温湿度无线监测系统的研究.doc

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1、精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除温湿度无线监测系统的研究姓名：雷茜婷学号：2012090104指导教师：姬红旭专业：计算机科学与技术齐齐哈尔工程学院信息工程系2016年6月目录摘要：IAbstract:II第1章 引言1.1选课背景和意义1.1.1传媒影响1.1.2特点1.1.3信息安全1.1.4应用范围1.2国内外的发展前景及状况1.2.1国内研究现状及发展1.2.2国外研究现状及发展1.2.3 研究展望第2章 相关技术介绍及开发工具2.1 Proteus 6 Professional简介2.2 Keil C51简介2.3 STC12C5A60S22.4 开发环境及辅助工具第

2、3章 系统需求分析3.1 可行性分析3.2系统主流程图第4章 系统详细设计4.1系统设计思路4.1.1主要硬件电路设计1.电源设计2.温湿度传感器电路3.单片机电路4.1.2系统的软件设计第5章 总结致谢参考文献【精品文档】第 页摘要：随着电子技术的发展与普及，计算机系统数量与日俱增，其配套的设备也日渐增多，计算机机房已成为各个单位的重要组成部分。机房的设备环境对温度、湿度以及安全性的要求严格度也越来越高，这是保证计算机系统能够正常运行的基本条件。一旦机房的环境设备发生故障，就会影响到计算机系统的运行，对数据的传输、存储及系统运行的可靠性构成严重威胁，如果事故严重而又不能及时的处理，那就可能会

3、损坏硬件设备，造成严重的后果。对于像中国电信需要实时进行数据交换的机房单位，机房管理显得尤为重要，一旦系统发生故障，造成的经济损失无法想象。现在许多机房的管理人员不得不采用二十四小时专人轮流值班，定时定点巡检机房环境定式设备的做法，这样做不仅加重了管理人员的负担，而且更多的时候，不能及时排除故障，对事故发生的时间及责任也没有科学的管理。温湿度监测技术是农业和工业生产过程中重要的技术组成部分。本文中给出了基于GSM模块和MCU远程温湿度监测系统的设计方法，该方法通过使用DHT11温湿度传感器来采集数据，然后再用增强型单片机STC12C5A60S2处理后，再由GSM模块远程传给移动终端进行显示，从

4、而克服了传输的区域性和局限性。【1】关键词：无线监测，温湿度采集；GSMAbstract: With the development and popularization of electronic technology, the number of computer systems is increasing day by day, and its supporting equipment is also increasing, the computer room has become an important part of each unit. Equipment environment

5、 of the room to the temperature, humidity and safety requirements of the strict degree is higher and higher, this is to ensure that the computer system can operate normally the basic conditions. Once the room environment equipment failure, will affect the computer system running, for data transmissi

6、on, storage and system operation reliability constitutes a serious threat, if a serious accident and can not timely treatment, it may cause damage to the hardware equipment, resulting in serious consequences. For a China Telecom to exchange data in real time in the room unit, computer room managemen

7、t is particularly important, once the system failure, resulting in economic losses can not imagine. Now a lot of room management personnel to use 24 hours staff shifts, timing designated inspection room environment format equipment, do not only add to the burden of management personnel and more, can

8、 not be timely troubleshooting, time of accident and responsibilities there is no scientific management.Temperature and humidity monitoring technology is an important part of the agricultural and industrial production process. This paper presents design method based on GSM module and MCU remote temp

9、erature and humidity monitoring system, the method by using the DHT11 temperature and humidity sensors to collect data, and then use the enhanced MCU STC12C5A60S2 processing after, remotely by the GSM module to pass to the mobile terminal for display, so as to overcome the regional characteristics a

10、nd limitation of transmission. 【1】Key words: wireless monitoring, temperature and humidity acquisition; GSM 第1章 引言随着电子技术的日益发展，测量技术也有了飞速的提升。温湿度逐渐成为人们普遍关注的问题之一。经研究发现温度和湿度有着非常紧密的关系，人的体感不只受温度的影响，而且还受到湿度的影响。所以在一定的温度条件下，空气的湿度也要保持相对的平稳。“温湿度”这一说法应运而生。在生命科学设施中，温度和湿度往往需要7*24监测和报警显示，来保障产品和工艺的质量与安全。环境监测与实时数据报告，

