機電一體化畢業(yè)設(shè)計（論文）基于AT89C51單片機的熱敏電阻加熱控制系統(tǒng)設(shè)計

1、 畢業(yè)論文（設(shè)計）題 目 熱敏電阻加熱控制系統(tǒng) 學(xué) 院 海事與港航學(xué)院 系 別 機電工程系 專 業(yè) 機電一體化（自動化）班 級 一體化092 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)老師 答辯日期 年 月目錄引 言3一、硬件電路的設(shè)計31.1總體設(shè)計31.1.1系統(tǒng)實現(xiàn)的功能31.1.2方案的選擇31.1.3系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)布局31.2 最小系統(tǒng)模塊的設(shè)計41.2.1單片機at89c51簡介41.2.2 最小系統(tǒng)模塊41.3熱敏電阻以及adc0804的簡介61.3.1熱敏電阻簡介61.3.2熱敏電阻的特性71.3.3熱敏電阻的特點71.3.4ad0804的簡單資料81.4溫度的測量原理與方法91.4.1溫度的測量原理

2、91.5顯示模塊121.5.1數(shù)碼管顯示電路121.5.2 74ls245簡介131.6控制模塊設(shè)計141.6.1 光耦工作原理及其結(jié)構(gòu)特點151.6.3繼電器電路分析16二、軟件設(shè)計162.1系統(tǒng)主程序設(shè)計162.2子程序的設(shè)計172.2.1數(shù)碼管顯示程序172.2.2鍵盤掃描及按鍵處理程序182.2.3繼電器控制程序19三、總結(jié)20謝辭21附錄一：現(xiàn)行方案電路原理圖22附錄二：單片機源程序：23摘 要本設(shè)計以at89c51單片機為核心的加熱溫度控制器。加熱信號由熱敏電阻ntc采集，并以數(shù)字信號的方式傳送給單片機。文中分硬件和軟件設(shè)計，分別介紹了該控制系統(tǒng)的硬件部分包括：at89c51單片機

3、、ntc、模數(shù)轉(zhuǎn)換器adc0804、數(shù)碼顯示電路、加熱溫度控制電路，單片機通過對信號進行相應(yīng)處理，從而實現(xiàn)加熱控制的目的。軟件設(shè)計主要部分包括：系統(tǒng)主程序、中斷程序和子程序的設(shè)計。關(guān)鍵詞：熱敏電阻控制系統(tǒng) ；溫度 ； 單片機 ；加熱控制系統(tǒng)abstractthis design is the core of at89c51 temperature control system of the working principle and design method. temperature signal by ntc acquisition, and the way of digital sign

4、al transmitted microcontroller. the points respectively, the design of hardware and software of the control system is introduced, including the hardware part at89c51 andntc,adc0804, keyboard and display circuit, temperature control circuit, signal chip to make corresponding processing through, so as

5、 to achieve the purpose of temperature control. software design includes: digital display and keyboard scan tube program and key process, temperature signal processing program, relay control procedures. keywords: ntc control ；temperature ；sensors mcu ；temperature control引 言在科學(xué)技術(shù)突飛猛進的今天，各種智能化的儀器、儀表給人

6、們的生活帶來了極大的便利。本文介紹了一個熱敏電阻溫度控制系統(tǒng)，它可實現(xiàn)的采集、轉(zhuǎn)換、顯示以及控制，達到根據(jù)加熱控制熱溫度的目的。該系統(tǒng)的基本原理是通過熱敏電阻測定加熱溫度將其轉(zhuǎn)為對應(yīng)的電壓值，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器變換成數(shù)字信號輸入單片機，通過程序編寫及六位顯示器外設(shè)的連接，進而對被測物體的溫度加以測試和有效控制，從而實現(xiàn)了人工智能化。設(shè)計方案簡便直觀，經(jīng)濟實用，穩(wěn)定可靠，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。本設(shè)計就是在此要求基礎(chǔ)上設(shè)計的以at89c51為核心的加熱溫控系統(tǒng)。一、 硬件電路的設(shè)計1.1總體設(shè)計1.1.1系統(tǒng)實現(xiàn)的功能設(shè)計基于at89c51單片機的加熱溫度控制器，用于控制溫度。功能如下: 溫度實現(xiàn)在0

