電烤箱溫度控制系統(tǒng)

1、電烤箱溫度控制系統(tǒng)目錄1緒論11.2系統(tǒng)方案11.2.1PLC溫度控制系統(tǒng)11.2.2單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)21.3選擇控制方案22硬件設(shè)計(jì)42.1 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)42.1.1中央處理器CPU42.1.2 AT89C51單片機(jī)引腳功能52.1.3 AT89C51單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)72.1.4AT89C51單片機(jī)的并行I/O端口72.1.5AT89C51單片機(jī)時(shí)鐘電路及時(shí)序82.1.6復(fù)位電路82.1.7AT89C51單片機(jī)的指令系統(tǒng)92.1.8 74LS37392.2 傳感器電路設(shè)計(jì)102.2.1傳感器概述102.2.2傳感器的基本特性102.2.3熱電阻的測(cè)量電路及應(yīng)用122.3 A/D轉(zhuǎn)換電路

2、設(shè)計(jì)122.3.1逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809122.3.2 AT89C51單片機(jī)與ADC0809接口142.4 放大器電路設(shè)計(jì)152.5 鍵盤(pán)及顯示電路的設(shè)計(jì)162.5.1鍵盤(pán)接口電路162.6 抗干擾電路設(shè)計(jì)192.6.1電磁干擾的形成因素192.6.2干擾的分類(lèi)192.6.3單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)電磁干擾控制的一般方法192.6.4硬件抗干擾措施203軟件設(shè)計(jì)223.1工作流程223.2功能模塊223.3資源分配223.4軟件部分設(shè)計(jì)22373.4.1鍵盤(pán)管理223.4.2溫度顯示253.4.3溫度檢測(cè)263.4.4溫度控制283.4.5溫度越限報(bào)警303.4.6主程序和中斷服務(wù)子程序3

3、1總結(jié)33致謝34參考文獻(xiàn)35附錄36摘要隨著機(jī)電控制技術(shù)的發(fā)展，主要體現(xiàn)出了單片機(jī)和PLC兩種控制方式。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)控制。單片機(jī)在日常生活中的運(yùn)用越來(lái)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(jī)械都要對(duì)溫度進(jìn)行控制.甚至在有些產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中溫度的控制直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。單片機(jī)溫度控制無(wú)論是現(xiàn)在還是未來(lái)都會(huì)起到重要作用。本文介紹了以AT89C51單片機(jī)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(gè)部分組成：硬件部分和軟件部分。其中硬件部分包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)電路、傳感器電路、放大器電路、轉(zhuǎn)換器電路、以及鍵盤(pán)和顯示電路。軟件部分包括：主程序、運(yùn)算控制

4、程序、以及各功能實(shí)現(xiàn)模塊的程序。文章最后對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)。對(duì)溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展提出了幾點(diǎn)建議。關(guān)鍵詞:單片機(jī);傳感器; 控制程序1緒論溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常遇到的過(guò)程控制，有些工藝過(guò)程對(duì)其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，因而設(shè)計(jì)一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價(jià)值的。根據(jù)溫度變化快慢，并且控制精度不易掌握等特點(diǎn)，本文電烤箱的溫度控制為模型，設(shè)計(jì)了以AT89C51單片機(jī)為檢測(cè)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(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制算法新穎，控制精度高，有較強(qiáng)的通用性。1.1技術(shù)指標(biāo) 電烤箱的具體指標(biāo)如下： (1) 電烤箱由2 kW電爐

5、加熱，最高溫度為500。 (2) 電烤箱溫度可預(yù)置，烤干過(guò)程恒溫控制，溫度控制誤差±2。 (3) 預(yù)置時(shí)顯示設(shè)定溫度，烤干時(shí)顯示實(shí)時(shí)溫度，顯示精確到1。(4) 溫度超出預(yù)置溫度±5時(shí)發(fā)聲報(bào)警。(5) 對(duì)升降溫過(guò)程的線性沒(méi)有要求。1.2系統(tǒng)方案1.2.1PLC溫度控制系統(tǒng)(1)PLC的定義可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)算和算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字化或模擬式的輸入/輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。(2)PLC的特點(diǎn)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)是復(fù)雜多樣的，它們對(duì)控制

6、的要求也各不相同1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)：PLC用軟件取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的十分之一以下，大大減少了因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障。2.硬件配套齊全，使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)：PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的硬件裝置。3.編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)：梯形圖是使用的最多的PLC編程語(yǔ)言，其電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語(yǔ)言形象直觀，易學(xué)易用，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只需花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖語(yǔ)言，并用來(lái)編制用戶程序。4.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少：PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)

7、間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。PLC的梯形圖程序可以用順序控制設(shè)計(jì)法來(lái)設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方法很有規(guī)律，容易掌握?？梢栽趯?shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試PLC的程序，用小開(kāi)關(guān)來(lái)模擬輸入信號(hào)，通過(guò)個(gè)輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管的狀態(tài)來(lái)觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)，調(diào)試的時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少的多。5.功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高：一臺(tái)小型的PLC內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價(jià)格比。PLC可以通過(guò)通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。6.維修工作量小，維修方便：PLC的故障率很低，并且有完善的故障診斷功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)