11、以确保环境“符合规格”是至关重要的。 在我们的生活中，我们要时刻关心环境的变化，只有很好的把握好环境的差异变化，才能更好的生存与发展。如今社会电子技术的飞速发展与普及，计算机系统数量与日俱增，其配套的环境设备也日益增多，计算机机房已然成为各大单位的重要组成部分。机房的环境设备对温度、湿度以及安全性的要求也越来越严格，这是保证计算机系统能够正常运行的基本环境。一旦机房环境设备出先故障，就会影响到计算机系统的运行，对数据的传输、存储及系统运行的可靠性构成严重威胁，如事故严重又不能及时处理，就会造成硬件设备损坏，造成严重后果。对于像中国电信需要实时交换数据的单位机房，机房管理尤为重要，一旦系统发生故

12、障，造成的经济损失更是无法计算。目前许多机房的管理人员不得不采用24小时专人值班，定时巡查机房环境，这样不仅加重了管理人员的负担，而且很多时候不能及时排除故障，对事故发生的时间及责任也不能科学的管理。【2】1.1选课背景和意义湿度测量技术来由已久。随着电子技术的发展，近代测量技术也有了飞速的发展。湿度测量从原理上划分2030种之多。对湿度的表示方法有绝对湿度、相对湿度、露点、湿气与干气的比值等等。但湿度测量始终是世界测量领域中令人困扰的难题之一。一个看似简单的量值，深究起来，涉及相当复杂的物理化学理论分析和计算，初涉者可能会忽略在湿度测量中必需注意的许多因素，因而影响的合理使用。温湿度检测是无

13、线传感技术重要的应用之一，远程测量在实际生产过程中的应用也十分广泛。温湿度是工农业生产中的主要参数，影响着产品的质量，基于单片机对采集温湿度数字信号的处理，数传模块进行数据远传。以单片机为核心的检测系统，包括单片机、数传模块、温湿度传感器、显示、系统软件等部分。系统的开发，达到远程温湿度采集和检测。【3】1.1.1传媒影响早在上世纪70年代，就出现了将传统传感器采用点对点传输或者连接传感控制器而构成传感网络雏形，我们把它归之为第一代传感器网络。随着相关学科的不断发展和进步，传感器网络同时还具有了获取多种信息信号的综合处理能力，并通过与传感控制的相联，组成了有信息综合和处理能力的传感器网络，这是

14、第二代传感器网络。而从上世纪末开始，现场总线技术开始应用于传感器网络，人们用其组建智能化传感器网络，大量多功能传感器被应用，并使用无线技术连接，无线传感器网络逐渐形成。无线传感器网络可以看成是由数据获取网络、数据颁布网络和控制管理中心三部分组成的。其主要组成部分是集成有传感器、处理单元和通信模块的节点，各节点通过协议自组成一个分布式网络，再将采集来的数据通过优化后经无线电波传输给信息处理中心。【4】1.1.2特点1、硬件资源有限。WSN节点采用嵌入式处理器和存储器，计算能力和存储能力十分有限。所以，需要解决如何在有限计算能力的条件下进行协作颁布式信息处理的难题。2、电源容量有限。为了测量真实世

15、界的具体值，各个节点会密集地分布于待测区域内，人工补充能量的方法已经不再适用。3、无中心。在无线传感器网络中，所有节点的地位都是平等的，没有预先指定的中心，是一个对等式网络。各节点通过颁布式算法来相互协调，在无人值守的情况下，节点就能自动组织起一个测量网络。4、自组织。网络的布设和展开无需依赖于任何预设的网络设施，节点通过分层协议和份布式算法协调各自的行为，节点开机后就可以快速、自动地组成一个独立的网络。5、多跳路由。WSN节点通信能力有限，覆盖范围只有几十到几百米，节点只能与它的邻居直接通信。6、动态拓扑。WSP是一个动态的网络，节点可以随处移动；一个节点可能会因为电池能量耗尽或其他故障，退

16、出网络运行；也可能由于工作的需要而被添加到网络中。7、节点数量众多，分布密集。WSN节点数量大、分布范围广，难于维护甚至不可维护。所以需要解决如何提高传感器网络的软、硬件健壮和容错性。8、传输能力的有限性。无线传感器网络通过无线电源进行数据传输，虽然省去了布线的烦恼，但是相对于有线网络，低带宽则成为它的天生缺陷。同时，信号之间还存在相互干扰，信号自身也在不断地衰减，诸如此类。9、安全性问题。无线信道、有限的能量，分布式控制都使得无线传感器网络更容易受到攻击。被动窃听、主动入侵、拒绝服务则是这些攻击的常见方式。因此，安全性在网络中至关重要。 1.1.3信息安全很显然，现有的传感节点具有很大的安全

