畢業(yè)設計（論文）-基于AT89C51單片機電烤箱的溫度控制系統(tǒng)設

PAGEPAGEI基于AT89C51單片機電烤箱的溫度控制系統(tǒng)設計摘要隨著社會的不斷發(fā)展，人們改造自然的能力也在不斷的提高。機器的誕生，為我們減少了部分或者全部的腦力勞動和體力勞動。電子技術的誕生更是帶來了翻天覆地的變化。機電控制系統(tǒng)成為機械技術與微電子技術集成的共性關鍵技術。人們通過它可以使機械完全按照自己的意愿來執(zhí)行。隨著機電控制技術的發(fā)展，主要體現(xiàn)出了單片機和PLC兩種控制方式。本設計采用單片機控制。單片機在日常生活中的運用越來越廣泛。溫度控制在工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到。從石油化工到電力生產(chǎn)，從冶金到建材，從食品到機械都要對溫度進行控制.甚至在有些產(chǎn)品生產(chǎn)過程中溫度的控制直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。單片機溫度控制無論是現(xiàn)在還是未來都會起到重要作用。本文介紹了以AT89C51單片機為核心的電烤箱溫度控制系統(tǒng)。電烤箱的溫度控制系統(tǒng)有兩個部分組成：硬件部分和軟件部分。其中硬件部分包括：單片機電路、傳感器電路、放大器電路、轉(zhuǎn)換器電路、以及鍵盤和顯示電路。軟件部分包括：主程序、運算控制程序、以及各功能實現(xiàn)模塊的程序。文章最后對本設計進行了總結(jié)。對溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展提出了幾點建議。關鍵詞：單片機，溫度，電烤箱，控制AT89C51SINGLE-CHIPBASEDONTHEOVEN'STEMPERATURECONTROLSYSTEMDESIGNABSTRACT

Withthecontinuousdevelopmentofsociety,people'sabilitytotransformnatureoftheadvancehasbeen.Thebirthofthemachineforustoreducesomeorallofthementalandphysical.Thebirthofelectronictechnologyhasbroughtevenmoreearth-shakingchanges.Electricalandmechanicalengineeringcontrolsystemsbecomeintegratedwiththemicroelectronictechnologycommonkeytechnologies.Peoplecanmakethroughitsmachineryinfullaccordancewiththewishesoftheirowntoimplement.

Withthedevelopmentofelectricalandmechanicalcontroltechniques,mainlyreflectingthetwotypesofsingle-chipcomputerandPLCcontrol.Thedesignusesasingle-chipcontrol.Single-chipmicrocomputeruseintheirdailylivesmoreandmorewidely.Temperaturecontrolinindustrialproductionareoftenencountered.Chemicalsfromoiltoelectricityproduction,frommetallurgytomaterials,fromfoodtomechanicaltemperaturecontrolshouldbe.Orevensomeproductsintheproductionprocesscontroloftemperaturedirectlyaffectsthequalityoftheproduct.Single-chiptemperaturecontrolbothnowandwillplayanimportantroleinthefuture.

ThispaperintroducestheAT89C51single-chipmicrocomputerasthecoreoftheoventemperaturecontrolsystem.Oventemperaturecontrolsystemhastwoparts:hardwareandsoftwareparts.Hardwarecomponentswhichinclude:Single-chipcircuit,sensorcircuit,amplifiercircuit,convertercircuit,aswellasthekeyboardanddisplaycircuit.Softwareinclude:themainprogram,operatorcontrolprocedures,aswellastherealizationofthefunctionalmodulesoftheprogram.Finally,thearticlesumsupthedesign.Temperaturecontrolsystemforthedevelopmentofseveralsuggestionsputforward.

KEYWORDS:microcontroller,temperature,electricovens,control目錄 前言 1第1章概述 21.1技術指標 21.2控制方案 2第2章硬件部分設計 32.1單片機電路設計 32.2傳感器電路設計 92.3A/D轉(zhuǎn)換電路設計 122.4放大器電路設計 152.5鍵盤及顯示電路的設計 202.6抗干擾電路設計 23第3章軟件部分設計 273.1工作流程 273.2功能模塊 273.3資源分配 273.4功能軟件設計 27結(jié)論 39謝辭 40參考文獻 41附錄 42外文翻譯資料 43前言隨著社會的不斷發(fā)展，人們對機械的應用也越來越廣，進而人們對機械運動的控制要求亦越來越高。機電控制實現(xiàn)了以電氣來控制機械。單片機的出現(xiàn)使機電控制技術突飛猛進。單片機在工業(yè)控制、儀器儀表、商用商品、家用電器以及計算機接口等領域應用廣泛。單片機出現(xiàn)的歷史并不長，但發(fā)展迅猛。自1975年美國德克斯儀器公司首次推出8位單片機TMS-1000后才開始快速發(fā)展。1976年9月，美國Intel公司首次推出MCS-48系列8位單片機以后，單片機發(fā)展進入了一個新的階段。1983年Intel公司推出的MCS-96系列、1987年Intel公司又推出的80C96等位16位單片機。近年來各個計算機生產(chǎn)廠家已進入更高性能的32位單片機研制、生產(chǎn)階段。單片機發(fā)展之快、品種之多。其中最常用的主要有：AT89系列單片機、AVR單片機Motorola公司的M68HC08系列單片機以及PIC單片機。隨著社會的發(fā)展，單片機的特點體現(xiàn)在體積小、可靠性高、使用方便等方面。根據(jù)溫度控制的特點，本次設計采用AT89C51單片機為控制核心，采用數(shù)字PID控制算法。實現(xiàn)對電烤箱的溫度控制。通過本次設計進一步詳細說明單片機控制系統(tǒng)在社會生活中的應用。