基于單片機智能燃氣灶控制系統(tǒng)設計

1、畢業(yè)設計（論文）題目： 基于單片機智能燃氣灶控制系統(tǒng)設計系 別 信息工程系專業(yè)名稱 自動化班級學號 108202207學生姓名 程建凱指導教師 楊誼華二O一四 年 五 月畢業(yè)設計（論文）任務書I、畢業(yè)設計(論文)題目：基于單片機智能燃氣灶控制系統(tǒng)設計II、畢業(yè)設計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設計技術(shù)要求：1、翻譯英文相關(guān)資料一篇。2、利用C語言編寫控制軟件。3、熟悉單片機AT89C51的性能。4、提出硬件選型方案及電路設計圖。5、系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)。III、畢業(yè)設計(論文)工作內(nèi)容及完成時間：1、第1周第3周 查閱資料、翻譯英文資料并撰寫開題報告2、第4周第7周 方案論證，元件選擇，硬件電路部

2、分設計3、第8周第12周 軟件部分設計4、第13周第15周 軟硬件運行并調(diào)試5、第16周第17周 撰寫論文6、第18周 總結(jié)，準備答辯 、主要參考資料：1、易家言.家用燃氣灶的發(fā)展及展望J.現(xiàn)代家電第11卷第24期，2005。2、吳錦躍.智能燃氣灶具控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).杭州電子科技大學學報第27卷 第4期，2007。 3、張方遒.家用燃氣灶具的節(jié)能設計與改進.運行管理第30卷第1期，2000。.機械工業(yè)出版社， 2003.7。5、張毅剛. MCS-51單片機應用設計.哈工大出版社，2004年第2版。6、Hun Meng you,.the principle and applicat

3、ion of making.mechanical industry press,2004.信息工程 系 自動化 專業(yè)類 1082022 班學生（簽名）： 填寫日期： 2014年 1月 10日指導教師（簽名）： 助理指導教師(并指出所負責的部分)：信息工程 系（室）主任（簽名）：學士學位論文原創(chuàng)性聲明本人聲明，所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立完成的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學位申請的論文或成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。

4、作者簽名： 日期： 年 月 日學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌航空大學可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。作者簽名： 日期：年 月 日導師簽名： 日期： 年 月 日基于單片機智能燃氣灶控制系統(tǒng)設計學生姓名：程建凱班級：1082022 指導老師：楊誼華摘要：文章以AT89C51單片機為核心，與傳統(tǒng)電子燃氣灶結(jié)合，設計出可以自動點火的燃氣灶。該燃氣灶通過感受壓力來控制燃氣灶的燃氣的通斷和點

5、火，當燃氣灶感受到外界壓力并且達到一定值后，壓力傳感器輸出的信號通過信號調(diào)節(jié)電路（放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換），送到單片機，經(jīng)單片機處理，輸出信號控制外圍電路打開電磁閥給燃氣灶通燃氣，延時1s控制脈沖點火器點火。通過溫度傳感器檢測燃氣灶是否已經(jīng)點燃了，若沒點燃則繼續(xù)點火，若點燃則關(guān)閉脈沖點火器。壓力是工業(yè)生產(chǎn)過程中的重要參數(shù)之一。壓力的檢測或控制是保證生產(chǎn)和設備安全運行必不可少的條件。實現(xiàn)智能化壓力檢測系統(tǒng)對工業(yè)過程的控制具有非常重要的意義。 本設計主要通過單片機及專用芯片對傳感器所測得的模擬信號進行處理,使其完成智能化功能。介紹了智能壓力傳感器外圍電路的硬件設計,并根據(jù)硬件進行了軟件編程。 本次設計

6、是基于AT89C51單片機的測量與顯示。是通過壓力傳感器將壓力轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)過運算放大器進行信號放大，送至8位AD轉(zhuǎn)換器，然后將模擬信號轉(zhuǎn)換成單片機可以識別的數(shù)字信號，再經(jīng)單片機轉(zhuǎn)換成LED顯示器可以識別的信息，最后顯示輸出。而在顯示的過程中通過鍵盤，向計算機系統(tǒng)輸入各種數(shù)據(jù)和命令，讓單片機系統(tǒng)處于預定的功能狀態(tài)，顯示需要的值。本論文根據(jù)壓力傳感器零點補償與非線性補償原理，設計出了測量壓力傳感器的硬件，應用單片機技術(shù)測量電路簡單，成本低，應用面廣，但是由于自身的穩(wěn)定性其測量結(jié)果仍存在誤差。 關(guān)鍵詞：普通燃氣灶 AT89C51單片機 繼電器 脈沖點火器 電磁閥指導老師簽名：The desig

7、n of intelligent kitchen gas control system based on single chip microcomputerStudent's name:Cheng Jian KaiClass:1082022 Supervisor:Yang Yi HuaAbstract:Based on AT89C51 single chip microcomputer as the core, combined with the traditional electronic kitchen burning gas, can design the automatic i

8、gnition of kitchen burning gas.The kitchen burning gas by feeling the pressure to control the on-off and gas ignition kitchen burning gas, after when the kitchen burning gas pressure and reaches a certain value, the pressure sensor output signal through the signal conditioning circuit Amplifying cir

