畢業(yè)論文--電烤箱加熱控制器設(shè)計

1、遼寧工業(yè)大學(xué)單片機原理及接口技術(shù) 課程設(shè)計（論文）題目： 電烤箱加熱控制器設(shè)計院（系）：光伏學(xué)院專業(yè)班級：電氣122學(xué) 號： 5014學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：（簽字）起止時間：課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語院（系人光伏學(xué)院教研室：號 學(xué)4501課程設(shè)計 （論文） 題目課程設(shè)計(論文)任務(wù)rnu 哇 c 婁 1234412 訪 123、怦進(jìn)度計劃glaejpu刖賊鯽他i+'辯 查，c傳、&t禾軟設(shè)答 天天天天天天天天伐 124567891 第第第第笫第第第第指導(dǎo)教師評語及成績s月簽?zāi)陰墝?dǎo)指 答 量質(zhì)文論魏 吋 成 平 總注：成績：平時20%論文質(zhì)量60%答辯20%以百分制計算家用電烤箱是

2、一種具有自動控溫、加熱、定吋等功能的家用廚房器具。制出 的食品色、香、味俱全。本課題主要針對家用電烤箱溫度控制器進(jìn)行研究。本課 題以at89c51單片機系統(tǒng)為核心，對單點的溫度進(jìn)行實吋檢測。采用模擬溫度傳 感器pt100對溫度進(jìn)行檢測；采用串型模數(shù)轉(zhuǎn)換器max 197進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換把溫 度信號調(diào)解轉(zhuǎn)換為電壓信號與at89c51單片機接口設(shè)置led八段數(shù)碼管實時顯 示溫度值。本設(shè)計包括溫度傳感器、a/d轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、溫度顯示模 塊四個部分。文中對每個部分功能、實現(xiàn)過程作了詳細(xì)介紹。關(guān)鍵詞：電烤箱；單片機微處理器；溫度傳感器pt100； 89c51；in目錄第1章緒論11.1溫度控制器概

3、況11.2本文研究內(nèi)容2第2章cpu最小系統(tǒng)設(shè)計32.1電烤箱加熱控制器總體設(shè)計方案32.2 cpu的選擇42. 3數(shù)據(jù)存儲器擴展62.4復(fù)位電路設(shè)計62.5時鐘電路設(shè)計72.6電源電路設(shè)計82.7 cpu最小系統(tǒng)圖8第3章89c51輸入輸出接口電路設(shè)計103.1溫度傳感器的選擇103.2溫度檢測接口電路設(shè)計103.2.1 a/d轉(zhuǎn)換器選擇103.2.2模擬量檢測接口電路圖123.3加熱輸出接口電路設(shè)計123.4人機對話接口電路設(shè)計13第4章電烤箱軟件設(shè)計154. 1軟件實現(xiàn)功能綜述154.2流程圖設(shè)計154.2.1主程序流程圖設(shè)計154.2.2模擬量檢測流程圖設(shè)計174.3程序清單18第5章

4、系統(tǒng)設(shè)計與分析215. 1系統(tǒng)原理圖215.2系統(tǒng)原理綜述21第6章 課程設(shè)計總結(jié)23參考文獻(xiàn)24第1章緒論1.1溫度控制器概況電烤箱作為家用西式小電器之一，在我國隨著人們居住環(huán)境的不斷改善，廚房 的地位也越來越重要。電烤箱易于操作而且制作食物方便，味道保持了傳統(tǒng)燒烤 的美味而被人們爭相購買。在電烤箱的研究過程中，溫度的控制尤為重要，溫度 控制器的研究又顯得舉足輕重。溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然己經(jīng)十分廣泛，但從生產(chǎn)的溫度控 制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高，通日本、美國、徳國等先進(jìn)國家相比有著較 大差距。目前，我國在這方面總體技術(shù)水平處于20世紀(jì)80年代中后期水平，成 熟產(chǎn)品主要以“點

