自動恒溫電熱鐺控制系統(tǒng)

1、浙江萬里學院本科畢業(yè)設計本科畢業(yè)設計(論文論文)(2014 屆) 論文題目論文題目自動恒溫電熱鐺控制系統(tǒng) (英文)Based on the Electrothermal Dang Automatic Temperature Control System 自動恒溫電熱鐺控制系統(tǒng)自動恒溫電熱鐺控制系統(tǒng)2014 年 4 月摘摘 要要本課題設計的是一款自動恒溫電熱鐺控制系統(tǒng)，它包括加熱電路、控制電路、溫度采集電路和液晶顯示電路。它是通過按鍵對電熱鐺的工作模式進行選擇，之后單片機控制繼電器使不銹鋼加熱管開始對底盤開始加熱，同時溫度采集模塊開始對底盤的溫度進行采集，單片機獲得底盤溫度后將其與設定值進行對比

2、，超過設定值關閉加熱電路，低于設定值繼續(xù)加熱。使底盤的溫度處于設定范圍內，為了提高安全性，我們加入了定時器來設定最高工作時間為 1 小時，要是超過最高設定值沒有關閉，則單片機強制關閉電熱鐺，并驅動蜂鳴器報警。本系統(tǒng)設計好之后，經(jīng)過實際操作表明，系統(tǒng)可以根據(jù)設置，順利的完成相應的工作。采用單片機設計的自動恒溫電熱鐺具有結構簡單、操作方便、系統(tǒng)穩(wěn)定、安全性高等優(yōu)點，自動切斷加熱模塊的功能很大程度上提高了安全性，減少了無人或忘記關電源所引發(fā)的火災。關鍵詞：關鍵詞：電熱檔；單片機；繼電器；溫度Abstract This topic design is an automatic constant tem

3、perature heating and control system, it includes the heating circuit, control circuit, the temperature acquisition circuit and LCD display circuit. It is through the buttons on the working mode of electric heating to make choice, single-chip microcomputer control relay after stainless steel heating

4、tube to chassis began heating, at the same time temperature acquisition module began on the acquisition of the temperature of the chassis, single-chip microcomputer for chassis temperature after comparing with the set value, more than the set value closed heating circuit, below the set point to cont

5、inue heating. Make the temperature of the chassis is in set range, in order to improve the safety, we joined the timer to set the highest working time for 1 hour, if there is no closed more than the highest value is single chip microcomputer closed electric dang, and drive buzzer alarm. This system

6、design, through the actual operation shows that the system can be set according to, and successfully complete the corresponding work. Designed by single chip microcomputer automatic constant temperature heating dang has simple structure, convenient operation, system stability, high security, cut off

7、 the heating module function largely improves security, reduces the unmanned or forgot to turn off the power supply caused by fire.Key Words: Constant temperature; Temperature acquisition; Relay; High safety 目目 錄錄1緒論.11.1 課題研究的意義及背景.11.2 國內外研究發(fā)展概況與趨勢.21.3 本設計課題的研究內容.22自動恒溫電熱鐺相關技術概述.42.1 電熱鐺方案選擇.42.2

8、 溫度傳感器選擇.52.3 溫度采集方案.52.4 顯示模塊選擇.53硬件設計.73.1 穩(wěn)壓模塊.73.2 繼電器控制模塊.83.3 溫度采集模塊.93.4 單片機最小系統(tǒng).103.4.1 復位電路設計.113.4.2 時鐘電路設計.113.5 按鍵和顯示模塊.123.6 報警電路.124軟件設計.134.1 軟件系統(tǒng)概述.134.2 溫度采集.144.3 定時器 .154.4 按鍵選擇和液晶顯示.164.4.1 按鍵選擇.164.4.2 液晶顯示.165制作和調試.185.1 硬件連接調試過程.185.2 程序調試過程分析.186結論.19致 謝.20參考文獻.21附錄 1 實驗原理圖.2

9、2附錄 2 實物圖.23浙江萬里學院本科畢業(yè)論文1 1緒論緒論隨著社會的發(fā)展和時代的進步，烹飪器具的種類也越來越豐富，并逐漸往電器化、智能化發(fā)展。根據(jù)人們的需求，各種烹飪器具開始孕育而生，電飯煲、電壓力鍋、電熱鐺等廚房小電器就是其中的代表，他們廣泛的被人們使用，成為人們不可或缺的一部分?，F(xiàn)代人的消費訴求也開始往方便、快捷、營養(yǎng)、健康等方面靠攏。電熱鐺作為一種新型烹飪器具，因其能靈活的進行烤、烙、煎等操作被廣大家庭所喜愛，經(jīng)過將近 20 年的發(fā)展，電熱鐺走出北方，逐漸向全國擴散，成為人們家庭烹飪器具中的一個新寵。上世紀 90 年代，利仁公司生產(chǎn)出第一臺電餅鐺，并在北京地區(qū)試銷。近幾年，美的、蘇泊