9、cuit, analog-to-digital conversion，Sent tosingle chip microcomputer , the single chip microcomputerprocessing,The output signal control integrated circuit, open the electromagnetic valve to kitchen burning gas flux of gas control pulse ignition ignition delay 1 s. Kitchen burning gas is ignited by t

10、emperature sensor detection, if not ignite continues to ignition, if the light is closed pulse igniter.Stress is one of the important parameters in the process of industrial production.Pressure test or control is an essential condition of insures the safe running of the production and equipment Real

11、ize the intelligent pressure detection system is very important for industrial process control .This design mainly by special Single chipmicrocomputer and the sensor is measured by the analog signal processing, make its complete intelligent function introduced the intelligent pressure sensor of the

12、peripheral circuit hardware design, and according to the hardware software programming This design is based on the measurement and display of AT89C51 is through the pressure sensor transform pressure into electrical signals, then through the operational amplifier for signal amplification and sent to

13、 8-bit A/D converter, and then converts analog signals into single chip microcomputer can identify the digital signals, then through single chip microcomputer is converted into the LED display information that can be recognized, the display output And in the process of display, through the keyboard

14、input to the computer system of data and command, let the intended function of the single chip microcomputer systems, according to need the value of this paper according to the pressure sensor zero compensation with the line.Keywords:ordinary gas stoveAT89C51 single chip microcomputerrelayignit

15、ion pulseelectromagnetic valve Signature of Supervisor：目 錄1 前言2 基于單片機智能燃氣灶控制系統(tǒng)的設計思路2.1 設計思路32.2 原理設計32.3 硬件設計42.4 軟件設計43 基于單片機智能燃氣灶控制系統(tǒng)的硬件設計3.1 硬件分析63.2 電路分析143.2.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換143.3.2 放大電路153.3.3 穩(wěn)壓電路163.3.4 單電源轉(zhuǎn)雙電源電路164 軟件部分4.1 系統(tǒng)流程圖184.2 程序編寫195 調(diào)試5.1 軟件介紹215.2 調(diào)試結(jié)果226 結(jié)論23參考文獻24致 謝25附錄A26附錄B27基于單片機智能燃氣灶

16、控制系統(tǒng)設計1 前言本設計是以AT89C51單片機為核心，與傳統(tǒng)電子燃氣灶結(jié)合，設計出可以自動點火的燃氣灶。達到燃氣灶通過感受外界壓力由壓力傳感器通過放大電路和模數(shù)電路將信號傳給單片機，再通過單片機來控制脈沖點火器來點火的目的。 現(xiàn)代的燃汽灶，指以液化石油氣、加工煤氣、天然氣等氣體燃料進行直火加熱的廚房常用用具。其大眾化程度無人不知，無人不曉，它的作用也是不可忽視的。諸如柴禾灶、煤油爐、煤球爐等設備。按氣源來講，燃氣灶又主要分為液化石油氣灶、煤氣灶、天然氣灶。 現(xiàn)如今，我國最主流的燃氣灶是明火加熱燃氣灶。隨著技術(shù)革新和市場競爭的交加的影響，燃氣灶推出了直火加熱、螺旋火等模式；從爐頭結(jié)構(gòu)上講，又

17、有同心爐頭、薩巴夫爐頭等不同。灶具競爭的主流是火力大小還有節(jié)能性能。 現(xiàn)代燃氣灶主要的點火方式有電子脈沖點火和壓電陶瓷點火。電子脈沖點火相信大家都很熟悉，它是采用了嵌入式灶采用的點火裝置，扭到某個位置就可以了，非常簡單方便，無噪音，而且點火命中率高，但這種方式需要另外配備電池。 目前市場上出售的燃氣灶的燃燒方式一般是開式燃燒,即爐盤外露,燃燒時火焰與周圍空氣直接接觸,無任何遮擋圍護結(jié)構(gòu).這種燃燒方式最突出的缺點是熱損失大,火焰在燃燒過程中放出的能量除部分被炊具吸收外,其余大部分則通過對流和輻射的形式放散到周圍空氣中.目前常用的炊具是由普通金屬制成,無任何隔熱保溫結(jié)構(gòu),這樣炊具在受熱過程中吸收的

18、熱量除部分用來加熱飯菜外,其余部分則通過炊具外壁放散到空氣中。13 當前我國家用燃氣具行業(yè)方興未艾，中國目前使用燃氣具的居民約2.4 億，即有一億戶家庭使用燃氣灶具。從氣源上來講，58%使用液化石油氣， 22%使用煤氣，20%使用天然氣。2005年開始全長4000多公里的西氣東輸工程全線貫通并于1月1日正式投入，為緩解電力緊張?zhí)峁┝吮ＷC，同時也為燃氣具行業(yè)迎來了新的發(fā)展機遇。市場反饋數(shù)據(jù)及各大燃氣具生產(chǎn)廠家銷售數(shù)據(jù)表明。從西氣東輸工程竣工投入使用以來，我國燃氣具產(chǎn)品市場份額便呈現(xiàn)出迅速上升的趨勢。據(jù)此，業(yè)內(nèi)人士指出.未來很長一段時間內(nèi)燃氣灶具的市場地位將更加穩(wěn)固，而燃氣熱水器的市場也將重新被看