8、發(fā)生故障時(shí)，根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程軟件提供的信息，可以很方便地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。1.2.2單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)(1)單片機(jī)的定義單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器、RAM、只讀存儲(chǔ)器、ROM多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算系統(tǒng)。（2）單片機(jī)的特點(diǎn)：1. 有優(yōu)異的性能價(jià)格比。 2. 集成度高，體積小，可靠性好。 3.控制能力強(qiáng)。 4.低功耗,低電壓,便于生產(chǎn)便攜式

9、產(chǎn)品。5.易擴(kuò)展。目前，應(yīng)用廣泛的主流機(jī)型是80C51系列8位單片機(jī)。該機(jī)型具有性能價(jià)格比高；開(kāi)發(fā)裝置多；國(guó)內(nèi)技術(shù)人員熟悉；芯片功能夠用適用；有眾多芯片制造廠商加盟，可廣泛選擇等優(yōu)點(diǎn)，此次我們采用美國(guó)intel公司生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)，其中主要包括有CPU、存儲(chǔ)器（RAM和ROM）、IO接口電路及時(shí)鐘電路等1.3選擇控制方案通過(guò)比較單片機(jī)與PLC的性價(jià)比，本文電烤箱的溫度控制為模型，設(shè)計(jì)了以AT89C51單片機(jī)為檢測(cè)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(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制算法新穎，控制精度高，有較強(qiáng)的通用性。產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也

10、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(dòng)態(tài)特性來(lái)講，基本上都是具有純滯后的一階環(huán)節(jié)，當(dāng)系統(tǒng)精度及溫控的線性性能要求較高時(shí)，多采用PID算法來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度控制。本系統(tǒng)是一個(gè)典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)。從技術(shù)指標(biāo)可以看出，系統(tǒng)對(duì)控制精度的要求不高，對(duì)升降溫過(guò)程的線性也沒(méi)有要求，因此，系統(tǒng)采用最簡(jiǎn)單的通斷控制方式，即當(dāng)烘干箱溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)斷開(kāi)加熱電爐，當(dāng)溫度降到低于某值時(shí)接通電爐開(kāi)始加熱，從而保持恒溫控制。 2硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件部分包括單片機(jī)電路、A/D轉(zhuǎn)換器電路、放大器電路、傳感器電路、鍵盤(pán)及顯示電路五部分。其各部分連接關(guān)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(jī)電路設(shè)計(jì)

11、隨著社會(huì)的發(fā)展，單片機(jī)以其體積小、可靠性高、使用方便等特點(diǎn)在社會(huì)生活中達(dá)到廣泛應(yīng)用。根據(jù)溫度控制的特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)。以下對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)介紹。AT89C51單片機(jī)是美國(guó)Intel公司的8位高檔單片機(jī)系列。也是目前應(yīng)用最為廣泛的一種單片機(jī)系列。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化框圖如下所示。AT89C51系列單片機(jī)主要有CPU、存儲(chǔ)器（包括RAM和ROM）、IO接口電路及時(shí)鐘電路等部分組成。2.1.1中央處理器CPU中央處理器CPU是單片機(jī)的核心。是計(jì)算機(jī)的控制指揮中心。同一般微機(jī)的CPU類(lèi)似。AT89C51單片機(jī)內(nèi)部CPU包括控制器和運(yùn)算器兩部分。如圖2-2AT89C51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化框圖1

12、.運(yùn)算器AT89C51運(yùn)算器電路以算術(shù)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(jī)共同組成。它主要完成數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、位變量處理和數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮?。運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)由程序寄存器PSW保存。算術(shù)邏輯單元ALU與累加器ACC、寄存器B算術(shù)邏輯單元ALU不但能完成8位二進(jìn)制的加、減、乘、除等算數(shù)運(yùn)算。而且還能對(duì)8位變量進(jìn)行邏輯“與”“或”“異或”循環(huán)位移等邏輯運(yùn)算。累加器ACC(簡(jiǎn)稱(chēng)累加器A) 為一個(gè)8位寄存器，它是CPU中使用最頻繁的寄存器。專(zhuān)門(mén)存放操作數(shù)或運(yùn)算結(jié)果。圖2.2 AT89C51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化框圖程序狀態(tài)寄存器程序狀態(tài)寄

13、存器PSW是一個(gè)8位的狀態(tài)寄存器。用于存放標(biāo)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(guò)程中自動(dòng)設(shè)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(jìn)位標(biāo)志位CY、輔助進(jìn)位標(biāo)志位（或稱(chēng)半進(jìn)位）AC、用戶自定義標(biāo)志位F0、工作寄存器組選擇位RS1、RS0、溢出標(biāo)志位OV、奇偶標(biāo)志位P.控制器控制部件是單片機(jī)的神經(jīng)中樞。它包括程序計(jì)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(shí)器控制電路等。它先以主振頻率為基準(zhǔn)發(fā)出CPU的時(shí)序?qū)χ噶钸M(jìn)行譯碼，然后發(fā)出各種控制信號(hào)。完成一系列定時(shí)控制的微操作。用來(lái)協(xié)調(diào)單片機(jī)各

14、部分正常工作。2.1.2 AT89C51單片機(jī)引腳功能AT89C51系列單片機(jī)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(jī)40個(gè)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(gè)引腳，其中4個(gè)引腳是不使用的。由于89C51單片機(jī)是高性能的單片機(jī)。同時(shí)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(jī)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(duì)用外部時(shí)鐘時(shí)，

