智能烘箱溫度控制器設(shè)計(jì)

1、智能烘箱溫度控制器設(shè)計(jì)摘要: 電烘箱在機(jī)械、冶金、化工等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用，如機(jī)械零件的熱處理。在某些情況下，要求對(duì)電烘箱的溫度實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制，若采用一般控制方法則難以實(shí)現(xiàn)。以鉑熱電阻溫度傳感器PT100作為感應(yīng)烘箱溫度傳感器，它將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電阻阻值的變化，由鉑熱電阻PT100組成的測(cè)量電橋?qū)⒑嫦錅囟鹊淖兓D(zhuǎn)換成電壓信號(hào)變換、再經(jīng)集成運(yùn)放7650放大成05V的模擬電壓信號(hào)后，經(jīng)ADC0804轉(zhuǎn)換成8位數(shù)字信號(hào)送入AT89C52單片機(jī)系統(tǒng)， AT89C52單片機(jī)對(duì)所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)字濾波、變換等處理后送入164顯示模塊進(jìn)行顯示，同時(shí)輸出控制量，控制可控硅的導(dǎo)通從而控制加熱裝置開(kāi)啟或關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)對(duì)

2、烘箱溫度的智能控制。 本次設(shè)計(jì)所要求實(shí)現(xiàn)的溫度測(cè)量范圍為0300，分辨率為±1。測(cè)量結(jié)果用3位LED數(shù)碼管顯示。關(guān)鍵字:溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換 、實(shí)時(shí)測(cè)溫 指導(dǎo)教師簽字：The development of Intelligent Oven SystemStudent Name： Yaoxi Classe：098205234 Supervisor： Chenlijuan 目 錄第一章 緒論11.1 選題的依據(jù)及課題的意義11.2 國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)11.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容第二章 烘箱系統(tǒng)的組成及工作原理2.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求與技術(shù)指標(biāo)32.2系統(tǒng)組成框圖與功能分析3第三章

3、烘箱系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)3.1.1 時(shí)鐘電路53.1.2 復(fù)位電路53.2 溫度電路73.3 A/D 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)103.4 123.4.1 LED顯示接口電路123.4.2 鍵盤(pán)接口電路133.5 加熱控制電路153.6 報(bào)警電路16第四章 烘箱系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)184.1 軟件設(shè)計(jì)總體框圖184.2 系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì)194.2.1 A/D 轉(zhuǎn)換子程序194.2.2顯示程序21鍵盤(pán)輸入程序22第五章 系統(tǒng)調(diào)試235.1 單片機(jī)系統(tǒng)調(diào)試235.2 溫度采集電路的調(diào)試235.3顯示電路的調(diào)試23第六章 結(jié)論256.1 實(shí)現(xiàn)功能256.2不完善之處25參考文獻(xiàn)26致謝27附錄一 電路原

4、理圖28附錄二 程序清單29 第一章 緒論1.1選題的依據(jù)及課題的意義在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，溫度是工業(yè)對(duì)象中主要的被控參數(shù)之一，例如在冶金、機(jī)械、食品、化工各類工業(yè)中，廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等，對(duì)工件的處理溫度要求嚴(yán)格控制，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)溫度控制系統(tǒng)使溫度控制指標(biāo)得到大幅度的提高。溫度控制無(wú)論是在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，還是在日常生活中都起著非常重要的作用。在工業(yè)控制中，溫度控制是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。溫度控制的好壞，往往影響成品的好壞。在日常生活中，過(guò)低的溫度滿足不了人們的需求，而過(guò)高的溫度則會(huì)造成能源的巨大浪費(fèi)。特別是在當(dāng)前全球能源極度有限的情況下，掌握好對(duì)溫度的控制是必要的。本系統(tǒng)以單片

5、機(jī)為核心，主要部分包括傳感器溫度采集、A/D轉(zhuǎn)換、按鍵操作、顯示等部分。采用PID算法實(shí)現(xiàn)溫度控制功能，并使其達(dá)到要求的精度，完成對(duì)溫度的采集和實(shí)時(shí)顯示、超溫報(bào)警等功能的實(shí)現(xiàn)。1.2國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)已往的烘箱采用的是手控式的和電子式的溫度控制裝置，隨著人們對(duì)溫度控制的精度和操作簡(jiǎn)便的要求的提高，人們又發(fā)明了以單片機(jī)為核心的溫度控制裝置，該種裝置是目前較先進(jìn)的溫度檢測(cè)和控制裝置。具有溫度控制準(zhǔn)確，操作簡(jiǎn)便和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等眾多的優(yōu)點(diǎn)。但它也還存在著許多的不足之出不能滿足人們某些方面的要求。例如其輸出結(jié)果常用數(shù)碼管顯示，結(jié)果不夠形象，對(duì)于復(fù)雜數(shù)據(jù)的處理更是力不從心。因此許多溫度控制系統(tǒng)增加了RS