10、爾、九陽、格蘭仕等知名品牌也順應潮流加入電餅鐺市場。不同品牌生產(chǎn)的產(chǎn)品功能、特點各不相同，從整體來看，電餅鐺市場在向著多功能、智能化、外觀時尚的方向發(fā)展。1.1 課題研究的意義及背景電熱鐺的主要構造：通過電熱管對上下加熱面進行加熱，通過改變兩個加熱面的間距來實現(xiàn)對不同厚度的食物的操作。電熱鐺主要有兩種類型，一種是立體式，一種是懸浮式。相對于懸浮式電熱墊，立體式電熱墊具有更大的體積，一次可以烤制更多的食物，適合于需求量大的場合，而懸浮式更適合于家庭。電熱鐺以其便捷、節(jié)能、環(huán)保等特點吸引了消費者的眼光與購買。初始階段的電熱鐺采用的是機械式，整個煎烤過程都需要人為控制，且大多用來烤制各種餅類，再加上

11、每個地區(qū)的飲食習慣不同，在北方的地區(qū)對餅類食物需求比較大，因此大多在北方流行，隨著智能化潮流的推動，電熱鐺因為智能化的加入，煥發(fā)出新的活力。因其操作方式和功能的增加，大大吸引了廣大消費者的眼球和購買。智能化電熱鐺的市場潛力，吸引了眾多小家電企業(yè)的目光，美的、蘇泊爾、九陽、格蘭仕等知名品牌也順應潮流加入電餅鐺市場。每個公司生產(chǎn)的商品豆有它本有特有的優(yōu)點和功能，使得電熱檔的種類不越來越豐富。從整體來看，電熱鐺市場在向著多功能、智能化、外觀時尚的方向發(fā)展。浙江萬里學院本科畢業(yè)論文1.2 國內外研究發(fā)展概況與趨勢談及電餅鐺，不得不提及行業(yè)最早的開拓者利仁電器，利仁電器 1996 年成功開發(fā)出第一臺電餅

12、鐺產(chǎn)品，并成功在北京地區(qū)試銷，取得了不錯的效果，隨后推廣到北方各省。因為南北方飲食的差異，電熱鐺在北方深受歡迎，南方就比較冷淡。因為缺乏強有力對手的挑戰(zhàn)，2004 年以前，電熱鐺的發(fā)展非常緩慢，革新的產(chǎn)品也較少。2004 年后浙江永康先后出產(chǎn)了幾個電餅鐺的產(chǎn)品，憑借其產(chǎn)業(yè)的集中和低價的優(yōu)勢，迅速擠占了利仁在北方的部分市場，但其市場主要在北方三四級市場，以批發(fā)銷售為主1。進入 2008 年，小家電行業(yè)的領軍品牌美的宣布進軍電餅鐺產(chǎn)業(yè)，并在短短的半年內攻克技術瓶頸實現(xiàn)多項專利，出品了許多款式的產(chǎn)品，其中最具代表性的是可拆洗烤盤電餅鐺產(chǎn)品，其方便的使用特性深受人們的喜愛。美的利用其在一二級市場極高的

13、市場覆蓋率和影響力迅速將產(chǎn)品鋪向全國的各終端網(wǎng)絡，締造了一個行業(yè)奇跡，使其真正成為一款適合南北消費者的成熟產(chǎn)品，美的由此奠定了在電餅鐺行業(yè)快速發(fā)展的基礎。蘇泊爾牽手 SEB 一起加入電熱鐺的行業(yè)中，蘇泊爾的產(chǎn)品品質精良，以國際化設計為主格調，通過自身的技術的不斷改進來打入電熱鐺的市場。2013 年，九陽公司設計了一款陶晶烤盤的電熱鐺，它的優(yōu)點是縮短了烹飪時間。從市場的銷售狀況來看，電熱鐺消費者有兩部分：一部分是以烙餅為主的消費人群，他們對電餅鐺的功能要求較低，只需要功能簡單、操作方便、外觀得體，這就需要其實惠的價格；而另一部分以時尚青年、都市白領為代表的消費者，他們希望的是電餅鐺具有多元化的功