5、位”控制及常規(guī)的pid控制器為主。它只能適應(yīng)一般溫度控制 系統(tǒng)，難于控制滯后、復(fù)雜、時變溫度控制系統(tǒng)。而適應(yīng)于較高控制場合的智能 化、自適應(yīng)控制儀表，國內(nèi)技術(shù)述不十分成熟，形成商品化并在儀表控制參數(shù)的 自整定方面。國外己有較多的成熟產(chǎn)品。但由于國外技術(shù)保密及我國開發(fā)工作的 滯后，述沒有開發(fā)出性能可靠的自整定軟件?？刂茀?shù)大多靠人工經(jīng)驗及現(xiàn)場調(diào) 試確定。國外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在智能化、自適應(yīng)、參數(shù)自整定等方面 取得成果。目前，國外溫度控制系統(tǒng)及儀表止朝著高精度、智能化、小型化等方 面快速發(fā)展。目前社會上溫度控制大多采用智能調(diào)節(jié)器，國產(chǎn)調(diào)節(jié)器分辨率和精度較低， 溫度控制效果不是很理想，但價格

6、便宜，國外調(diào)節(jié)器分辨率和精度較高，價格較 貴。通過對智能控制算法及相關(guān)溫度控制器的深入研究，設(shè)計出了一整套的溫度 控制系統(tǒng)，包括其系統(tǒng)軟硬件組成結(jié)構(gòu)。將嵌入式引進(jìn)溫度控制系統(tǒng)中，加入鍵 盤和lcd顯示。清晰顯示系統(tǒng)的運行狀態(tài)，用戶也可以根據(jù)實際情況通過核心板 鍵盤和計算機隨時更改初始數(shù)據(jù)，使溫控系統(tǒng)更加智能化，更易于操作。這種設(shè) 計方法彌補了國產(chǎn)調(diào)節(jié)器精度較低的缺點。實驗證明。系統(tǒng)在增量式p1d算法的 控制下運用arm控制器系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度達(dá)到0.5°c以內(nèi)，運行速度極快。從市場 角度看，如果我國的大中型企業(yè)將溫度控制，可以降低消耗，控制成本，從而提 高生產(chǎn)效率。嵌入式溫度控制系統(tǒng)符合

7、國家提出的“節(jié)能減排”的要求，符合國家經(jīng)濟發(fā)展政策，具有十分廣闊的市場前景?，F(xiàn)今，應(yīng)用比較成熟的如電力脫硫設(shè)備中，主控制器在主蒸汽溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，已經(jīng)達(dá)到了世界前沿。電力部門1980 年產(chǎn)生廢氣是現(xiàn)今的八倍。節(jié)約了兩倍的初級能源，相當(dāng)于少開采了三個中型煤 礦。如今，在微電子行業(yè)中。溫度控制系統(tǒng)也越來越重要，如單品爐、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)的控制。因此。溫度控制系統(tǒng)經(jīng)濟前景非常廣泛，我國的高新精尖行業(yè)研究 其應(yīng)用的意義更是更加重大。1.2本文研究內(nèi)容本文研究電烤箱溫度控制器。電烤箱由電阻絲加熱，功率達(dá)5kwo通過傳感 器測量溫度并調(diào)節(jié)加熱功率。溫度控制范圍0300°c,可設(shè)定恒溫值。研究

8、包括 cpu最小系統(tǒng)設(shè)計（包括cpu選擇，品振電路，復(fù)位電路）、溫度傳感器選擇 及接口電路設(shè)計、溫度顯示、電熱絲驅(qū)動電路設(shè)計、程序流程圖及程序清單編寫 等步驟。第2章cpu最小系統(tǒng)設(shè)計2.1電烤箱加熱控制器總體設(shè)計方案根據(jù)加熱爐的功能和指標(biāo)要求，本系統(tǒng)可以從元件級開始設(shè)計，選用單片機 為主控機。通過連接外圍控制電路，實現(xiàn)對加熱爐溫度的測量和控制。該系統(tǒng)以 89c51單片機為核心，由溫度傳感器、運算放大器、a/d轉(zhuǎn)換器、輸入光電隔離、 驅(qū)動電路、鍵盤、led顯示電路共同組成。在系統(tǒng)中，溫度的設(shè)置、溫度值及誤差 顯示、控制參數(shù)的設(shè)置、運行、暫停及復(fù)位等功能由鍵盤及顯示電路完成。溫度傳感器把測量的電