6、-232等的接口電路，增強(qiáng)了與上位機(jī)的聯(lián)系，并通過(guò)編程可實(shí)時(shí)的畫(huà)出溫度曲線，更有利于對(duì)溫度進(jìn)行控制，更可進(jìn)一步觀察溫度變化的規(guī)律。PID等算法的運(yùn)用使的溫度的控制更加的精確。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和完善，微機(jī)被廣泛運(yùn)用與檢測(cè)和控制領(lǐng)域。微機(jī)在測(cè)控技術(shù)中的運(yùn)用，使得傳統(tǒng)的測(cè)控手段，方法和設(shè)備發(fā)生了根本的變化，形成了自動(dòng)化，實(shí)時(shí)化和智能化的微機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)。用PC機(jī)替代單片機(jī)，PC機(jī)的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和人機(jī)對(duì)話功能可以用來(lái)彌補(bǔ)單片機(jī)控溫的不足。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和自動(dòng)化程度的進(jìn)一步提高，烘箱做為實(shí)驗(yàn)室的常用設(shè)備也在不斷的發(fā)展，由原來(lái)單一的產(chǎn)品逐漸向多個(gè)方向發(fā)展，比如電腦控溫、真空烘箱等等。第二章 烘

7、箱系統(tǒng)的組成及工作原理2.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求與技術(shù)指標(biāo)本課題的任務(wù)是應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)對(duì)一脫蠟烘箱進(jìn)行溫度控制。具體技術(shù)要求如下：1. 設(shè)計(jì)一路溫度采集電路；2. 設(shè)計(jì)鍵盤(pán)、顯示接口電路，可時(shí)實(shí)顯示和設(shè)定溫度值；3. 設(shè)計(jì)輸出控制接口電路和報(bào)警電路；4. 控溫范圍為0300，精度為±12.2系統(tǒng)組成框圖與功能分析本系統(tǒng)主要由四大部分組成：數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換電路模塊、控制電路模塊、鍵盤(pán)顯示模塊、加熱驅(qū)動(dòng)模塊、報(bào)警電路模塊。各模塊主要功能：一、數(shù)據(jù)采集、放大、轉(zhuǎn)換模塊完成溫度信號(hào)的測(cè)量放大和轉(zhuǎn)換。二、控制模塊主要包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、各種接口電路。三、顯示模塊主要是通過(guò)7279鍵盤(pán)顯示來(lái)實(shí)現(xiàn)。四、加

8、熱驅(qū)動(dòng)電路模塊主要完成單片機(jī)控制可控硅加熱。五、報(bào)警電路模塊實(shí)現(xiàn)在烘箱溫度超過(guò)設(shè)定溫度時(shí)發(fā)出警告。1硬件電路組成框圖簡(jiǎn)化的硬件組成框圖如下： 加熱控制控制對(duì)象鍵盤(pán)顯示電路單片機(jī)控制A/D轉(zhuǎn)換電路溫度轉(zhuǎn)換電路報(bào)警顯示 圖2.1硬件原理圖2、基本功能使用pt100構(gòu)成電橋測(cè)量溫度，溫度的信號(hào)經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換電路后進(jìn)入單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)顯示溫度，控制加熱設(shè)備等功能，同時(shí)可通過(guò)鍵盤(pán)可設(shè)置電路參數(shù)3、軟件的基本組成軟件主要有主程序，A/D轉(zhuǎn)換程序，鍵盤(pán)輸入等幾部分組成，主要實(shí)現(xiàn)第三章 烘箱系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)時(shí)鐘電路 圖3.1 單片機(jī)時(shí)鐘電路圖3.2 單片機(jī)復(fù)位電路3.2 溫度模塊方案論證與

9、比較方案1：采用集成溫度傳感器的采集電路集成溫度傳感器的原理是基于硅基p-n結(jié)對(duì)溫度的敏感效應(yīng)，它有三種類型： 1. 線性輸出集成溫度傳感器，電壓與溫度成比例關(guān)系； 2. 臨界點(diǎn)輸出集成溫度傳感器，探測(cè)溫度以防止過(guò)熱，臨界溫度點(diǎn)的調(diào)整可通過(guò)電阻設(shè)置來(lái)完成。 3. 數(shù)字傳感器，用數(shù)據(jù)總線傳輸溫度值，用數(shù)字輸出取代模擬輸出。集成溫度傳感器的工作溫度范圍是有限的，通常在-55150之間，且具有價(jià)格低廉、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易、測(cè)量精確等優(yōu)越性。集成溫度傳感器搭乘個(gè)人電腦的班車而得到迅猛發(fā)展，個(gè)人電腦及外設(shè)這些需要熱電偶的地方，即是需求集成溫度傳感器的地方。集成溫度傳感器特有的低價(jià)格是制造商手中的法寶，在溫度傳感器