15、對(duì)于HMOS單片機(jī),XTAL1腳接地，XTAL2腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。對(duì)CHMOS單片機(jī)XTAL1腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端，XTAL2腳空不接。 圖2.3 單片機(jī)引腳圖3.引腳功能IO引腳共32根。PO口：P0.0-P0.7統(tǒng)稱(chēng)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(chǔ)器與不擴(kuò)展I/O口時(shí)，可作為準(zhǔn)雙向輸入/輸出口。在接有片外存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O時(shí)，P0口分時(shí)復(fù)用為低8位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線。 P1口：P1.0-P1.7統(tǒng)稱(chēng)為P1口。是8位準(zhǔn)雙向I/O口線。P1口作為通用的I/O口使用。 P2口：P2.0-P2.7統(tǒng)稱(chēng)為P2

16、口。是8位準(zhǔn)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(chǔ)器的高8位地址線。與P0口組成16位片外存儲(chǔ)器單元地址。 P3口：P3.0-P3.7統(tǒng)稱(chēng)為P3口。是8位準(zhǔn)雙向I/O口線。P3口除作為準(zhǔn)雙向口使用外。每個(gè)引腳還具有第二功能。P3口的每一個(gè)引腳均可獨(dú)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P3.0 RXD串行口輸入P3.1 TXD 串行口輸出P3.2 外部中斷0輸入P3.3 外部中斷1輸入P3.4 T0 定時(shí)/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入P3.5 T1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器1輸入P3.6 片外RAM寫(xiě)選通信號(hào)（輸出）P3.7 片外RAM讀選通信號(hào)（輸出）4控制線控制線共四

17、根:ALE/PROG 地址鎖存有效信號(hào)輸出率。PSEN 片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端低電平有效。RST/VPD 復(fù)位信號(hào)備用電源輸入信號(hào)。EA/VPP 片外程序存儲(chǔ)器選用端。2.1.3 AT89C51單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)AT89C51單片機(jī)的存儲(chǔ)器物理結(jié)構(gòu)上分為片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外程序存儲(chǔ)器4個(gè)存儲(chǔ)空間。2.1.4AT89C51單片機(jī)的并行I/O端口AT89C51單片機(jī)有4個(gè)8位并行I/O端口（P0、P1、P2、P3）每個(gè)端口都各有8條I/O口線，每條I/O口線都獨(dú)立地用作輸入輸出，在具有片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，P2口送出高8位地址，P0口分時(shí)送出低8位地址和8

18、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(gè)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(gè)三態(tài)雙向口，可作為地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用口，也可作為通用I/O接口。2.P1口。P1口為準(zhǔn)雙向口，它在結(jié)構(gòu)上與P0口的區(qū)別在與輸出驅(qū)動(dòng)部分。其輸出驅(qū)動(dòng)部分由場(chǎng)效應(yīng)管V1與內(nèi)部上拉電阻組成，當(dāng)某某位輸出高電平時(shí)，可以提供上拉電流負(fù)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(zhǔn)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(dòng)結(jié)構(gòu)比P1口輸出驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)多了一個(gè)輸出模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)MUX和反相器。4.P3口。P3口的輸出驅(qū)動(dòng)由與非門(mén)3和

19、V1組成，比P0、P1、P2口結(jié)構(gòu)多了一個(gè)緩沖器4.P3口除了可為通用準(zhǔn)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 2.4 I/O口位結(jié)構(gòu)圖2.1.5AT89C51單片機(jī)時(shí)鐘電路及時(shí)序1.時(shí)鐘電路AT89C51單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)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(shí)序AT89C51單片機(jī)指令字節(jié)數(shù)和機(jī)器周期數(shù)可分為六類(lèi)。即單字節(jié)單機(jī)器周期指令、單字節(jié)雙機(jī)器周期指令、單字節(jié)四機(jī)器周期指令，雙字節(jié)單機(jī)器指令、雙字節(jié)雙機(jī)器周期指令和三字節(jié)雙機(jī)器周期指令。 圖2.5 內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 圖2.

20、6 外部方式時(shí)鐘電路2.1.6復(fù)位電路復(fù)位是通過(guò)某種方式，使單片機(jī)內(nèi)各寄存器的值變?yōu)槌踔禒顟B(tài)的操作，AT89C51單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后，在RST/VPD端持續(xù)給出兩個(gè)機(jī)器周期的高電平就可以完成復(fù)位操作。復(fù)位分為上電復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。AT89C51單片機(jī)復(fù)位狀態(tài)如下表所示: 寄存器 復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) PC 0000H ACC 00H B 00H PSW 00H SP 07H DPTR 0000H P0-P1 OFFH IP XXX00000B IE 0XX00000B TMOD 00H TCON 00H TL0、TL1 00H TH0、TH1 00H SCON 00H S