為以后進一步應用單片機系統(tǒng)提供幫助。第1章概述溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的過程控制，有些工藝過程對其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，因而設計一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價值的。根據(jù)溫度變化快慢，并且控制精度不易掌握等特點，本文電烤箱的溫度控制為模型，設計了以AT89C51單片機為檢測控制中心的溫度控制系統(tǒng)。溫度控制采用PID數(shù)字控制算法，顯示采用3位LED靜態(tài)顯示。該設計結(jié)構(gòu)簡單，控制算法新穎，控制精度高，有較強的通用性。1.1技術指標電烤箱的具體指標如下：(1)電烤箱由2kW電爐加熱，最高溫度為500℃。(2)電烤箱溫度可預置，烤干過程恒溫控制，溫度控制誤差≤±2℃。(3)預置時顯示設定溫度，烤干時顯示實時溫度，顯示精確到1℃。(4)溫度超出預置溫度±5℃時發(fā)聲報警。(5)對升降溫過程的線性沒有要求。1.2控制方案產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不同，因而所采用的控制算法也不同。就溫度控制系統(tǒng)的動態(tài)特性來講，基本上都是具有純滯后的一階環(huán)節(jié)，當系統(tǒng)精度及溫控的線性性能要求較高時，多采用PID算法來實現(xiàn)溫度控制。本系統(tǒng)是一個典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)。從技術指標可以看出，系統(tǒng)對控制精度的要求不高，對升降溫過程的線性也沒有要求，因此，系統(tǒng)采用最簡單的通斷控制方式，即當烘干箱溫度達到設定值時斷開加熱電爐，當溫度降到低于某值時接通電爐開始加熱，從而保持恒溫控制。第2章硬件部分設計系統(tǒng)的硬件部分包括單片機電路、A/D轉(zhuǎn)換器電路、放大器電路、傳感器電路、鍵盤及顯示電路五部分。其各部分連接關系如圖2-1所示。圖2-1電烤箱溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.1單片機電路設計隨著社會的發(fā)展，單片機以其體積小、可靠性高、使用方便等特點在社會生活中達到廣泛應用。根據(jù)溫度控制的特點，本次設計采用AT89C51單片機。以下對其進行詳細介紹。AT89C51單片機是美國Intel公司的8位高檔單片機系列。也是目前應用最為廣泛的一種單片機系列。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化框圖如下所示。AT89C51系列單片機主要有CPU、存儲器（包括RAM和ROM）、I\O接口電路及時鐘電路等部分組成。一中央處理器CPU中央處理器CPU是單片機的核心。是計算機的控制指揮中心。同一般微機的CPU類似。AT89C51單片機內(nèi)部CPU包括控制器和運算器兩部分。如圖2-2AT89C51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化框圖1.運算器AT89C51運算器電路以算術邏輯單元ALU為核心。有累加器ACC、寄存器B、暫存器1、暫存器2、程序狀態(tài)寄存器PSW和布爾處理機共同組成。它主要完成數(shù)據(jù)的算術運算、邏輯運算、位變量處理和數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮?。運算結(jié)果的狀態(tài)由程序寄存器PSW保存。①算術邏輯單元ALU與累加器ACC、寄存器B算術邏輯單元ALU不但能完成8位二進制的加、減、乘、除等算數(shù)運算。而且還能對8位變量進行邏輯“與”“或”“異或”循環(huán)位移等邏輯運算。累加器ACC(簡稱累加器A)為一個8位寄存器，它是CPU中使用最頻繁的寄存器。專門存放操作數(shù)或運算結(jié)果。圖2-2AT89C51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化框圖②．程序狀態(tài)寄存器程序狀態(tài)寄存器PSW是一個8位的狀態(tài)寄存器。用于存放標志寄存器。用于存放指令執(zhí)行后的狀態(tài)，以供程序查詢和判別。PSW各位的狀態(tài)通常是在指令執(zhí)行的過程中自動設置的。但可以由用戶根據(jù)需要指令加以改變。狀態(tài)寄存器共有進位標志位CY、輔助進位標志位（或稱半進位）AC、用戶自定義標志位F0、工作寄存器組選擇位RS1、RS0、溢出標志位OV、奇偶標志位P.③.控制器控制部件是單片機的神經(jīng)中樞。它包括程序計數(shù)器PC、指令寄存器IR、指令譯碼器ID、數(shù)據(jù)指針DPTR、堆棧指針SP、緩沖器和定時器控制電路等。它先以主振頻率為基準發(fā)出CPU的時序?qū)χ噶钸M行譯碼，然后發(fā)出各種控制信號。完成一系列定時控制的微操作。用來協(xié)調(diào)單片機各部分正常工作。二AT89C51單片機引腳功能AT89C51系列單片機的封裝形式有兩種：一種是雙列直插方式封裝；另一種是方形封裝。AT89C51單片機40個引腳及總線結(jié)構(gòu)圖如下所示。其CMOS工藝制造的低地功耗芯片也有采用方形封裝的。但為44個引腳，其中4個引腳是不使用的。由于89C51單片機是高性能的單片機。同時受到引腳數(shù)目的限制，所以有部分引腳具有第二功能。如圖2-3單片機引腳圖。1.主電源引腳主電源引腳兩根：VCC接+5V電源正端；VSS接+5V電源地端。2.外接晶體引腳兩根XTAL1:接外部石英體和微調(diào)電源的一端。XTAL2:接外部晶體和微調(diào)電容的另一端。其中，對用外部時鐘時，對于HMOS單片機,XTAL1腳接地，XTAL2腳作為外部振蕩信號的輸入端。對CHMOS單片機XTAL1腳作為外部振蕩信號的輸入端，XTAL2腳空不接。圖2-3單片機引腳圖3.引腳功能I\O引腳共32根。①PO口：P0.0-P0.7統(tǒng)稱為PO口是8位雙向I/O口線。P0口即可作為地址/數(shù)據(jù)總線使用，又可作為通用的I/O口線。在不接片外存儲器與不擴展I/O口時，可作為準雙向輸入/輸出口。在接有片外存儲器或擴展I/O時，P0口分時復用為低8位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線。②P1口：P1.0-P1.7統(tǒng)稱為P1口。是8位準雙向I/O口線。P1口作為通用的I/O口使用。③P2口：P2.0-P2.7統(tǒng)稱為P2口。是8位準雙向I/O口線。P2口即可作為通用的I/O口使用。也可作為片外存儲器的高8位地址線。與P0口組成16位片外存儲器單元地址。④P3口：P3.0-P3.7統(tǒng)稱為P3口。是8位準雙向I/O口線。P3口除作為準雙向口使用外。每個引腳還具有第二功能。P3口的每一個引腳均可獨立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能，P3口的第二功能如下表所示：P3口的第二功能P3.0RXD串行口輸入P3.1TXD串行口輸出P3.2外部中斷0輸入P3.3外部中斷1輸入P3.4T0定時/計數(shù)器0計數(shù)輸入P3.5T1定時/計數(shù)器1輸入P3.6片外RAM寫選通信號（輸出）P3.7片外RAM讀選通信號（輸出）4．