14、能，在有烙的基礎上加入煎、烤等功能，并且外觀要時尚、新穎，操作簡單，是否具有智能效果2。1.3 本設計課題的研究內容本設計主要對象是青少年和家庭用戶，所以不需要太大的體積，關鍵是使用方便，外形美觀、時尚。以單片機為控制器件，使電熱鐺的性能更靈動和穩(wěn)定，按鍵和液晶顯示提高操作性，并使的電熱鐺更具時尚氣息。為了完成這一設計需要通過查閱資料學習各種電熱鐺的原理和特點，比較不同電熱鐺的優(yōu)缺點；了解電熱鐺的加熱方式，并設計出快速加熱電路和控制浙江萬里學院本科畢業(yè)論文電路；學習加熱系統(tǒng)的控制方法，選擇一種合適的控制方法。論文主要分為六個部分。第一部分講述電熱鐺的發(fā)展歷程、趨勢和意義；第二部分為整個系統(tǒng)實現(xiàn)

15、的概要說明，主要是對整個技術方案的概述和方案的比較；第三部分是對本系統(tǒng)的硬件設計的說明；第四部分主要是對控制系統(tǒng)的思路和程序設計做介紹；第五部分主要講述的是電熱鐺的制作和調試過程；第六部分講述了對本次設計的總結和進一步研究的內容。浙江萬里學院本科畢業(yè)論文2 2自動恒溫電熱鐺相關技術概述自動恒溫電熱鐺相關技術概述2.1 電熱鐺方案選擇電熱鐺具有直立式和懸浮式兩種，本設計是針對家庭、個人的消費個體，所以選用懸浮式為設計方向，以下是兩種方案。方案一：采用熟悉的 AT89C51 單片機來作為控制芯片，通過按鍵來選擇功能模式，通過 ADC 芯片對溫度傳感器進行采集從而獲得底盤溫度；單片機控制繼電器從而實

16、現(xiàn)是否對不銹鋼電加熱管進行加熱，并將溫度、模式等相關信息通過液晶顯示出來。電源部分完成對單片機系統(tǒng)和外圍電路提供 5V 電源，并且對不銹鋼電加熱管進行加熱。圖 2-1 為此方案的結構框圖：圖 2-1 方案結構框圖方案二：利用 NE555 搭建溫度檢測模塊來實現(xiàn)溫度的檢測并控制繼電器來實現(xiàn)不銹鋼電加熱管上的次開關的導通與否，通過開關控制系統(tǒng)的電源部分，電源部分完成對 NE555 和外圍電路提供 5V 電源，并且對不銹鋼電加熱管進行加熱。圖 2-2 為此方案的結構框圖：圖 2-2 方案結構框圖方案二的設計電路簡單，成本低廉，只適合低端的產(chǎn)品和設備維修中可以使用，方案一具有簡潔的操作和智能化的設計，

17、但其電路設計比較復雜。經(jīng)綜合考慮，選用方案一作為本設計的方案。AT89C51按鍵溫度傳感器液晶ADC 芯片220V不銹鋼電加熱管繼電器NE555開關溫度傳感器220V不銹鋼電加熱管繼電器浙江萬里學院本科畢業(yè)論文2.2 溫度傳感器選擇本設計中的溫度傳感器主要是對底盤上的溫度進行檢測，這需要傳感器具有良好的抗熱性。溫度傳感器有四種主要類型：熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器（RTD）和 IC 溫度傳感器。這里滿足設計要求的是熱敏電阻和熱電偶。熱敏電阻會隨著溫度的改變改變其阻值大小。熱電偶由兩個不同材料的金屬線組成，在末端焊接在一起。對這個連接點加熱，在它們不加熱的部位就會出現(xiàn)電位差。測出電位差后，再

18、測出不加熱部分的溫度，就可以根據(jù)公式計算出加熱部分的溫度。熱電偶的靈敏度比較低，容易受到環(huán)境干擾信號的影響，也容易受到前置放大器溫度漂移的影響，而且以金屬為材質制作的熱敏電阻隨溫度會有一個明顯的變化，因此我們選用熱敏電阻中的 PT100 作為溫度檢測工具。2.3 溫度采集方案因為PT100隨著溫度變化，改變的是其自身的阻值，因此我們需要用到一個AD轉換模塊將PT100的變化量轉換為單片機能識別的數(shù)字量。因為AT89C51內部不帶AD采集模塊，所以需要外部擴展。AD轉換芯片的分辨率有8位、12位、16位，本設計對轉換的要求不要，所以選用8位的AD轉換芯片。通過不斷的對比，我最終選用ADC0809

19、，ADC0809是美國國家半導體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉換器。其內部有一個8通道多路開關，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉換3。2.4 顯示模塊選擇方案一：使用 1602 液晶屏顯示時間數(shù)字。LCD1602 是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊,它可以顯示兩行，每行 16 個字符，相當于 32 個 LED 數(shù)碼管，而且比數(shù)碼管顯示的信息還多。1602 采用標準的 16 腳接口，除了電源腳以外還有三個控制口，八個數(shù)據(jù)傳輸口，兩個背光屏電源腳和一個對比度調節(jié)口。液晶顯示模塊具有體積小、低耗電量、顯示內容豐富