21、BUF 不定 PCON 0XXX0000B2.1.7AT89C51單片機(jī)的指令系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)與操作的指令是一組二進(jìn)制編碼，稱(chēng)之為機(jī)器語(yǔ)言。計(jì)算機(jī)只能識(shí)別和執(zhí)行機(jī)器語(yǔ)言指令。AT89C51單片機(jī)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(lèi)指令、算術(shù)運(yùn)算指令、邏輯運(yùn)算和移位指令、程序控制轉(zhuǎn)移類(lèi)指令和位操作指令五大類(lèi)。2.1.8 74LS37374ls373是常用的地址鎖存器芯片，它實(shí)質(zhì)是一個(gè)是帶三態(tài)緩沖輸出的8D觸發(fā)器，在單片機(jī)系統(tǒng)中為了擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器，通常需要一塊74ls373芯片.圖2.8 74ls373引腳圖(1)1腳是輸出使能(OE),是低電平有效,當(dāng)1腳是高電平時(shí),不管輸入3

22、、4、7、8、13、14、17、18如何,也不管11腳(鎖存控制端,G)如何,輸出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部呈現(xiàn)高阻狀態(tài)(或者叫浮空狀態(tài))。(2)當(dāng)1腳是低電平時(shí),只要11腳(鎖存控制端,G)上出現(xiàn)一個(gè)下降沿,輸出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)立即呈現(xiàn)輸入腳3、4、7、8、13、14、17、18的狀態(tài)。鎖存端LE 由高變低時(shí)，輸出端8 位信息被鎖存，直到LE 端再次有效。當(dāng)三態(tài)門(mén)使能信號(hào)OE為低電平時(shí)，三態(tài)門(mén)導(dǎo)通，允許Q0Q7輸出，OE為高電平

23、時(shí)，輸出懸空。當(dāng)74LS373用作地址鎖存器時(shí)，應(yīng)使OE為低電平，此時(shí)鎖存使能端C為高電平時(shí)，輸出Q0Q7 狀態(tài)與輸入端D1D7狀態(tài)相同；當(dāng)C發(fā)生負(fù)的跳變時(shí)，輸入端D0D7 數(shù)據(jù)鎖入Q0Q7。51單片機(jī)的ALE信號(hào)可以直接與74LS373的C連接。2.2 傳感器電路設(shè)計(jì)隨著新技術(shù)革命的到來(lái)，世界開(kāi)始進(jìn)入信息時(shí)代，在利用信息的過(guò)程中，首先要解決的就是獲取準(zhǔn)確可靠地信息。傳感器是獲取自然、生產(chǎn)、科研領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。2.2.1傳感器概述根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，傳感器的定義是：能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定得規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)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

24、框圖如2-7所示。被測(cè)量 敏感元件 轉(zhuǎn)換元件 轉(zhuǎn)換電路 電量圖2.8 傳感器組成框圖敏感元件，它是直接感受被測(cè)量并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)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(xué)傳感器和生物傳感器三大類(lèi)。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(dòng)作功能材料的特殊物理性能制成的傳感器?；瘜W(xué)傳感器是利用電化反應(yīng)原理，把無(wú)機(jī)和有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的成分。濃度等轉(zhuǎn)換為電信號(hào)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(lái)識(shí)別和測(cè)定生物化學(xué)物質(zhì)的傳感器?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)

25、展和社會(huì)進(jìn)步的需要，推動(dòng)著傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展。目前傳感器技術(shù)的發(fā)展方向主要有開(kāi)發(fā)新型傳感器，開(kāi)發(fā)新材料，采用新工藝，集成化多功能化與智能化等幾個(gè)方面。2.2.2傳感器的基本特性根據(jù)被測(cè)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(dòng)態(tài)量?jī)深?lèi)。靜態(tài)量指?jìng)鞲衅鞯妮斎肓课怀绦驙顟B(tài)信號(hào)或變化及其緩慢的準(zhǔn)靜態(tài)信號(hào)；動(dòng)態(tài)量指?jìng)鞲衅鞯妮斎肓繛橹芷谛盘?hào)、瞬變信號(hào)或隨機(jī)信號(hào)等時(shí)間變化的信號(hào)。其中，傳感器的靜態(tài)特性是指?jìng)鞲衅髟诒粶y(cè)量處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出輸入關(guān)系。傳感器的靜態(tài)特性是在靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)工作條件測(cè)定的。衡量傳感器靜態(tài)靜態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)有量程、線性度、遲滯、重復(fù)性，靈敏度、漂移等。傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅?/p>

26、對(duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。傳感器的技術(shù)性能指標(biāo)及改善性能途徑。（一）傳感器的技術(shù)性能指標(biāo)1）傳感器的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)A 量程指標(biāo)：包括測(cè)量范圍、過(guò)載能力等。B 靈敏度指標(biāo)：包括靈敏度、分辨力、滿量程輸出、輸出輸入阻抗等。C 精度有關(guān)指標(biāo)：包括精度（誤差）、重復(fù)性、線性、滯后、靈敏度誤差、閥值穩(wěn)定性、漂移等。D動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：包括固有頻率阻尼系數(shù)、時(shí)間常數(shù)、頻響范圍、頻率特性、潮濕、抗介質(zhì)腐蝕能力、抗電磁場(chǎng)干擾能力等2）可靠性指標(biāo)：包括工作壽命，平均故障時(shí)間，保險(xiǎn)期、疲勞性能、絕緣電阻耐壓弧性能等3）其他指標(biāo)：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(xiàng)分布參