控制線控制線共四根。①ALE/PROG地址鎖存有效信號輸出率。②PSEN片外程序存儲器讀選通信號輸出端低電平有效。③RST/VPD復位信號備用電源輸入信號。④EA/VPP片外程序存儲器選用端。三AT89C51單片機的存儲器結(jié)構(gòu)AT89C51單片機的存儲器物理結(jié)構(gòu)上分為片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器、片內(nèi)程序存儲器、片外數(shù)據(jù)存儲器和片外程序存儲器4個存儲空間。四AT89C51單片機的并行I/O端口AT89C51單片機有4個8位并行I/O端口（P0、P1、P2、P3）每個端口都各有8條I/O口線，每條I/O口線都獨立地用作輸入輸出，在具有片外擴展存儲器的系統(tǒng)中，P2口送出高8位地址，P0口分時送出低8位地址和8位數(shù)據(jù)。各端口的功能不同，結(jié)構(gòu)上也有差異，但是每個端口的8位結(jié)構(gòu)是完全相同的。如圖2-4I/O口位結(jié)構(gòu)圖所示。1.P0口。P0口是一個三態(tài)雙向口，可作為地址/數(shù)據(jù)分時復用口，也可作為通用I/O接口。2.P1口。P1口為準雙向口，它在結(jié)構(gòu)上與P0口的區(qū)別在與輸出驅(qū)動部分。其輸出驅(qū)動部分由場效應管V1與內(nèi)部上拉電阻組成，當某某位輸出高電平時，可以提供上拉電流負載，不必像P0口上那樣需要外接上拉電阻。3.P2口。P2口也為準雙向口。其具有通用I/O接口或高8位地址總線輸出兩種功能，所以其輸出驅(qū)動結(jié)構(gòu)比P1口輸出驅(qū)動結(jié)構(gòu)多了一個輸出模擬轉(zhuǎn)換開關MUX和反相器3.4.P3口。P3口的輸出驅(qū)動由與非門3和V1組成，比P0、P1、P2口結(jié)構(gòu)多了一個緩沖器4.P3口除了可為通用準雙向I/O接口外，每一根線還具有第二功能。（a）P0口結(jié)構(gòu)（b）P1口結(jié)構(gòu)（c）P2口結(jié)構(gòu)（d）P3口結(jié)構(gòu)圖2-4I/O口位結(jié)構(gòu)圖五AT89C51單片機時鐘電路及時序1.時鐘電路AT89C51單片機的時鐘信號通常有兩種方式產(chǎn)生：一種是內(nèi)部方式，一種是外部方式。圖2-5、2-6所示。2.時序AT89C51單片機指令字節(jié)數(shù)和機器周期數(shù)可分為六類。即單字節(jié)單機器周期指令、單字節(jié)雙機器周期指令、單字節(jié)四機器周期指令，雙字節(jié)單機器指令、雙字節(jié)雙機器周期指令和三字節(jié)雙機器周期指令。圖2-5內(nèi)部方式時鐘電路圖2-6外部方式時鐘電路六復位電路復位是通過某種方式，使單片機內(nèi)各寄存器的值變?yōu)槌踔禒顟B(tài)的操作，AT89C51單片機在時鐘電路工作以后，在RST/VPD端持續(xù)給出兩個機器周期的高電平就可以完成復位操作。復位分為上電復位和按鍵手動復位兩種方式。AT89C51單片機復位狀態(tài)如下表所示寄存器復位狀態(tài)寄存器復位狀態(tài)PC0000HACC00HB00HPSW00HSP07HDPTR0000HP0-P1OFFHIPXXX00000BIE0XX00000BTMOD00HTCON00HTL0、TL100HTH0、TH100HSCON00HSBUF不定PCON0XXX0000B七AT89C51單片機的指令系統(tǒng)控制計算機與操作的指令是一組二進制編碼，稱之為機器語言。計算機只能識別和執(zhí)行機器語言指令。AT89C51單片機指令與指令系統(tǒng)共有111條指令，從功能上可分成數(shù)據(jù)傳輸類指令、算術運算指令、邏輯運算和移位指令、程序控制轉(zhuǎn)移類指令和位操作指令五大類。2.2傳感器電路設計隨著新技術革命的到來，世界開始進入信息時代，在利用信息的過程中，首先要解決的就是獲取準確可靠地信息。傳感器是獲取自然、生產(chǎn)、科研領域中信息的主要途徑與手段。一傳感器概述根據(jù)國家標準，傳感器的定義是：能感受規(guī)定的被測量并按照一定得規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。傳感器一般由敏感元件，轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路三部分組成。其組成框圖如2-7所示。圖2-7傳感器組成框圖敏感元件，它是直接感受被測量并輸出與被測量成確定關系的某一種量的元件。轉(zhuǎn)換元件，敏感元件的輸出就是它的輸入。它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參量。轉(zhuǎn)換電路，上述電路參數(shù)接入轉(zhuǎn)換電路，便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。傳感器按其工作原理可分為物理傳感器、化學傳感器和生物傳感器三大類。物理傳感器是利用某些變換元件的物理性質(zhì)，以及某些動作功能材料的特殊物理性能制成的傳感器?；瘜W傳感器是利用電化反應原理，把無機和有機化學物質(zhì)的成分。濃度等轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器。生物傳感器是一種利用生物活性物質(zhì)的選擇性來識別和測定生物化學物質(zhì)的傳感器?？茖W技術的發(fā)展和社會進步的需要，推動著傳感器技術的迅速發(fā)展。目前傳感器技術的發(fā)展方向主要有開發(fā)新型傳感器，開發(fā)新材料，采用新工藝，集成化多功能化與智能化等幾個方面。二傳感器的基本特性根據(jù)被測量的變化狀態(tài)，可以把傳感器的輸入量分為靜態(tài)量和動態(tài)量兩類。靜態(tài)量指傳感器的輸入量位程序狀態(tài)信號或變化及其緩慢的準靜態(tài)信號；動態(tài)量指傳感器的輸入量為周期信號、瞬變信號或隨機信號等時間變化的信號。其中，傳感器的靜態(tài)特性是指傳感器在被測量處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出輸入關系。傳感器的靜態(tài)特性是在靜態(tài)標準工作條件測定的。衡量傳感器靜態(tài)靜態(tài)特性的主要技術指標有量程、線性度、遲滯、重復性，靈敏度、漂移等。傳感器的動態(tài)特性是指傳感器對隨時間變化的輸入量的響應特性。傳感器的技術性能指標及改善性能途徑（一）傳感器的技術性能指標①傳感器的動態(tài)性能指標量程指標：包括測量范圍、過載能力等。靈敏度指標：包括靈敏度、分辨力、滿量程輸出、輸出輸入阻抗等。精度有關指標：包括精度（誤差）、重復性、線性、滯后、靈敏度誤差、閥值穩(wěn)定性、、漂移等。動態(tài)性能指標：包括固有頻率阻尼系數(shù)、時間常數(shù)、頻響范圍、頻率特性、臨界頻率、臨界速度、穩(wěn)定時間等。②環(huán)境參數(shù)指標A溫度指標包括工作溫度范圍、溫度誤差、溫度漂移、溫度系數(shù)、熱滯后等。B.抗沖擊振動指標：包括各向沖擊振動的頻率、振幅、加速度、沖擊振動引入的誤差等。