17、漏洞，攻击者通过此漏洞，可方便地获取传感节点中的机密信息、修改传感节点中的程序代码，如使得传感节点具有多个身份ID，从而以多个身份在传感器网络中进行通信，另外，攻击还可以通过获取存储在传感节点中的密钥、代码等信息进行，从而伪造或伪装成合法节点加入到传感网络中。一旦控制了传感器网络中的一部分节点后，攻击者就可以发动很多种攻击，如监听传感器网络中传输的信息，向传感器网络中发布假的路由信息或传送假的传感信息、进行拒绝服务攻击等。对策：由于传感节点容易被物理操纵是传感器网络不可回避的安全问题，必须通过其它的技术方案来提高传感器网络的安全性能。如在通信前进行节点与节点的身份认证;设计新的密钥协商方案，使

18、得即使有一小部分节点被操纵后，攻击者也不能或很难从获取的节点信息推导出其它节点的密钥信息等。另外，还可以通过对传感节点软件的合法性进行认证等措施来提高节点本身的安全性能。根据无线传播和网络部署特点，攻击者很容易通过节点间的传输而获得敏感或者私有的信息，例如在使用WSN监控室内温度和灯光的场景中，部署在室外的无线接收器可以获取室内传感器发送过来的温度和灯光信息;同样攻击者通过监听室内和室外节点间信息的传输，也可以获知室内信息，从而非法获取出房屋主人的生活习惯等私密信息。对策：对传输信息加密可以解决窃听问题，但需要一个灵活、强健的密钥交换和管理方案，密钥管理方案必须容易部署而且适合传感节点资源有限

19、的特点，另外，密钥管理方案还必须保证当部分节点被操纵后（这样，攻击者就可以获取存储在这个节点中的生成会话密钥的信息），不会破坏整个网络的安全性。由于传感节点的内存资源有限，使得在传感器网络中实现大多数节点间端到端安全不切实际。然而在传感器网络中可以实现跳-跳之间的信息的加密，这样传感节点只要与邻居节点共享密钥就可以了。在这种情况下，即使攻击者捕获了一个通信节点，也只是影响相邻节点间的安全。但当攻击者通过操纵节点发送虚假路由消息，就会影响整个网络的路由拓扑。解决这种问题的办法是具有鲁棒性的路由协议，另外一种方法是多路径路由，通过多个路径传输部分信息，并在目的地进行重组。【5】传感器网络是用于收集

20、信息作为主要目的的，攻击者可以通过窃听、加入伪造的非法节点等方式获取这些敏感信息，如果攻击者知道怎样从多路信息中获取有限信息的相关算法，那么攻击者就可以通过大量获取的信息导出有效信息。一般传感器中的私有性问题，并不是通过传感器网络去获取不大可能收集到的信息，而是攻击者通过远程监听WSN，从而获得大量的信息，并根据特定算法分析出其中的私有性问题。因此攻击者并不需要物理接触传感节点，是一种低风险、匿名的获得私有信息方式。远程监听还可以使单个攻击者同时获取多个节点的传输的信息。对策：保证网络中的传感信息只有可信实体才可以访问是保证私有性问题的最好方法，这可通过数据加密和访问控制来实现;另外一种方法是

21、限制网络所发送信息的粒度，因为信息越详细，越有可能泄露私有性，比如，一个簇节点可以通过对从相邻节点接收到的大量信息进行汇集处理，并只传送处理结果，从而达到数据匿名化。拒绝服务攻击（DoS）DoS攻击主要用于破坏网络的可用性，减少、降低执行网络或系统执行某一期望功能能力的任何事件。如试图中断、颠覆或毁坏传感网络，另外还包括硬件失败、软件bug、资源耗尽、环境条件等。这里我们主要考虑协议和设计层面的漏洞。确定一个错误或一系列错误是否是有意DOS攻击造成的，是很困难的，特别是在大规模的网络中，因为此时传感网络本身就具有比较高的单个节点失效率。DoS攻击可以发生在物理层，如信道阻塞，这可能包括在网络中