10、中集成溫度傳感器價(jià)格最低，但它也有兩個(gè)弱點(diǎn)，即受溫度限制和受電磁干擾。采用集成數(shù)字溫度傳感器設(shè)計(jì)電路,可以省略A/D轉(zhuǎn)換電路。傳感器直接輸出數(shù)字信號(hào)電路簡(jiǎn)單而且生產(chǎn)成本低，測(cè)量精確。但集成溫度傳感器工作溫度范圍通常在-55°C150°C達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求，因此在本次畢設(shè)中未采用幾集成溫度傳感器。方案2：采用溫度傳感器PT100作為電橋電路的采集電路鉑電阻在0的額定電阻值是100 ，它是一種標(biāo)準(zhǔn)化的器件。鉑金屬的長(zhǎng)期穩(wěn)定性、可重復(fù)操作性、快速響應(yīng)及較寬的工作溫度范圍等特性使其能夠適合多種應(yīng)用。Pt100傳感器是利用鉑電阻的阻值隨溫度變化而變化、并呈一定函數(shù)關(guān)系的特性來(lái)進(jìn)行測(cè)溫，

11、其溫度/阻值對(duì)應(yīng)關(guān)系為：（1）-200<t<0時(shí)， =1001+At+Bt2+Ct3（t-100） （3.1）（2）0t850時(shí)， =100（1+At+Bt2） （3.2）式中，a,b,c均為系數(shù)。 PT100的電阻阻值。 Pt100溫度傳感器的主要技術(shù)參數(shù)如下：測(cè)量范圍：-200+850；允許偏差值：A級(jí)±（0.150.002t）， B級(jí)±（0.300.005t）；熱響應(yīng)時(shí)間<30s；最小置入深度：熱電阻的最小置入深度200mm；允通電流5mA。另外，Pt100溫度傳感器還具有抗振動(dòng)、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、耐高壓等優(yōu)點(diǎn)其測(cè)溫電路的工作原理：溫度傳感器PT1

12、00作為電橋電路的一個(gè)橋臂，電橋在某一溫度時(shí)呈現(xiàn)平衡狀態(tài)，其輸出為零；當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，PT100的阻值也跟著發(fā)生變化，電橋的平衡被打破，電橋?qū)⑤敵鲆粋€(gè)電壓值，這樣就實(shí)現(xiàn)了溫度信號(hào)到電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)變。由于電橋輸出的電壓信號(hào)很小(毫伏級(jí))，所以應(yīng)經(jīng)過(guò)一個(gè)高精度而且放大倍數(shù)也很匹配的運(yùn)放該將信號(hào)進(jìn)行放大。電壓量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)變方法是將放大后的電壓信號(hào)輸入A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)，這樣就完成了溫度采集的過(guò)程。應(yīng)當(dāng)注意的是：使用運(yùn)放時(shí)，要考慮到該運(yùn)放的放大倍數(shù)是否能達(dá)到系統(tǒng)的要求，要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)其放大倍數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。 由于PT100的技術(shù)參數(shù)可以滿足本次畢設(shè)的要求。因此采用了其電路

13、原理圖如圖3.4。圖3.3 溫度轉(zhuǎn)換及放大電路1. 溫度轉(zhuǎn)換電路： 圖3.4 溫度轉(zhuǎn)換電路這部分電路完成PT100的電阻到電壓的轉(zhuǎn)換。根據(jù)（3.1）可以得到設(shè)計(jì)溫度要求范圍內(nèi)的PT100的電阻阻值。在電橋中上兩橋臂用了10K的電阻，下臂分別用100的電阻和PT100，且R3調(diào)到等于100（0的阻值），可以保證流過(guò)PT100的電流適中。設(shè)電橋輸出電壓為，R3、PT100兩端電壓計(jì)作和，電源電壓。則有： （3.3） （3.4） （3.5） （3.6）根據(jù)（3.1）得： （3.7）即可得到08502.運(yùn)放放大電路： 圖3.5運(yùn)放放大電路這部分電路主要完成對(duì)前級(jí)電橋輸出電壓的放大和濾波。為使最終輸出取

