水位在正常水位，D5表示水箱水位不足。水位檢測及上水電路如圖4-6和4-7所示。</p><p><b>

68、　　第5章 硬件制作</b></p><p>　　5.1　protel 99 SE簡介</p><p>　　Protel是在我國流行最早的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件之一，一直以易學(xué)易用而深受廣大電子設(shè)計(jì)者的喜愛，Protel 99 SE 作為一款簡單易用的板卡級(jí)設(shè)計(jì)軟件，以Windows XP的界面風(fēng)格為主，同時(shí)獨(dú)一無二的DXP技術(shù)集成平臺(tái)也為設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供了所有工具和編輯器的相容環(huán)境

69、，友好的界面環(huán)境及智能化的性能也可以為電路設(shè)計(jì)者提供最優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。</p><p>　　Protel 99 SE由兩大部分組成：電路原理圖設(shè)計(jì)(Advanced Schematic)和多層印刷電路板設(shè)計(jì)(Advanced PCB)。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，它較早就在國內(nèi)開始使用，在國內(nèi)的普及率也最高，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

70、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內(nèi)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PROTEL99，是個(gè)龐大的EDA軟件，完全安裝有200多M，它工作在WINDOWS95環(huán)境下，是個(gè)完整的板

71、級(jí)全方位電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它包含了電路原理圖繪制、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</p><p>　　Protel 99 SE主要特點(diǎn)。集成設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)：(1)Protel 99 SE 設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)的外觀，與Windows的資源管理器相似，使用非常方便。(2)使用

72、了智能工具技術(shù)，在設(shè)計(jì)環(huán)境中集成了所有設(shè)計(jì)所用到的工具。(3)使用了智能文檔管理技術(shù)，把所有設(shè)計(jì)使用到的文檔，都保存在一個(gè)數(shù)據(jù)庫中，在工作中可以使用可中文檔。(4)使用了智能組管理技術(shù)，允許多個(gè)設(shè)計(jì)者通過網(wǎng)絡(luò)安全的為同一工程工作。通過集成的設(shè)計(jì)組管理系統(tǒng)，可以方便的管理用戶，設(shè)置訪問權(quán)限等。(5)Protel 99 SE提供了功能強(qiáng)大的各種文檔的快速瀏覽工具，使用戶可以快速方便的查詢，定位，修改文檔。(6)提供了全面而方便使用的幫助系統(tǒng)

73、。</p><p>　　下面介紹 Protel 99 SE的主要優(yōu)點(diǎn)。方便靈活的編輯功能：(1)Protel 99 SE有交互式全局編輯功能。在任何設(shè)計(jì)對(duì)象上，只要雙擊鼠標(biāo)左鍵，就可以對(duì)其屬性進(jìn)行設(shè)置，并將之一修改擴(kuò)展到同一類型的所有其它對(duì)象，即進(jìn)行全局修改。(2)有型號(hào)齊全的元件庫。在原理圖，PCB封裝庫，仿真元件庫中提供了大量原件，可以滿足用戶的絕大部分要求。(3)Protel 99 SE提供了多種方便，使用

74、的選取對(duì)象的方法，及拷貝，粘貼，排列，對(duì)齊和重新編號(hào)等多種編輯命令。(4)提供了豐富的右鍵菜單功能，使用非常方便。(5)提供了集成的向?qū)Чδ埽褂脩艨梢暂p松完成許多復(fù)雜的工作。(6)設(shè)置無限制的撤銷、重復(fù)功能，允許用戶恢復(fù)到以前的任意狀態(tài)。</p><p>　　功能強(qiáng)大的自動(dòng)化設(shè)計(jì)：(1)Protel 99 SE功能強(qiáng)大的自動(dòng)布局、布線功能，提供了許多布線策略，在電路非常復(fù)雜的情況下也可以完成高質(zhì)量的布線。(2)

75、功能完備的ERC(電器規(guī)則檢查)和DRC(設(shè)計(jì)規(guī)則檢查)，可以大大提高用戶設(shè)計(jì)電路的可靠性和正確性，節(jié)約用戶的檢查時(shí)間。(3)提供了能力強(qiáng)大的數(shù)/?；旌闲盘?hào)仿真器，使用戶可以在電路設(shè)計(jì)階段，就可以預(yù)計(jì)電路的性能。(4)提供了高級(jí)PCB信號(hào)完整性分析仿真器，能分析 PCB設(shè)計(jì)和檢查設(shè)計(jì)參數(shù)，測試過沖、下沖，阻抗和信號(hào)斜率等。(5)完全支持層次結(jié)構(gòu)的原理圖設(shè)計(jì)，能夠采用自上而下或自下而上不同的設(shè)計(jì)方法，自動(dòng)生成相應(yīng)的原理圖出入口。(6)對(duì)P