9、阻爐溫度信號轉(zhuǎn)換成弱電壓信號，經(jīng)過信號放大電路, 送入低通濾波電路，以消除噪音和干擾，濾波后的信號輸入到a/d轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成 數(shù)字信號輸入89c51單片機。下圖為加熱爐溫度控制系統(tǒng)框圖：圖2.1電烤箱加熱控制器設(shè)計框圖溫度傳感器完成對電烤箱內(nèi)溫度的采集，運算放大器對溫度傳感器的采樣進(jìn) 行放大，a/d轉(zhuǎn)化器完成把模擬量轉(zhuǎn)換成單片機可以識別的數(shù)字信號，單片機的 cpu將對這個信號進(jìn)行處理和響應(yīng)，溫度的數(shù)值通過led顯示器顯示出來，如 果述需要加熱，單片機會對驅(qū)動器發(fā)出指令，驅(qū)動器經(jīng)過光電隔離（提高系統(tǒng)抗 干擾能力）、品閘管（通過控制品閘管的導(dǎo)通來改變溫度）使加熱器的電阻絲發(fā)熱, 繼續(xù)對電烤箱內(nèi)進(jìn)行

10、加熱；用戶可以通過鍵盤對溫度進(jìn)行手動控制；電壓同步信 號完成將220v的交流電轉(zhuǎn)換成單片機的工作電壓直流電+5vo2.2 cpu的選擇本次設(shè)計的溫度控制系統(tǒng)精度較高，需要的1/0接口也比較多，因此采用 at89c51單片機作為本系統(tǒng)的微處理器。at89c51是一個低電壓,高性能cmos 8位單片機，40個引腳，32個外部雙 向輸入/輸出(1/0)端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器, 2個全雙工串行通信口。片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的flash只讀程序存儲器 和128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(ram),可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可 以在線編程。器件采用atm

11、el公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和flash存儲單元，內(nèi)置功能強大 的微型計算機的at89c51提供了高性價比的解決方案。因此此單片機完全能滿足 溫度控制系統(tǒng)的要求。at89c51的主要特性如下：1、壽命達(dá)1000寫/擦循環(huán)2、數(shù)據(jù)保留時間：10年3、全靜態(tài)工作：0hz-24mhz4、三級程序存儲器鎖定5、 128b 內(nèi)部 ram4kb 內(nèi)部 rom6、4個并行i/o 口，共32條可單獨編程的i/o線7、2個16位定時器/計數(shù)器8、5個中斷源，2個中斷優(yōu)先級9、可編程串行通道10、低功耗閑置和掉電模式11、片內(nèi)振蕩器和時鐘電路89

12、c51單片機的接法及引腳功能為：vcc (40)：接+5v 電源gnd (20)：接地p0 口 (39-32)： p0 口為8位漏極開路雙向i/o 口，每個引腳可吸收8個ttl 門電流。p1 口 (1-8)： p1 口是從內(nèi)部提供上拉電阻器的8位雙向i/o 口，p1 口緩沖 器能接收和輸出4個ttl門電流。p2 口(21 28)： p2 口為內(nèi)部上拉電阻器的8位雙向i/o 口，p2 口緩沖器可本科牛課程設(shè)計(論文)接收和輸出4個ttl門電流。p3 口(1017)： p3 口是8個帶有內(nèi)部上拉電阻器的雙向i/o 口，可接收和 輸出4個ttl h電流，p3 口也可作為at89c51的特殊功能口。r

13、st (9)：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位時，要保持rst引腳2個機器周期的高電 平時間。ale/pr0g (30)：當(dāng)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止脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6,它可用作對外 部輸出的脈沖或用于定時目的，要注意的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳 過1個ale脈沖。psen (29)：外部程序存儲器的讀選通信號。在由外部程序存儲器取值期間, 每個機器周期2次psen有效，但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這2次有效的psen 信號將不出現(xiàn)。ea/vppc31)：

14、當(dāng)ea保持低電平時，外部程序存儲器地址為(0000h-ffffh) 不管是否有內(nèi)部程序存儲器。flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源 (vpp)oxtal1 (19)：反向振蕩器放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。t2/f1 ot2ex/p 1 1f 12f1. 3 f1. 45p1. 6p1. 7rstrxd/p3 otxd/p3 1 int0/p3.2 int1/p3. 3to/p3. 1t1/p3. 5wr"/f3 6 rd/p3. 7xtal2xtal 1vss1io23933843715361635734833932iioh131111 11301112291

15、328114271152611625172 1118231119221120211圖2. 2 89c51引腳圖vccfo o/ado fo 1/ad1 fo.2/ad2 fo 3/ad3 fo. 1/ad4 po. 5/ad5 po. 6/ad6 po.7/ad7 ea ale/prog psenp2. 6/a11 2. 5/a13 p2.4/a12 p2. 3/a1 1 p2. 2/a1o p2.1/a9 p2. o/a8xtal2 (18)：來自反向振蕩器的輸出。2.3數(shù)據(jù)存儲器擴展由于本次設(shè)計中選用的cpu, 89c51單片機的內(nèi)部僅有128個字節(jié)的ram, 在實時采集電壓、電流和隔離開

16、關(guān)、斷路器的閉、合，以及對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 等，僅靠片內(nèi)提供的ram容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，這就需要擴展外部數(shù)據(jù)存儲器。本次 設(shè)計的數(shù)據(jù)存儲器的電路采用8k的靜態(tài)6264數(shù)據(jù)存儲器。具體擴展如下所示： 6264數(shù)據(jù)存儲器的容量為8ko共有13根地址線a0-a12o其中，低八位地址線 通過鎖存器與89c51的p0 口相連，高5位與89c51的p2.0-p2.4相連。當(dāng)89c51 發(fā)出13位地址信息時，分別選中6264片內(nèi)8kb存儲器中個單元，而8根數(shù)據(jù)線 直接與89c51的p0 口相連。6264的0e端與89c51的rd相連。6264的we端 與89c51的wr相連。6264的片選線ce直接連89c51的

17、p2.6。t 31也dais 也4a12 _r2ya1lp22a10也0a8k17 k16bu5 pu4pq3 pq2p0丨 pqoio 1722入 16272x20252242323222242125.耳77h7t231。3164155126976859210iy ijb >ixi?t5»m19ie77tti£zid6264圖2.3數(shù)據(jù)存儲器擴展圖2.4復(fù)位電路設(shè)計單片機的復(fù)位電路分上電復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種方式。a. 上電復(fù)位：在加電之后通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。當(dāng)vcc的上升時間不超過 1ms,就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位，即接通電源就完成了系統(tǒng)的初始化電路原理

18、圖。 rst上的電壓必須保證在斯密特觸發(fā)器的閥值電壓以上足夠長時間，滿足復(fù)位操作 的要求。b. 按鍵復(fù)位：程序運行岀錯或操作錯誤使系統(tǒng)處丁-死鎖狀態(tài)時，為了擺脫困境，也需按復(fù) 位鍵以重新啟動。rst引腳是復(fù)位信號的輸入端，復(fù)位信號是高電平有效。按鍵復(fù)本科生課程設(shè)計（論文）位又分按鍵脈沖復(fù)位和按鍵電平復(fù)位。電平復(fù)位將復(fù)位端通過電阻與vcc相連，按 鍵脈沖復(fù)位是利用rc分電路產(chǎn)生正脈沖來達(dá)到復(fù)位的。±,00k2圖2.4復(fù)位電路原理圖2.5時鐘電路設(shè)計單片機內(nèi)部有一個高增益反向放大器，輸入端為芯片引腳，輸出端為引腳。 而在芯片外部和之間跨接品體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振 蕩

19、器。品體震蕩頻率高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也高，單片機運行速度也就快，但反 過來運行速度快對存儲器的速度要求就高，對印制電路板的工藝耍求也高，所以, 這里使用震蕩頻率為12mhz的石英品體。震蕩電路產(chǎn)生的震蕩脈沖并不直接是使 用，而是經(jīng)分頻后再為系統(tǒng)所用，震蕩脈沖經(jīng)過二分頻后才作為系統(tǒng)的時鐘信號。 在設(shè)計電路板時，振蕩器和電容應(yīng)盡量靠近單片機，以避免干擾。需耍注意的是: 電路板時，振蕩器和電容應(yīng)盡量安裝得與單片機靠近，以減小寄生電容的存在更 好的保障振蕩器穩(wěn)定、可靠的工作電路圖如圖所示。3®外三哥;缶c5圖2.5時鐘電路原理圖2.6電源電路設(shè)計控制系統(tǒng)主控制部分電源需要用5v直流電源供電，