20、、超薄輕巧、無輻射危險、可視面積大、畫面效果好、抗干擾能力強等特點。但由于液晶是以點陣的模式顯示各種符號，需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫，編程浙江萬里學院本科畢業(yè)論文工作量大，控制器的資源占用較多，采用單+5V 電源供電4，外圍電路配置簡單，價格便宜，總體來說具有很高的性價比。方案二：使用點陣式數(shù)碼管顯示。點陣式數(shù)碼管是由 16 行*16 列的發(fā)光二極管組成，對顯示文字比較合適，并且可以動態(tài)的顯示文字，使顯示內容更加引人注目。它具有：低能耗、低損耗、低壓、壽命長、耐老化、防曬、防潮等優(yōu)點，所以它的維護方便，操作簡單，只需要將存儲的數(shù)據(jù)轉換成可由顯示器直接使用的數(shù)據(jù)，但其價格普遍較高。因為本設計需要

21、顯示的數(shù)據(jù)比較多，如果使用點陣式數(shù)碼管顯示，那么需要花費的成本太大，且使用液晶屏顯示既可以提高顯示的視覺效果，因此我們采用 LCD1602 作為顯示部分。浙江萬里學院本科畢業(yè)論文3 3硬件設計硬件設計自動恒溫電熱鐺控制系統(tǒng)主要由AT89C51單片機控制繼電器來實現(xiàn)不銹鋼電加熱管對地盤的加熱，ADC0809采集PT100的電壓來獲得當前的溫度，并反饋給單片機。單片機通過處理判斷是否控制控制繼電器并將相關數(shù)據(jù)通過液晶顯示出來。電源部分完成對單片機系統(tǒng)和外圍電路提供5V電源，并且對不銹鋼電加熱管進行加熱。圖3-1為系統(tǒng)硬件框圖。3-1 為系統(tǒng)硬件框圖3.1 穩(wěn)壓模塊在電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電

22、路有正電壓輸出的LM78系列和負電壓輸出的 LM79系列。三端穩(wěn)壓芯片有三條引腳，分別是輸入端、接地端和輸出端。本系統(tǒng)的控制電路需要用到5V 的電壓，所以選用LM7805 作為穩(wěn)壓芯片， LM7805 所組成的電路簡單， 輸出電壓/電流可達 5V/1A,且芯片內部還有過流、過熱及調整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。得到 5V 的直流電需要進過一系列的轉換，首先用變壓器將 220V 交流電轉換為 12V 的交流電，在通過橋式整流電路將交流電轉換為直流電，最后通過 LM7805 穩(wěn)壓芯片將 12V 電壓穩(wěn)到 5V。圖 3-2 為穩(wěn)壓電路原理圖。在輸出、輸入端并聯(lián)兩個濾波電容來減少電

23、壓的紋波。二極管IN4007 起到保護的作用，防止反向電流燒壞穩(wěn)壓芯片。AT89C51按鍵溫度傳感器液晶ADC 芯片220V不銹鋼電加熱管繼電器低盤浙江萬里學院本科畢業(yè)論文Vin12Vout3GNDU17LM7805123456SW3D12R48510GND+12VVCCD8IN4007C39100nfC40100nfC38220ufC37470ufT1Trans EqGND220VD7IN4007D9IN4007D10IN4007D11IN4007圖 3-2 穩(wěn)壓電路原理圖橋式整流器是利用二極管的單向導通性進行整流的最常用的電路，它利用四個二極管，兩兩對接。輸入正弦波的正半部分是兩只管導通，

24、得到正的輸出；輸入正弦波的負半部分時，另兩只管導通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。橋式整流器對輸入正弦波的利用效率比半波整流高一倍5。橋式整流器品種多，性能優(yōu)良，整流效率高，穩(wěn)定性好，最大整流電流從 0.5A 到 50A，最高反向峰值電壓從 50V 到 1000V。3.2 繼電器控制模塊繼電器控制模塊主要有光耦、繼電器組成。首先通過光耦的導通與否來實現(xiàn)對繼電器的控制，繼電器上電后的常開觸電閉合，使不銹鋼電加熱管通電開始加熱。因為直接對繼電器上的電感通 5V 的直流電無法驅動繼電器導通，因此在光耦接受管后加入一個 NPN 三極管來對電流進行放大，使之達到驅動繼電器的要求