19、好將重奪市場主導地位，在市場競爭中贏得主動，三個發(fā)展階段一起步階段(1980年以前)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，功能單一。 燃氣灶作為燃氣具中主力的產(chǎn)品經(jīng)歷了一個從無到有從小到大，從簡單到多樣的發(fā)展歷史二十世紀八十年代以前，中國的燃氣事業(yè)的發(fā)展還比較落后，城市燃氣的普及程度非常低，僅有百分之十幾，廣大農(nóng)村幾乎沒有人使用燃氣灶那時，燃氣灶的起步階段時(1980年以前)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，功能單高，燃氣事業(yè)也隨之有了飛速的發(fā)展。11 然而，隨著人們生活水平的越來越高，對家用燃氣灶具的節(jié)能性、安全性、操作方便性、美觀性、自動化操作等等都有了更高的要求。所以基于單片機智能燃氣灶控制系統(tǒng)的的設計和開發(fā)，正是順應了這個時代

20、發(fā)展的潮流和趨勢。在歷史上，最早研制燃氣灶的是法國人菲利普·魯本，他在1799年9月21日獲得了用煤氣照明和取暖兩用裝置的專利權(quán)。后來，魯本在巴黎的一家飯店里，自己花錢裝置這種設備。由于當時魯本研制的燃氣灶會發(fā)出難聞的臭味，所以在開始的時候并不受人歡迎，沒能得到推廣。盡管如此，他仍以極大的熱情繼續(xù)研究和改進這種裝置。在1804年，在拿破侖舉行加冕禮的那天，魯本在巴黎的一條街上被人殺害，燃氣灶的研制工作就中斷了一陣子。 然而，在這個世界上第一個用燃氣灶炒菜的是由英國北安普敦瓦斯公司的副經(jīng)理詹姆斯·夏夫。他將自己發(fā)明的燃氣灶裝在自己家的廚房里，用來烤肉做菜。這是一種立式爐灶，由

21、吊在天花板上用來掛肉的鉤子和下面的圓圈形火口組成。沒有放鍋的爐臺。從此，廚房里用燃氣灶做菜得到了推廣，慢慢的也就越來越多的人來使用燃氣灶做飯。 燃氣灶市場在經(jīng)歷了這最近兩年的炒作和喧鬧之后,現(xiàn)在已經(jīng)逐漸趨于平靜。在2007中國五金廚衛(wèi)家電展上,各品牌燃具產(chǎn)品基本上都以各種形式出現(xiàn)。后來燃氣灶市場出現(xiàn)了異常的平靜,似乎大家都在等待,都在思考,在經(jīng)歷了眾多的概念炒作之后,下階段的產(chǎn)品開發(fā)到底應該走向哪個方向呢?筆者認為,隨著耐用消費品消費市場的回歸理性,燃氣灶研發(fā)也應該回到理性的軌道上來!在理清這個方向之前,必須要理好產(chǎn)品燃燒功能、產(chǎn)品外型及新功能開發(fā)這三者的關(guān)系,也就是要理順產(chǎn)品的可用性、易用性

22、和便利性的關(guān)系。消費者的核心追求燃燒使用性能仍為重中之重。中國的烹飪習慣大都為猛火爆炒,獨特的烹飪習慣要求產(chǎn)品具備大火力。加之節(jié)能環(huán)保的大趨勢,又要求產(chǎn)品具備較高之熱效率。這樣一來,高負荷、高效率、雙高火勢在必行。但同時我們也會發(fā)現(xiàn),目前燃燒方式自然引風式燃燒有其諸多的局限,使得雙高火的實現(xiàn)非常困難,行業(yè)內(nèi)也一直停留在此技術(shù)瓶徑周圍徘徊。122 基于單片機智能燃氣灶控制系統(tǒng)的設計思路設計思路 壓力傳感器通過測量外界的壓力通過放大電路輸出電流信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后給單片機，單片機進行算法處理將壓力傳感器的輸出信號和測量的壓力對應起來并實時顯示在LED燈上，當所測壓力大于一定值時，電磁

23、閥打開并實現(xiàn)對燃氣灶進行供氣；當所測壓力小于給點值時，電磁閥關(guān)閉，因此，燃氣灶就得不到供氣。供氣之后單片機又會控制脈沖點火器進行點火，當燃氣灶點燃時溫度傳感器輸出經(jīng)信號調(diào)節(jié)電路（放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換），送給單片機處理，同理單片機進行算法處理關(guān)閉脈沖點火器。否則，單片機將控制脈沖點火器一直點火。原理設計（1）、當燃氣灶感受到外界壓力（設定值）時（或超過設定值），壓力傳感器輸出的信號通過信號調(diào)節(jié)電路，送到單片機，經(jīng)單片機處理，輸出信號控制外圍電路打開電磁閥給燃氣灶通燃氣，延時1s控制脈沖點火器點火。然而，當燃氣灶沒有感受到壓力時或壓力沒有達到設定值時，系統(tǒng)則不會工作。（2）、燃氣灶有沒有點燃，通過溫