20、其電路如圖310所示，把 頻率為50hz、有效值為220v的單和交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定的5v直流電壓。其主 要原理是把單和交流電經(jīng) 過電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成 穩(wěn)定的直流。由于輸入電壓為電網(wǎng)電壓，一般情況下所需直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有 效值相差較大，因而電源變壓器的作用顯現(xiàn)出來起到降壓作用。降壓后還是交流 電壓，所以需要整流電路把交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓。由于經(jīng)整流電路整流后的 電壓含有較大的交流分量，會影響到負(fù)載電路的正常工作。需通過低通濾波電路 濾波，使輸岀電壓平滑。穩(wěn)壓電路的功能是使輸岀直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波 動和負(fù)載電阻變化的影響，從而獲得穩(wěn)定性足夠高的直流

21、電壓。電路使用集成穩(wěn) 壓芯片lm7805解決了電源穩(wěn)壓問題。2.7 cpu最小系統(tǒng)圖89c51單片機為40引腳雙列直插芯片,有四個i/o口 （p0、pl、p2、p3） , 89c51 單片機共有4個8位的i/o口（p0、pl、p2、p3）,每一條i/o線都能獨立地作為輸出 或輸入。單片機的最小系統(tǒng)電路原理圖如圖32所示，18引腳和19引腳接時鐘電路，本科生課程設(shè)計（論文）xcc圖2.6最小系統(tǒng)圖xtal1接外部晶振和微調(diào)電容的一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入, xtal2接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出。 第9引腳為復(fù)位輸入端，接上電容，電阻及開關(guān)后能夠形成

22、上電復(fù)位電路。第3章89c51輸入輸出接口電路設(shè)計3.1溫度傳感器的選擇本課設(shè)要求測量的溫度范圍是0-300°c , pt100熱電阻的測溫范圍是 200800°c,滿足設(shè)計耍求。雖然k型熱電偶也可以滿足設(shè)計要求，但是在低溫 時一般常用pt100,因為它在低溫時精度較高，運行速度較快。pt100溫度傳感器為止溫度系數(shù)熱電阻傳感器，主要技術(shù)參數(shù)如下： 測量范圍:-200°c+850°c； 允許偏差值 a °c： a 級 ±(0.15 + 0.002|r|), b 級 ±(0.30 + 0.005|r|)； 響應(yīng)時間v30s；

23、最小置入深度：熱電阻的最小置入深度200mm； 允通電流w5ma。另外，pt100溫度傳感器述具有抗振動、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、耐高壓等優(yōu) 點。鉗熱電阻的線性較好，在0100攝氏度之間變化時，最大非線性偏差小于 0.5攝氏度。鉗熱電阻阻值與溫度關(guān)系為： -200°c<t<0°c時，心=100*1 +如+ 肘+"*(/_100)； 0°cwtw850°c時，心=100*(1 +如+式中，a=0.00390802； b二0.000000580； c=0.0000000000042735o 可見 pt100 在常溫0100攝氏度之間變化時線

24、性度非常好，其阻值表達(dá)式可近似簡化為： 心二100*(1 +如)，當(dāng)溫度變化1°c, pt 100阻值近似變化0.39q。3.2溫度檢測接口電路設(shè)計321 a/d轉(zhuǎn)換器選擇本設(shè)計要求溫度在0300范圍內(nèi)，要是選用8位分辨率的a/d轉(zhuǎn)換器不能滿足 耍求，所以必須選擇12位分辨率的a/d轉(zhuǎn)換器。12位分辨率的a/d轉(zhuǎn)換器中最常 使用的就是由美國美信公司生產(chǎn)的max197.它是可程控多量程8通道12位多路 復(fù)用a/ d轉(zhuǎn)換集成電路，具有5mhz的跟蹤/保持帶寬、100ks/ s的采樣速率、可 編程控制的內(nèi)/外部時鐘與采樣模式、8 + 4位并行接口、三種電源關(guān)閉模式(包括一種硬觸發(fā)關(guān)閉和兩種