C.其他環(huán)境參數(shù)：包括抗潮濕、抗介質(zhì)腐蝕能力、抗電磁場干擾能力等=3\*GB3③可靠性指標：包括工作壽命，平均故障時間，保險期、疲勞性能、絕緣電阻耐壓弧性能等=4\*GB3④其他指標A使用方面：包括供電方式（直流、交流、頻率及波形等）、電壓幅度與穩(wěn)定性功能、各項分布參數(shù)等B結(jié)構(gòu)方面：名手外形尺寸質(zhì)量、殼體材質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點等C.要裝連接方面：包括安裝方式、饋成、電纜等（二）改善傳感器性能的技術途經(jīng)A差動技術B平均技術C零示法和微差法D閉環(huán)技術E屏蔽隔離子干擾抑制F補償修正技術G穩(wěn)定性處理。根據(jù)本設計要求選用熱電式傳感器將被測量變化轉(zhuǎn)換成熱生電動勢的傳感器稱熱電式傳感器、熱電式傳感器可將溫度及溫度相關的信號轉(zhuǎn)化為電量輸出、熱電式傳感器有熱電阻、熱敏電阻、熱電效方式等各種類型.根據(jù)電烤箱的特點采用熱電阻傳感器.熱電阻利用金屬導體的電阻值隨溫度升高而增大的特性來來進行了溫度測量的，常用測量范圍為-20。C~+150。C。隨著其技術的發(fā)展，其測溫范圍也不斷擴大，低溫已可測量1K~3K,高溫則可測量1000。C~1300。C熱電阻力傳感器的主要優(yōu)點有：A測量精度高，熱電阻材料的電阻溫度特性穩(wěn)定，重復性好，不存在熱電偶參比端誤差問題；B測量范圍較寬，尤其在低溫方面C易于在自動測量或遠距離測量中使用常用的熱電陰材料有鉑、銅、鎳、鐵等三熱電阻的測量電路及應用熱電阻常用接入電橋使用引出線有兩、三線式和四線式幾種形式。采用兩淺式接法時（如圖2-8所示Rt的接法）引出的導線接于電橋的一個臂上，當由于環(huán)境溫度或通以電流引起導成溫度變化時，將產(chǎn)生附加電阻、引起測量誤差，所以，當熱電阻值較小時，常采用三線式、四線式接法，以消除接線電阻和引線電阻的影響三線式接法是將兩條具有相同溫度特性的導成接于相鄰兩橋臂上，此時由于附加電阻引起的電阻變化是相同的，根據(jù)電橋的特性，電橋的輸出將互相抵消。(a)二線式接法(b)三線式接法(d)四線式接法圖2-8熱電阻傳感器的接線方式四線式接法R2=R3為固定電阻，R1可調(diào)，熱電阻Rt,通過電阻為r1、r2、r3、r4的四要導線和電橋連接，r1、r4分別串聯(lián)在相鄰的兩橋臂內(nèi)，r2、r3與電源去路串聯(lián)，將開關接通，調(diào)節(jié)R1使電橋平衡，則R1+r1=Rt+r4再將開關接通B，重新調(diào)整R1，使電橋達到新的平衡，則R1’+r1=Rt+r1兩式相加得：Rt=四線式測量方法比較麻煩，一般用于精度要求較高的場合.2.3A/D轉(zhuǎn)換電路設計一逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器ADC08091.ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)（如圖2-9）如圖，多路開關可達通訊員89模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用一個A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。地址鎖存與譯碼電路完成對A、B、C三個地址供進行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇。8位A/D轉(zhuǎn)換器是逐次逼近式，由控制時序電路，逐次逼近寄存器，樹狀開關以及其256R電阻下型網(wǎng)絡等組成輸出鎖存器用于存放和輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量2.ADC0809的引腳及各引腳功能圖2-9ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖ADC0809的引腳入各引腳雙引直插式封裝，其引腳排列見圖2-10所示各引腳功能如下：①、INT—2NO：8咱模擬量輸入引腳，ADC0809對輸入模擬量的要求主要有二信號單極性，電壓范圍0~5V；若信號過小還需要進行放大。另外，在A/D轉(zhuǎn)換過種中，模擬量輸入的值不應變化太快，因此，對變化速度快的模擬量在輸入前應增加采樣保持電路。②、A、B、C:地址線，A為低位地址，C為高位地址用于對模擬通道進行選擇③、ALE：地址鎖存允許信號，在對應ALE跳轉(zhuǎn)，A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。圖2-10ADC0809引腳功能圖④、START：轉(zhuǎn)換啟動信號。START上跳轉(zhuǎn)時，所有內(nèi)部寄存器清0；START下跳轉(zhuǎn)時，開始進行A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應保持低電平⑤、DT~D0：數(shù)據(jù)輸出線，其為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機的數(shù)據(jù)線直接相連⑥、DE：輸出允許信號，ADC0809的內(nèi)部設有時鐘電路，所需時鐘，信號由外界提供，因此有時鐘信號引腳。通常使用頻率為500KHZ的時鐘信號。⑦、CLK：時鐘信號，ADC0809的內(nèi)部設有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，因此有時鐘信號，通常使用頻率為500KHZ的時鐘信號⑧、EOC：轉(zhuǎn)換給結(jié)束狀態(tài)信號,EOC=0,正在進行轉(zhuǎn)換；EOC=1，轉(zhuǎn)換結(jié)束。該狀態(tài)信號即可作為查詢的狀態(tài)標志，又可以作為中斷請求信號時使用。⑨、Vcc：+5電源⑩、Vref：參考電壓正端參考電壓用來與輸入的模擬信號進行比較，作為逐次逼近的基準，其曲型值為+5V（Vref（+）=+5V，Vref(-)=0）二AT89C51單片機與ADC0809接口ADC0809與AT89051單片機邊接如圖2-11所示，電路連接主要涉及兩個問題，一是不是路模擬信號通道選擇，二是A/D轉(zhuǎn)換完成后數(shù)據(jù)的傳送1.8路模擬通道選擇A、B、C分別接地址鎖存器提供的低三位地址。只要把三位地址寫入0809中的地址鎖存器就實現(xiàn)了模擬通道選擇。對系統(tǒng)來說，地址鎖存器是一個輸出口，為了把三位地址寫入，還要提供口地址。2.數(shù)據(jù)的傳輸方式定時傳輸方式查詢方式中斷方式圖2-11ADC0809與單片機的連接2.4放大器電路設計傳感器是將待測的物理量或化學量轉(zhuǎn)換成電信號輸出。但其輸出的信號通常都很小，需要進行放大。傳感器的信號放大，根據(jù)具體情況可采用分立元件放大器（晶體管放大器）和集成元件放大器（運算放大器）兩種。一交流放大器電路1.共發(fā)射極放大電路A工作點不穩(wěn)定狀態(tài)靜態(tài)工作點Ib≈，Ic=βIb,Uce=Ec-IcRc交流等效電路R'fz=Rc//Rfz(a)電路圖（b）圖解法（c）交流等效電路圖2-12工作點不穩(wěn)定狀態(tài)放大電路輸入電阻rsr≈rbe（當rbe〈〈Rb時）輸出電阻rsc≈≈Rce放大倍數(shù)K'=此放大器特點：放大倍數(shù)大。