24、度傳感器來判斷。溫度傳感器輸出經(jīng)信號調(diào)節(jié)電路（放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換），送給單片機處理，若沒點燃則繼續(xù)點火，若點燃則關(guān)閉脈沖點火器。 系統(tǒng)組成原理圖如下：圖2.1 系統(tǒng)組成原理圖2.3 硬件設計（1）感受壓力部分： 通過壓力傳感器感受壓力，再通過運算放大器放大信號，模數(shù)轉(zhuǎn)換送給單片機處理。當沒有壓力時或者壓力沒有達到預定值，電磁閥、脈沖點火器均不工作。由于壓力傳感器要避免溫度的影響，所以將壓力傳感器放置在燃氣灶與桌面接觸的底腳上。（2）點火部分： 本部分由繼電器，脈沖點火器兩部分組成。繼電器是用于實現(xiàn)用弱電來控制強電，其目的是減小脈沖點火器產(chǎn)生的高壓脈沖對單片機的影響。脈沖點火器的工作還需外界電源

25、供電。（3）控制電磁閥部分： 本部分通過單片機輸出信號控制繼電器再控制再控制電磁閥的開關(guān)?？刂齐姶胚€需外界供電。由于電磁閥要么全開要么全閉，通燃氣的大小由燃氣灶的那個可旋轉(zhuǎn)閥門控制，本系統(tǒng)默認打開的閥門打開50%，火候的大小由人工控制，通過旋轉(zhuǎn)燃氣灶上的閥門來調(diào)節(jié)火候的大小。（4）檢查點燃與否部分： 本部分是通過熱電偶溫度傳感器來檢查。熱電偶感受燃氣灶出火處的溫度，對應輸出一個數(shù)值經(jīng)運放放大模數(shù)轉(zhuǎn)換，送達單片機進行處理。若點燃，熱電偶輸出數(shù)值高于軟件設定的值，則脈沖點火器不工作；若沒點燃，熱電偶輸出數(shù)值低于軟件設定的值，則脈沖點火器繼續(xù)點火直到點燃。（5）模數(shù)轉(zhuǎn)換部分： 本部分由ADC0809

26、這塊芯片來實現(xiàn)，其作用是將壓力傳感器和熱電偶溫度傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號供給單片機進行處理。（6）發(fā)光二極管部分 本部分作用是通過發(fā)光二極管的亮滅來判斷哪個部分在工作與否。軟件設計 （1）定義程序中所需要的各種數(shù)據(jù)類型（無符號整型，無符號字符型），定義所需單片機與外圍電路連接的I/O口。 （2）延時函數(shù)的編寫，為后面所需的延時部分調(diào)用。 （3）模數(shù)轉(zhuǎn)換部分程序的編寫。由于系統(tǒng)有兩路模擬信號（壓力傳感器，熱電偶溫度傳感器信號）的出入，所以需要編寫兩次模數(shù)轉(zhuǎn)換。其編寫需要按照ADC0809的時序進行編寫。筆者在這就不說明，讀者自己查閱相關(guān)資料。（4）主函數(shù)的編寫。本部分的作用是將之前模數(shù)

27、轉(zhuǎn)換所得到的數(shù)值進行處理。當?shù)玫降膲毫鞲衅鞯臄?shù)值大于或等于某個數(shù)值時，則執(zhí)行I/O口的輸出，控制繼電器從而控制電磁閥，脈沖點火器；當?shù)玫降臒犭娕紲囟葌鞲衅鲾?shù)值大于或等于某個數(shù)值時，則執(zhí)行I/O的輸出，控制繼電器從而控制脈沖點火器。當壓力數(shù)值達到設定數(shù)值時由于電磁閥，脈沖點火器工作需要間隔一段時間，所以需要調(diào)用延時函數(shù)進行延時處理。對本系統(tǒng)進行試驗，沒有重物在上面時，電磁閥關(guān)閉，脈沖點火器不工作。當把一個重物壓在燃氣灶上后，系統(tǒng)中的電磁閥打開給燃氣灶供氣，1s后脈沖點火器工作。當點燃時熱電偶檢測到的溫度達到設定值時，脈沖點火器停止點火。當重物從燃氣灶上拿下時，電磁閥關(guān)閉。3 基于單片機智能燃氣

28、灶控制系統(tǒng)的硬件設計硬件分析（1）AT89C51單片機： AT89C51是一種帶4K字節(jié) FLASH存儲器的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種2k字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。本設計采用的是最為常用的51型單片機，主要作用就是用來控制電磁閥和脈沖點火器。然而，由于將多功能8位CPU和閃速存儲器組合在芯片中，ATMEL的AT89C51又是一種高效微控制器。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。因此，在本設計中采用這種單片機是最為合適的。 AT89C51單片機管腳圖如下

29、：圖3.1 AT89C51單片機管腳管腳分析：VCC：供電。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須接上拉電阻。P1口：P1口是一個內(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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，