25、可編程式軟關(guān)閉）omax197用標(biāo)準(zhǔn)微處理器接口，通過讀寫 三態(tài)數(shù)據(jù)i/o端口可以控制對數(shù)據(jù)總線的訪問與釋放。clkwrhbenshowd7d8dsd4dsrd11d2/d1od1/d9d0/d3max 197dgndvdorefrefadjintch7ch6chsch4ch3ch2chicho圖3.2.1 max 197引腳圖max 197的引腳功能：1 clk時鐘輸入。在內(nèi)部時鐘模式下，從該引腳接一 100pf的電容可獲得1.56mhz內(nèi)部時鐘2cs片選，低電平有效3 wr當(dāng)cs為低電平時,在內(nèi)部時鐘模式下,wr的上升沿將鎖存設(shè)置并開始一個自動采集和轉(zhuǎn)換周期,在外部時鐘模式下,wr處的第一

26、個上升沿開始采集，第二個上升沿結(jié)束采集并進(jìn)入轉(zhuǎn)換周期4 rd當(dāng)cs低電平時,rd上的下降沿使數(shù)據(jù)處于數(shù)據(jù)總線上可被讀取5hben用于12位轉(zhuǎn)換結(jié)果的多路復(fù)用。當(dāng)hben為低電平時可讀取結(jié)果的高4位，當(dāng) 為高電平時，可讀取結(jié)果的低8位6shdn設(shè)置電源關(guān)閉模式714dod11三態(tài)數(shù)字i/o端口15 agnd模擬信號地1623 ch0 - ch7模擬信號輸入通道24 int當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束且數(shù)據(jù)可被訪問時為低電平25 refadj帶寬基準(zhǔn)電壓調(diào)整引腳。當(dāng)ref引腳使用外部基準(zhǔn)電壓時直接接vdd,否則旁路一0.01嚇的電容26 ref基準(zhǔn)緩存輸出和緩存輸入引腳。在用內(nèi)部基準(zhǔn)電壓時，基準(zhǔn)緩存輸出一4. 09

27、6v的 名義電壓，并可通過refadj引腳調(diào)整。在用外部基準(zhǔn)電壓時，則通過refadj 直接接vdd使基準(zhǔn)緩存無效27 vdd + 5v 電源28 dgnd數(shù)字信號地3.2.2模擬量檢測接口電路圖熱電阻測溫是基于金屈導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫 度測量的。通常將其放在電橋的橋臂上，溫度變化時，熱電阻兩端的電壓信號被 送到儀器放大器lm741的輸入端，經(jīng)過儀器放大器放大后的電壓輸岀送給 max197a/d轉(zhuǎn)換芯片，從而把熱電阻的阻值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。電路原理圖如圖322 所示。cikrurffadjagnd dgndvccir nr1n 伽chich2ch3ch4ch5c(i6ch

28、7vt)dshdldobkdiiwd2.d10d3.d113i)5i)6d7int1412 tf to f<jnd<ax97pipi円plplplpl7p2.o/a86p2/a95p2.2/ai04p2.3/ai i3p2.4/ai22p2.5/ai3.1p2.6/a14pl.0 p2.7/a15 poo'ado p3.0 rxd p0.1.ad1 p3j7xd p0.2>d2 p52顧 po.衆(zhòng)ad3 p3.3.wt p04aim p3.4.-7v po.5.w5p3.5/np0.6.ad6 p3.6,殛 理天ad7 p3.7.rd 百alextau xtal2 r