7、-500度連續(xù)可調(diào)， 溫度誤小于等于1，還可以設(shè)置需要到達的溫度值并顯示，顯示當(dāng)前加熱溫度， 當(dāng)溫度到達預(yù)設(shè)溫度時，繼電器吸合（停止加熱）。1.1.2方案的選擇熱敏電阻作為從機可通過專用總線接口與主機進行通信。加熱溫度控制器是在智能溫度傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的。該方案采用負(fù)系數(shù)熱敏電阻ntc進行采集溫度，在工業(yè)上其溫度的可測范圍特別廣，它單片機接口只需要一位i/o口，因此由它構(gòu)成的系統(tǒng)簡單使用，其特性非線性，可測精度高，而且經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換與單片機連接簡單方便，所以溫度采集采用熱敏電阻.1.1.3系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)布局本設(shè)計系統(tǒng)采用單片機作為微處理單元進行控制。其次由按鍵電路、溫度采集電路、顯示電路、溫

8、控電路組成。系統(tǒng)總框圖如圖1-1所示。at89c51控制電路顯示電路溫度采集電路按鍵電路圖1-1 系統(tǒng)框圖1.2 最小系統(tǒng)模塊的設(shè)計1.2.1單片機at89c51簡介主要特性: 1.與mcs單片機產(chǎn)品兼容 2.4k字節(jié)在系統(tǒng)可編程存儲器 3. 1000次擦寫周期 4.全靜態(tài)工作：0hz33mhz 5. 32個可編程i/o口線6.2個16位定時器/計數(shù)器7. 4個中斷源8. 全雙工uart串行通道 圖1-29. 低功耗空閑和掉電模式10. 掉電后中斷可喚醒11. 雙數(shù)據(jù)指針12. 靈活的isp編程13.4.0-5.5v電壓工作范圍 1.2.2 最小系統(tǒng)模塊 目前的單片機開發(fā)系統(tǒng)只能夠仿真單片機，

9、卻沒有給用戶提供一個通用的系統(tǒng)。由設(shè)計的要求，只要做很小集成度的系統(tǒng)應(yīng)用在一些小的控制單元。其應(yīng)用特點:（1）全部i/o口線均可供用戶使用。 （2）內(nèi)部存儲器容量有限（只有4kb地址空間）。 （3）應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性圖 1-3 最小系統(tǒng)圖單片機系統(tǒng)如圖1-3所示，其中有4個雙向的8位并行i/o端口，分別記作p0、p1、p2、p3，都可以用于數(shù)據(jù)的輸出和輸入，p3口具有第二功能為系統(tǒng)提供一些控制信號。時鐘電路用于產(chǎn)生mcs-51單片機工作所必須的時鐘控制信號，內(nèi)部電路在時鐘信號的控制下，嚴(yán)格地按時序指令工作。mcs-51內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該高增益反向放大器的輸入端為

10、芯片的引腳xtal1，輸出端為xtal2。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。電路中的微調(diào)電容通常選擇為33pf左右，該電容的大小會影響到振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。晶體的振蕩頻率為11.0592mhz。把ea腳接高電平，單片機訪問片內(nèi)程序存儲器，但在pc值超過0fffh（4kbyte地址范圍）時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。mcs-51的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)。采用最簡單的外部按鍵復(fù)位電路。按鍵自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的來實現(xiàn)的。復(fù)位是單片機的一個重要的工作方式。在單片機應(yīng)用系統(tǒng)工作時，除了進入系統(tǒng)正常的初始化之外，當(dāng)由