30、P1口作為低八位地址接收。P2口：P2口為一個內(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TTL門電流，當P2口被寫“1”時，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，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口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。

31、當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。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，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，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行

32、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。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。

33、（2）AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809 ADC0809是CMOS型號單片機逐次逼近式的A/D轉(zhuǎn)換器。本設計采用的是ADC0809型芯片主要是配合單片機進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，最終完成對指令。它主要是由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時電路組成。ADC0809也是我們最為常用的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。 ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖所示（a）內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 （b）管腳圖 圖3.2 ADC0809芯片 下面說明各引腳功能：IN0IN7：8路模擬量輸入端。2-12-8：8位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選

34、通8路模擬輸入中的一路。ALE：地址鎖存允許信號，輸入端，高電平有效。START： A/D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖使其啟動。EOC： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出端，當A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入端，高電平有效。當A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHz。REF（+）、REF（-）：電壓。VCC：電源。GND：接地。（3）壓力傳感器壓力傳感器是最為常用的一種傳感器。一般普通壓力傳感器的輸出為模擬信號，模擬信號是指信息參數(shù)在給定范圍內(nèi)表現(xiàn)為連續(xù)的信號，或在一段連續(xù)的時間

35、間隔內(nèi)，其代表信息的特征量可以在任意瞬間呈現(xiàn)為任意數(shù)值的信號。因此，我們就需要一個放大電路來將模擬信號放大。通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應制造而成的，這樣的傳感器稱為壓電傳感器。 壓力傳感器是使用最為廣泛的一種傳感器。傳統(tǒng)的壓力傳感器以機械結(jié)構(gòu)型的器件為主，以彈性元件的形變指示壓力，但這種結(jié)構(gòu)尺寸大、質(zhì)量重，不能提供電學輸出。隨著半導體技術(shù)的發(fā)展，半導體壓力傳感器也應運而生。其特點是體積小、質(zhì)量輕、準確度高、溫度特性好。特別是隨著技術(shù)的發(fā)展，半導體傳感器向著微型化發(fā)展，而且其功耗小、可靠性高。 壓力傳感器的種類繁多，其性能也有很大的不同，選擇較為適用的傳感器，做到經(jīng)濟、合理的使用才是重

36、中之重。（4）熱電阻溫度傳感器 熱電阻溫度傳感器是利用導體或半導體的電阻值隨溫度變化而變化的原理進行測溫的一種傳感器。在本設計中，利用了熱電偶溫度傳感器對溫度的敏感來控制脈沖點火器停止點火。 熱電阻溫度傳感器一般分為金屬熱電阻和半導體熱敏電阻。熱電阻廣泛用于測量零下200攝氏度到850攝氏度范圍內(nèi)的溫度，少數(shù)情況下，低溫可測至1攝氏度，高溫達1000攝氏度。 熱電阻傳感器由熱電阻、連接導線及顯示儀表組成，熱電阻也可以與溫度變送器連接，將溫度轉(zhuǎn)換為標準電流信號輸出。 用于制造熱電阻的材料應具有盡可能大和穩(wěn)定的電阻溫度系數(shù)和電阻率，輸出最好呈線性，物理化學性能穩(wěn)定，復線性好等。目前最常用的熱電阻有

37、鉑熱電阻和銅熱電阻。 熱電阻由兩個不同材料的金屬線組成，在末端焊接在一起。再測出不加熱部位的環(huán)境溫度，就可以準確知道加熱點的溫度。由于它必須有兩種不同材質(zhì)的導體，所以稱之為熱電偶溫度傳感器。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱點溫度變化1攝氏度時，輸出電位差的變化量。對于大多數(shù)金屬材料支撐的熱電偶而言，這個數(shù)值大約在540微伏/攝氏度之間。由于熱電阻溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細無關(guān)，都是感受熱非常敏感的材料，用非常細的材料也能夠做成溫度傳感器。也由于制作熱電阻的金屬材料具有很好的韌性和延展性，這種細微的測溫元件具有極高的響應速度，可以隨時測

38、量快速變化的過程。 圖3.3 熱電阻溫度傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)（5）脈沖點火器 脈沖點火器，就是利用脈沖原理產(chǎn)生連續(xù)性瞬間電火花，從而點燃燃氣具火焰的電子設備。早期的脈沖器多以干電池作電源，但近年來的大部分產(chǎn)品已改用交流電作為電源。隨著工業(yè)技術(shù)的提高，脈沖器的生產(chǎn)成本已經(jīng)面試降低，目前已普遍應用到了中高端燃氣具產(chǎn)品上，極大地方便了顧客的使用，提高了產(chǎn)品自動化水平。相比于早期的壓電式點火裝置，脈沖點火穩(wěn)定性高，操作簡單。 脈沖點火器是由電子元器件組成的一個脈沖振蕩器，由振蕩器所產(chǎn)生的高頻電壓經(jīng)升壓變壓器升成15千伏的高電壓，進行尖端放電，由放電的火花引燃燃燒器上的燃氣。這種點火器點火率高，可連續(xù)放電。按