25、。為了能更好的顯示電路模塊是否正常工作，特意加入一個 LED 來顯示此模塊的工作狀態(tài)，二極管 IN4148 起到續(xù)流保護的作用，防止電感在斷電后產(chǎn)生的反向電流燒壞元器件。圖 3-3 為繼電器控制電路:R505/9.68KW1243U18TLP521-1R46330Q7NPNR4710KVCCVCC12345SRD1D13IN4148D14R493.3KP1.0123GNDGND220V圖 3-3 繼電器控制電路浙江萬里學院本科畢業(yè)論文3.3 溫度采集模塊因為 PT100 是根據(jù)溫度的變化，改變其自身的阻值大小，因此我們先將一個 200 的電阻和 PT100 構成一個分壓電路，再通過 ADC08

26、09 采集兩者之間的電壓，從而將溫度轉化為單片機能識別的數(shù)字量。ADC0809 是 CMOS 單片型逐次逼近式 A/D 轉換器，它由 8 路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、8 位開關樹型 A/D 轉換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時電路組成6。在本項目中我們只需要一個采集口，而 AD0809 有 8 條模擬量輸入通道，這八個通道是通過 A、B、C 三個進行地址選擇，表 3-1 為通道選擇。為了減少抄作步驟，我特意將 A、B、C 三個端口接地，從而一直選擇 IN0 通道。圖 3-4 為 ADC0809 采集電路表 3-1 通道選擇CBA選擇的通道000IN0001IN1010IN2011I

27、N3100IN4101IN5110IN6111IN7IN3IN4IN5IN6IN7S TARTEOCDB3OECLKIN2IN1IN0ABCALEDB7 MDB6DB5V CCV ref+G NDDB1DB4DB0 LV ref-DB2U1ADC080912345678J2D1D2D3D4D5D6D7D0IN0D7D6D5D4D0D2D1D3G NDV CCG NDS TEOCOES T200R1PT100V CCG NDIN0S TEOCOE12345J1G NDV CCG ND浙江萬里學院本科畢業(yè)論文圖 3-4 ADC0809 采集電路3.4 單片機最小系統(tǒng)AT89S51 是一種低功耗、高

28、性能 CMOS8 位微控制器，具有 4K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器，兼容標準 MCS-51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結構。AT89S51 具有以下標準功能：4k 字節(jié) Flash，256 字節(jié) RAM，32 位 I/O 口線，看門狗定時器，2個 16 位定時器/計數(shù)器，2 個中斷優(yōu)先級、2 層中斷嵌套中斷，片內晶振及時鐘電路。另外，AT89S51 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，具有 2 個全雙工串行通信口，可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。AT89S51 還具備掉電保護模式，在這種模式中，RAM 內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止7。A

29、T89S51 采用 40Pin 封裝的雙列直接 DIP 結構，40 個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4 組 8 位共 32 個 I/O 口，中斷口線與P3 口線復用。32 個 I/O 口分為四部分，分別是 P0.0 P0.7、P1.0P1.7、P2.0 P2.7 和 P3.0P3.7。AT89C51 的 P0 口為一個 8 位漏極開路雙向 1/0 口，每腳可吸收 8TTL 門流。P1、P2 口是內部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，端口能接收輸出 4TTL 門電流。當 P1 口的管腳第一次寫 1時，被定義為高阻輸入。P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能

30、口，圖 3-5 為最小系統(tǒng)原理圖，單片機最小系統(tǒng)主要由單片機、復位、晶振電路三大部分組成。P1.0/T21P1.1/T2 EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119GND20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/Vpp31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.

31、237P0.138P0.039VCC40U16AT89C52GNDVCCVCCP0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P3.0P3.1RSTP2.7P1.7P1.6P1.4P1.5P1.2P1.3P1.1P1.0P3.2P3.4P3.5P3.6P3.7P3.3P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0XTAL1XTAL2C3530PC3630PGND12Y5XTALXTAL1XTAL2PWM0PWM124100UFR455K1VCCGNDRST123456789Pack_R5VCC圖 3-5 最小系統(tǒng)原理圖浙江萬里學院本科畢業(yè)論文3.4.1 復位電路設計復位電路的基本功能

32、是：系統(tǒng)上電時提供復位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復位信號，以防電源開關或電源插頭分-合過程中引起的抖動而影響復位。單片機的復位是由外部的復位電路來實現(xiàn)的。片內復位電路是復位引腳 RST 通過一個斯密特觸發(fā)器與復位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個機器周期的 S5P2，由復位電路采樣一次。復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式。本系統(tǒng)采用上電自動復位8，復位電路圖 3-6 所示。C?100UFR455K1VCCGNDRST圖 3-6 復位電路圖3.4.2 時鐘電路設計時鐘電路是單片機的心臟，它控制著單片機的工作節(jié)奏