11、于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也通過某一操作來重新啟動。復(fù)位電路通常用以下幾種方式，即上電自動復(fù)位、按鍵電平復(fù)位與系統(tǒng)復(fù)位三種方式r2，c3構(gòu)成的微分電路，在接電瞬間，產(chǎn)生一個微分脈沖，其寬度大于兩個機器周期，單片機復(fù)位。當(dāng)按reset鍵時，單片機的復(fù)位端將出現(xiàn)一個由200電阻和1k電阻分壓的電平，使單片機復(fù)位。為保證微分脈沖寬度足夠大，r2、c3的時間常數(shù)應(yīng)大于兩個機器周期，一般電容取22f，電阻取1k。1.3熱敏電阻以及adc0804的簡介1.3.1熱敏電阻簡介熱敏電阻器是敏感元件的一類，按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻器（ptc）和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器（

12、ntc）。熱敏電阻器的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值。正溫度系數(shù)熱敏電阻器（ptc）在溫度越高時電阻值越大，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器（ntc）在溫度越高時電阻值越低，它們同屬于半導(dǎo)體器件。我們選用的是負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻器。ntc（negative temperature coefficient）是指隨溫度上升電阻呈指數(shù)關(guān)系減小、具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻現(xiàn)象和材料該材料是利用錳、銅、硅、鈷、鐵、鎳、鋅等兩種或兩種以上的金屬氧化物進行充分混合、成型、燒結(jié)等工藝而成的半導(dǎo)體陶瓷，可制成具有負(fù)溫度系數(shù)（ntc）的熱敏電阻其電阻率和材料常數(shù)隨材料成分比例、燒結(jié)氣氛、燒結(jié)溫度和結(jié)構(gòu)狀態(tài)

13、不同而變化現(xiàn)在還出現(xiàn)了以碳化硅、硒化錫、氮化鉭等為代表的非氧化物系ntc熱敏電阻材料 ntc熱敏半導(dǎo)瓷大多是尖晶石結(jié)構(gòu)或其他結(jié)構(gòu)的氧化物陶瓷，具有負(fù)的溫度系數(shù)，電阻值可近似表示為： rt = rt *exp(bn*(1/t-1/t0) 式中rt、rt0分別為溫度t、t0時的電阻值，bn為材料常數(shù)陶瓷晶粒本身由于溫度變化而使電阻率發(fā)生變化，這是由半導(dǎo)體特性決定的 ntc熱敏電阻器的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的階段1834年，科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)了硫化銀有負(fù)溫度系數(shù)的特性1930年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)氧化亞銅-氧化銅也具有負(fù)溫度系數(shù)的性能，并將之成功地運用在航空儀器的溫度補償電路中隨后，由于晶體管技術(shù)的不斷發(fā)展，熱敏電阻器

14、的研究取得重大進展1960年研制出了n1c熱敏電阻器ntc熱敏電阻器廣泛用于測溫、控溫、溫度補償?shù)确矫嫠臏y量范圍一般為-10+300，也可做到-200+10，甚至可用于+300+1200環(huán)境中作測溫用熱敏電阻器溫度計的精度可以達到0.1，感溫時間可少至10s以下它不僅適用于糧倉測溫儀，同時也可應(yīng)用于食品儲存、醫(yī)藥衛(wèi)生、科學(xué)種田、海洋、深井、高空、冰川等方面的溫度測量1.3.2熱敏電阻的特性熱敏電阻是一個非線性的電器元件，其特性是一條圓弧曲線，其特性圖大概如下圖1-4： 圖1-4因此要計算出其溫度值要緊過一定的數(shù)值處理。1.3.3熱敏電阻的特點熱敏電阻的主要特點是：靈敏度較高，其電阻溫度系數(shù)要