B工作點穩(wěn)定狀態(tài)a。靜態(tài)工作點由（-Ube1）≈交流等效電路R'fz1=Rc1//rbe，R'fz2=Rc2//Rfz輸入電阻rsr≈rbe2（當rbe1〈〈R1//R2時）輸出電阻rsc≈Rc放大倍數(shù)K'=≈β1β2（當RC1>>rb2時）此放大電路特點放大倍數(shù)大，工作點穩(wěn)定b．靜態(tài)工作點Ub≈，Ua=Ub-Ube，Ie=，Uce≈Ec-Ic（Re+Rc）交流等效電路R'fz=Rc//Rfz輸入電阻rsr=rbe（當rbe〈〈Rb1//Rb2）輸出電阻rsc≈Rc放大倍數(shù)K'=(a)電路圖（b）圖解法（c）交流等效電路圖2-13工作點穩(wěn)定狀態(tài)a類放大器電路此放大電路特點rsr較大，|K|〉1且與晶體管參數(shù)幾乎無關。(a)電路圖（b）圖解法（c）交流等效電路圖2-14工作點穩(wěn)定狀態(tài)b類放大器電路C．靜態(tài)工作點Ub、Uc同左，但Ie=，Uce≈Ec-Ic（Rc+Re+RF）交流等效電路R'fz=Rc//Rfz輸入電阻輸出電阻（當<<時）放大倍數(shù)（當）此放大電路特點大，小，(a)電路圖（b）圖解法（c）交流等效電路圖2-15工作點穩(wěn)定狀態(tài)c類放大器電路共集電極放大電路．靜態(tài)工作點，，交流等效電路輸入電阻放大倍數(shù)(a)電路圖（b）圖解法（c）交流等效電路圖2-16共集電極放大器電路=2\*GB2⑵反饋凡是引入反饋以后使放大鏡器放大倍數(shù)減小的稱為負反饋。反之凡是引反饋以后使放大倍數(shù)增大的稱為正反饋贈。其中換反饋有電壓串聯(lián)負反饋贈，電流串聯(lián)負反饋贈，電壓并聯(lián)負反饋贈，電流并聯(lián)負反饋。二直流放大器電路將緩慢的直流量信號進行廣大的器件稱直流放大器。它與前述交流放大器的區(qū)別是交流放大器級與級之間加了三個隔離直電流電容（即耦合電容）而直流放大器級與級之間沒有這個電路，故直流放大器又稱直接耦合放大器三運算放大器電路1.概述在直流差動放大器的輸入端子輸出端之間跨接各種網(wǎng)絡（如電阻R1、電容C等），使構(gòu)成用來實現(xiàn)信號組合和運算的運算放大器，運算放大器通常是由放大電路組成，輸入級（第一級）由晶體管T1和T2組成差動放大鏡電路T3和T4是T1和T2的有源負載。T9是恒流源，第二級放大電路由晶體管T5和T6組成，T10是恒流源（T6的有源負載），為了獲得輸出阻抗，輸出級（第三級）由晶體管T7和T8組成，采用互補對稱放大電路。運算放大器是一種具有高放大倍數(shù)，深度負反饋的直流放大器。便于實現(xiàn)信號的組合和運算。有很大的靈活性，因此它們不僅僅電子模擬計算機的關鍵部件，而且在自動控制系統(tǒng)測量裝置中得到廣泛應用。尤其在線性固體組件出現(xiàn)后，有具有體積小，質(zhì)量輕等優(yōu)點，所以在實際中應用固體組件運算放大器所組成的電路是多種多樣。理想運算放大器的特性：=1\*GB3①開環(huán)增益Ad無限大；=2\*GB3②輸入阻抗無限大；=3\*GB3③輸出阻抗Z為0；圖2-17運算放大器電路圖=4\*GB3④輸入電壓的失調(diào)電壓rf為；=5\*GB3⑤帶寬無限大；=6\*GB3⑥上述=1\*GB3①—=5\*GB3⑤的特性不隨環(huán)境溫度的變化而變化；2.運算放大器的典型電路A反饋型號放大電路B加法放大電路C減法放大電路D積分電路E對數(shù)放大電路F乘法器電路G除法器電路H比較器電路I整流器電路J限頻器電路K數(shù)據(jù)放大器電路L弱電流放大器M電荷放大器電路四集成運算放大器概述在信號的放大，信號的運算（加、法、乘、除、對數(shù)、反對數(shù)、平方、開方），信號的處理（濾波、調(diào)制）以及波形的產(chǎn)生和變換的單元中，運算放大器是它們的核心部分，由多級直接耦合放大電路組成的，主要有，總體，偏置電路、單位增益轉(zhuǎn)換、電平轉(zhuǎn)移、恒流反饋、消振補償?shù)冉M成，主要參數(shù)有：差模開環(huán)增益（或差模開環(huán)放大倍數(shù)）AUD、共模開環(huán)增益AUC、共模抑制比KCMR、輸入失調(diào)電壓Vi0失調(diào)電壓溫度系數(shù)aUi0=dUi0/dT\輸入失調(diào)電流Ii0=I1-I，失調(diào)電流溫度系數(shù)aI10=dI10/dT，單位增益寬帶fBWG、轉(zhuǎn)換速率Sr以及其他參數(shù)。本次設計根據(jù)實際情況采用多級交流放大電路。接線圖見附圖。2.5鍵盤及顯示電路的設計一鍵盤接口電路1.鍵盤的工作原理A.按鍵的確認在單片機應用系統(tǒng)中，按鍵都是以開關狀態(tài)來設置控制功能或能入數(shù)據(jù)的，鍵的半合與否，反映在電壓上就是呈高電平或低電平，如果高電平表示斷開的話，那么低電平就是表示閉合，所以通過電平的高代狀態(tài)的檢測，使可以克認按鍵接下與否。B.按鍵的抖動處理當按鍵被迫按下或釋放時，通常伴隨有一定的時間的觸點機械抖動，然后其獨占才穩(wěn)定下來，抖動時間一般為5~10ms，在使用過程，必須去抖措施。去抖有硬件和軟件兩種方法，硬件方法通常采用通過RS觸發(fā)器連接按鍵除抖，軟件方法采用昝方法除抖，其過程是在檢測到有按鍵按下時，進行一個10ms左右的昝程序后，若該鍵仍保持閉合狀態(tài)，則確認該鍵處于討債狀態(tài)，同理，在檢測到該鍵釋放后，也應珠步驟進行確認，從而可消除抖動的影響。2.獨立工按鍵獨立式按鍵是直接用I/O口線構(gòu)成的單個按鍵電路，其特點是每個按鍵單獨占用一根I/O口線，每個按鍵的工作不會其他I/O口線的狀態(tài)3.矩陣式按鍵單片機系統(tǒng)中，若使用按鍵分明，通常采用矩陣式（也稱行列式）鍵盤，如圖2-18所示：一個4*4的行列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個含有16個按鍵的鍵盤。矩陣式鍵盤中，行列式分別連接到按鍵開關的兩端，行式通過二伴電阻接到+5V上，當無鍵按下時，行式于高電平狀態(tài)，當有鍵按下時，行列式將貫通，此時圖2-18矩陣式鍵盤結(jié)構(gòu)行線電平，將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定，這是識別按鍵是否按下的關鍵，然而，矩陣鍵盤中的行線，列線和多個鍵相邊，各按鍵按下與否均影響該鍵反在行線和死線的電平，各按鍵間將相互影響，因此必須將行線，列線信號配合起來作適應處理，才能確定閉合鍵的位置。其中，矩陣式鍵盤有以下幾種工作方式：a.編程掃描方式編程掃描是CPU完成其他工作的空余時間，調(diào)用鍵盤掃描子程序來響應鍵盤輸入的要求，在執(zhí)行鍵功能程序時，CPU不再響應鍵輸入要求，直到CPU重新掃描鍵盤為止。鍵盤掃描程序一般應飫以下內(nèi)容：1差別有無鍵按下降鍵盤掃描取得閉合鍵的行、列值3用計算法或查表法得到鍵值4判斷閉合鍵是否釋放，如釋放則繼續(xù)等待5將閉合鍵鍵號保存，同時轉(zhuǎn)去執(zhí)行該執(zhí)行該閉合鍵的功能。b.