27、數(shù)等臨界頻率、臨界速度、穩(wěn)定時(shí)間等。4)環(huán)境參數(shù)指標(biāo)A 溫度指標(biāo)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(dòng)指標(biāo)：包括各向沖擊振動(dòng)的頻率、振幅、加速度、沖擊振動(dòng)引入的誤差等。C其他環(huán)境參數(shù)：包括抗D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(diǎn)等E 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(shù)途經(jīng)A差動(dòng)技術(shù) B平均技術(shù)C零示法和微差法 D閉環(huán)技術(shù) E屏蔽隔離子干擾抑制 F補(bǔ)償修正技術(shù) G穩(wěn)定性處理。根據(jù)本設(shè)計(jì)要求選用熱電式傳感器。將被測(cè)量變化轉(zhuǎn)換成熱生電動(dòng)勢(shì)的傳感器稱(chēng)熱電式傳感器、熱電式傳感器可將溫度及溫度相關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)化為電量輸出、熱電式傳感器有

28、熱電阻、熱敏電阻、熱電效方式等各種類(lèi)型。根據(jù)電烤箱的特點(diǎn)采用熱電阻傳感器。熱電阻利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度升高而增大的特性來(lái)來(lái)進(jìn)行了溫度測(cè)量的，常用測(cè)量范圍為-20。C-+150。C。隨著其技術(shù)的發(fā)展，其測(cè)溫范圍也不斷擴(kuò)大，低溫已可測(cè)量1K-3K,高溫則可測(cè)量1000。C -1300。C。熱電阻力傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)有：A測(cè)量精度高，熱電阻材料的電阻溫度特性穩(wěn)定，重復(fù)性好，不存在熱電偶參比端誤差問(wèn)題B測(cè)量范圍較寬，尤其在低溫方面C易于在自動(dòng)測(cè)量或遠(yuǎn)距離測(cè)量中使用常用的熱電陰材料有鉑、銅、鎳、鐵等2.2.3熱電阻的測(cè)量電路及應(yīng)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

29、時(shí)（如圖2.9所示Rt的接法）引出的導(dǎo)線接于電橋的一個(gè)臂上，當(dāng)由于環(huán)境溫度或通以電流引起導(dǎo)成溫度變化時(shí)，將產(chǎn)生附加電阻、引起測(cè)量誤差，所以，當(dāng)熱電阻值較小時(shí)，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(dǎo)成接于相鄰兩橋臂上，此時(shí)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2.9Rt的接法 2.3 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)2.3.1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2.10）。如圖，多路開(kāi)關(guān)可達(dá)通訊員89模擬通道，允許8路模擬量

30、分時(shí)輸入，共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。地址鎖存與譯碼電路完成對(duì)A、B、C三個(gè)地址供進(jìn)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(shí)序電路，逐次逼近寄存器，樹(shù)狀開(kāi)關(guān)以及其256R電阻下型網(wǎng)絡(luò)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2.10 ADC0809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(jiàn)圖2-10所示各引腳功能如下：INT2NO：8咱模擬量輸入引腳，ADC0809對(duì)輸入模擬量的要求主要有二信號(hào)單極性，電壓范圍05V；若信號(hào)過(guò)小還需要進(jìn)行放大。另外，在A/D轉(zhuǎn)換過(guò)種中，模擬量輸

31、入的值不應(yīng)變化太快，因此，對(duì)變化速度快的模擬量在輸入前應(yīng)增加采樣保持電路。A、B、C:地址線，A為低位地址，C為高位地址用于對(duì)模擬通道進(jìn)行選擇ALE：地址鎖存允許信號(hào)，在對(duì)應(yīng)ALE 跳轉(zhuǎn)，A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。 圖2.11 ADC0809引腳功能圖、START：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。START上跳轉(zhuǎn)時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清0；START下跳轉(zhuǎn)時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持低電平、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(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連、DE：輸出允許信號(hào)，ADC0809的內(nèi)部設(shè)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘，信號(hào)由外界提供，因此有時(shí)鐘信號(hào)引腳

32、。通常使用頻率為500KHZ的時(shí)鐘信號(hào)。、CLK：時(shí)鐘信號(hào)，ADC0809的內(nèi)部設(shè)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供，因此有時(shí)鐘信號(hào)，通常使用頻率為500KHZ的時(shí)鐘信號(hào)、EOC：轉(zhuǎn)換給結(jié)束狀態(tài)信號(hào),EOC=0,正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1，轉(zhuǎn)換結(jié)束。該狀態(tài)信號(hào)即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可以作為中斷請(qǐng)求信號(hào)時(shí)使用。、Vcc：+5電源、Vref：參考電壓正端參考電壓用來(lái)與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)，其曲型值為+5V（Vref（+）=+5V，Vref(-)=0）2.3.2 AT89C51單片機(jī)與ADC0809接口ADC0809與AT89051單片機(jī)邊接如圖2-11所示，電路連接主要涉及

33、兩個(gè)問(wèn)題，一是不是路模擬信號(hào)通道選擇，二是A/D轉(zhuǎn)換完成后數(shù)據(jù)的傳送 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(xiě)入0809中的地址鎖存器就實(shí)現(xiàn)了模擬通道選擇。對(duì)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，地址鎖存器是一個(gè)輸出口，為了把三位地址寫(xiě)入，還要提供口地址。2. 數(shù)據(jù)的傳輸方式 A 定時(shí)傳輸方式 B 查詢方式 C 中斷方式 圖2.12 ADC0809與單片機(jī)的連接2.4 放大器電路設(shè)計(jì) 傳感器是將待測(cè)的物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。但其輸出的信號(hào)通常都很小，需要進(jìn)行放大。傳感器的信號(hào)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(yùn)算放大器）兩種。一 直流放大器電路將緩慢的直流