15、比金屬大10100倍以上，能檢測出10-6的溫度變化；工作溫度范圍寬，常溫器件適用于-55315，高溫器件適用溫度高于315（目前最高可達到2000），低溫器件適用于-27355；體積小，能夠測量其他溫度計無法測量的空隙、腔體及生物體內(nèi)血管的溫度；使用方便，電阻值可在0.1100k間任意選擇；易加工成復(fù)雜的形狀，可大批量生產(chǎn)；穩(wěn)定性好、過載能力強。1.3.4adc0804的簡單資料adc0804的管腳圖如下所示：它的主要電氣特性如下：工作電壓：5v，即vcc5v模擬輸入電壓范圍：05v，即0vin5v。分辨率：8位，即分辨率為1/28=1/256，轉(zhuǎn)換值介于0255之間。轉(zhuǎn)換時間：100us（

16、fck640khz時）。轉(zhuǎn)換誤差：1lsb。參考電壓：2.5v，即vref2.5v。、adc0804的轉(zhuǎn)換原理adc0804是屬于連續(xù)漸進式（successive approximation method）的a/d轉(zhuǎn)換器，這類型的a/d轉(zhuǎn)換器除了轉(zhuǎn)換速度快（幾十至幾百us）、分辨率高外。以輸出8位的adc0804動作來說明“連續(xù)漸進式a/d轉(zhuǎn)換器”的轉(zhuǎn)換原理，其輸出步驟如下：第一次尋找結(jié)果：10000000 （若假設(shè)值輸入值，則尋找位假設(shè)位1） 第二次尋找結(jié)果：11000000 （若假設(shè)值輸入值，則尋找位假設(shè)位1） 第三次尋找結(jié)果：11000000 （若假設(shè)值輸入值，則尋找位該假設(shè)位0） 第四

17、次尋找結(jié)果：11010000 （若假設(shè)值輸入值，則尋找位假設(shè)位1） 第五次尋找結(jié)果：11010000 （若假設(shè)值輸入值，則尋找位該假設(shè)位0） 第六次尋找結(jié)果：11010100 （若假設(shè)值輸入值，則尋找位假設(shè)位1） 第七次尋找結(jié)果：11010110 （若假設(shè)值輸入值，則尋找位假設(shè)位1） 第八次尋找結(jié)果：11010110 （若假設(shè)值輸入值，則尋找位該假設(shè)位0）、分辨率與內(nèi)部轉(zhuǎn)換頻率的計算對8位adc0804而言，它的輸出準(zhǔn)位共有28256種，即它的分辨率是1/256，假設(shè)輸入信號vin為05v電壓范圍，則它最小輸出電壓是5v/2560.01953v，這代表adc0804所能轉(zhuǎn)換的最小電壓值。表1列

18、出的是812位a/d轉(zhuǎn)換器的分辨率和最小電壓轉(zhuǎn)換值。表1 a/d轉(zhuǎn)換器的分辨率和最小電壓值位數(shù)目分辨率最小電壓轉(zhuǎn)換值81/2560.01953v101/10240.00488v121/40960.00122v1.4溫度的測量原理與方法1.4.1溫度的測量原理利用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻ntc的特性進行測試，ntc熱敏電阻著溫度的升高電阻非線性變小，加在其兩邊的電壓隨著變小，而對應(yīng)的ad值也隨著改變。利用ad值的改變我們可以利用單片機讀取數(shù)據(jù)，根據(jù)ad值的大小轉(zhuǎn)換成溫度值。首先我在熱敏電阻提供一個5v的電源，并在其串聯(lián)上一個3.9k的電阻使得電流不會太大使得電阻熱功耗過大影響精確度。然后再接入模數(shù)轉(zhuǎn)換

19、器。如下圖：圖1-5溫度測量電路的方框圖1.4.2溫度的測量方法由于熱敏電阻是非線性特性，因此我們必須要先了解熱敏電阻的特性，然后根據(jù)其特性進行數(shù)值處理。我們可以把曲線無限放大，可以得到無數(shù)個點，然而每兩個點可以得到一條直線，知道要我你們知道這條直線的斜率以及一個點的值，我們就可以用數(shù)學(xué)上“以直代取”的方法結(jié)合ad0804的ad值求出實在的溫度值。如下圖：由溫度測量電路的方框圖以及上圖我們可以得出計算溫度的公式： k=(ad0-ad1)/(tem1-tem0) 如果我們知道在這兩點之間的ad值，那么我們可以通過，直線上的點求出對應(yīng)的溫度值，ad為測到的模數(shù)值，tem為要求的溫度值。如下： y=