定時掃描方式定時掃描方式就是每隔一段時間對鍵盤掃描一次，它利用單片機內(nèi)部的定時器產(chǎn)生一定時間的定時，當定時時間到就產(chǎn)生定時溢出中斷，CPU響應中斷后對鍵盤進行掃描，并左有鍵按下時，識別出該鍵，再執(zhí)行該鍵的功能程序定時掃描方式的硬件電路與編程掃描方式相同c.中斷掃描方式為提高CPU工作效率，可采用中斷掃描工作方式其工作過和如下：當無鍵接下時，CPU處理自己的工作，當有鍵接下時產(chǎn)生中斷請求，CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行鍵盤掃描子程序，并識別鍵號。圖2-19為矩陣式鍵盤與單片機接口圖。圖2-19矩陣式鍵盤與單片機接口二LED顯示器接口電路常用的LED顯示器有LED狀態(tài)顯示器（俗稱發(fā)光二極管）LED七段顯示器（俗稱數(shù)碼管和LED十六段顯示器，發(fā)光二極管可顯示兩種狀態(tài)，用于系統(tǒng)顯示；數(shù)碼管用于數(shù)字顯示；LED十六段顯示器，用于字符顯示）1．數(shù)碼管結(jié)構(gòu)數(shù)碼管由8個發(fā)光二極管（以下簡稱字段）構(gòu)成，通過不同組合可用來顯示數(shù)字0-9.字符A-F及小數(shù)點“.”。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)。2.數(shù)碼管工作原理共陽極數(shù)碼管的8個發(fā)光二級管的陽極（二極管正端）連接在一起。通常會共陽極接高電平1.一般接電源1.當某個陰極接低電平時，則該數(shù)碼管導通并點亮。共陰極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陰極（二極管負端）連接在一起。公共陰極接低電平（一般接地）當某個陽極接高電平，則該數(shù)碼管并點亮。3.靜態(tài)顯示接口靜態(tài)顯示是指數(shù)碼管顯示某一字符時，相應的發(fā)光二極管恒定導通或恒定截止。這種顯示方式的各位數(shù)碼管相互獨立，公共端恒定接地（共陰極）獲接正電源（共陽極）每個數(shù)碼管的8個字段分別與一個8位I/O地址相連，I/O口只要有斷碼輸出，相應字符即顯示出來并保持不變直動I/O口輸出新的端碼采用靜態(tài)顯示方式。較小的電流即可獲得較大的亮度。且占用CPU時間少編程簡單，顯示，便于檢測和控制，但其占用的口線多，硬件電路復雜、成本高，只適合于顯示位數(shù)較少的場合。4.動態(tài)顯示接口動態(tài)顯示是一位一位地輪流點亮各位數(shù)碼管。這種逐位點亮顯示的方式稱為位掃描。通常各位數(shù)碼管的段選線相應并聯(lián)在一起由8位的I/O口控制。各位的位選線（公共陰極或陽極）有另外的I/O口線控制。動態(tài)方式顯示時，各數(shù)碼管分時輪流選通，要使穩(wěn)定顯示，必須采用掃描方式，即在某一時刻只選通一位數(shù)碼管。并送出相應的端碼，在另一位數(shù)碼管并送出相應的端碼。依此規(guī)律循環(huán)，即可使各位數(shù)碼管顯示將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同的時刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人以同時顯示的感覺。圖2-20數(shù)碼管與單片機接口2.6抗干擾電路設計隨著強電弱電設備在通信計算機自動化等領域的廣泛應用。處于同一工作環(huán)境的各種電子電氣電路因距離過近而相互影響（耦合）形成電磁干擾（EMI）電磁干擾已成為現(xiàn)代電子電氣工程設計和研究人員在設計過程中必須考慮的問題。一方面，這是由于當前電子技術正朝著高速、高靈敏度、高集程度方面發(fā)展，增加了現(xiàn)代電子設備內(nèi)部產(chǎn)生電磁干擾的可能性；另一方面，使用隨著自動化技術裝備的廣泛使用，形成了電子設備和大功率強電設備在同一場合共存和使用的局面，惡化了電子電路工作的外部電磁環(huán)境。因此，電磁干擾已成為許多電子設備與系統(tǒng)在環(huán)境正常操作運行的主要障礙之一。一電磁干擾的形成因素電池干擾由電磁干擾源發(fā)射經(jīng)過耦合途徑傳輸?shù)奖桓蓴_設備（敏感設備）因此形成電磁干擾的要素有：電磁干擾源、傳輸通到、敏感設備。二.干擾的分類按干擾源分為自然干擾和人為干擾。按噪聲波形及性質(zhì)分為持續(xù)正弦波干擾和浪涌脈沖波形干擾以及脈沖列干擾。③按干擾傳輸系統(tǒng)的方式分為共模干擾、差模干擾、傳導耦合、感應耦合和輻射耦合。三.單片機應用系統(tǒng)電磁干擾控制的一般方法單片機應用系統(tǒng)的干擾源分為內(nèi)部干擾源和外部干擾源。其中內(nèi)部干擾源主要來自于印制電路板的布局及布線。單片機系統(tǒng)的抗干擾技術主要包括以下四個方面的內(nèi)容①精心選擇元器件元器件是構(gòu)成部件或系統(tǒng)的基礎。要選擇集成度高、抗干擾能力強功耗小的電子器件。②元部件要精密調(diào)整元器件的精密度是保證系統(tǒng)完成設定功能的重要保證。因此在使用前或經(jīng)過一段運行時間之后，都應該對元器件及部件進行精確調(diào)整。如A/D芯片的調(diào)零及滿量程調(diào)整等。③采用硬件抗干擾技術硬件抗干擾技術是設計系統(tǒng)時首選的抗干擾措施，它能有效抑制干擾源，阻斷干擾傳輸通道，只要合理地布置與選擇有關參數(shù)。硬件抗干擾措施就能抑制系統(tǒng)的絕大部分干擾。常用的硬件抗干擾技術措施有：吸收技術、去耦技術、屏蔽技術、接地技術、隔離技術以及印制電路板布線技術等。④采用軟件抗干擾技術軟件抗干擾方法具有簡單、靈活方便、耗費硬件資源少的特點。在微機測控系統(tǒng)中獲得了廣泛應用。常用的軟件抗干擾技術有：數(shù)字濾波、信息傳輸過程的自動檢驗，系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)視與發(fā)生故障時的自動恢復等。本次采用硬件抗干擾技術中的屏蔽技術。通過合理的硬件抗干擾措施，可以消除絕大部分電磁干擾。應用硬件抗干擾措施是經(jīng)常采用的一種方法。下面做詳細介紹。四硬件抗干擾措施屏蔽技術屏蔽技術能有效地抑制通過自由空間傳播的電磁干擾，通過應用屏蔽技術，可以限制系統(tǒng)內(nèi)部的輻射電磁能對外部元件和裝置的干擾，同時也防止來自系統(tǒng)外部的輻射干擾進入系統(tǒng)內(nèi)部。屏蔽接地其原理可分為電場屏蔽。磁場屏蔽和電磁場屏蔽。屏蔽分析一般采用兩種方法：一種是應用電路理論。另一種是應用場理論.接地技術實踐證明：良好的接地可以在很大程度上抑制系統(tǒng)內(nèi)部噪聲耦合。防止外部干擾的侵入，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。反之若接地處理得不好，會導致噪聲耦合，形成嚴重干擾。電氣設備中的“地”通常有兩種含義：一種是”大地”.另一種是“工作基準地“。所謂“大地”這里是指電氣設備的金屬外殼，線路等通過通過接地線、接地極與地球大地相連接。這種接地可以保證設備和人身安全，提供靜電屏蔽。通路降低電磁感應噪聲?！肮ぷ骰鶞实亍笆侵感盘柣卮鸬幕鶞蕦w（如控制電源的零電位）又稱“系統(tǒng)地“這是的所謂接地是指將各單元，裝置內(nèi)部各部分電路信號返回線與基準導體之間的連接。這種接地的目的是為各部分提供穩(wěn)定的基準電位。對這種接地的要求時盡量減小接地回路中的公共阻抗壓降，以減少系統(tǒng)中干擾信號公共阻抗耦合。