39、下旋鈕，脈沖點火器開始點火；松開旋鈕，脈沖停止點火。圖3.4 脈沖點火器控制電路特點：1、點火頻率穩(wěn)定，電弧長，性能可靠。2、脈沖放電，總放電時間一般在6-15秒。3、功率大，可直接點燃液體燃料。4、點火桿、高壓橡膠線、點火器等連接方便，安全可靠。5、點火頭，點火時間，點火功率可按照客戶的要求制造。脈沖點火控制器系統(tǒng)比普通燃氣灶增加了脈沖點火控制電路、電磁閥控制、火焰探測針等裝置。即在工作時，由單片機先輸出控制信號觸發(fā)點火控制電路、火焰檢測反饋電路，通過火焰檢測反饋電路檢測火焰，并將檢測的結(jié)果反饋至單片機，單片機可根據(jù)輸入的火焰檢測信號控制電磁閥的開、閉，從而保證了燃氣灶在發(fā)生意外熄火及回火狀

40、態(tài)時，控制系統(tǒng)能及時關(guān)閉電磁閥，關(guān)斷燃氣通路，避免了因熄火引發(fā)的安全事故。系統(tǒng)設計采用單片機作為主控器件，實現(xiàn)燃氣灶脈沖點火控制器設計，更新現(xiàn)有燃氣灶，提高產(chǎn)品質(zhì)量。通過在硬件中增加了脈沖點火電路和火焰檢測電路，在軟件中優(yōu)化點火控制順序，從而保證了整個燃氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。（6）電磁閥在本設計中電磁閥主要是用來打開燃氣開關(guān)，使得可以正常的提供燃氣從而達到最終點燃的目的。其主要受到單片機的控制，主要作用也就是開關(guān)燃氣輸送閥，控制燃氣供給。電磁閥可以配合不同的電路來實現(xiàn)預期的控制，而控制的精度和靈活性都能夠得到保證。電磁閥有很多種，不同的電磁閥在控制系統(tǒng)的不同位置，然而，最常用的是單向閥、安全

41、閥、方向控制閥、速度調(diào)節(jié)閥等。（7）LM317芯片 LM317是應用最為廣泛的電源集成電路之一，它不僅具有固定式三端穩(wěn)壓電路的最簡單形式，又具備輸出電壓可調(diào)的特點。此外，還具有調(diào)壓范圍寬、穩(wěn)壓性能好、噪聲低、紋波抑制比高等優(yōu)點。LM317是可調(diào)節(jié)3端正電壓穩(wěn)壓器，在輸出電壓范圍1.2伏到37伏時能夠提供超過1.5安的電流，此穩(wěn)壓器非常易于使用。LM317作為輸出電壓可變的集成三端穩(wěn)壓塊，是一種使用方便、應用廣泛的集成穩(wěn)壓塊。317系列穩(wěn)壓塊的型號很多：例如LM317HVH、W317L等。電子愛好者經(jīng)常用317穩(wěn)壓塊制作輸出電壓可變的穩(wěn)壓電源。LM317穩(wěn)壓塊都有一個最小穩(wěn)定工作電流，有的資料稱

42、為最小輸出電流，也有的資料稱為最小泄放電流。最小穩(wěn)定工作電流的值一般為1.5毫安。由于317穩(wěn)壓塊的生產(chǎn)廠家不同、型號不同，其最小穩(wěn)定工作電流也不相同，但一般不大于5毫安。當317穩(wěn)壓塊的輸出電流小于其最小穩(wěn)定工作電流時，LM317穩(wěn)壓塊就不能正常工作但可以可以輸出穩(wěn)定的直流電壓。在應用中，為了電路的穩(wěn)定工作，在一般情況下，還需要接二極管作為保護電路，防止電路中的電容放電時的高壓把317燒壞。幾種封裝的引腳識別圖:LM317有三個管腳：圖3.5 LM317芯片第一引腳，為電壓調(diào)節(jié)腳；第二引腳，為電壓輸出腳；第三引腳，為電壓輸入腳。（8)LM386芯片 LM386是早期生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要

43、是用于低電壓消費類產(chǎn)品。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至200伏。輸入端為地，同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半，在6伏電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24瓦，使得LM386特別適用于電池供電的場合。在本設計中采用LM386芯片來將單電源電路轉(zhuǎn)為雙電源電路為兩個運放放大器進行供電。因此。LM386芯片也是主要硬件組成。LM386的引腳圖如下：圖3.6 LM386芯片引腳LM386的外形和引腳的排列如上圖所示。引腳2為反相輸入端，3為同相輸入端；引腳5為輸出端；引腳6和4分別為電源和地；引腳1和8為電壓增益設定端；使用時在引腳7和地之間接旁路電容，通常取10

44、F。LM386在本設計中主要的作用就是將一個12伏的電源電路分成兩個帶6伏電源的電路，為運放放大器提供電源。（9）OP07運放放大器 在本設計中由于要用到傳感器，所以就需要運放放大電路來將模擬信號進行放大，這樣才可以被ADC0809芯片識別，最后進行模數(shù)轉(zhuǎn)換送到單片機。因此，采用的是OP07運放放大器，這個型號的放大器可以滿足需要的要求，并完成信號的傳輸。 OP07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運算放大器集成電路。由于OP07具有非常低的輸入失調(diào)電壓，所以OP07在很多應用場合不需要額外的調(diào)零措施。OP07同時具有輸入偏置電流低和開環(huán)增益高的特點，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得OP07