33、。AT89C51單片機允許的時鐘頻率是因型號而異的，典型的值為11.0592MHZ。為了防止高頻信號會對其他電路產(chǎn)生干擾，焊接時應盡量靠近芯片的晶振輸入引腳，且晶振邊上不要有高頻信號，否則會干擾晶振的正常工作。外部晶體的連接可分為串聯(lián)型、并聯(lián)型、使用外部有源振蕩器。外部有源正當器的穩(wěn)定性高，在使用場合要求嚴格的情況下使用，但是在一般場合，通常采用的是前兩種的設計方案。所以本次設計采用了并聯(lián)型。它的電路圖如圖3-7所示。XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器9。電容C6和C7的作用有兩個：其一是使振蕩器起振，其二是對振蕩器的頻率f起微調作用（電容值變

34、大大，頻率f變小） ，其典型值為30pF。浙江萬里學院本科畢業(yè)論文C3530PC3630PGND12Y5XTALXTAL1XTAL2圖 3-7 晶振連接圖3.5 按鍵和顯示模塊按鍵電路的種類有獨立式按鍵和矩陣式按鍵兩種，按鍵多的情況優(yōu)先選擇矩陣式按鍵。為了方便編程特意選用獨立式按鍵。圖 3-8 為按鍵和顯示模塊原理圖，液晶屏的 1 號和 2 號管腳分別接 GND 和 VCC，它們的作用是給液晶屏供電；V0 為液晶顯示器對比度調整端，需要外接一個 10K 的滑動變阻器，滑動變阻的固定端一個接 VCC，一個接 GND，這樣我們就可以通過滑動變阻器來調解液晶屏的對比度，7-14 號腳是數(shù)據(jù)傳輸口，4

35、 號、5 號和 6 號管腳分別是RS、R/W、E，其中 EN 起到類似片選和時鐘線的作用，RW 和 RS 指示了讀、寫的方向和內容。Vss1Vdd2Vo3RS4R/W5E6D07D18D29D310D411D512D613D714BLA15BLK16LCD31602LCDVCCGNDP2.7P2.6P2.5P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7VCCGNDR4410Kkey21key22key23key24GNDP2.0P2.1P2.2P2.3圖 3-8 按鍵和顯示模塊原理圖3.6 報警電路報警電路由一個三極管、一個蜂鳴器、一個限流電阻和一個濾波電容組成。它是通過單片

36、機給出一個高電平，使 NPN 三極管導通，從而使蜂鳴器鳴叫。其中三極管起到開關的作用，電容的作用是濾波，濾除蜂鳴器電流對其他部分的影響，也可以改善電源的交流阻抗，圖 3-9 為報警電路原理圖。浙江萬里學院本科畢業(yè)論文buzzer1Bell9NPNG ND330R2P1.1V CCC41104G ND圖 3-9 報警電路原理圖浙江萬里學院本科畢業(yè)論文4 4軟件設計軟件設計硬件電路完成以后，就需要進行系統(tǒng)軟件的設計。軟件的設計要根據(jù)系統(tǒng)的要求來制定，先確定軟件的總體思路，之后根據(jù)思路逐步編寫程序。為了提高編寫效率，我使用 C 語言編程，使用 Keil 開發(fā)軟件。4.1 軟件系統(tǒng)概述整個系統(tǒng)的總體程

37、序可以分為主函數(shù)模塊、按鍵模塊、顯示模塊和溫度采集模塊四大部分。主函數(shù)部分是對各個控制模塊進行初始化后再調用按鍵和顯示子函數(shù)，液晶顯示模式的種類，通過按鍵對電熱鐺的工作模式進行選擇，啟動工作后，單片機控制光耦使繼電器上電，繼電器上的常開觸點變?yōu)榻油顟B(tài)，使不銹鋼電加熱管上電加熱，同時溫度采集模塊開始實時采集底盤上的溫度，當?shù)妆P溫度達到最高設定溫度時，單片機控制繼電器斷電，不銹鋼電加熱管停止加熱。當?shù)妆P達到最低設定溫度時，單片機控制不銹鋼電加熱管繼續(xù)加熱。當達到設定時間后，單片機驅動蜂鳴器鳴叫并控制電熱鐺停止工作，圖 4-1 為電熱鐺工作流程圖：開始初始化電熱鐺工作加熱管停止加熱選擇工作模式底盤

38、高于設定溫度范圍？達到設定時間達到設定時間圖 4-1 電熱鐺工作流程圖浙江萬里學院本科畢業(yè)論文4.2 溫度采集A/D 轉換模塊（Analog To Digital Convert Module）的功能是將電壓信號轉換為相應的數(shù)字信號，使單片機能自主識別。此模塊采用 AD0809 對模擬量進行轉換，工作過程為：首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此 地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。START 上升沿將逐次逼近寄存器復位。下降沿啟動 AD 轉換，之后 EOC 輸出信號變低，指示轉換正在進行。直到 AD 轉換完成，EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?AD 轉換結束，結果