電氣設備接地的目的有三個：其一是為各電路的工作提供基準電位;其二是為了安全，其三是為了抑制干擾。根據(jù)電氣設備回路性質(zhì)和接地目的，可將接地方式分為三類：安全接地、工作接地和屏蔽接地。此外電磁干擾源硬件控制技術還有濾波技術、隔離技術、電路平衡結(jié)構(gòu)、雙絞線抗干擾接地、信號線間的抑制。漏電干擾防止措施等。第3章軟件部分設計3.1工作流程烤箱在上電復位后先處于停止加熱狀態(tài)，這時可以用“+1”鍵設定預置溫度，顯示器顯示預定溫度；溫度設定好后就可以按啟動鍵啟動系統(tǒng)工作了。溫度檢測系統(tǒng)不斷定時檢測當前溫度，并送往顯示器顯示，達到預定值后停止加熱并顯示當前溫度；當溫度下降到下限（比預定值低2℃）時再啟動加熱。這樣不斷重復上述過程，使溫度保持在預定溫度范圍之內(nèi)。啟動后不能再修改預置溫度，必須按復位/停止鍵回到停止加熱狀態(tài)再重新設定預置溫度。3.2功能模塊根據(jù)上面對工作流程的分析，系統(tǒng)軟件可以分為以下幾個功能模塊：(1)鍵盤管理：監(jiān)測鍵盤輸入，接收溫度預置，啟動系統(tǒng)工作。(2)顯示：顯示設置溫度及當前溫度。(3)溫度檢測及溫度值變換：完成A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)字濾波。(4)溫度控制：根據(jù)檢測到的溫度控制電爐工作。(5)報警：當預置溫度或當前爐溫越限時報警。3.3資源分配為了便于閱讀程序，首先給出單片機資源分配情況。如表3-1所示。程序存儲器：EPROM2764的地址范圍為0000H~1FFFHI/O口：P1.0~P1.3——鍵盤輸入；P1.6、P1.7——報警控制和電爐控制。A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809：通道0~7的地址為7FF8H~7FFFH，使用通道0。3.4功能軟件設計一鍵盤管理模塊上電或復位后系統(tǒng)處于鍵盤管理狀態(tài)，其功能是監(jiān)測鍵盤輸入，接收溫度預置和啟動鍵。程序設有預置溫度合法檢測報警，當預置溫度超過500℃時會報警并將溫度設定在500℃。鍵盤管理子程序流程圖如圖所示。鍵盤管理子程序KIN：KIN：ACAL CHK ；預置溫度合法性檢測MOV BT1，ST1 MOV BT0，ST0 ；預置溫度送顯示緩沖區(qū)ACALL DISP ；二次調(diào)用顯示子程序延時去抖 ACALL KEY；再檢測有無鍵按下表3-1溫度控制軟件數(shù)據(jù)存儲器分配表 LCALL DISP；顯示預置溫度KIN0：ACALL KEY；讀鍵值 JZ KIN0；無鍵閉合和重新檢測 ACALL DISP JZ KIN0 ；無鍵按下重新檢測 JB ACC.1，S10 MOV A，#100 ；百位鍵按下 AJMPSUM圖3-1鍵盤管理子程序流程圖 S10：JB ACC.2，S1 MOV A，#10；十位鍵按下 AJMP SUMS1： JB ACC.3，S0 MOV A，#01 ；個位鍵按下SUM： ADD A，ST0；預置溫度按鍵+1 MOV ST0，A MOV A，#00HADDC A，ST1 MOV ST1，AKIN1：ACALLKEY ；判斷閉合鍵釋放 JNZ KIN1 ；未釋放繼續(xù)判斷 AJMP KIN ；閉合鍵釋放繼續(xù)掃描鍵盤S0：JNBACC.0，KIN ；無鍵按下重新掃描鍵盤 RET ；啟動鍵按下返回KEY：MOV A，P1 ；讀鍵值子程序 CPL A ANL A，#0FH RET 預置溫度合法性檢測子程序CHK(用雙字節(jié)減法比較預置溫度是否大于500℃(01F4H))：CHK： MOV A，#0F4H ；預置溫度上限低8位送A CLR C SUBB A，ST0 ；低8位減，借位送CY MOV A，#01H ；預置溫度上限高8位送A SUBB A，ST1 ；高8位帶借位減 JCOUTA ；預置溫度越界，轉(zhuǎn)報警 MOV A，#00H ；預置溫度合法標志 RETOUTA： MOV ST1，#01H ；將500寫入預置溫度數(shù)據(jù)區(qū) MOV ST0，#0F4H CLR P1.6 ；發(fā)報警信號0.6s ACALL D0.6s SETB P1.6 ；停止報警 RET二顯示模塊顯示子程序的功能是將顯示緩沖區(qū)57H和58H的二進制數(shù)據(jù)先轉(zhuǎn)換成三個BCD碼，分別存入百位、十位和個位顯示緩沖區(qū)（54H、55H和56H單元），然后通過串口送出顯示。顯示子程序DISP：DISP：ACALLHTB；將顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為BCD碼 MOVSCON，#00H；置串行口為方式0 MOVR2，#03H；顯示位數(shù)送R2 MOVR0，#T100；顯示緩沖區(qū)首地址送R0LD：MOVDPTR，#TAB；指向字型碼表首地址MOVA，@R0 ；取顯示數(shù)據(jù) MOVCA，@A+DPTR ；查表 MOV SBUF，A ；字型碼送串行口WAIT：JBCTI，NEXT ；發(fā)送結(jié)束轉(zhuǎn)下一個數(shù)據(jù)并清中斷標志 SJMPWAIT ；發(fā)送未完等待NEXT：INC R0 ；修改顯示緩沖區(qū)指針 DJNZ R2，LD ；判3位顯示完否，未完繼續(xù) RETTAB：… ；字型碼表（略）BCD碼轉(zhuǎn)換子程序HTB：HTB： MOV A，BT0 ；取二進制顯示數(shù)據(jù)低8位 MOV B，#100；除100，確定百位數(shù) DIV AB MOV T100，A ；百位數(shù)送54H單元 MOV A，#10 ；除10，確定十位XCHA，BDIVA，BMOVT10，A；十位數(shù)送55H單元MOV T，B ；個位數(shù)送56H單元MOV A，BT1；取二進制顯示數(shù)據(jù)高8位JNZ LH1 ；高位不為0轉(zhuǎn)LH1繼續(xù)高8位轉(zhuǎn)換RET ；高位為0結(jié)束，返回LH1：MOV A，#06H；高位不為0，低位轉(zhuǎn)換結(jié)果加256（因為溫度數(shù)據(jù)不會大于500，所以高8位最多為01H，即256）ADD A，T DAA ；個位加6（十進制加）MOV T，A ；結(jié)果送回個位MOV A，#05HADDC A，T10DAA ；十位加5（十進制加）MOV T10，A ；結(jié)果送回十位MOV A，#02HADDC A，T100DAA ；百位加2（十進制加）MOV T100，A ；結(jié)果送回百位 RET三溫度檢測模塊A/D轉(zhuǎn)換采用查詢方式。為提高數(shù)據(jù)采樣的可靠性，對采樣溫度進行數(shù)字濾波。數(shù)字濾波的算法很多，這里采用4次采樣取平均值的方法。如前所述，本系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果乘2正好是溫度值，因此，4次采樣的數(shù)字量之和除以2就是檢測的當前溫度。檢測結(jié)果高位存入50H，低位存入51H。溫度檢測子程序流程圖如圖所示。