14、R7=10K、R6調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)碾娮柚怠?（3.8） （3.9）故有 ，所以選2K的電位器作R6。 圖3.7 A/D轉(zhuǎn)換電路 3.4 LED顯示接口電路本系統(tǒng)采用的是LED數(shù)碼管顯示顯示接口是智能化儀器儀表中人機(jī)接口的一個(gè)重要組成部分，一方面通過(guò)顯示器監(jiān)視參數(shù)輸入的狀態(tài)，另一方面，通過(guò)顯示器顯示儀器儀表測(cè)量和控制的結(jié)果和運(yùn)行的狀態(tài)。目前常用的顯示器有LED顯示器，LCD顯示器，平面等離子顯示器，CRT顯示器等，LED顯示器由于其體積小，驅(qū)動(dòng)方便，亮度大，壽命長(zhǎng)而得到廣泛應(yīng)用，而LCD由于其所需功率甚低，在一些便攜式儀器中得到廣泛應(yīng)用，另外點(diǎn)陣式LCD，由于它能方便地顯示各種圖形和符號(hào)，因此，越來(lái)

15、越多的復(fù)雜儀器也開(kāi)始采用這一顯示技術(shù)。.1 LED顯示器結(jié)構(gòu)LED顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段組成的顯示器，有7段和“米”字段之分，這種顯示器有共陽(yáng)極和共陰極兩種。如圖七所示，共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)的段就被點(diǎn)亮，同樣，共陽(yáng)極LED顯示器的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接在一起，通常此公共陽(yáng)極接正電壓，當(dāng)某發(fā)光二極管的陰極接低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。 圖3.8 7段LED顯示器引腳及原理圖共陰極和共陽(yáng)極LED數(shù)碼管的幾何尺寸和字形是相同的，使用時(shí)要加以注意，另外，每一種LED又有不同的發(fā)光顏色，如:紅、綠、

16、黃、橙等。 一般地，發(fā)紅光的LED，每段流過(guò)5mA的平均電流，就可以有較滿意的亮度，7mA電流會(huì)更亮些，10mA以上也不會(huì)再亮多少，但長(zhǎng)期運(yùn)行于10mA以上會(huì)縮短其壽命，最大電流平均值不得超過(guò)30mA，LED顯示器允許的反向電壓最大值為5V，此時(shí)的反向電流一般小于10uA，小尺寸的LED顯示器每段只有一個(gè)發(fā)光二極管，其正向壓降約為1.5V，一般最大不大于2V，大尺寸的LED顯示器每段可能由數(shù)個(gè)發(fā)光二極管串聯(lián)，每段壓降也要增大。七段LED數(shù)碼管的字高有7.6mm、10.8mm、12.5mm、15.4mm、20.3mm、25.4mm和45.7mm等幾種。.2 顯示電路方案比較方案一：采用74LS1

17、64 芯片驅(qū)動(dòng)在本次設(shè)計(jì)中，用單片機(jī)的串行口來(lái)外接3片74LS164作為6位LED顯示器的靜態(tài)顯示接口，把單片機(jī)的RXD作為數(shù)據(jù)輸出線，TXD作為移位時(shí)鐘脈沖。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的I/O接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路就可以了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，再發(fā)送新的字形碼。使用這種方法，占用CPU的內(nèi)部資源少，控制程序簡(jiǎn)單，但占用較多的硬件資源。故本次設(shè)計(jì)采用可提供單獨(dú)鎖存的I/O接口電路的串并轉(zhuǎn)換電路74LS164。其電路原理圖如圖3.9所示。 圖3.9 164顯示電路 74LS164為T(mén)TL單向8位移位寄存器，可實(shí)現(xiàn)串行

18、輸入、并行輸出的功能。它的A、B（第1、2腳）為串行數(shù)據(jù)輸入端，2個(gè)引腳按邏輯與運(yùn)算規(guī)律輸入信號(hào)，公用一個(gè)輸入信號(hào)時(shí)可并接。T（第8腳）為時(shí)鐘輸入端，可連接到串行口的TXD端。每一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的上升沿加到T端時(shí)，移位寄存器移一位，8個(gè)時(shí)鐘脈沖過(guò)后，8位二進(jìn)制數(shù)全部移入74LS164中。R（第9腳）為復(fù)位端，當(dāng)R0時(shí)，移位寄存器各復(fù)位為0，只有當(dāng)R1時(shí)，時(shí)鐘脈沖才起作用。Q1Q8（第36和1013引腳）并行輸出端分別接LED顯示器的dp、g、f、e、d、c、b、a各段對(duì)應(yīng)的引腳上。所謂時(shí)鐘脈沖端，其實(shí)就是需要高、低、高、低的脈沖，在74LS164獲得時(shí)鐘脈沖的瞬間，如果數(shù)據(jù)輸入端（第1、2腳）是高