20、k*x+b tem= k*(ad0-ad+tem0 根據(jù)公式以及溫度測量的原理圖我們可以測量出一下數(shù)據(jù)進行編程，如下表格： 表2溫度值和輸出數(shù)據(jù)的關(guān)系r1（k）溫度c熱敏電阻值k電源vad峰值對應(yīng)的電壓值對應(yīng)的ad值對應(yīng)的斜率3.9032.7900 52554.468520033228 3.9525.3400 52554.333105335221 -0.724 3.91019.8300 52554.178255373213 -0.633 3.91515.6600 52554.003067485204 -0.560 3.92012.4700 52553.808796579194 -0.505 3

21、.92510.0000 52553.597122302183 -0.463 3.9308.0650 52553.370246552172 -0.432 3.9356.5390 52553.132004981160 -0.412 3.9405.3280 52552.88686606147 -0.400 3.9454.3620 52552.639796659135 -0.397 3.9503.5880 52552.395833333122 -0.402 3.9552.9660 52552.159918439110 -0.416 3.9602.4630 52551.93540782699 -0.43

22、7 3.9652.0550 52551.72544080688 -0.467 3.9701.7240 52551.53271692778 -0.509 3.9751.4540 52551.3578632869 -0.561 3.9801.2320 52551.20031176961 -0.622 3.9851.0510 52551.06140173754 -0.706 3.9900.9027 52550.93978387248 -0.806 3.9950.7788 52550.83226468342 -0.912 3.91000.6741 52550.73686626938 -1.028 3.

23、91050.5851 52550.65227085233 -1.159 3.91100.5091 52550.57732870729 -1.308 3.91150.4440 52550.51104972426 -1.479 3.91200.3880 52550.45242537323 -1.672 3.91250.3397 52550.40061796820 -1.892 3.91300.2980 52550.35493091918 -2.146 3.91350.2620 52550.31475252316 -2.440 3.91400.2309 52550.27947904814 -2.77

24、9 3.91450.2039 52550.24842223313 -3.157 3.91500.1807 52550.22140809211 -3.629 1.5顯示模塊1.5.1數(shù)碼管顯示電路 我的設(shè)計采用的四位八段共陽數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(com)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極com接到+5v，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(com)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極com接到地線gnd上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的

25、陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。顯示效果：由于發(fā)光二極管基本上屬于電流敏感器件，其正向壓降的分散性很大， 并且還與溫度有關(guān)，為了保證數(shù)碼管具有良好的亮度均勻度，就需要使其具有恒定的工作電流，且不能受溫度及其它因素的影響。另外，當(dāng)水溫變化時驅(qū)動芯片還要能夠自動調(diào)節(jié)輸出電流 的大小以實現(xiàn)色差平衡溫度補。所以在數(shù)碼管的數(shù)據(jù)段加了74ls245驅(qū)動，在位選端加三極管放大。電路如1-6圖所示：圖1-61.5.2 74ls245簡介 74ls245是我們常用的芯片，是用來驅(qū)動數(shù)碼管從而顯示熱水器當(dāng)前的溫度，它是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。74ls

26、245還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。當(dāng)8951單片機的p0口總線負(fù)載達到或超過p0最大負(fù)載能力時，必須接入74ls245等總線驅(qū)動器。當(dāng)片選端/ce低電平有效時，dir=“0”，信號由 b 向 a 傳輸；（接收） dir=“1”，信號由 a 向 b 傳輸；（發(fā)送）當(dāng)/ce為高電平時，a、b均為高阻態(tài)。 由于p2口始終輸出地址的高8位，接口時74ls245的三態(tài)控制端/1g和/2g接地，p2口與驅(qū)動器輸入線對應(yīng)相連。p0口與74ls245輸入端相連,/e端接地，保證數(shù)據(jù)現(xiàn)暢通。8951的/rd和/psen相與后接dir，使得/rd或/psen有效時，74ls245輸入（p0.i