22、恶意干扰网络中协议的传送或者物理损害传感节点。攻击者还可以发起快速消耗传感节点能量的攻击，比如，向目标节点连续发送大量无用信息，目标节点就会消耗能量处理这些信息，并把这些信息传送给其它节点。如果攻击者捕获了传感节点，那么他还可以伪造或伪装成合法节点发起这些DOS攻击，比如，它可以产生循环路由，从而耗尽这个循环中节点的能量。防御DOS攻击的方法没有一个固定的方法，它随着攻击者攻击方法的不同而不同。一些跳频和扩频技术可以用来减轻网络堵塞问题。恰当的认证可以防止在网络中插入无用信息，然而，这些协议必须十分有效，否则它也会被用来当作DOS攻击的手段。比如，使用基于非对称密码机制的数字签名可以用来进行信

23、息认证，但是创建和验证签名是一个计算速度慢、能量消耗大的计算，攻击者可以在网络中引入大量的这种信息，就会有效地实施DoS攻击。1.1.4应用范围由于技术等方面的制约，WSN的大规模商用还有待时日。但随着微处理器体积的缩小和性能的提升，已经有中小规模的WSN在工业市场上开始投入商用。其应用主要集中在以下领域：1.环境监测随着人们对于环境问题的关注程度越来越高，需要采集的环境数据也越来越多，无线传感器网络的出现为随机性的研究数据获取提供了便利，并且还可以避免传统数据收集方式给环境带来的侵入式破坏。无线传感器网络还可以跟踪候鸟和昆虫的迁移，研究环境变化对农作物的影响，监测海洋、大气和土壤的成分等。此

24、外，它也可以应用在精细农业中，来监测农作物中的害虫、土壤的酸碱度和施肥状况等。2.医疗护理罗彻斯特大学的科学家使用无线传感器创建了一个智能医疗房间，使用微尘来测量居住者的重要征兆(血压、脉搏和呼吸)、睡觉姿势以及每天24小时的活动状况。英特尔也推出了基于WSN的家庭护理技术。该技术是做为探讨应对老龄化社会的技术项目Center for Aging Services Technologies(CAST)的一个环节开发的。该系统通过在鞋、家具以家用电器等家中道具和设备中嵌入半导体传感器，帮助老龄人士、阿尔茨海默氏病患者以及残障人士的家庭生活。利用无线通信将各传感器联网可高效传递必要的信息从而方便接

25、受护理。而且还可以减轻护理人员的负担。英特尔主管预防性健康保险研究的董事Eric Dishman称，在开发家庭用护理技术方面，无线传感器网络是非常有前途的领域。3.军事领域由于无线传感器网络具有密集型、随机分布的特点，使其非常适合应用于恶劣的战场环境中，使其非常适合应用于恶劣的战场环境中，包括侦察敌情、监控兵力、装备和物资，判断生物化学攻击等多方面用途。美国国防部远景计划研究局已投资几千万美元，帮助大学进行智能尘埃传感器技术的研发。哈伯研究公司总裁阿尔门丁格预测：智能尘埃式传感器及有关的技术销售将从2004年的1000万美元增加到2010年的几十亿美元。目标跟踪DARPA支持的Sensor I

26、T项目探索如何将WSN技术应用于军事领域，实现所谓“超视距”战场监测。UCB的教授主持的Sensor Web是Sensor IT的一个子项目。原理性地验证了应用WSN进行战场目标跟踪的技术可行性，翼下携带WSN节点的无人机(UAV)飞到目标区域后抛下节点，最终随机布撤落在被监测区域，利用安装在节点上的地震波传感器可以探测到外部日标，如坦克、装甲车等，并根据信号的强弱估算距离，综合多个节点的观测数据，最终定位目标，并绘制出其移动的轨迹。虽然该演示系统在精度等方面还远达不到装备部队用于实战的要求，这种战场侦察模式尚未应用于实战，但随着美国国防部将其武器系统研制的主要技术目标从精确制导转向目标感知与

27、定位，相信WSN提供的这种新颖的战场侦察模式会受到军方的关注。4.其他用途WSN还被应用于一些危险的工业环境如井矿、核电厂等，工作人员可以通过它来实施安全监测。也可以用在交通领域作为车辆监控的有力工具。此外和还可以在工业自动化生产线等诸多领域，英特尔正在对工厂中的一个无线网络进行测试，该网络由40台机器上的210个传感器组成，这样组成的监控系统将可以大大改善工厂的运作条件。它可以大幅降低检查设备的成本，同时由于可以提前发现问题，因此将能够缩短停机时间，提高效率，并延长设备的使用时间。尽管无线传感器技术仍处于初步应用阶段，但已经展示出了非凡的应用价值，相信随着相关技术的发展和推进，一定会得到更大