34、量信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)大的器件稱(chēng)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(jí)與級(jí)之間加了三個(gè)隔離直電流電容（即耦合電容）而直流放大器級(jí)與級(jí)之間沒(méi)有這個(gè)電路，故直流放大器又稱(chēng)直接耦合放大器二 運(yùn)算放大器電路1.概述在直流差動(dòng)放大器的輸入端子輸出端之間跨接各種網(wǎng)絡(luò)（如電阻R1、電容C等），使構(gòu)成用來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)組合和運(yùn)算的運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器通常是由放大電路組成，輸入級(jí)（第一級(jí)）由晶體管T1和T2組成差動(dòng)放大鏡電路T3和T4是T1和T2的有源負(fù)載。T9是恒流源，第二級(jí)放大電路由晶體管T5和T6組成，T10是恒流源（T6的有源負(fù)載），為了獲得輸出阻抗，輸出級(jí)（第三級(jí)）由晶體管T7和T8組成，采用互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)放

35、大電路。運(yùn)算放大器是一種具有高放大倍數(shù)，深度負(fù)反饋的直流放大器。便于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的組合和運(yùn)算。有很大的靈活性，因此它們不僅僅電子模擬計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵部件，而且在自動(dòng)控制系統(tǒng)測(cè)量裝置中得到廣泛應(yīng)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(diǎn)，所以在實(shí)際中應(yīng)用固體組件運(yùn)算放大器所組成的電路是多種多樣。 圖2.13 運(yùn)算放大器電路圖理想運(yùn)算放大器的特性：開(kāi)環(huán)增益Ad無(wú)限大；輸入阻抗無(wú)限大；輸出阻抗Z為0；輸入電壓的失調(diào)電壓rf為；帶寬無(wú)限大；上述的特性不隨環(huán)境溫度的變化而變化；2.運(yùn)算放大器的典型電路A 反饋型號(hào)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(duì)數(shù)放大電路F 乘法器電路G 除

36、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 三 集成運(yùn)算放大器概述在信號(hào)的放大，信號(hào)的運(yùn)算（加、法、乘、除、對(duì)數(shù)、反對(duì)數(shù)、平方、開(kāi)方），信號(hào)的處理（濾波、調(diào)制）以及波形的產(chǎn)生和變換的單元中，運(yùn)算放大器是它們的核心部分， 由多級(jí)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(bǔ)償?shù)冉M成，主要參數(shù)有：差模開(kāi)環(huán)增益（或差模開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)）AUD、共模開(kāi)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/

37、dT，單位增益寬帶fBWG、轉(zhuǎn)換速率Sr以及其他參數(shù)。本次設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際情況采用多級(jí)交流放大電路。接線圖見(jiàn)附圖。2.5 鍵盤(pán)及顯示電路的設(shè)計(jì)2.5.1鍵盤(pán)接口電路1. 鍵盤(pán)的工作原理A.按鍵的確認(rèn)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，按鍵都是以開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)設(shè)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(kāi)的話，那么低電平就是表示閉合，所以通過(guò)電平的高代狀態(tài)的檢測(cè)，使可以克認(rèn)按鍵接下與否。B.按鍵的抖動(dòng)處理 當(dāng)按鍵被迫按下或釋放時(shí)，通常伴隨有一定的時(shí)間的觸點(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)，然后其獨(dú)占才穩(wěn)定下來(lái)，抖動(dòng)時(shí)間一般為510ms，在使用過(guò)程，必須去抖措施。去抖有硬件和軟件兩種方法，硬件方法通

38、常采用通過(guò)RS觸發(fā)器連接按鍵除抖，軟件方法采用昝方法除抖，其過(guò)程是在檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)，進(jìn)行一個(gè)10ms左右的昝程序后，若該鍵仍保持閉合狀態(tài)，則確認(rèn)該鍵處于討債狀態(tài)，同理，在檢測(cè)到該鍵釋放后，也應(yīng)珠步驟進(jìn)行確認(rèn)，從而可消除抖動(dòng)的影響。2. 獨(dú)立工按鍵獨(dú)立式按鍵是直接用I/O口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，其特點(diǎn)是每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根I/O口線，每個(gè)按鍵的工作不會(huì)影響其他I/O口線的狀態(tài)3. 矩陣式按鍵單片機(jī)系統(tǒng)中，若使用按鍵分明，通常采用矩陣式（也稱(chēng)行列式）鍵盤(pán)，如圖2-18所示：一個(gè)4*4的行列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個(gè)含有16個(gè)按鍵的鍵盤(pán)。矩陣式鍵盤(pán)中，行列式分別連接到按鍵開(kāi)關(guān)的兩端，行式通過(guò)二伴電阻接到+

39、5V上，當(dāng)無(wú)鍵按下時(shí)，行式于高電平狀態(tài)，當(dāng)有鍵按下時(shí)，行列式將貫通，此時(shí)掃描方式的硬件電路與編程掃描方式相同。圖2.14 矩陣式鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)c.中斷掃描方式行線電平，將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定，這是識(shí)別按鍵是否按下的關(guān)鍵，然而，矩陣鍵盤(pán)中的行線，列線和多個(gè)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(hào)配合起來(lái)作適應(yīng)處理，才能確定閉合鍵的位置。其中，矩陣式鍵盤(pán)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(shí)間，調(diào)用鍵盤(pán)掃描子程序來(lái)響應(yīng)鍵盤(pán)輸入的要求，在執(zhí)行鍵功能程序時(shí)，CPU不再響應(yīng)鍵輸入要求，直到CPU重新掃描鍵盤(pán)為

40、止。鍵盤(pán)掃描程序一般應(yīng)飫以下內(nèi)容：1差別有無(wú)鍵按下降鍵盤(pán)掃描取得閉合鍵的行、列值3用計(jì)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(hào)保存，同時(shí)轉(zhuǎn)去執(zhí)行該執(zhí)行該閉合鍵的功能。b.定時(shí)掃描方式定時(shí)掃描方式就是每隔一段時(shí)間對(duì)鍵盤(pán)掃描一次，它利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器產(chǎn)生一定時(shí)間的定時(shí)，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到就產(chǎn)生定時(shí)溢出中斷，CPU響應(yīng)中斷后對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描，并左有鍵按下時(shí)，識(shí)別出該鍵，再執(zhí)行該鍵的功能程序定時(shí)掃為提高CPU工作效率，可采用中斷掃描工作方式其工作過(guò)和如下：當(dāng)無(wú)鍵接下時(shí)，CPU處理自己的工作，當(dāng)有鍵接下時(shí)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行鍵盤(pán)掃描子程序，并識(shí)別鍵號(hào)。圖2-19為矩陣

41、式鍵盤(pán)與單片機(jī)接口圖。圖2.15 矩陣式鍵盤(pán)與單片機(jī)接口 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(chēng)發(fā)光二極管）LED七段顯示器（俗稱(chēng)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(gè)發(fā)光二極管（以下簡(jiǎn)稱(chēng)字段）構(gòu)成，通過(guò)不同組合可用來(lái)顯示數(shù)字0-9.字符A-F及小數(shù)點(diǎn)“.”。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)。2. 數(shù)碼管工作原理共陽(yáng)極數(shù)碼管的8個(gè)發(fā)光二級(jí)管的陽(yáng)極（二極管正端）連接在一起。通常共陽(yáng)極接高電平1.一般接電源1.當(dāng)某個(gè)陰極接低電平時(shí)，則該數(shù)碼管導(dǎo)通并點(diǎn)亮。共陰極數(shù)碼管

42、的8個(gè)發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接在一起。公共陰極接低電平（一般接地）當(dāng)某個(gè)陽(yáng)極接高電平，則該數(shù)碼管并點(diǎn)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(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或恒定截止。這種顯示方式的各位數(shù)碼管相互獨(dú)立，公共端恒定接地（共陰極）獲接正電源（共陽(yáng)極）每個(gè)數(shù)碼管的8個(gè)字段分別與一個(gè)8位I/O地址相連，I/O口只要有斷碼輸出，相應(yīng)字符即顯示出來(lái)并保持不變直動(dòng)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(shí)間少編程簡(jiǎn)單，顯示，便于檢測(cè)和控制，但其占用的口線多，硬件電路復(fù)雜、成本高，只適合于顯示位數(shù)較少的場(chǎng)合。4. 動(dòng)態(tài)顯示接口 動(dòng)態(tài)顯

43、示是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管。這種逐位點(diǎn)亮顯示的方式稱(chēng)為位掃描。通常各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)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(yáng)極）有另外的I/O口線控制。動(dòng)態(tài)方式顯示時(shí)，各數(shù)碼管分時(shí)輪流選通，要使穩(wěn)定顯示，必須采用掃描方式，即在某一時(shí)刻只選通一位數(shù)碼管。并送出相應(yīng)的端碼，在另一位數(shù)碼管并送出相應(yīng)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(shí)刻分別顯示，但由于人眼存在視覺(jué)暫留效應(yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人以同時(shí)顯示的感覺(jué)。 圖2.16 數(shù)碼管與單片機(jī)接口2.6 抗干擾電路設(shè)計(jì)隨著強(qiáng)電弱電設(shè)備在通信計(jì)算機(jī)自動(dòng)化等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

44、處于同一工作環(huán)境的各種電子電氣電路因距離過(guò)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(shè)計(jì)和研究人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須考慮的問(wèn)題。一方面，這是由于當(dāng)前電子技術(shù)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(shè)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(dòng)化技術(shù)裝備的廣泛使用，形成了電子設(shè)備和大功率強(qiáng)電設(shè)備在同一場(chǎng)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(shè)備與系統(tǒng)在環(huán)境正常操作運(yùn)行的主要障礙之一。2.6.1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(guò)耦合途徑傳輸?shù)奖桓蓴_設(shè)備（敏感設(shè)備）因此形成電磁干擾的要素有：電磁

45、干擾源、傳輸通到、敏感設(shè)備。2.6.2干擾的分類(lèi) 1.按干擾源分為自然干擾和人為干擾。 2.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(dǎo)耦合、感應(yīng)耦合和輻射耦合。2.6.3單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)電磁干擾控制的一般方法單片機(jī)應(yīng)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(lái)自于印制電路板的布局及布線。單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)主要包括以下四個(gè)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(chǔ)。要選擇集成度高、抗干擾能力強(qiáng)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(shè)定功能的重要保證。因此