45、特別適用于高增益的測量設備和放 大傳感器的微弱信號等方面。 OP07芯片介紹如下：（a）管腳圖 （b）外形圖圖3.7 OP07芯片特點：超低偏移： 150V最大。低輸入偏置電流：1.8nA 。V/ 。 超穩(wěn)定，時間：2V/month。最大高電源電壓范圍：±3V至±22V。OP07芯片引腳功能說明：1和8為偏置平衡，2為反向輸入端，3為正向輸入端，4接地，5空腳，6為輸出，7接電源正。電路分析3.2.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換 將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的電路，稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換；將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的電路稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換；A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器已成為信息系統(tǒng)中不可缺少的接口電路。 

46、   在本設計中主要用到的就是壓力傳感器和溫度傳感器輸出的模擬信號經(jīng)過放大電路變成電流信號在轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送到單片機，使單片機再控制其他設備。這就是本設計與模數(shù)轉(zhuǎn)換相關(guān)的電路。然而，轉(zhuǎn)換精度與轉(zhuǎn)換速度是衡量A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的重要技術(shù)指標。隨著集成技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)已研制和生產(chǎn)出許多單片的和混合集成型的A/D和D/A轉(zhuǎn)換器，它們具有愈來愈先進的技術(shù)指標。 AT89C51單片機與ADC0809的接口電路如下圖所示 ，圖中P0.0/AD0接到OUT8，P0.1/AD1接到OUT7，P0.2/AD2接到OUT6，P0.3/AD3接到OUT5，P0.4/AD4接到OUT4，

47、P0.5/AD5接到OUT3，P0.6/AD6接到OUT2，P0.7/AD7接到OUT1 ，P2.0/A8接到START和ALE,P2.1/A9接到EOC, P2.2/A10接到OE,P2.3/A11接CLOCK, P2.4/A12接到ADD(A) ,ADD(B) 、ADD(C)與VREF(-)接地,VREF(+)接VCC。AT89C51單片機與ADC0809的管腳連接仿真圖： 圖3.8 模數(shù)轉(zhuǎn)換連接電路3.3.2 放大電路在生產(chǎn)實踐和科學研究中需要利用放大電路放大微弱的信號，以便觀察、測量和利用。一個基本的放大電路必須有：輸入信號源、晶體三極管、輸出負載以及直流電源和相應的偏置電路。其中，直

48、流電源和相應的偏置電路用來為晶體三極管提供靜態(tài)工作點，以保證晶體三極管工作在放大區(qū)。就雙極型晶體三極管而言，就是保證發(fā)射結(jié)正偏。 在本設計就為了能夠準確的達到要求的電流信號和電壓信號我們采用的是OP07運放放大器來處理的，其仿真電路圖如下所示：（a ）放大電路 （b）放大電路 圖3.9 放大電路仿真3.3.3 穩(wěn)壓電路 本設計采用的是LM317穩(wěn)壓電源，三端穩(wěn)壓集成電路LM317是三端穩(wěn)壓集成電路，它具有輸出電壓可變、內(nèi)藏保護功能、體積小、性價比高、工作穩(wěn)定可靠等特點。 M317作為輸出電壓可變的集成三端穩(wěn)壓塊，是一種使用方便、應用廣泛的集成穩(wěn)壓塊。在本設計中由于壓力傳感器需要的-6V到+6V

49、的穩(wěn)定電壓，單片機則是0-6伏的電壓，而我們的電源供電是12伏的，因此，我們就要附加一個穩(wěn)壓電路，使得各個器件都可以正常的運作。 下面是穩(wěn)壓電路圖的仿真圖：圖3.10 穩(wěn)壓電路仿真3.3.4 單電源轉(zhuǎn)雙電源電路為了滿足每個元器件都穩(wěn)定的電源供電，我們不僅需要有穩(wěn)壓電路來進行穩(wěn)壓，同時還需要多個電源一起供電，從而達到整個系統(tǒng)不脫節(jié)，正常的完成整個流程。這時候就需要一個單電源轉(zhuǎn)雙電源的設備，在本設計中我采用的是LM386芯片來達到雙電源的目的。 LM386是美國國家半導體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應用于低電壓消費類產(chǎn)品。為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置為20伏。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻

50、和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至200伏。輸入端以地位參考，同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半，在6V電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24瓦，使得LM386特別適用于電池供電的場合。靜態(tài)功耗低，約為4mA，可用于電池供電，工作電壓范圍4伏至12伏，外圍元件少，電壓增益可調(diào)，20伏至200伏， 低失真度。這些都是它的優(yōu)良特性。 單電源轉(zhuǎn)雙電源電路的仿真圖:圖3.11 單電源轉(zhuǎn)雙電源電路仿真4 軟件部分系統(tǒng)流程圖開始初始化壓力信號單片機控制繼電器控制電磁閥打開單片機控制繼電器控制脈沖點火器 壓力值是否達到一定值N Y N結(jié)束脈沖點火器關(guān)閉熱電偶檢測是否點燃 圖4.1 程序流程 本系統(tǒng)

51、進行試驗，沒有重物在上面時，電磁閥關(guān)閉，脈沖點火器不工作。當把一個重物壓在燃氣灶上后，系統(tǒng)中的電磁閥打開給燃氣灶供氣，1s后脈沖點火器工作。當點燃時熱電偶檢測到的溫度達到設定值時，脈沖點火器停止點火。當重物從燃氣灶上拿下時，電磁閥關(guān)閉。程序編寫(1)、定義：#include<reg52.h>/頭文件#define uint unsigned int/參數(shù)數(shù)據(jù)類型#define uchar unsigned charsbit START=P20;/管腳定義sbit EOC=P21;sbit OE=P22;sbit CLOCK=P23;sbit X1=P11;/控制電磁閥sbit X2

52、=P14;/控制點火器sbit X3=P17;Sbit ADDCS=P24;uchar AD_DATA2;/數(shù)據(jù)存儲數(shù)組void ys(uchar i) /延時函數(shù) Uchar j; while(i-) for(j=125;j>0;j-);（2）、模數(shù)轉(zhuǎn)換：void init()/adc0809的模數(shù)轉(zhuǎn)換，由于adc0809需要500hz的頻率，用中斷方式產(chǎn)生EA=1;TMOD=0x02;TL0=216;TH0=216;TR0=1;ET0=1;START=0;OE=0;void t0() interrupt 1 using 0/CLOCK=CLOCK;void AD()/模數(shù)轉(zhuǎn)換STAR

53、T=0;ADDCS=0;ys(10);void main()/主函數(shù)init();/X3=1;while(1)AD();/調(diào)用初始化模數(shù)轉(zhuǎn)換函數(shù)if(AD_DATA0>105)/數(shù)值判斷5 調(diào)試軟件介紹本設計是利用Proteus 7.8軟件進行仿真測試的，Proteus嵌入式系統(tǒng)仿真與開發(fā)平臺是由英國Lab center公司開發(fā)的，是目前世界上最先進、最完整的嵌入式系統(tǒng)設計仿真平臺。它是一種可視化的支持多種型號單片機（如51、PIC、AVR、Motorola HCLL等），并且支持與當前流行的單片機開發(fā)環(huán)境連接調(diào)試的軟硬件仿真系統(tǒng)。Proteus除了具有和其他EDA工具一樣的原理圖、PC

54、B自動或人工布線及電路仿真功能外，還對微控制系統(tǒng)與外設的混合電路的電路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真做到了一體化和互動效果，是目前電子設計愛好者廣泛使用的電子線路設計與仿真軟件PROTEL和MULTISIM功能的聯(lián)合和進一步擴展。 由于Proteus軟件包括逼真的協(xié)同仿真功能，得到了包括劍橋大學在內(nèi)的眾多大學用戶的青睞，并作為電子學或嵌入式系統(tǒng)的課程教學、實驗和水平考試平臺。目前，Proteus在國內(nèi)單片機開發(fā)者及單片機愛好者之中已開始普及，有很多開發(fā)者已經(jīng)開始用此開發(fā)環(huán)境進行仿真。Proteus7.8軟件安裝注意事項：   1、在安裝前請確保系統(tǒng)的用戶名是英文，中文的用戶名

55、可以安裝，但無法仿真。  2、安裝路徑不要有中文，否則運行軟件時，或許會出現(xiàn)自動退出現(xiàn)象。如果有安裝完但打不開的現(xiàn)象，請用管理員身份或者兼容模式打開。   3、若安裝有以前版本的Proteus，卸載后沒有將注冊表清理干凈，會出現(xiàn)安裝新版本License的時候自動用原來的License，沒有顯示No license，導致安裝新版本后不能使用。  解決方法是手工刪除注冊表：  將低版本Proteus卸載后，在“開始”“運行”中輸入“REGEDIT”，打開“HKEY_LOCAL_MACHINESOFTWARE”，找到“LABCENTER&#

56、160;Electronics”，把它刪除后，在進行Proteus7.8版本安裝。   4、安裝路徑最好是默認安裝，或者只更改盤符。  5、修改使用日期：用記事本打開“LICENCE.l XK”文件，記事本要全屏開，然后把第二行的日期“31/12/2009”修改為“31/12/2030”或更久就行了。要在安裝之前修改。 調(diào)試結(jié)果仿真調(diào)試結(jié)果圖如下：圖5.1 調(diào)試結(jié)果調(diào)試沒有任何異?，F(xiàn)象，壓力傳感器在受到外力并且達到一定值時信號通過放大電路傳送到ADC0809芯片轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號在送到單片機，然后單片機在進行控制。同理，溫度傳感器也是一樣的原理。6 結(jié)論經(jīng)過了幾個月的認真制作，終于完成了我的畢業(yè)設計。從開始接到論文題目到思路的構(gòu)建，再到論文文章的完成，每走一步