19、電平，則就會(huì)有一個(gè)1進(jìn)入到74LS164的內(nèi)部。如果數(shù)據(jù)輸入端是低電平，則就有一個(gè)0進(jìn)入其內(nèi)部。在給出了8個(gè)脈沖后，最先進(jìn)入74LS164的第一個(gè)數(shù)據(jù)就到達(dá)了最高位，然后再來(lái)一個(gè)脈沖，從單片機(jī)RXD端輸出的數(shù)據(jù)就 進(jìn)入到第一片74LS164中，當(dāng)?shù)诙€(gè)8個(gè)脈沖到來(lái)后，第一個(gè)數(shù)據(jù)就進(jìn)入第二片74LS164，而新的第二個(gè)數(shù)據(jù)就進(jìn)入到了第一片74LS164中，這樣依次類推。方案二：HD7279鍵盤(pán)顯示電路HD7279A，它共有28個(gè)引腳。它是一片具有串行接口的，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)8位共陰式數(shù)碼管（或64只獨(dú)立）的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片，該芯片同時(shí)還可連接多達(dá)64鍵盤(pán)矩陣，單片即可完成LED顯示、鍵盤(pán)接口的全部功能

20、。 HD7279內(nèi)部含有譯碼器，可直接接受BCD碼或16進(jìn)制碼，并同時(shí)具有2種譯碼方式.此外,還具有多種控制指令 ,如消隱,閃爍,左移,右移,段尋址等. 3.10 硬件鍵盤(pán)顯示電路為了電路的簡(jiǎn)潔方便，因此選擇了7279鍵盤(pán)顯示。3.5 加熱控制電路控制部分最主要是電子開(kāi)關(guān)電路。電子開(kāi)關(guān)電路一般由光電耦合芯片、繼電器、雙向可控硅的等電子器件組成。電路要實(shí)現(xiàn)控制回路（輸入）與負(fù)載回路（輸出）之間的電隔離及信號(hào)耦合，可達(dá)到無(wú)觸點(diǎn)，無(wú)火花接通和斷開(kāi)電器的目的。電子開(kāi)關(guān)電路應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，如用于計(jì)算機(jī)的接口、微機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)、自動(dòng)控制等領(lǐng)域。本次畢設(shè)采用光電耦合器和雙向可控硅等元件設(shè)計(jì)等器件構(gòu)成開(kāi)關(guān)電路

21、,該電路除用于控制交流接觸器，還可以用于控制燈光、加熱器等，但一定要注意雙向可控硅的參數(shù)是否能滿足負(fù)載的要求。工作原理：在輸入端加一個(gè)控制信號(hào)，就可以控制輸出端的“通”和“斷”，實(shí)現(xiàn)“開(kāi)關(guān)”功能。其中耦合電路是以光電耦合器作為輸入、輸出間的通道，又在電氣上實(shí)現(xiàn)電隔離，以防止輸出端對(duì)輸入端的影響。吸收電路由電阻、電容組成，它是為了防止電源中帶來(lái)尖峰電壓、浪涌電流對(duì)開(kāi)關(guān)器件的沖擊和干擾而設(shè)的。如圖3.11所示電路圖3.11 控制電路原理圖圖中R1的阻值由下式確定：R31V/1.2A，1.2A為雙向開(kāi)關(guān)的額定電流。當(dāng)主電網(wǎng)電壓為220V時(shí)，V/2*220=308V，則R1=308/1.2=250所以

22、，可控硅SCR的規(guī)格應(yīng)依R31的大小進(jìn)行選擇。3.6 報(bào)警電路 本設(shè)計(jì)當(dāng)溫度超過(guò)300時(shí)，這就需要報(bào)警。電路中采用燈報(bào)警，就是點(diǎn)亮一個(gè)發(fā)光二極管。當(dāng)P3.4為0時(shí)，報(bào)警燈亮；當(dāng)P3.4為1時(shí)，報(bào)警燈不亮。電路圖如圖3.12所示。圖3.12 報(bào)警電路發(fā)光二極管發(fā)出的光必須達(dá)到一定的強(qiáng)度，一般要求流過(guò)發(fā)光二極管的電流為510mA，限流電阻R31應(yīng)取： （3.10）其中：Vcc 電源電壓VOF 發(fā)光二極管的管壓降,一般為1.52.0VIF 要求流過(guò)發(fā)光二極管的電流第四章 烘箱系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件設(shè)計(jì)總體框圖 主程序框圖如圖4.1所示開(kāi)始工作單元清0竄口初始化，并規(guī)定波特率定時(shí)器0初始化，開(kāi)中斷調(diào)