溫度檢測子程序TIN：TIN：MOVTEMP1，#00H ；清檢測溫度緩沖區(qū) MOVTEMP0，#00HMOVR2，#04H ；取樣次數(shù)送R2 MOVDPTR，#7FF8H ；指向A/D轉(zhuǎn)換器0通道LTIN1：MOVX@DPTR，A ；啟動轉(zhuǎn)換HERE：JNBIE1，HERE ；等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 MOVXA，@DPTR ；讀轉(zhuǎn)換結(jié)果ADD A，TEMP0 ；累加（雙字節(jié)加法） MOV TEMP0，A MOVA，#00H ADDC A，TEMP1 MOV TEMP1，ADJNZ R2，LTIN1 ；4次采樣完否，未完繼續(xù) CLR C ；累加結(jié)果除2(雙字節(jié)除法) MOV A，TEMP1 RRC AMOV TEMP1，A 圖3-2溫度檢測子程序流程圖 MOV A，TEMP0RRC A MOV TEMP0，A RET四溫度控制模塊將當前溫度與預置溫度比較，當前溫度小于預置溫度時，繼電器閉合，接通電阻絲加熱；當前溫度大于預置溫度時，繼電器斷開，停止加熱；當二者相等時電爐保持原來狀態(tài)；當前溫度降低到比預置溫度低2℃時，再重新啟動加熱；當前溫度超出報警上下限時將啟動報警，并停止加熱。由于電爐開始加熱時，當前溫度可能低于報警下限，為了防止誤報，在未達到預置溫度時，不允許報警，為此設置了報警允許標志F0。模塊流程見下圖。溫度控制子程序CONT：圖3-3溫度控制流程圖CONT： MOV A，TEMP0 ；當前溫度-預置溫度（雙字節(jié)減） CLR C SUBB A，ST0 MOV B，A ；低8位相減的差值暫存B MOV A，TEMP1 SUBB A，ST1JNC LOFF；無借位，表示當前溫度≥預置溫度，轉(zhuǎn)LOFFJNB F0，LON；當前溫度<預置溫度，判是否達到過預置溫度MOV A，B；若達到過預置溫度，判二者差值是否大于2CLR CSUBB A，#02HJNCACC.7，LOFF；差值不大于2，轉(zhuǎn)LOFFLON：CLR P1.7 ；開電爐 SJMP EXIT ；返回LOFF： SETB F0 ；設置允許報警標志 SETB P1.7 ；關電爐EXIT： RET在此，也可加入PID算法程序來實現(xiàn)PID控制。五溫度越限報警模塊報警上限溫度值為預置溫度+5℃，即當前溫度上升到高于預置溫度+5℃時報警，并停止加熱；報警下限溫度值為預置溫度-5℃，即在當前溫度下降到低于預置溫度-5℃，且報警允許時報警，這是為了防止開始從較低溫度加溫時誤報警。報警的同時也關閉電爐。圖為報警子程序流程圖。報警子程序ALARMALARM： MOVA，TEMP0 ；當前溫度低字節(jié)→A CLR C SUBB A，ST0 ；（當前溫度低字節(jié)-預置溫度低字節(jié)）→AMOVB， A；低字節(jié)相減結(jié)果送B暫存 MOVA，TEMP1；當前溫度高字節(jié)→A SUBB A，ST1；（當前溫度高字節(jié)-預置溫度高字節(jié)）→AJC LA0；有借位，當前溫度小于預置溫度轉(zhuǎn)LA0 SETBF0 ；當前溫度≥預置溫度，允許報警 AJMPLA1LA0：MOVA，ST0；預置溫度低字節(jié)→A CLR C SUBBA，TEMP0；（預置溫度低字節(jié)-當前溫度低字節(jié)）→A MOVB，A ；低字節(jié)相減結(jié)果送B暫存 MOVA，ST1；預置溫度高字節(jié)→A SUBBA，TEMP1；（預置溫度高字節(jié)-當前溫度高字節(jié)）→A圖3-4報警子程序流程圖LA1：XCHA，B；高低字節(jié)互換，判斷相減結(jié)果是否大于5 CLR C SUBB A，#05H ；（低字節(jié)差-5）→A XCH A，B ；（低字節(jié)差-5）→B，高字節(jié)差→A SUBB A，#00H ；（高字節(jié)差-0）→A（因為5的高字節(jié)為0） JC LA2 ；相減結(jié)果小于5，不報警返回 JNB F0，LA2 ；相減結(jié)果≥5，判是否允許報警，不允許則返回CLR P1.6 ；啟動報警 SETB P1.7 ；關電爐 LCALL D0.6s ；報警延時0.6s SETB P1.6 ；關報警LA2： RETD0.6s： （略） ；延時0.6s子程序六主程序和中斷服務子程序主程序采用中斷嵌套方式設計，各功能模塊可直接調(diào)用。主程序完成系統(tǒng)的初始化，溫度預置及其合法性檢測，預置溫度的顯示及定時器0設置。定時器0中斷服務子程序是溫度控制體系的主體，用于溫度檢測、控制和報警（包括啟動A/D轉(zhuǎn)換、讀入采樣數(shù)據(jù)、數(shù)字濾波、越限溫度報警和越限處理、輸出可控硅的控制脈沖等）。中斷由定時器0產(chǎn)生，根據(jù)需要每隔15s中斷一次，即每15s采樣控制一次。但系統(tǒng)采用6MHz晶振，最大定時為130ms，為實現(xiàn)15s定時，這里另行設了一個軟件計數(shù)器。主程序和中斷服務子程序的流程圖如圖所示。主程序MAIN：（數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的定義和初始化部分略） ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP PT0 ORG 0030HMAIN：MOV SP，#59H ；設定堆棧指針 MOVTMOD，#01H ；定時器0初始化MOV TL0，#0B0H ；定時器定時時間100ms MOV TH0，#3CH MOV R7，#150 ；置15s軟計數(shù)器初值 ACALL KIN；調(diào)鍵盤管理子程序 SETB ET0 ；允許定時器0中斷 SETB EA ；開中斷 SETB TR0 ；啟動定時器0 SJMP $定時器0中斷服務子程序PT0：PT0： MOV TL0，#0B0H MOV TH0，#3CH ；重置定時器0初值 DJNZ R7，BACK ；15s到否，不到返回 MOV R7，#150 ；重置軟計數(shù)器初值 ACALL TIN ；溫度檢測MOV BT1，TEMP1 ；當前溫度送顯示緩沖區(qū) MOV BT0，TEMP0 ACALLDISP；顯示當前溫度 ACALLCONT；溫度控制 LCALLALARM；溫度越限報警BACK： RETI圖3-5系統(tǒng)程序總體結(jié)構(gòu)框圖結(jié)論一．本次溫度控制系統(tǒng)設計中存在的問題及其解決方法就本次溫度控制系統(tǒng)設計整體而言完全可以實現(xiàn)對電烤箱溫度的閉環(huán)恒定控制。但是不當之處在所難免。當熱電阻檢測出當前電烤箱所處的溫度時，不能和預置溫度一起以數(shù)字的形式很直觀的對比顯示出來。及操作者無法同時看到電烤箱當前所處的溫度和預置溫度。鑒于此種情況，應再外接一個數(shù)碼顯示器，以軟件程序來實現(xiàn)，將電烤箱當前所處的溫度和預置溫度同時顯示出來；在實際使用過程中，由于電烤箱加熱時有一定得溫度緩沖，即當電烤箱斷電時，加熱并不是立即停止，而是過一段時間后溫度才慢慢的停下來以致開始下降。這樣就使得我們的控制很不準確，會出現(xiàn)嚴重的超溫或者低溫現(xiàn)象。鑒于此種情況，我們應在電烤箱溫度接近我們要求的溫度時，由連續(xù)加熱或連續(xù)降溫改為斷續(xù)加熱或斷續(xù)降溫。二.單片機控制系統(tǒng)的發(fā)展方向本次電烤箱的溫度控制系統(tǒng)是以AT89C5