46、在使用前或經(jīng)過(guò)一段運(yùn)行時(shí)間之后，都應(yīng)該對(duì)元器件及部件進(jìn)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(shù)硬件抗干擾技術(shù)是設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)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(guān)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(shù)措施有：吸收技術(shù)、去耦技術(shù)、屏蔽技術(shù)、接地技術(shù)、隔離技術(shù)以及印制電路板布線技術(shù)等。4.采用軟件抗干擾技術(shù)軟件抗干擾方法具有簡(jiǎn)單、靈活方便、耗費(fèi)硬件資源少的特點(diǎn)。在微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中獲得了廣泛應(yīng)用。常用的軟件抗干擾技術(shù)有：數(shù)字濾波、信息傳輸過(guò)程的自動(dòng)檢驗(yàn)，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視與發(fā)生故障時(shí)的自動(dòng)恢復(fù)等。本次采用硬件

47、抗干擾技術(shù)中的屏蔽技術(shù)。通過(guò)合理的硬件抗干擾措施，可以消除絕大部分電磁干擾。應(yīng)用硬件抗干擾措施是經(jīng)常采用的一種方法。下面做詳細(xì)介紹。2.6.4硬件抗干擾措施1.屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)能有效地抑制通過(guò)自由空間傳播的電磁干擾，通過(guò)應(yīng)用屏蔽技術(shù)，可以限制系統(tǒng)內(nèi)部的輻射電磁能對(duì)外部元件和裝置的干擾，同時(shí)也防止來(lái)自系統(tǒng)外部的輻射干擾進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部。屏蔽接地其原理可分為電場(chǎng)屏蔽。磁場(chǎng)屏蔽和電磁場(chǎng)屏蔽。屏蔽分析一般采用兩種方法：一種是應(yīng)用電路理論。另一種是應(yīng)用場(chǎng)理論.2.接地技術(shù)實(shí)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(huì)導(dǎo)致噪聲耦合，

48、形成嚴(yán)重干擾。電氣設(shè)備中的“地”通常有兩種含義：一種是”大地”.另一種是“工作基準(zhǔn)地“。所謂“大地”這里是指電氣設(shè)備的金屬外殼，線路等通過(guò)通過(guò)接地線、接地極與地球大地相連接。這種接地可以保證設(shè)備和人身安全，提供靜電屏蔽。通路降低電磁感應(yīng)噪聲?！肮ぷ骰鶞?zhǔn)地“是指信號(hào)回答的基準(zhǔn)導(dǎo)體（如控制電源的零電位）又稱(chēng)“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(hào)返回線與基準(zhǔn)導(dǎo)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(zhǔn)電位。對(duì)這種接地的要求時(shí)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(hào)公共阻抗耦合。電氣設(shè)備接地的目的有三個(gè)：其一是為各電路的工作提供基準(zhǔn)電位;其二是為了安全，其

49、三是為了抑制干擾。根據(jù)電氣設(shè)備回路性質(zhì)和接地目的，可將接地方式分為三類(lèi)：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(shù)還有濾波技術(shù)、隔離技術(shù)、電路平衡結(jié)構(gòu)、雙絞線抗干擾接地、信號(hào)線間的抑制。漏電干擾防止措施等。3軟件設(shè)計(jì)3.1工作流程烤箱在上電復(fù)位后先處于停止加熱狀態(tài)，這時(shí)可以用“+1”鍵設(shè)定預(yù)置溫度，顯示器顯示預(yù)定溫度；溫度設(shè)定好后就可以按啟動(dòng)鍵啟動(dòng)系統(tǒng)工作了。溫度檢測(cè)系統(tǒng)不斷定時(shí)檢測(cè)當(dāng)前溫度，并送往顯示器顯示，達(dá)到預(yù)定值后停止加熱并顯示當(dāng)前溫度；當(dāng)溫度下降到下限（比預(yù)定值低2）時(shí)再啟動(dòng)加熱。這樣不斷重復(fù)上述過(guò)程，使溫度保持在預(yù)定溫度范圍之內(nèi)。啟動(dòng)后不能再修改預(yù)置溫度，必須按復(fù)位/

50、停止鍵回到停止加熱狀態(tài)再重新設(shè)定預(yù)置溫度。3.2功能模塊根據(jù)上面對(duì)工作流程的分析，系統(tǒng)軟件可以分為以下幾個(gè)功能模塊：(1) 鍵盤(pán)管理：監(jiān)測(cè)鍵盤(pán)輸入，接收溫度預(yù)置，啟動(dòng)系統(tǒng)工作。(2) 顯示：顯示設(shè)置溫度及當(dāng)前溫度。(3) 溫度檢測(cè)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(cè)到的溫度控制電爐工作。(5) 報(bào)警：當(dāng)預(yù)置溫度或當(dāng)前爐溫越限時(shí)報(bào)警。 3.3資源分配 為了便于閱讀程序，首先給出單片機(jī)資源分配情況。如表3-1所示。程序存儲(chǔ)器：EPROM2764的地址范圍為0000H1FFFHI/O口：P1.0P1.3鍵盤(pán)輸入；P1.6、P1.7報(bào)警控制和電爐控制。A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809