27、di），其它時間處于輸出（p0.idi）。74ls245（如圖1-7）與74ls640邏輯功能相似，但74ls245具有原碼（正相）輸出。圖1-71.6控制模塊設(shè)計加熱模塊由單片機p3.6口輸出信號給光電耦合2腳，當(dāng)單片機p3.6口輸出低電平時光耦工作，將電信號傳遞給繼電器，繼電器吸合，外圍電路通電，熱水器停止工作。當(dāng)p3.6輸出高電平時光耦不工作，繼續(xù)加熱。外圍電路通常是交流電機電壓為(220v)，強電不能和弱電有任何電器接觸，防止強電進入到單片機內(nèi)，繼電器和光耦起到隔離作用。電路如圖1-8所示。圖1-8控制電路1.6.1 光耦工作原理及其結(jié)構(gòu)特點原理：耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、

28、輸出電信號有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用。而且它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅(qū)動發(fā)光二極管（led），使之發(fā)出一定波長的光，被光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進一步放大后輸出。這就完成了電光電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強的共模抑制能力。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計算機數(shù)字通信及實時控制中作為

29、信號隔離的接口器件，可以大大增加計算機工作的可靠性。結(jié)構(gòu)特點：1.輸入和輸出端之間絕緣，其絕緣電阻一般都大于1010，耐壓一般可超過1kv，有的甚至可以達到10kv以上。2.由于“光”傳輸?shù)膯蜗蛐?，所以信號從光源單向傳輸?shù)焦饨邮掌鲿r不會出現(xiàn)反饋現(xiàn)象，其輸出信號也不會影響輸入端。3.由于發(fā)光器件（砷化鎵紅外二極管）是阻抗電流驅(qū)動性器件，而噪音是一種高內(nèi)阻微電流電壓信號。因此光電耦合器件的共模抑制比很大，所以，光電耦合器件可以很好地抑制干擾并消除噪音。4.容易和邏輯電路配合。5.響應(yīng)速度快。光電耦合器件的時間常數(shù)通常在微秒甚至毫微秒極。6.無觸點、壽命長、體積小、耐沖擊。1.6.2 光電耦合電路分

30、析p521是常用的線性光藕，在各種要求比較精密的功能電路中常常被當(dāng)作耦合器件，具有上下級電路完全隔離的作用，相互不產(chǎn)生影響。當(dāng)輸入端加電信號時，發(fā)光器發(fā)出光線，照射在受光器上，受光器接受光線后導(dǎo)通，產(chǎn)生光電流從輸出端輸出，從而實現(xiàn)了“電-光-電”的轉(zhuǎn)換。普通光電耦合器只能傳輸數(shù)字信號（開關(guān)信號），不適合傳輸模擬信號。線性光電耦合器是一種新型的光電隔離器件，能夠傳輸連續(xù)變化的模擬電壓或電流信號，這樣隨著輸入信號的強弱變化會產(chǎn)生相應(yīng)的光信號，從而使光敏晶體管的導(dǎo)通程度也不同，輸出的電壓或電流也隨之不同。p521光電耦合器不但可以起到反饋作用還可以起到隔離作用。1.6.3繼電器電路分析繼電器有線圈，

31、常開觸點，常閉觸點。常開觸點在線圈不通電的情況下是斷開的，當(dāng)線圈中有電流經(jīng)過時，常開觸點閉合；常閉觸點在線圈不通電的情況下是閉合的，當(dāng)線圈中有電流經(jīng)過時斷開。本文用到的是繼電器的常開觸點，即在繼電器線圈沒有電流經(jīng)過時是斷開的狀態(tài)，當(dāng)繼電器線圈中有電流經(jīng)過時閉合導(dǎo)通。實現(xiàn)弱電控制強電，單片機是弱電器件，一般情況下它的工作電壓為5 v，熱水器工作所需電壓為220v，屬于強電，強電不能和弱電有任何電器接觸，防止強電進入到單片機內(nèi)，繼電器起到隔離作用。由于單片機是一個弱電器件，它的工作電壓是5 v，驅(qū)動電流在ma級以下，而現(xiàn)在要把它用于一些大功率場合，控制熱水器，顯然是不行的。所以，就要有一個環(huán)節(jié)來銜

32、接，這個環(huán)節(jié)就是所謂的“功率驅(qū)動”，繼電器驅(qū)動就是一個典型的、簡單的功率驅(qū)動環(huán)節(jié)。繼電器驅(qū)動就是單片機與其他大功率負(fù)載接口，起到控制作用，三極管起到放大作用。二、 軟件設(shè)計2.1系統(tǒng)主程序設(shè)計主程序是系統(tǒng)的監(jiān)控程序，在程序運行的過程中必須先經(jīng)過初始化，包括按鍵程序，中斷程序，以及各個控制端口的初始化工作。流程圖如2-1 所示。系統(tǒng)在初始化完成后就進入溫度測量程序，實時的測量水溫并通過顯示電路在led上顯示。程序中以中斷的方式來重新設(shè)定溫度的上下限。根據(jù)硬件設(shè)計完成對水溫的控制。按下按鍵上的a鍵可以設(shè)定溫度加位，按下b鍵可以設(shè)定溫度減位。其主要流程圖如下圖2-1:圖2-1 系統(tǒng)總體設(shè)計流程圖2.

33、2子程序的設(shè)計2.2.1數(shù)碼管顯示程序本設(shè)計中，本文采用的四位數(shù)碼管動態(tài)顯示，先將數(shù)據(jù)給數(shù)碼管的位選端也就是單片機p2口，再將溫度傳感激采集的水溫的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)處理給p1口，顯示當(dāng)前水溫，再將按鍵調(diào)節(jié)的數(shù)據(jù)通過程序處理給單片機p0口，供數(shù)碼管顯示預(yù)設(shè)水溫值。調(diào)用延時子程序是為了讓數(shù)碼管有足夠的時間顯示，由于延時時間比較短，肉眼是看不出來的。程序流程圖如下： 圖2-2數(shù)碼管顯示程序流程圖2.2.2鍵盤掃描及按鍵處理程序按鍵判斷程序，循環(huán)判斷p3.3口和p3.2口是否有低電平輸入，當(dāng)i/o口有低電平輸入對應(yīng)的數(shù)據(jù)加一，再將數(shù)據(jù)存入存儲單元，供顯示等其他程序使用。如果沒有檢測到低電平信號，則繼續(xù)循環(huán)

34、檢測i/0口。圖2-3鍵盤掃描及按鍵處理程序流程圖2.2.3繼電器控制程序繼電器控制程序，先將溫度傳感器采集的數(shù)據(jù)存入存儲單元，在將預(yù)設(shè)溫度的數(shù)據(jù)存入另一存儲單元，在用這兩存儲單元中的數(shù)據(jù)進行比較，若設(shè)計溫度大于預(yù)設(shè)溫度，則p3.6口輸出低電平，繼電器吸合。2-4繼電器控制程序流程圖三、 總結(jié)通過這次畢業(yè)設(shè)計，讓我學(xué)會啦很多。不管是在理論上的知識還是在實踐操作方面的，對我的幫助都很大。從中也暴露出來自己的理論知識缺乏和不能靈活運用書面知識的能力。但通過網(wǎng)絡(luò)查找資料、篩選分析、最終確定自己的方案。從最初的選題到現(xiàn)在論文的完成，一路走來，遇到過很多問題，但是還是在自己與同學(xué)之間的交流中得到啦解決，