29、st際89c5k40)圖3.2.2溫度檢測接口圖3.3加熱輸出接口電路設(shè)計輸出通道采用motorola公司推岀的單片集成可控硅驅(qū)動器件m0c3041來作 為輸出的驅(qū)動控制。m0c3041芯片是一種集成的帶有光電耦合的雙向可控硅驅(qū)動 電路。它的內(nèi)部集成了發(fā)光二極管、雙向可控硅和過零出發(fā)電路等器件。它由輸 入和輸出兩部分組成。輸入部分是一個碑化纟家發(fā)光二極管，在515ma止向電流的 作用下發(fā)出足夠強度的紅光外去觸發(fā)輸出部分；輸出部分包括一個硅光敏雙向可 控硅和過零出發(fā)器，在紅外線的作用下，雙向可控硅雙向?qū)?，與過零觸發(fā)器一 起輸出同步觸發(fā)脈沖，去控制執(zhí)行機構(gòu)（外部的雙向可控硅）10c3041組成的

30、過 零出發(fā)雙向可控硅電路簡單可靠，電路圖如下圖所示6i54)moc3041121 a3圖3. 3. 1m0c3041內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部引腳圖r13220acr14r12mt圖3.3.2加熱系統(tǒng)圖3.4人機對話接口電路設(shè)計鍵盤采用行列式和外部中斷相結(jié)合的方法，圖3-4中各按鍵的功能定義如下表 lo其中設(shè)置鍵與單片機的into腳相連,s0- -s9、yes、no用四行三列接單片機po 口，rest鍵為硬件復(fù)位鍵，與r、c構(gòu)成復(fù)位電路。鍵盤模塊電路如圖3. 4所示。按鍵鍵名功能rest復(fù)位鍵使系統(tǒng)復(fù)位ret設(shè)置鍵使系統(tǒng)產(chǎn)生中斷，進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)sos9數(shù)字鍵設(shè)置用戶需要的溫度yes確認(rèn)鍵用戶設(shè)定目標(biāo)溫度后進(jìn)

31、行確認(rèn)no清除鍵用戶設(shè)定溫度錯誤或按了 yes鍵后使用vcc圖3. 4鍵盤電路06表3.4鍵盤功能表第4章電烤箱軟件設(shè)計4.1軟件實現(xiàn)功能綜述本次設(shè)計的軟件主要實現(xiàn)的功能為:溫度傳感器測量的溫度信號經(jīng)max197進(jìn) 行信號的放大與a/d轉(zhuǎn)換，把轉(zhuǎn)換好的數(shù)字量輸入單片機，經(jīng)過標(biāo)度變換、顯示 碼處理后將顯示碼送到數(shù)碼管上顯示出來。同時，單片機對輸入的數(shù)字量進(jìn)行處 理，經(jīng)過p1d控制算法對溫度進(jìn)行控制。此外，軟件述應(yīng)該實現(xiàn)按鍵操作，例如 設(shè)置參數(shù)的功能。為了能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能，經(jīng)過認(rèn)真的分析和整理，以及對整體功能進(jìn)行細(xì)化、 分配，把系統(tǒng)的程序劃分為以下幾個主要模塊：1、初始化模塊：通過該模塊來對堆棧、

32、定時器、計數(shù)器、中斷和特殊功能寄 存器進(jìn)行賦值，有關(guān)寄存器的清零，以及計數(shù)器/定時器的初值存放等。2、按鍵操作模塊：該模塊能夠在系統(tǒng)一上電后就開始對鍵盤進(jìn)行掃描，一旦 在相應(yīng)時刻檢測到有鍵按下，就會相應(yīng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行處理程序，處理完畢后能夠返回 主程序。3、a/d轉(zhuǎn)換模塊：把溫度傳感器測量的溫度信號經(jīng)max665轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。4、標(biāo)度變換：主要是把數(shù)字量轉(zhuǎn)換為要顯示的物理量。5、顯示模塊：該模塊應(yīng)能夠把溫度值進(jìn)行準(zhǔn)確顯示，并且能顯示溫度上下 限及各種參數(shù)。6、控制算法模塊：采用pid控制算法對溫度進(jìn)行控制。除了上述功能以外，本著操作友好、功能齊全、安全可靠的設(shè)計原則。4.2流程圖設(shè)計421主程序流程

33、圖設(shè)計主程序主要實現(xiàn)系統(tǒng)的初始化，鍵值處理，a/d轉(zhuǎn)換，顯示數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的初始化包括寄存器的初始化（控制寄存器、堆棧、中斷寄存器等），通 信的初始化（串口的初始化，max 197的初始化，通信緩沖區(qū)的初始化），led 顯示的初始化，輸出端口的初始化，采集、累計數(shù)據(jù)的初始化。鍵值處理包括對系統(tǒng)三個鍵的判斷與處理。a/d轉(zhuǎn)換包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（主耍實現(xiàn)將測量電路監(jiān)測到的電壓信號轉(zhuǎn)換成led 顯示所需的數(shù)據(jù)類型）。顯示數(shù)據(jù)包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（主要實現(xiàn)將各類參數(shù)、測量數(shù)據(jù)、計算累計值等轉(zhuǎn) 換成led顯示所需的數(shù)據(jù)類型）和顯示屏的刷新（包括刷新采集數(shù)據(jù)屏和根據(jù)按 下的鍵更改顯示屏）。led顯示4.2.2模擬量檢測流程

34、圖設(shè)計由于干擾的存在，可能導(dǎo)致a/d轉(zhuǎn)換的結(jié)果與爐溫出現(xiàn)差異，為了提高系 統(tǒng)的可靠性和信號的真實性，采用程序計算的方法對采樣信號進(jìn)行平滑加工，從 而克服虛假信號，這種算法稱為數(shù)字濾波。數(shù)字濾波的方法有以下幾種： 限幅濾波，其基本方法是通過比較相鄰（n和ml時刻）的兩個采樣值f和 如果它們的差值過大.超出了參數(shù)可能的最大變化范圍，則認(rèn)為發(fā)生了隨c9o機干擾，并視后一次采樣值吳。為非法值，應(yīng)予剔除。 中值濾波，就是連續(xù)采樣三次，取中間值作為本次采樣值。 算術(shù)平均濾波，就是連續(xù)取幾個采樣值進(jìn)行算術(shù)平均。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:因算術(shù)平均濾波方法簡單、數(shù)據(jù)采集更加精確，濾波結(jié)果就是對單點溫度多 次采樣的平均值

35、，更加準(zhǔn)確的反應(yīng)了被測溫度的大小，因此，本系統(tǒng)采用了算術(shù) 平均濾波法。設(shè)計時，外部輸入的模擬量信號首先由傳感器送入測控器，然后進(jìn) 行模擬量采集，在一次采樣間隔時間t內(nèi)，依次將各輸入量輪流接到a/d轉(zhuǎn)換器 進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換。為了準(zhǔn)確地反映被測信號，防止干擾，對每一路信號在20 ms內(nèi) 采集4次，即采樣間隔時間t=5ms, 4次采集完成后再將4次采集的值求平均得 出此次采集的結(jié)果。在20ms的采集完成后，耍將數(shù)據(jù)按照量程或計算公式轉(zhuǎn)換 為有實際意義的數(shù)據(jù)，并根據(jù)報警界限判斷數(shù)據(jù)是否有低于下限或超出上限的報開始4.3程序清單org0000hajmp startorg0003 hajmp pitoorg0

36、030hstart: clr pl.7clrpl.3clrpl.5setbpl.6movr4,#00hmovsp,#60hmovpsw, #00hmovro,#20hmovr7,#60hml:mov r0,#00hinc rodjnzr7,mlclr itomain: lcall gettemperss:lcall get temperlcalldisplaylcallbijiaolcallxiaoyulcalljixianjnbdeyuclrpl.3setbpl.6clrdeyulcallgettemperlcalldisplayajmptt2lcalldisplaymun: push ps

37、wmovro, #7ahmova, r0swapadecroadda, r0movr1,aanla,#0f0hswapamovb,#10mulabmovr2,amova,r1anla, #0fhadda, r2mov38h,amovro, #78hmov39h, r0poppswretbijiao:movmov40h,amova,38hclrccjnea, 4oh,l1mova, 39hcjnea, 30h, lisetbdeyusjmpl2li:jc l2setbdayusjmpl2l2:reta, 29h第5章系統(tǒng)設(shè)計與分析5.1系統(tǒng)原理圖jjkrt10041ckmrwiv? (kds1r ，pij"4fi.6 pi.5-j pi.4 pi.3