39、數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可 用作中斷申請。當 OE 輸入高電平時，輸出三態(tài)門打開，轉換結果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。以下為 AD 模塊初始化程序: void AD_INIT(void) ET0=1;ST=0;OE=0; void AD() /AD 轉換 ST=0; delay(10); ST=1; /啟動 AD 轉換 delay(10); ST=0; while(0=EOC); OE=1; AD_DATA=P1; OE=0; 浙江萬里學院本科畢業(yè)論文4.3 定時器AT89C51 單片機內部有兩個 16 位可編程定時器/計數(shù)器 T0 和 T1。T0 由特殊寄存器 TH0 和 TL0 組成，T1

40、 由 TH1 和 TL1 組成。單片機內部還有一個 8 位的工作方式寄存器 TMOD 和一個 8 位控制寄存器 TCON。工作方式寄存器 TMOD 用于設定定時器/計數(shù)器的工作模式和工作方式，T0 和 T1 都具有定時器和計數(shù)器兩種工作模式、4 種工作方式。TMOD 字節(jié)地址為 89H，不能按位尋址，只能通過字節(jié)傳送指令設置其內容，TMOD 高 4 位控制 T1，低 4 位控制 T0?？刂萍拇嫫鱐CON 用于控制定時器/計數(shù)器 T0 或 T1 的運行，各位的具體功能在上一小節(jié)中已經(jīng)介紹過，其中 TR0 和 TR1 是計數(shù)運行控制位，TR0 或 TR1 為 1 時，啟動定時器/計數(shù)器工作，TR0

41、 或 TR1 為 0 時，停止定時器/計數(shù)器工作10。以下為定時器初始化程序和中斷程序:void T_init() EA = 1; /開總中斷 TMOD = 0 x10; /設定定時器 1 工作方式 1 TH0 = 0 x4C; /定時 50ms TL0 = 0 x00; ET1 = 1; /開定時器 0 中斷 TR1=1; /啟動定時器 T1 void Timer0Interrupt(void) interrupt 1 /50ms 定時器 T0 TH0 = 0 x4C; TL0 = 0 x00; timeCount+; if(timeCounttimeset) timeCount=0; Fl

42、ag=1; 浙江萬里學院本科畢業(yè)論文4.4 按鍵選擇和液晶顯示4.4.1 按鍵選擇獨立按鍵采用的是一條 I/O 口對應一個按鍵，通過對線查詢就可識別各按鍵的狀態(tài)。當按鍵按下去時，與之相連的 I/O 口會得道低電平輸入；當無按鍵按下時，I/O 口會獲得高電平輸入。本設計用到四個調整按鈕，分別定義為模式切換按鈕、移位按鈕、加按鈕、減按鈕。按鈕的設計思路是進入調試模式后，通過移位按鍵對模式和時間進行設定。按鍵設置調整流程圖如圖 4-2 所示。圖4-2 按鍵設置調整流程圖4.4.2 液晶顯示LCD1602 共 16 個管腳，其中控制液晶工作的有三個引腳，分別為：RS(數(shù)據(jù)命令選擇端),R/W（讀寫選擇

43、端）,EN（使能信號）。之后編程便主要圍繞這三個管腳對 LCD1602 進行顯示控制。一般情況對 LCD1602 的 4 個步驟：先通過設定 R/W 確定 RS 是寫數(shù)據(jù)還是寫命令；將數(shù)據(jù)/指令送到數(shù)據(jù)線上；給 EN 一個高電平將數(shù)據(jù)寫入液晶中，寫入完畢，將 EN 置低。此外，D0D7 為 8 個雙向數(shù)據(jù)傳輸口。以下為液晶讀寫和初始化的程序：void write_command(uchar command) /寫入指令移位有效，進入模式設置程序移位有效，進入時間位設置程序等待按鍵程序加鍵/減鍵有效模式加/減 1等待按鍵程序加鍵/減鍵有效個位加/減 1確認鍵有效，跳出調整程序，進入主循環(huán)程序開始

44、浙江萬里學院本科畢業(yè)論文while(busyc);/判斷 LCD 是否忙碌RS=0;RW=0;EN=1;P1=command;delay(10);EN=0;void write_date(uchar date) /寫入數(shù)據(jù)while(busyc);/判斷 LCD 是否忙碌RS=1;RW=0;EN=1;P1=date;delay(10);E=0;void init()EN=0;write_command(0 x38);delay(15);write_command(0 x0c);write_command(0 x06);write_command(0 x01);浙江萬里學院本科畢業(yè)論文5 5制作

45、和調試制作和調試5.1 硬件連接調試過程設計好原理圖后需要利用制圖軟件將其 PCB 電路繪制出來，PCB 在制作的過程中十分復雜、布線，焊盤等方面需要注意的事項很多，所以制作起來難度很大。布線方面，走線拐角盡可能大于 90 度，杜絕 90 度以下的拐角，也盡量少用 90 度拐角，走線盡量走在焊接面，特別是通孔工藝的 PCB。同是地址線或者數(shù)據(jù)線，走線長度差異不要太大，否則短線部分要人為走彎線作補償。完成布線后，要做的就是對文字、個別元件、走線做些調整以及敷銅，之后將其刻制出來。然后就對設計的 PCB 電路板進行焊接；焊接結束后需要對整個電路板進行檢測，排除漏焊、虛焊、短路等問題。在制作和調試過

46、程中遇到了大大小小的問題，通過努力將其順利解決。值得注意的是，焊接的時候要小心小的焊錫將兩天電路線導通起來，這種情況會導致各種的不正常的現(xiàn)象發(fā)生，因此在焊接完畢后需要用萬用表對各線路的聯(lián)系進行排查，減少因硬件問題而導致軟件的調試結果。最后需要對硬件部分進行上電檢測，觀察各電路能否實現(xiàn)基本的功能，如：將光耦發(fā)射端直接接地，觀察繼電器能否吸合。5.2 程序調試過程分析本次設計任務對軟件編寫調試的能力要求相對比較簡單，只需要加入按鍵選擇、液晶顯示、AD 采集部分和定時部分就能實現(xiàn)電熱鐺的控制。因為之前對51 單片機有個初步的了解，所以上手比較快，因為對 ADC0809 單片機的不熟悉，所以花費了不少

47、時間去查找器內部資料和相應的控制方法。隨著自身的不斷探索，我逐漸掌握了它的控制方式，并成功的編寫出溫度采集與計算的程序。在導師的指導下，我學會了模塊化編程的思想，明白了模塊化編程能提高編程速度和修改速度，在修改的時候還能快速的定位并對不對的地方進行修改。通過自己的不斷努力，慢慢的我的編程效果越來越接近我的目標，最終達到了設計需求。浙江萬里學院本科畢業(yè)論文6 6結論結論本次設計是通過 C 語言對單片機編程，實現(xiàn)了按鍵選擇電熱鐺的工作模式，單片機控制加熱部分工作?；?AT89C51 單片機的自動恒溫電熱鐺控制系統(tǒng)具有結構簡單、制作成本低、操作方便、安全性高等優(yōu)點。相對與市場上的電熱鐺，本設計具有

48、的優(yōu)勢是：加入液晶顯示，提高了操作性；加入定時斷電功能，提高了電熱鐺的安全性；制作成本不高，可以加大電熱鐺的推廣。本設計還有進一步優(yōu)化的空間，具體可以從各個模塊的整體布局和加熱系統(tǒng)上改進，如何將電熱鐺做的既美觀又實用，如何設計一個快速的加熱系統(tǒng)，如何更好的利用單片機的資源，使電熱鐺變得更加智能化，這都是可以改進的地方，因為知識水平的不夠無法實現(xiàn)，相信在我對相關知識有了進一步的了解后，我將逐漸完善它。浙江萬里學院本科畢業(yè)論文致致 謝謝在論文即將完成之際，我的心情無法平靜。我深知，在導師的悉心指導和同學們的幫助下，我才能順利的完成論文的相關工作，僅僅靠自己的努力是很難完成的。我得到了許多的幫助。首

49、先要感謝我的導師 老師,感謝您從論文的選題、資料的收集到論文的撰寫編排整個過程中的悉心指導。在我遇到困難的時候，是您為我分析問題的所在，并循循漸進的為我指出解決問題的方法，而不是直接給我一個方法。 老師的這種指導方法常常讓我有“山重水復疑無路,柳暗花明又一村”的豁然開朗，使我學到了如何分析一個問題和尋找解決問題的思考方式。這將會對我今后的學習和工作有著很大的幫助。在此，我的同學和室友們在我畢業(yè)設計期間給予我不少的關心和幫助。正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，順利完成我的畢業(yè)設計。最后我要感謝我的母校給予了我這樣一個鍛煉自我的機會，在畢業(yè)設計中我學到了許多學習中無法掌握的知識和技巧。為我走上社會進行了一次有意義的鍛煉。浙江萬里學院本科畢業(yè)論文參考文獻參考文獻1 閻鋒.電餅鐺行業(yè)營銷策略分析及建議J.現(xiàn)代家電，2010(18):6465.2 楊