35、還小有成就感的。我選的課題是溫度控制系統(tǒng)，通過熱敏電阻對溫度進行采集傳送并經(jīng)數(shù)碼管顯示。對于設(shè)計的功能的要求，我對一些芯片的功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)有啦簡要的了解，對一些電路也能進行分析和歸納。比如芯片74ls04這塊芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一個與非門的結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)對信號的取反。當(dāng)預(yù)設(shè)溫度高于實際溫度的時候，單片機輸出高電平經(jīng)芯片取反后與光耦連接，使光耦工作，光耦經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換將電信號轉(zhuǎn)換為光電流輸出給繼電器，完成單片機與繼電器電路的隔離，防止強電進入單片機損壞電路原件。經(jīng)過這次實踐也要我學(xué)會啦一些軟件來繪制電路圖。但是這些只是基礎(chǔ)，在以后的日子里我還得不斷的學(xué)習(xí)和提高自己。謝辭這次畢業(yè)設(shè)計的制作與完成，首先我

36、要感謝我的同學(xué)，他們在我遇到問題的時候指導(dǎo)我走出誤區(qū)，還給我些實踐操作上的經(jīng)驗，從中也獲得啦不少。在這里我還要感謝我的老師，在我迷惑不解的時候給我指點迷津，他認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度使我印象很深刻。還記得剛來學(xué)校的時候，但是一眨眼的時間三年過去啦，時間如流水啊。有很多的感慨，不管怎么說這些年在學(xué)校學(xué)到啦很多東西，知識層面上的知識其次，更重要的是要學(xué)會做人的道理。要感謝我的大學(xué)，是它給我知識和精神上的財富，這比什么都重要。還要感謝和我相處三年可愛的室友們，我珍惜與你們在一起的美好的日子，我會永遠記得你們的！參考文獻1 沙占友. 集成溫度傳感器原理與應(yīng)用. 北京：機械工業(yè)出版社，20022 劉君華. 智能傳

37、感器系統(tǒng). 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，19993 沙占友. 智能化傳感器原理與應(yīng)用. 北京：電子工業(yè)出版社，20044 趙負(fù)圖. 傳感器集成電路手冊. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20025 張毅剛. mcs-51單片機原理及應(yīng)用. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，20046 李玉峰，倪虹霞 mcs-51系列單片機原理與接口技術(shù). 北京：人民郵電出版社，20047 林伸茂. 8051單片機徹底研究經(jīng)驗篇. 北京：人民郵電出版社，20048 沙占友. 單片機外圍電路設(shè)計. 北京：電子工業(yè)出版社，20039 何希才. 傳感器及其應(yīng)用電路. 北京：電子工業(yè)出版社，200110 康華光.電子科技基礎(chǔ).（第

38、五版）.北京高等教育出版社,200611 沈任元.吳勇.常用電子元器件簡明手冊.機械工業(yè)出版社,2006附錄一：現(xiàn)行方案電路原理圖附錄二：單片機源程序：數(shù)碼管顯示程序以及中斷：void int_2ms() interrupt 1 tf0=0; tr0 = 0; th0=0xf8; tl0=0xc5; tr0 = 1; flag1in+; if(flag1in=500) flag1in=0; flag1s=flag1s; if(flag3) flag=1; if(flagsettime4) flagsettime=0; if(flagsettempure3) flagsettempure=0;

39、if(tempreture_dis) set_timer_and_tempture=0; switch(flag) case 1: p2=sumgbai; smclk1=1; _nop_(); smclk1=0; p2=0x01; smclk=1; _nop_(); smclk=0; break; case 2: p2=sumgshi; smclk1=1; _nop_(); smclk1=0; p2=0x02; smclk=1; _nop_(); smclk=0; break; case 3: p2=sumgge; smclk1=1; _nop_(); smclk1=0; p2=0x04; smclk=1