23、鍵掃程序采樣溫度并保存溫度值送顯設(shè)定溫度采樣溫度？開(kāi)可控硅，使加熱器加熱關(guān)可控硅采樣溫度極限溫度？清報(bào)警標(biāo)志報(bào)警N NNYYN 圖4.1 主程序框圖 4.2 系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì)1.AD 轉(zhuǎn)換時(shí)序ADC0804 控制信號(hào)的時(shí)序圖如下圖4.2 所示圖4.2 ADC0804 控制時(shí)序圖根據(jù)控制時(shí)序圖，可見(jiàn)各控制信號(hào)時(shí)序關(guān)系為：當(dāng)CS 與WR 同時(shí)為低電平，A/D 轉(zhuǎn)換器被啟動(dòng)，且在WR 上升沿后100s 模數(shù)轉(zhuǎn)換完成，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入數(shù)據(jù)鎖存器；同時(shí)，INTR 自動(dòng)變?yōu)榈碗娖?，以表示本次轉(zhuǎn)換結(jié)束。此時(shí)，如果CS、RD 同時(shí)來(lái)低電平，則數(shù)據(jù)鎖存器三態(tài)門(mén)打開(kāi)，數(shù)字信號(hào)送出，而在RD 高電平到來(lái)后三態(tài)門(mén)處于高阻狀

24、態(tài)。簡(jiǎn)而言之，即當(dāng)CS 與WR 同時(shí)為低，啟動(dòng)A/D 轉(zhuǎn)換；然后短暫延時(shí)（如0.1ms）后，將CS 與RD 同時(shí)為低，則可開(kāi)始讀取A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果。A/D開(kāi)始啟動(dòng)A/D 轉(zhuǎn)換讀取A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)datdat/10，商為百位數(shù)顯示百位數(shù)dat/10，商為十位數(shù)顯示十位數(shù)余數(shù)為個(gè)位數(shù)顯示個(gè)位數(shù)返回返回圖4.3 A/D 轉(zhuǎn)換的流程圖 顯示程序本次設(shè)計(jì)用了8個(gè)七段共陽(yáng)極數(shù)碼，開(kāi)辟顯緩區(qū)單元40H47H，顯示程序采用查表的方法把40H47H中的內(nèi)容顯示出來(lái)。其程序框圖如圖4.4所示。開(kāi)始顯緩單元40HR0計(jì)數(shù)單元賦初值#08HR7對(duì)相應(yīng)的顯緩單元寫(xiě)入命令查表將送顯示的值存入A中R7減1為0？返回N Y

25、Y 圖4.4 顯示子程序框圖4.2.4 鍵盤(pán)輸入程序本次設(shè)計(jì)的鍵盤(pán)是獨(dú)立式鍵盤(pán)，采用行掃描法。本次按鍵選擇子程序采用查詢方式來(lái)實(shí)現(xiàn)按鍵的識(shí)別，這時(shí)CPU只要一有空閑就調(diào)用鍵盤(pán)掃描程序，查詢鍵盤(pán)，識(shí)別鍵值，并予以處理。程序流程圖如4.7所示：開(kāi)始鍵掃有鍵按下否？是否為設(shè)置鍵？進(jìn)入閃爍控制鍵識(shí)別加鍵 減 鍵 移位鍵確認(rèn)鍵返回NN Y Y 圖4.7 鍵掃程序流程圖第五章 系統(tǒng)調(diào)試5.1單片機(jī)系統(tǒng)調(diào)試最小系統(tǒng)是系統(tǒng)的核心，必須保證它的正常工作。首先得保證線路連接正確和導(dǎo)通，有時(shí)系統(tǒng)板工作不正常往往是這方面的原因；另外AT89C52的P口必須得正常工作，其調(diào)試方法是：將AT89C52的P口與調(diào)試好的顯示

26、電路連接起來(lái)，再利用E2PROM仿真器編寫(xiě)簡(jiǎn)單的程序，比如說(shuō)讓P1口的某一位輸出方波，然后用示波器去檢查波形是否正確；或者讓P1口的某一位置高電平/低電平，然后用萬(wàn)用表去檢查引腳上的電平。還可以測(cè)試外部中斷口和內(nèi)部定時(shí)器的工作情況，測(cè)試方法是：在P口正常工作的情況下，可以通過(guò)改變外部中斷和定時(shí)中斷到來(lái)前后P 口的電平來(lái)檢測(cè)外部中斷和定時(shí)中斷的工作情況。5.2溫度采集電路的調(diào)試首先調(diào)試采樣轉(zhuǎn)換電路。用電阻箱模擬PT100，先將打到100檔，用萬(wàn)用表測(cè)量電橋輸出端的電壓，同時(shí)調(diào)節(jié)精密電位器R3使得萬(wàn)用表示數(shù)為零。此時(shí)電橋平衡。再用萬(wàn)用表測(cè)運(yùn)放輸出端，看電壓是否為0。實(shí)際上應(yīng)該是0.01V左右，不可