76、CB設(shè)計(jì)，具有智能化敷銅功能，可以方便的進(jìn)行敷銅參數(shù)設(shè)置。</p><p>　　完善的庫管理功能：(1)用戶不僅可以打開任意數(shù)目的設(shè)計(jì)庫，而且不需要離開原來的編輯環(huán)境，就可以訪問元件庫。(2)元件可以在線瀏覽，也可以直接從庫編輯器中放置到設(shè)計(jì)圖紙上。(3)Protel 99 SE元件庫編輯功能和原件封裝編輯功能，可以很方便的生成新的元件，并且可以方便的添加到庫中使用。</p><p>　　

77、良好的開放性：(1)Protel 99 SE可以識(shí)別、調(diào)用多種格式的原理圖。如其他版本的Protel 、TANGO等(2)還可以接受多種網(wǎng)絡(luò)表格。(3)可以輸出多種報(bào)表形式(4)采用的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，可以方便網(wǎng)絡(luò)管理。它具有強(qiáng)大設(shè)計(jì)能力，可完整的實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品從電學(xué)概念設(shè)計(jì)，到生成物理生產(chǎn)數(shù)據(jù)的全過程，以及包含著中間的所有設(shè)計(jì)分析、電路仿真和驗(yàn)證。</p><p>　　Protel 99 SE的主要功能模塊：原理圖設(shè)計(jì)

78、模塊：該模塊用于設(shè)計(jì)電路原理圖、制作電路元件、進(jìn)行電路規(guī)則檢查等。主要包括：用于原理圖設(shè)計(jì)的原理圖編輯器SCH，用于管理、制作元器件的元件編輯器SCHLIB，和產(chǎn)生各種相關(guān)報(bào)表的報(bào)表生成器等。</p><p>　　印刷電路板設(shè)計(jì)模塊：該模板用于設(shè)計(jì)印刷電路板PCB。包括：印刷電路板編輯器，用于制作、管理元件封裝的元件編輯器PCBLIB,電路板組件管理器和各種相關(guān)報(bào)表生成器等。</p><p&g

79、t;　　無網(wǎng)格布線模塊(ROUYE)：布線模塊用于電路板布線。主要有：電路板連線編輯器、電路布線器組成，可實(shí)現(xiàn)電路的自動(dòng)布線、手動(dòng)布線。</p><p>　　可編程邏輯器件設(shè)計(jì)模塊(PLD)：該模塊包括具有語言意識(shí)的文本編輯器、用于編譯和仿真設(shè)計(jì)結(jié)果的PLD和用于觀察仿真結(jié)果的Wave。</p><p>　　電路仿真模塊：該模塊包括一個(gè)功能強(qiáng)大的數(shù)字/模擬混合信號(hào)電路仿真器，及用于仿真結(jié)果

80、顯示、測量的波形顯示器，可提供A/D信號(hào)進(jìn)行電路仿真。</p><p>　　高級(jí)信號(hào)完整性分析模塊(SIGNAL)：該模塊主要包括一個(gè)高級(jí)信號(hào)完整性分析仿真器，能分析PCB的設(shè)計(jì)效果的檢查設(shè)計(jì)參數(shù)等。</p><p>　　5.2　新建數(shù)據(jù)庫文件</p><p>　　雙擊Protel 99 圖標(biāo)，點(diǎn)擊File(文件)中new項(xiàng)，新建設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫。在Browse選項(xiàng)中選取

81、需要存儲(chǔ)的文件夾，然后點(diǎn)擊OK即可建立自己的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫包括設(shè)計(jì)組、回收站、設(shè)計(jì)管理器。 </p><p>　　(1)設(shè)計(jì)組(Design Team) </p><p>　　我們可以先在Design Team 中設(shè)定設(shè)計(jì)小組成員，Protel 99可在一個(gè)設(shè)計(jì)組中進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，所有設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫和設(shè)計(jì)組特性都由設(shè)計(jì)組控制。定義組成員和設(shè)置他們的訪問權(quán) 限都在設(shè)計(jì)管理器中進(jìn)行，確定其網(wǎng)