28、的应用。【6】1.2国内外的发展前景及状况1.2.1国内研究现状及发展温湿度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域,适用于家电、食品、汽车、材料、电力电子等行业。随着科技水平的提高,嵌入式温度控制系统作为实现设备小型化、智能化和自主知识创新的重要元素,目前在国防、航空、交通、能源、工业、通信和人们日常生活等各个领域,越来越发挥着极其重要的作用。将嵌入式与温度控制系统结合,设计了一个实用的嵌入式实时水温温度控制系统,可以降低消耗,控制成本,从而提高生产效率。我国改革开放在“发展高科技，实现产业化”、“大力加强传感器的开发和在国民经济中的普遍应用”等一些列政策导向和支持下，在蓬勃发展的我国电子信息产

29、业市场的推动下，传感器已形成了一定的产业基础，并在技术创新、自主研发、成果转化和竞争能力等方面有了长足进展，为促进国民经济的发展做出了重要贡献。但由于国内的半导体产业起步较晚，基础比较薄弱，对温度传感芯片的设计和研究才处于起步阶段，与国际先进技术相比还存在相当大的差距。为此，相关的企业和部门正朝着更高的目标前进，做出了一系列积极的尝试和探索，例如由中国电子器材总公司主办的、由中国电子元件行业协会等公司共同携手组织的“中国热敏电阻及温度传感器展览会”，该展览会是中国最大的热敏电阻及温度传感器展，以共同探讨交流中国“热敏电阻及温度传感器”之发展机会，促进行业发展。【7】在集成数字智能温度传感器领域

30、，国内相关的设计和研究尚处于较基础的阶段。目前市场上流行的同类温度传感器诸如DS18B20，AD7416，AD7417，AD7418，AD590等F，大多出自国外DALLAS、ADI等大公司。国内公司不仅相关产品少，而且已申请到的相关专利也比较少，除了厦门大学等高校申请的专利外 ，还有香港应用科技研究院、苏州纳芯微电子、北京中电华大电子设计、上海贝岭等少数研究机构或企业的专利，虽然其专利名称较大，但技术涉及点比较有限。因此，在集成数字温度传感器方面，我国尚有较大的发展空间。1.2.2国外研究现状及发展目前，国外现代化温室的内部设施已经发展到比较完备的程度并形成了一定的标准，温室内的各环境因子大

31、多由计算机集中控制，检测传感器也较为齐全，如温室内外的温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度、营养液浓度等，由传感器的监测基本上可以实现对各个执行机构的自动控制，如无级调节的天窗通风系统，湿帘与风扇配套的降温系统，由热水锅炉或热风机组成的加温系统，可定时喷管或滴管的灌溉系统，二氧化碳施肥系统，以及适用于温室作业的农业机械等。计算机对这些系统的控制已经不是简单的、独立的、静态的直接数字控制，而是基于环境模型上的监督控制，以及基于专家系统上的人工智能控制，一些国家在实现自动化的基础上正在向着完全自动化、无人化的方向发展。【8】世界发达国家如荷兰、美国、英国等大力发展集约化的温室大棚产业，生产规模、品种、

32、水、气、肥实现了计算机调控，从品种选择、栽培管理到采收包装形成了一整套完整的规范化技术体系。美国是最早发明计算机的国家，也是将计算机应用于温室控制和管理最早、最多国家之一。有“ 沙漠上的绿洲” 美誉的以色列自然条件非常恶劣，气候干旱；但是，政府非常重视，大力发展设施栽培。设施内的种植目前已采用电脑控制和电脑日常监测，位于办公室里的中心计算机对田间的控制器进行通讯，可以方便地进行遥控灌溉和施肥，加上配套的植物品种管理，成熟度监控机制，实时了解生长动态以及产能情况，原本资源匮乏的以色列成为沙漠上的蔬菜出口国。1.2.3 研究展望近年来全球传感器产业取得了飞速发展，随着中国加大对电子新兴产业的投资力

33、度，公众对公共安丘、健康监测、环保等诸多领域的关注加强，可以预测传感器的市场前景将远远超过计算机、互联网、移动通信等。面对激烈的市场竞争、科技的快速发展以及物联网等新兴市场的崛起，国内传感器企业应该把握机遇，着眼于全球市场，以竞争者的姿态去迎接全球市场的挑战，努力发展和规划自有品牌，让中国的传感器企业在市场竞争中占有一席之地。随着新技术新工艺的发现，多学科的交叉融合，未来传感器的发展与竞争也将趋于白热化。综合现阶段的技术以及基础知识，我们可以展望未来的温度传感器的主要发展方向为：（1）提高测温精度和分辨力（2）增加测试功能（3）总线技术的标准化与规范化（4）可靠性及安全性设计（5）虚拟温度传感

34、器和网络温度传感器（6）单片测温系统第2章 相关技术介绍及开发工具2.1 Proteus 6 Professional简介Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设

35、计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。Proteus软件具有其它EDA工具软件的功能。这些功能是：1原理布图2PCB自动或人工布线3SPICE电路仿真革命性的特点1互动的电路仿真用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，L

36、CD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。2仿真处理器及其外围电路可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。功能模块智能原理图设计丰富的器件库：超过27000种元器件，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

37、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。完善的电路仿真功能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；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

38、、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，还可以进行一致性分析；单片机协同仿真功能支持主流的CPU类型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，C

39、PU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8051、AVR、PIC的汇编编译器，也可以与第三方集成

40、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；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prot

41、el）和PCB板的设计和加工。【9】2.2 Keil C51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。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、链接器、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，通过一个集成开发环境（Vision）将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿

42、真调试工具也会令你事半功倍。Keil 的网站虽然没有中文版本，但是Keil 软件却被中国80%的硬件工程师使用，但凡与电子相关的专业，都会开始从单片机和计算机编程开始学习，而学习单片机自然会用到Keil 软件。国内由米尔科技、亿道电子、英倍特提供Keil 的销售和技术支持服务，他们是ARM公司合作伙伴，也是国内领先的嵌入式解决方案提供商。优点：1.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。2.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

43、刻。Keil C51开发系统基本知识1.系统概述Keil C51集成开发环境是一个良好基于Windows的单片机然间开发平台。Keil C51单片机用它的良好性能和广泛的应用支持得到了ARM公司的认可，并且与不久前的ARM公司完美的联合。它支持很多不同公司的MCS-51架构的单片机，汇集了编辑、编译、仿真于一身，并且还支持汇编和C语言的程序设计【10】。2.Keil C51单片机软件开发系统的整体结构C51工具包的整体结构，Vision与Ishell分别是C51 for Windows 和for Dos 的集成开发环境(IDE），可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用

44、IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51及C51编译器编译生成目标文件（.obj）。目标文件可由LIB51 创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51 连接定位生成绝对目标文件(.abs）。abs文件由OH51 转换成标准的hex 文件，以供调试器dScope51 或tScope51 使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。使用独立的Keil仿真器时，注意事项*仿真器标配11.0592MHz的晶振，但用户可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他频率的晶振。*仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片，不复位目标系统。* 仿真芯片的3

45、1脚（/EA）已接至高电平，所以仿真时只能使用片内ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插针中的31脚并不与仿真芯片的31脚相连，故该仿真器仍可插入到扩展有外部ROM（其CPU的/EA引脚接至低电平）的目标系统中使用。2.3 STC12C5A60S2在众多的51系列单片机中，要算国内STC公司的1T增强系列更具有竞争力，因他不但和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内的具有大容量程序存储器且是FLASH工艺的，如STC12C5A60S2单片机内部就自带高达60K FLASHROM,这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写。而且STC系列单片机支持串口程序烧写。显而易见，这种单片机对开

46、发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护了你的劳动成果。STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合。1.增强型8051CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051;2.工作电压：STC12C5A60S2系列工作电压：5.5V-3.3V(5V单片机)STC12LE5A60

47、S2系列工作电压：3.6V-2.2V(3V单片机);3.工作频率范围：0 - 35MHz，相当于普通8051的 0420MHz;4.用户应用程序空间8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K字节;5.片上集成1280字节RAM;6.通用I/O口(36/40/44个)，复位后为：准双向口/弱上拉(普通8051传统I/O口)，可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏，每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过120ma;7. ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程)，无需专用编程器，无需专

48、用仿真器 可通过串口(P3.0/P3.1)直接下载用户程序，数秒即可完成一片;8.有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM无内部EEPROM);9.内部集成MAX810专用复位电路(外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地);10.外部掉电检测电路:在P4.6口有一个低压门槛比较器，5V单片机为1.32V，误差为+/-5%,3.3V单片机为1.30V，误差为+/-3%;11.时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器(温漂为+/-5%到+/-10%以内) 1用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟，常温下内部R/C振荡器频率为：5.0V单片机为：11MHz15.5MHz，3.3V单片机为：8MHz12MHz，精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准;12.共4个16位定时器 两个与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器 做串行