27、能真的為0。再將電阻箱打到138.5（100），用萬(wàn)用表測(cè)電橋輸出端電壓，與理論值相比較。實(shí)際值是45.8mV。再用萬(wàn)用表測(cè)運(yùn)放輸出電壓，看看是否是5V左右。實(shí)際上比5V小，此時(shí)調(diào)節(jié)電位器R6使運(yùn)放輸出電壓接近5V。由于運(yùn)放給的工作電壓為±5V，所以一般是達(dá)不到5V輸出的，因此可以加大運(yùn)放的工作電壓，從而使運(yùn)放輸出電壓為5V。注意運(yùn)放的工作電壓要對(duì)稱地加大，且不可超過(guò)±15V。作好后再把電阻箱打到100檔，看看運(yùn)放輸出電壓是多少。如果趨于0V就表示調(diào)好了，否則就說(shuō)明放大電路或是電橋存在問(wèn)題，要重復(fù)上面的工作找原因。實(shí)際上此時(shí)運(yùn)放輸出為0.22V，根據(jù)上述分析可以認(rèn)定采樣電路

28、調(diào)好了。A/D轉(zhuǎn)換電路要結(jié)合程序一起調(diào)試。由于用到了外部中斷1（INT1），所以在運(yùn)行時(shí)可以用萬(wàn)用表測(cè)89C52的 WR和RD腳，看看電平是否滿足正確的時(shí)序。5.3 顯示電路的調(diào)試本電路由于有5個(gè)按鍵（外加一個(gè)單獨(dú)的復(fù)位鍵）和8個(gè)數(shù)碼管，所以此電 路單獨(dú)制作一塊PCB板，用了一個(gè)四腿的插排與最小系統(tǒng)板連接通訊。此電路是接在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱與最小系統(tǒng)板上直接連P1.0P1.3口進(jìn)行調(diào)試的。將程序通過(guò)串行線由電腦輸入單片機(jī)再通過(guò)仿真線輸入最小系統(tǒng)板，運(yùn)行程序，則164鍵盤(pán)顯示板上就會(huì)顯示運(yùn)行結(jié)果。如初始狀態(tài)數(shù)碼管顯COOL，通過(guò)按鍵盤(pán)上預(yù)先設(shè)定好的功能鍵，數(shù)碼管依次進(jìn)行顯示， 結(jié)束顯示功能，按下此鍵時(shí)

29、能夠顯示結(jié)束標(biāo)志STOP，清零顯示功能，則要使的按下此鍵，可實(shí)現(xiàn)所有顯示的清零，信息發(fā)送與信息接收功能鍵，此時(shí)只要附個(gè)固定值，按下此鍵時(shí)，能夠正確顯示出所設(shè)定的值。這樣便可確定顯示及鍵盤(pán)的硬件電路的可行性。硬件調(diào)試：首先要檢查數(shù)碼管是否能被點(diǎn)亮。上電前，用萬(wàn)用表測(cè)量，簡(jiǎn)單的方法：把萬(wàn)用表的紅表筆接到數(shù)碼管的3或8腳上（系統(tǒng)采用共陽(yáng)極數(shù)碼管），黑表筆接到其余的腳，如果每一段都被點(diǎn)亮，則說(shuō)明數(shù)碼管是好的。再送一個(gè)小程序使八個(gè)數(shù)碼管顯示“00000000”，實(shí)際操作說(shuō)明顯示電路完全正確。軟件調(diào)試：軟件調(diào)試是根據(jù)子程序和主程序間的順序來(lái)調(diào)試的?？砂达@示子程序、A/D采樣子程序、數(shù)制轉(zhuǎn)換子程序。但在調(diào)試

30、中必須注意到時(shí)序，即延時(shí)問(wèn)題。只有充分考慮到這些各方面的問(wèn)題，顯示部分的調(diào)試才會(huì)相對(duì)順利。細(xì)致分析下來(lái)，有以下問(wèn)題在調(diào)試時(shí)需要注意：（1）制作鍵值表，以便在掃描鍵盤(pán)時(shí)通過(guò)程序讀取被按鍵的行首鍵號(hào)，然后再查鍵值表即可知道什么鍵被按下。（2）判斷是否有鍵按下，無(wú)鍵按下時(shí)為FFH。（3）按鍵的去抖動(dòng)。被按鍵的簧片總會(huì)有輕微的抖動(dòng)，這種抖動(dòng)會(huì)持續(xù)10ms。（4）求鍵值，由于鍵盤(pán)上所有按鍵的鍵值都存放在鍵值表中，可以利用查表指令求得被按鍵的鍵值。(5) 按鍵的類型判別。第六章 結(jié)論參考文獻(xiàn)1. 沈紅衛(wèi).基于單片機(jī)的智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)M.北京:.電子工業(yè)出版社,20052. 張友德、趙志英、涂時(shí)亮. 單片

31、微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)踐（第四版）M. 上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2003年6月5. 趙家貴等 .新編傳感器電路設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2002 6. 高曉蓉 .傳感器技術(shù)M.成都：西南交通大學(xué)出版社，2003 7. 趙負(fù)圖.傳感器集成電路手冊(cè)M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20019. 王福瑞. 單片微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，199810. 張友德等 .單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)M. 上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，199111. 蘇軍. 傳感器技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中的研究與應(yīng)用M.北京：北方工業(yè)大學(xué)，200312. 徐芳芳，陳平等. 多點(diǎn)溫度測(cè)試系統(tǒng)J. 山東理工大學(xué)學(xué)報(bào)J.