82、絡(luò)類型和網(wǎng)絡(luò)專家獨(dú)立性不需要求助于網(wǎng)絡(luò)管理員 。 </p><p>　　無限制數(shù)量的設(shè)計(jì)組成員能同時(shí)訪問相同的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫。每個(gè)組成員都能看到什么文件當(dāng)前是打開的以及誰在編輯，并能鎖定文件以防止意外重寫。 </p><p>　　訪問設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫可以通過建立設(shè)計(jì)組成員和指定其權(quán)限來控制。設(shè)計(jì)組成員建立在成員文件夾中。在成員文件夾中單擊右鍵就會(huì)彈出浮動(dòng)菜單，選擇新成員。為保證設(shè)計(jì)安全，為管理組成員

83、設(shè)置一個(gè)口令。這樣如果沒有注冊(cè)名字和口令就不能打開設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫。 </p><p>　　(2)回收站( Recycle Bin) </p><p>　　相當(dāng)于Windows 中的回收站，所有在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫中刪除的文件，均保存在回收站中，可以找回由于誤操作而刪除的文件． </p><p>　　(3)設(shè)計(jì)管理器(document.) </p><p>

84、;　　所有Protel99設(shè)計(jì)文件都被儲(chǔ)存在唯一的綜合設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫中，并顯示在唯一的綜合設(shè)計(jì)編輯窗口。在Protel99中與設(shè)計(jì)的接口叫設(shè)計(jì)管理器。使用設(shè)計(jì)管理器，可以進(jìn)行對(duì)設(shè)計(jì)文件的管理編輯、設(shè)置設(shè)計(jì)組的訪問權(quán)限和監(jiān)視對(duì)設(shè)計(jì)文件的訪問。 </p><p>　　組織設(shè)計(jì)文件過去組織和管理40個(gè)或更多的原理圖、PCB、Gerber、Drill、BOM和DRC文件，要花費(fèi)幾天的時(shí)間，而Protel99把設(shè)計(jì)文件全部儲(chǔ)存

85、在唯一的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫。 </p><p>　　在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫內(nèi)組織按分層結(jié)構(gòu)文件夾建立的文件顯示在右邊的個(gè)人安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫有一文件夾叫設(shè)計(jì)文件，這個(gè)文件夾中是主設(shè)計(jì)文件(原理圖和PCB)，還有許多的子文件夾，包括了PCB裝配文件、報(bào)告和仿真分析。這里對(duì)在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建文件夾的分層深度沒有限制。 </p><p>　　設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫對(duì)存儲(chǔ)Protel設(shè)計(jì)文件沒有限制你能輸入任何類型的設(shè)計(jì)文件進(jìn)

86、入數(shù)據(jù)庫，如在MS Word書寫的報(bào)告、在MS Excel準(zhǔn)備的費(fèi)用清單和AutoCAD中制的機(jī)械圖。簡單雙擊設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫里的文件圖標(biāo)，在適當(dāng)?shù)木庉嬈鞔蜷_文件，被更新的文件自動(dòng)地保存到設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫。MS Word和Excel文件可以在設(shè)計(jì)管理器中直接編輯。 </p><p>　　在綜合設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫中用Protel99的設(shè)計(jì)管理器管理設(shè)計(jì)文件是非常輕松的。設(shè)計(jì)管理器的工作就象MS Windows的文件管理器一樣，可用它來

87、導(dǎo)航和組織設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫里文件。使用設(shè)計(jì)管理器在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建分層結(jié)構(gòu)的文件夾，使用標(biāo)準(zhǔn)文件操作命令來組織這些文件夾內(nèi)設(shè)計(jì)文件。 </p><p>　　設(shè)計(jì)管理器的心臟就是左邊的導(dǎo)航面板。面板顯示的樹狀結(jié)構(gòu)是大家熟悉的Protel軟件特性。在Protel99中，這個(gè)樹不僅僅顯示的是一個(gè)原理圖方案各文件間的邏輯關(guān)系，它也顯示了在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫中文件的物理結(jié)構(gòu)。在導(dǎo)航樹中活躍的文件夾是PCB裝配文件夾。如同Windows文件

88、管理器，設(shè)計(jì)管理器在右邊顯示這個(gè)文件夾的內(nèi)容。 </p><p>　　設(shè)計(jì)管理器與Windows文件管理器的不同之處是在右邊還顯示已經(jīng)打開的文件。 </p><p>　　打開文件只要在導(dǎo)航樹中單擊所要編輯的文件名，或者雙擊右邊文件夾中的圖標(biāo)。 </p><p>　　在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫中打開的各個(gè)文件用卡片分隔顯示在同一個(gè)設(shè)計(jì)編輯窗口，使得非常容易知道當(dāng)前工作到哪里，特別在

89、大的設(shè)計(jì)中。要一起觀察不同的文件可以將設(shè)計(jì)編輯窗口拆分為多區(qū)域。 </p><p>　　5.3　原理圖設(shè)計(jì)步驟</p><p>　　原理圖設(shè)計(jì)工作主要包括：創(chuàng)建原理圖、設(shè)置原理圖設(shè)計(jì)環(huán)境和電路原理圖的設(shè)計(jì)、編輯處理及報(bào)表生成等。</p><p>　　(1)在指定路徑上創(chuàng)建設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫，新建原理圖文檔，并進(jìn)行命名。</p><p>　　(2)設(shè)置

90、原理圖的設(shè)計(jì)環(huán)境，如圖紙的大小、顏色、標(biāo)題、光標(biāo)設(shè)置。</p><p>　　(3)加載電路原理圖常用的元件庫。</p><p>　　(4)放置話原理圖需要的各種電器元器件和非電器元器件，并對(duì)各元件的相關(guān)屬性進(jìn)行設(shè)置。使用Wiring Tools(電路工具欄)來放置元件、網(wǎng)絡(luò)編號(hào)、端口等。使用Drawing Tools(繪圖工具欄)，放置各類非電器元器件，可以利用原理圖元件編輯器進(jìn)行制作。&

91、lt;/p><p>　　(5)元件布局是指對(duì)電氣元件和非電器元件，在原理圖上的位置進(jìn)行手工調(diào)整，移動(dòng)元件、編排整齊、布局合理。</p><p>　　(6)用Wiring Tools(電路工具欄)中的導(dǎo)線工具，對(duì)整個(gè)電路圖進(jìn)行連線，連線時(shí)要注意捕捉元件的電氣節(jié)點(diǎn)，在電路圖中的連線一般要橫平豎直，分布均勻。</p><p>　　(7)原理圖連線中，對(duì)某些元件的位置、導(dǎo)線走向

92、等，可在進(jìn)行調(diào)整，使布局合理，電路導(dǎo)線整齊、美觀。</p><p>　　(8)完成連線后，對(duì)原理圖要進(jìn)行電氣規(guī)則檢查(ERC檢查)、修改，進(jìn)行必要的后期編輯、生成相關(guān)的報(bào)表等。</p><p>　　(9)最后，保存文件。</p><p>　　5.3.1　原理圖常見錯(cuò)誤</p><p>　　ERC報(bào)告管腳沒有接入信號(hào)：創(chuàng)建封裝時(shí)給管腳定義了I/

93、O屬性；創(chuàng)建元件或放置元件時(shí)修改了不一致的grid屬性，管腳與線沒有連上；創(chuàng)建元件時(shí)pin方向反向，必須非pin name端連線。元件跑到圖紙界外：沒有在元件庫圖表紙的中心創(chuàng)建元件；創(chuàng)建的工程文件網(wǎng)絡(luò)表只能部分調(diào)入PCB：生成Netlist時(shí)沒有選擇為global。</p><p>　　5.4　PCB的制作</p><p>　　印刷電路板的設(shè)計(jì)即我們通常所說的PCB設(shè)計(jì)，它是電路原理圖轉(zhuǎn)化

94、成的最終形式。在電路原理圖的設(shè)計(jì)完成的基礎(chǔ)上進(jìn)行電氣檢測及元件的封裝，然后生成網(wǎng)絡(luò)報(bào)表。網(wǎng)絡(luò)報(bào)表就是顯示電路原理與中各個(gè)元器件的鏈接關(guān)系的報(bào)表，它是連接電路原理圖設(shè)計(jì)與電路板設(shè)計(jì)(PCB設(shè)計(jì))的橋梁與紐帶，通過電路原理圖的網(wǎng)絡(luò)報(bào)表，可以迅速地找到元器件之間的聯(lián)系，從而為后面的PCB設(shè)計(jì)提供方便。印刷電路板提供了對(duì)電阻、電容、集成電路等各種電子器件進(jìn)行固定裝配的機(jī)械支撐，提供了實(shí)現(xiàn)集成電路等各種電子元器件之間的布線、電氣連接或電氣絕緣所要

95、求的電氣特性，同時(shí)為自動(dòng)焊錫提供阻焊圖形；為元件的插裝、粘裝、檢查、維修提供識(shí)別字符標(biāo)記圖形等。具體涉及步驟如下：</p><p>　　(1)畫原理圖和創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表格。</p><p>　　(2)建立PCB文件和規(guī)劃電路板。 </p><p>　　(3)設(shè)置參數(shù)(工作層面參數(shù)，PCB編輯器的工作參數(shù)，元件布局，PCB布線參數(shù))。</p><p>

96、;　　(4)加載元件封裝庫，裝入網(wǎng)絡(luò)表及元件封裝。</p><p><b>　　(5)元件的布局。</b></p><p><b>　　(6)PCB布線。</b></p><p>　　(7)手動(dòng)調(diào)整布線。</p><p>　　(8)DRC檢查及報(bào)表。</p><p><

97、b>　　(9)保存及打印。</b></p><p>　　5.4.1　PCB制作的常見錯(cuò)誤</p><p>　　(1)網(wǎng)絡(luò)載入時(shí)報(bào)告NODE沒有找到： 原理圖中的元件使用了PCB庫中沒有的封裝；原理圖中的元件使用了PCB庫中名稱不一致的封裝； 原理圖中的元件使用了PCB庫中pin number不一致的封裝。如三極管：SCH中pin number 為E,B,C, 而PCB中為

98、1，2，3。</p><p>　　(2)打印時(shí)總是不能打印到一頁紙上：創(chuàng)建PCB庫時(shí)沒有在原點(diǎn)；多次移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)了元件，PCB板界外有隱藏的字符。選擇顯示所有隱藏的字符，縮小PCB 然后移動(dòng)字符到邊界內(nèi)。</p><p>　　(3)DRC報(bào)告網(wǎng)絡(luò)被分成幾個(gè)部分：表示這個(gè)網(wǎng)絡(luò)沒有連通，看報(bào)告文件，使用選擇CONNECTEDCOPPER查找。</p><p><b&

99、gt;　　第6章 軟件部分</b></p><p>　　6.1 Keil uVision4軟件</p><p>　　程序編寫使用的是Keil uVision4軟件，Keil uVision4引入靈活的窗口管理系統(tǒng)，使開發(fā)人員能夠使用多臺(tái)監(jiān)視器，并提供了視覺上的表面對(duì)窗口位置的完全控制的任何地方。新的用戶界面可以更好地利用屏幕空間和更有效地組織多個(gè)窗口，提供一個(gè)整潔，高效的環(huán)

100、境來開發(fā)應(yīng)用程序。新版本支持更多最新的ARM芯片，還添加了一些其他新功能。2011年3月ARM公司發(fā)布最新集成開發(fā)環(huán)境RealView MDK開發(fā)工具中集成了最新版本的Keil uVision4，其編譯器、調(diào)試工具實(shí)現(xiàn)與ARM器件的最完美匹配[7]。</p><p>　　6.1.1 Keil uVision4的主要功能</p><p>　　(1)集成了項(xiàng)目管理，源代碼編輯、編譯鏈接、模擬

101、仿真和程序調(diào)試等諸多功能；</p><p>　　(2)內(nèi)嵌的編譯器和模擬調(diào)節(jié)器支持C51、匯編語言和PL/M51程；</p><p>　　序設(shè)計(jì)，可以混合使用這些程序語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)；</p><p>　　(3)內(nèi)嵌的C51和A51編譯均可產(chǎn)生可充定位的目標(biāo)文件，BL51則將各編譯器產(chǎn)生的可重定位目標(biāo)文件鏈接成絕對(duì)目標(biāo)文件；</p><p>

102、　　(4)內(nèi)嵌LIB51能將用戶的目標(biāo)文件轉(zhuǎn)換成可以被鏈接器使用的庫文件，以便不斷豐富用戶的程序資源；</p><p>　　(5)OH51可以講目標(biāo)文件轉(zhuǎn)換成Intel HEX格式的十六進(jìn)制文件，該文件可以直接下載到目標(biāo)系統(tǒng)中運(yùn)行；</p><p>　　(6)提供FULL和TINY版本的RTX-51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，簡化了復(fù)雜系統(tǒng)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；</p>

103、<p>　　(7)為目標(biāo)系統(tǒng)的C51應(yīng)用程序提供啟動(dòng)代碼，存放在Keil的Keil\C51\LIB的目錄下，啟動(dòng)代碼的文件名和當(dāng)前項(xiàng)目所選的單片機(jī)有關(guān)，可以自動(dòng)加入到當(dāng)前項(xiàng)目；</p><p>　　(8)借助于MON51和ISD51，目標(biāo)系統(tǒng)的調(diào)試期間可以充當(dāng)在線仿真器，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)調(diào)試；</p><p>　　(9)支持目前流行的所有MCS-51系列單片機(jī)；</p>

104、<p>　　(10)界面風(fēng)格始終保持一致，但內(nèi)嵌的C51、A51等均以較快的速度更新和優(yōu)化，內(nèi)嵌的功能和支持單片機(jī)的型號(hào)也在不斷地增加[8]。</p><p>　　6.1.2　項(xiàng)目的創(chuàng)建和調(diào)試</p><p>　　(1)打開工具欄里的“Project”。</p><p>　　(2)打開“New Project”。選擇保存的路徑，輸入工程文件的名字，例如

105、保存到C盤文件夾C51目錄里，工程文件的名字為C51。</p><p>　　(3)這時(shí)會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框，要求你選擇單片機(jī)的型號(hào)，然后點(diǎn)擊確定即可。使用比較多的Atmel的89C51來說明。</p><p>　　(4)打開“File”菜單，再在下拉菜單中單擊“New”選項(xiàng)。</p><p>　　(5)把程序輸入新文件。</p><p>　　(6

106、)保存文件，左擊工具欄的保存工具。</p><p>　　(7)在“文件名”欄右側(cè)的編輯框中輸入文件名，同時(shí)，必須鍵入正確的擴(kuò)展名。在點(diǎn)保存。輸入的文件是C語言，則擴(kuò)展名為(.c)，然后點(diǎn)擊“保存”按鈕。</p><p>　　(8)回到編輯界面后，單擊“Target 1”前面的“+”號(hào)，然后在“Source Group 1”上單擊右鍵，單擊下拉菜單中的“Add Files to Gro

107、up‘ Source Group 1’”選中Test1.c，然后單擊“Add”即可。</p><p>　　(9)單擊“Project”菜單，再在下拉菜單中單擊“Built Target”選項(xiàng)(或使用快捷鍵F7)，編譯成功后，再單擊“Project”菜單，在下拉菜單中單擊“Start/Stop Debug Session”(或者使用快捷鍵Ctrl+F5)。</p><p>　　(10)單擊

108、“Debug”菜單，在下拉菜單中單擊“Go”選項(xiàng)，(或者使用快捷鍵F5)，然后再單擊“Debug”菜單，在下拉菜單中單擊“Stop Running”選項(xiàng)(或者使用快捷鍵Esc)，再單擊“View”菜單，再在下拉菜單中單擊“Serial Windows#1”選項(xiàng)，就可以看到程序運(yùn)行后的結(jié)果[9]。</p><p>　　在使用Keil uVision4軟件時(shí)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)許多問題，所以在使用過程中應(yīng)該注意：</p&

109、gt;<p>　　(1)在新建工程時(shí)候，要新建一個(gè)文件夾，將你新建的工程放進(jìn)這個(gè)文件夾中，以免和其他工程混在一起。</p><p>　　(2)新建的文件要先保存再加入組，保存的文件名稱后綴必須是(.c)。</p><p>　　(3)在找不到Project window窗口時(shí)，可以在菜單欄的view中尋找，第三個(gè)打上勾即可。</p><p>　　(4)在

110、完成程序編寫后要進(jìn)行編譯，沒有錯(cuò)誤后才算程序編寫完成。</p><p>　　(5)在工程文件家中找不到HEX文件時(shí)，應(yīng)該打開菜單欄中Project的Options for target，將out put選項(xiàng)中的生成HEX文件選項(xiàng)打上勾，再編譯保存即可生成HEX文件。</p><p><b>　　6.2 主程序</b></p><p>　　程序