32、 2005,5(19):6468 13. A.P.Goutzoulis and D.R.Pape. Design and Fabrication of Acousto-optic devicesM, Marcel Dekker. New York, 199414. C.C. Wong,C.C. Chen, A hybrid clustering and gradient descent approach for fuzzy modeling, IEEE Tram. On systemJ, Man and Cybernetics-Prat B, 1999, 29(6) 致 謝在這里我首先要感謝的

33、是我的指導(dǎo)老師陳黎娟老師，他在我們的畢設(shè)過(guò)程中給了我們很大的指導(dǎo)和幫助。在我們遇到困難的時(shí)候總是耐心的幫助我們分析錯(cuò)誤，理清我們的思路，并且教給我們很多調(diào)試程序的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題，對(duì)我的設(shè)計(jì)提出了許多寶貴的意見(jiàn)，使我們能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)保質(zhì)保量地完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此對(duì)她給予的幫助表示衷心的感謝！我還要感謝我們電子系的其他老師。感謝他們?yōu)槲覀兲峁┝水呍O(shè)的場(chǎng)地和必要的元器件和設(shè)備，給了我們大學(xué)畢業(yè)之前的一次鍛煉的機(jī)會(huì)。在此我還要感謝在設(shè)計(jì)中幫助過(guò)我的同學(xué)，尤其是我的搭檔亢子云同學(xué)。畢設(shè)中，我們密切合作，共同參與了兩部分的設(shè)計(jì)和調(diào)試。在此對(duì)他給予的幫助表示衷心的感謝！附件一 電路原理圖硬

34、件電路總原理圖附件二 源程序adc_read data 30h ;采樣數(shù)據(jù)暫存單元adc_BCD data 31h ；采樣值轉(zhuǎn)化成溫度值存儲(chǔ)單元disp_flash data 32h ；閃爍控制位單元T2CON data 0c8HRCAP2L data 0caHRCAP2H data 0cbHTl1 data 0ccHTH2 data 0cdHflash_bit data 33hkey_touch bit 00H ；按鍵標(biāo)志位flash bit 01hflash1 bit 02hled_alarm bit p3.4out_si bit p3.5ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0

35、00BHLJMP INTT0ORG 0100HMAIN: mov sp,#67h mov r0,#7fhlp1: mov r0,#00h ；工作單元清0djnz r0,lp1mov r0,#00hmov T2CON,#30H ；串口初始化，并規(guī)定波特率mov TH2,#0FFHMOV TL2,#0ECHMOV RCAP2H,#0FFHMOV RCAP2L,#0ECHMOV SCON,#50HMOV PCON,#00HORL T2CON,#04HMOV TMOD,#00000001B ；定時(shí)器0初始化MOV TH0,#00HMOV TL0,#00HMOV IE,#10000010B ；開(kāi)中斷cl

36、r TR0MOV 43H,#10MOV 44H,#10MOV 45H,#0MOV 46H,#0MOV 47H,#0WAIT: mov r2,#2fhlpp: lcall DEALYYLCAll KEY_DEALDJNZ R2,lpplcall adc0804mov a,p0mov adc_read,aLCALL ADC_TEMPmov a,adc_BCDmov b,#100div abmov a,bmov b,#10div abmov 41h,a mov 42h,b lcall disp jb tr0,lp2 lcall t_control lcall alarmlp2: mov a,adc_

37、bcd MOV SBUF,A jnb ti,$ clr ti lJMP WAITt_control: mov r1,45h cjne r1,#00,t4 mov a,#00h ljmp t5t4: mov a,#00h mov b,#100t3: add a,b djnz r1,t3t5: push acc mov a,46h mov b,#10 mul ab mov r1,a pop acc add a,r1 add a,47h cjne a,adc_bcd,$+1 jc t1 clr out_si rett1: setb out_si retalarm: mov a,adc_bcd cjn

38、e a,#80,$+1 jc t2 clr led_alarm rett2: setb led_alarm retINTT0: CLR EA PUSH ACC PUSH PSW SETB RS0 CLR RS1 INC DISP_flash MOV A,DISP_flash CJNE A,#03H,$+1 JC INT0_RET MOV DISP_flash,#00H cpl flashINT0_RET: MOV TH0,#00H MOV TL0,#00H POP PSW POP ACC SETB EA RETIADC_TEMP: MOV A,ADC_READ push acc mov b,#05 div ab mov b,a pop acc add a,b mov adc_bcd,a retadc0804: