基于單片機(jī)的功率調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計(jì)剖析

1、摘要目前單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用以及教學(xué)中主要以51以及52芯片為核心制作開發(fā)板，其自身具有性能穩(wěn)定，價(jià)格比較低廉，操作性比較高等優(yōu)越的特點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱設(shè)備輸出功率的調(diào)節(jié)，以控制晶閘管的導(dǎo)通角的形式實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用仿真軟件以及程序編制軟件進(jìn)行程序的編譯、調(diào)試以及電路圖的繪制，最終實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的功能，并且達(dá)到了對(duì)于單片機(jī)的學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、軟硬件開發(fā)的能力。本次設(shè)計(jì)以STC89C52單片機(jī)芯片為核心，通過編寫的程序進(jìn)行控制，以LM1602為顯示屏，同時(shí)以其他外圍電路輔助，實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱設(shè)備的輸出功率的控制，同時(shí)用戶可以根據(jù)自身需要通過按鈕調(diào)整溫度上限，實(shí)現(xiàn)平滑的溫度上升以及溫度恒定，具有較好的人機(jī)操作界面。

2、關(guān)鍵詞：單片機(jī)；功率控制；過零觸發(fā)3AbstractCurrentlypracticalapplicationandteachingofSCMmainly51and52chipsasthecoreproductiondevelopmentboard,whichitselfhasastableperformance,relativelyinexpensive,relativelyhighersuperiormaneuverabilitycharacteristics.Thepurposeofthedesignistoachievetheoutputpoweroftheheatingequipme

3、ntadjustedtocontrolthethyristorconductionangleformrealization,applicationsimulationsoftwareandprogrammingsoftwareforcompiling,debugging,anddrawcircuitdiagrams,andultimatelyrealizesthecorrespondingfunctionandreachedforthestudy,design,hardwareandsoftwaredevelopmentcapabilitymicrocontroller.STC89C52mic

4、rocontrollerchipasacoreofthedesign,throughthepreparationofprogramcontroltoLM1602forthedisplay,whileotherperipheralcircuitsauxiliary,heatingequipmenttoachievetheoutputpowercontrol,whiletheusercanlimitthetemperaturebuttonstoadjustaccordingtotheirneedsachieveasmoothincreaseintemperatureandthetemperatur

5、econstant,andhasgoodman-machineinterface.KeyWords：Microcontroller;PowerControl;ZeroTrigger緒論11 系統(tǒng)功能要求21.1 系統(tǒng)功能概述22 方案設(shè)計(jì)52.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)52.2 設(shè)計(jì)方案選擇52.2.1 單片機(jī)選型52.2.2 溫度檢測(cè)設(shè)備選型62.2.3 顯示設(shè)備選型62.2.4 過零檢測(cè)設(shè)備的選擇62.2.5 啟動(dòng)觸發(fā)設(shè)備的選擇72.3 芯片簡介72.4 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)132.4.1 復(fù)位電路132.4.2 晶振電路142.4.3 程序下載電路142.4.4 顯示電路152.4.5 溫度檢測(cè)電路162

6、.4.6 過零檢測(cè)電路162.4.7 加熱電路172.5 系統(tǒng)I/O接口設(shè)計(jì)182.6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)193 系統(tǒng)調(diào)試203.1 軟件調(diào)試203.2 硬件調(diào)試203.3 仿真調(diào)試204 總結(jié)234.1 結(jié)論234.2 心得23參考文獻(xiàn)24致謝25附錄1硬件電路圖26附錄2程序代碼27長江師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的功率調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計(jì)緒論在高科技快速發(fā)展的當(dāng)今時(shí)代，人們的生產(chǎn)以及生活方式發(fā)生了非常明顯的變化，而產(chǎn)生這一巨大變化的重要原因就是微機(jī)技術(shù)以及集成技術(shù)的發(fā)展，其中就包括了微電子技術(shù)的高速發(fā)展。而單片機(jī)在工業(yè)控制、家用設(shè)備、通信、信息處理設(shè)備、便攜設(shè)備、尖端武器等各種領(lǐng)域的應(yīng)用中都占有相

7、當(dāng)大的比重，其開發(fā)技術(shù)已成為電子、電氣、通信、自動(dòng)化、機(jī)電一體化等專業(yè)技術(shù)人員必須掌握的技術(shù)。人們通過對(duì)火的使用，實(shí)現(xiàn)取暖以及進(jìn)行食品的加工，這是人類文明進(jìn)步之中不可缺少的因素，但是具有溫度難以控制，需要人為的不間斷操作，并且容易造成火災(zāi)等危險(xiǎn)。而在現(xiàn)今生活中，用單片機(jī)設(shè)計(jì)的功率調(diào)節(jié)已經(jīng)成為了單片機(jī)實(shí)驗(yàn)中一個(gè)很常用的項(xiàng)目。原因是因?yàn)樗哂泻芎玫拈_放以及開發(fā)者的可發(fā)揮性，不僅考察了對(duì)單片機(jī)的掌握能力，同時(shí)也考察了單片機(jī)擴(kuò)展應(yīng)用，并且在硬件設(shè)計(jì)電路中也要力求簡潔，功能齊全，顯示的效果優(yōu)異，對(duì)于實(shí)際的操作人員的的要求比較高。本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書主要對(duì)以STC89C52芯片為核心輔以外圍擴(kuò)展電路實(shí)現(xiàn)對(duì)

8、加熱設(shè)備的加熱功率的調(diào)節(jié)。通過程序以及各種電路構(gòu)成了一個(gè)單片機(jī)功率調(diào)節(jié)以及當(dāng)前溫度顯示，具有顯示準(zhǔn)確當(dāng)前溫度的功能，同時(shí)可對(duì)溫度上限進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整，由于采用了LCD1602進(jìn)行顯示，所以具有了夜視功能，具有比較優(yōu)異的人機(jī)交互功能，并且本次設(shè)計(jì)的過零檢測(cè)以及啟動(dòng)觸發(fā)部分采用了單獨(dú)的芯片電路實(shí)現(xiàn)，具有較好的穩(wěn)定性。鑒于本人水平以及能力有限，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書中難免會(huì)有錯(cuò)誤以及不足之處，懇請(qǐng)各位老師和同學(xué)批評(píng)指正。第45頁，共36頁1系統(tǒng)功能要求1.1 系統(tǒng)功能概述系統(tǒng)功能：本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所實(shí)現(xiàn)的主要功能的是：以STC89C52芯片為核心，配合溫度檢測(cè)電路、供電電路、顯示電路、過零檢測(cè)電

9、路，觸發(fā)電路等擴(kuò)展電路，使用12MHz的晶振連接單片機(jī)的晶振接口(XTAL1、XTAL2)給系統(tǒng)的正常工作保證穩(wěn)定的震蕩信號(hào)，保證整個(gè)系統(tǒng)的的穩(wěn)定安全的運(yùn)行。RST接口連接復(fù)位電路，進(jìn)行運(yùn)行過程中意外狀態(tài)(比如程序跑空等)的復(fù)位。而溫度的檢測(cè)則是對(duì)加熱爐的輸出電壓模擬信號(hào)通過運(yùn)放然后經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(MX1241)轉(zhuǎn)換為成為數(shù)字信號(hào)，而通過單片機(jī)的P2.3/A11、P2.4/A12、P2.5/A13三個(gè)接口實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)的控制輸入。由于需要進(jìn)行加熱設(shè)備輸入電壓正弦波的斬波，所以需要使用電源過零點(diǎn)檢測(cè)電路，檢測(cè)電源輸入波形過零點(diǎn)的位置時(shí)間，將過零信號(hào)輸入到P3.2/INT0接口以引起外部中斷，配合

10、程序在P2.6/A14接口輸出延時(shí)的啟動(dòng)信號(hào)，經(jīng)過7407(緩沖驅(qū)動(dòng)器)進(jìn)入MOC3021(光電耦合器)觸發(fā)雙向晶閘管導(dǎo)通和斷開，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)加熱設(shè)備進(jìn)行加熱控制，又因?yàn)殡娫吹念l率較高，一個(gè)周期會(huì)觸發(fā)兩次中斷，如果應(yīng)用一個(gè)芯片將會(huì)導(dǎo)致過零模塊影響到其他模塊的正常運(yùn)行，為了穩(wěn)定性的考慮本次設(shè)計(jì)采用了兩塊單片機(jī)進(jìn)行分工協(xié)作，大大提高的穩(wěn)定性。通過P1.0/T2、P1.1/T2EX兩個(gè)接口實(shí)現(xiàn)用戶根據(jù)自身需要對(duì)于溫度的上限的調(diào)節(jié)。通過P0口輸出LCD顯示器的信號(hào)，由于P0口沒有驅(qū)動(dòng)能力，所以輔助10K電源上拉電阻驅(qū)動(dòng)LCD1602,其中顯示器的RS、RW、E三個(gè)控制接口分別連接P2.0/A8、P2.1/

11、A9、P2.2/A10進(jìn)行顯示器的數(shù)據(jù)寫入讀出的控制，顯示用戶設(shè)置的最高溫度以及當(dāng)前的溫度。通過MAX232(電源電平轉(zhuǎn)換芯片)連接RS232串口進(jìn)而于P3.0/RXD、P3.1/TXD連接進(jìn)行程序的燒錄。系統(tǒng)要求：(1)通過電平轉(zhuǎn)換電路經(jīng)過串口對(duì)程序進(jìn)行下載燒錄(2)用戶可根據(jù)實(shí)際需要通過按鍵來增減上限溫度數(shù)值(3)實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前加熱爐的加熱溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)(4)實(shí)現(xiàn)將上限溫度以及當(dāng)前溫度進(jìn)行顯示以及夜視功能(5)確保實(shí)時(shí)加熱爐的溫度的顯示控制的準(zhǔn)確性(6)實(shí)現(xiàn)過零檢測(cè)的精確性和穩(wěn)定性(7)實(shí)現(xiàn)對(duì)電源輸入正弦波的斬波時(shí)機(jī)的智能控制(8)硬件電路的設(shè)計(jì)力求正確，電源電路以及信號(hào)傳輸電路之間力求避免

12、干擾(9)程序的設(shè)計(jì)力求簡潔較少占用CPU資源且功能全部實(shí)現(xiàn)(10)電路的連接避免交叉以及節(jié)省材料(11)整體設(shè)計(jì)力求經(jīng)濟(jì)性以及穩(wěn)定性良好(12)整體設(shè)計(jì)力求綠色無污染(13)要求整體設(shè)計(jì)具有相對(duì)比較好的操控性能系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)：最小系統(tǒng)：芯片：89C52工作電壓：+5V外接晶振：12MHz晶振電容：22pF復(fù)位電阻：1K復(fù)位電容20uF保證晶振震蕩正常，程序下載以及系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行通信部分：串口：RS232電平轉(zhuǎn)換：MAX232程序下載燒錄穩(wěn)定供電部分電源：220V市電經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)換電壓：5V供電電路與通信電路之間必須保持足夠的距離，避免造成干擾顯示部分：顯示器：LCD1602電壓：+5V復(fù)位電路：自

13、帶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：80字節(jié)DDRAM點(diǎn)陣：192個(gè)5X7點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器CGROM上拉電阻：10K按鍵部分：數(shù)量：2個(gè)類型：點(diǎn)動(dòng)溫度檢測(cè)部分：芯片:MAX1241放大器：LM108電源：+12V啟動(dòng)觸發(fā)部分：光電耦合器：MOC3021控制端電壓：+5V雙向可控硅：Q5006L4加熱設(shè)備：OVEN2方案設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的總體思路：通過OVEN加熱爐加熱設(shè)備的電壓模擬信號(hào)通過運(yùn)算放大器經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入到單片機(jī)中進(jìn)行實(shí)時(shí)的溫度檢測(cè)比較，并在LCD顯示屏上進(jìn)行顯示。通過過零檢測(cè)電路對(duì)電源輸入的波形信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)是否經(jīng)過零點(diǎn)，然后將經(jīng)過零點(diǎn)的信號(hào)輸入單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)所收

14、到的電源輸入過零信號(hào)經(jīng)程序自動(dòng)判斷然后延時(shí)輸出啟動(dòng)觸發(fā)信號(hào)，通過光耦控制加熱設(shè)備的啟動(dòng)。整體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下：按鍵顯示匚 繼電魏第89c52芯片30費(fèi)用播圖2-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2 設(shè)計(jì)方案選擇本設(shè)計(jì)若實(shí)現(xiàn)功能可以使用多種元器件來滿足所需，其中單片機(jī)芯片、溫度檢測(cè)設(shè)備、顯示設(shè)備、過零檢測(cè)設(shè)備、啟動(dòng)觸發(fā)設(shè)備都需要進(jìn)行論證選擇。2.2.1 單片機(jī)選型在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，芯片可以提供選擇的有兩種：方案一:采用AT89C52芯片為核心芯片，AT89C52是由愛特梅爾公司生產(chǎn)的具有比較良好的性能的8位處理芯片，其擁有8KB的可以多次榛寫的存儲(chǔ)器，包含12B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，可以相對(duì)較好的兼容標(biāo)準(zhǔn)為MKON

15、GZHI-51的指令系統(tǒng)。1方案二：采用STC89C52為核心芯片，此芯片與愛特梅爾公司生產(chǎn)的芯片89C52的技術(shù)參數(shù)大致相似。綜合考慮比較方案一以及方案二，由于，但是STC芯片具有程序燒錄方便并且價(jià)格低廉并且穩(wěn)定性能較好等優(yōu)點(diǎn)，用戶使用起來調(diào)試以及安裝連接更加方便和快捷本次設(shè)計(jì)選擇方案二，即選擇STC89C52作為核心芯片。2.2.2 溫度檢測(cè)設(shè)備選型在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，溫度的檢測(cè)電路部分的設(shè)備可以有兩種選擇方案：方案一：以DS18B20為溫度檢測(cè)設(shè)備，其具有操作簡便，程序編寫容易，線路連接方便等優(yōu)點(diǎn)，但是限制溫度在-55°C-+125°C(-67F+257°F)

16、,且需要做好密封防水等措施，較為麻煩。2方案二：以O(shè)VEN加熱爐的電壓輸出點(diǎn)采集電壓信號(hào)，經(jīng)過運(yùn)算然后輸入A/D進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)進(jìn)行換算，最終換算為溫度數(shù)據(jù)在顯示器上顯示以及在程序中進(jìn)行運(yùn)算。綜合比較上述兩個(gè)方案，再考慮到本次設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用中需要應(yīng)用到加熱爐，溫度上限較高，且需要溫度的檢測(cè)精確，并且溫感由于引腳問題而需要進(jìn)行密封，但是加熱爐溫度可能會(huì)比較高，對(duì)于密封材料的要求也會(huì)相對(duì)較高，這無疑增加了整個(gè)設(shè)計(jì)的成本，加熱爐的溫度中各個(gè)地方有差異，無法獲得準(zhǔn)確的溫度，所以采用方案二。42.2.3 顯示設(shè)備選型在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，顯示器的選擇可以選用兩種設(shè)備進(jìn)行選擇：方案一

17、：采用數(shù)碼管進(jìn)行用戶設(shè)置的上限溫度以及當(dāng)前溫度的顯示，此種顯示方法價(jià)格低廉，但是需要單獨(dú)增加驅(qū)動(dòng)電路，而程序編制中需要對(duì)數(shù)碼管輸入信號(hào)進(jìn)行循環(huán)掃描，以保證顯示數(shù)字閃爍間隔小于人眼所能識(shí)別的時(shí)間，這樣才可以使人眼看起來數(shù)字的顯示是連續(xù)變化的。5方案二：采用液晶顯示器LCD1602進(jìn)行顯示，此種顯示方式編程不是很復(fù)雜，不需要單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)電路，在單片機(jī)接口增加一個(gè)電源上拉電阻便可驅(qū)動(dòng)，且具有良好的夜視功能，人眼觀察無閃爍之感，對(duì)于整個(gè)電路的影響較小。綜合考慮上述兩種方案，同時(shí)考慮到本畢業(yè)設(shè)計(jì)的難易程度以及可操作性，選擇方案二使用液晶顯示屏進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示，LCD顯示器顯示的清晰度比數(shù)碼管好，而且使用

18、者的操作要相對(duì)來說簡單，擴(kuò)展性較好，界面相對(duì)好看。62.2.4 過零檢測(cè)設(shè)備的選擇方案一：先將電源進(jìn)行變壓，然后通過二極管整流，信號(hào)輸入到三極管，三極管充當(dāng)開關(guān)元件，然后連接非門取反，將數(shù)據(jù)輸入單片機(jī)的外部中斷0端口，當(dāng)電源正弦波經(jīng)過二極管整流電路后成為連續(xù)的半波，每個(gè)周期有兩個(gè)零點(diǎn)，非門將零點(diǎn)信號(hào)輸入到中斷接口引起單片機(jī)中斷，再有中斷程序進(jìn)行判斷運(yùn)行輸出啟動(dòng)觸發(fā)信號(hào)。8方案二：將電源進(jìn)行變壓后輸入到雙向光電耦合器，光耦另一端經(jīng)運(yùn)算放大輸入到單片機(jī)的中斷端口進(jìn)行觸發(fā)中斷，再由單片機(jī)內(nèi)部中斷程序進(jìn)行比較運(yùn)算輸出相應(yīng)的加熱設(shè)備的啟動(dòng)觸發(fā)信號(hào)。綜合考慮本次設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的功能以及環(huán)境，考慮選擇方案一，

19、因?yàn)榉桨敢贿M(jìn)行仿真更加清晰方便易懂，并且穩(wěn)定性較好，并且方案一電源經(jīng)由電源整流后的連續(xù)半波更加容易進(jìn)行檢測(cè)，容易進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，同時(shí)為了穩(wěn)定性以及可靠性的考慮，采用兩個(gè)單片機(jī)芯片進(jìn)行分開控制，一個(gè)單片機(jī)主控按鍵部分，顯示部分，溫度檢測(cè)部分等，另外一個(gè)主控過零檢測(cè)和觸發(fā)部分。2.2.5 啟動(dòng)觸發(fā)設(shè)備的選擇啟動(dòng)觸發(fā)在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中可以采用兩種方案：方案一:采用繼電器Relay進(jìn)行加熱設(shè)備的啟動(dòng)以及斷開的控制方案二：采用雙向可控硅串聯(lián)在加熱電路中，雙向可控硅的導(dǎo)通角采用光電耦合器進(jìn)行弱電控制強(qiáng)電進(jìn)行控制，通過程序自動(dòng)輸出的啟動(dòng)觸發(fā)信號(hào)改變導(dǎo)通的角度的大小來調(diào)節(jié)加熱設(shè)備的功率的大小。10通過對(duì)比兩種方案

20、以及考慮本次設(shè)計(jì)所實(shí)現(xiàn)的功能的特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)采用方案二，即以雙向可控硅作為加熱設(shè)備的功率調(diào)節(jié)元件，同時(shí)加以繼電器的主電路控制以增強(qiáng)安全性。方案二具有功率調(diào)節(jié)的精準(zhǔn)性以及穩(wěn)定性，并且用戶可以根據(jù)需要以及各種不同的場(chǎng)合進(jìn)行導(dǎo)通角的設(shè)置，只需要對(duì)程序中的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的更改即可。并且光電耦合器具有隔離的作用，這樣弱電部分與強(qiáng)電部分不會(huì)形成干擾，且具有控制更加的準(zhǔn)確和安全的性能。同時(shí)應(yīng)用雙向可控硅進(jìn)行加熱設(shè)備功率的調(diào)節(jié)具有比較實(shí)際的意義，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)生活中我們的加熱設(shè)備一般情況下都是導(dǎo)通的交流電，那么雙向可控硅就可以進(jìn)行正向和反向的導(dǎo)通角度的大小的控制，這樣功率的調(diào)節(jié)的效率更加的高且不浪費(fèi)資源。2.3 芯片

21、簡介通過上述系統(tǒng)的方案的選擇和對(duì)比，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要的硬件的選擇已經(jīng)基本可以確定，本段將對(duì)這些硬件的功能，技術(shù)要求，參數(shù)等進(jìn)行比較詳細(xì)的說明。STC89C52STC89C52是宏晶科技公司生產(chǎn)的高速運(yùn)算芯片，具有功耗比較低、運(yùn)算速度較快、抗干擾能力超強(qiáng)以及可以很好的適合傳統(tǒng)的8051系列，并且STC89C52的芯片在進(jìn)行開發(fā)板程序燒錄時(shí)可以不進(jìn)行MAX232芯片進(jìn)行燒錄電路的設(shè)計(jì)，可以直接采用下載器連接單片機(jī)的讀寫引腳，使用燒錄軟件對(duì)單片機(jī)進(jìn)行程序下載的時(shí)候只需要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行一次冷啟動(dòng)便可以向單片機(jī)的存儲(chǔ)器之中下載十六進(jìn)制的程序。9具體的參數(shù)性能介紹如下：主要特性如下：(1)增強(qiáng)型8051單

22、片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051。(2)工作電壓：5.5V3.3V(5V單片機(jī))/3.8V2.0V(3V單片機(jī))。(3)工作頻率范圍：040MHz,相當(dāng)于普通8051的080MHz,實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz。(4)用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)。(5)片上集成512字節(jié)RAM。(6)通用I/O口(32個(gè))復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O口用時(shí)，需加上拉電阻。(7) ISP(在系統(tǒng)可編程)/IAP(在應(yīng)用可編程)，無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口(Rx

23、D/P3.0,TxD/P3.1)直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片。(8) 具有EEPROM功能。(9)具有看門狗功能。(10)共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器T0、T1、T2。(11)外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，PowerDown模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。(12) 通用異步串行口(UART),還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART。(13) 工作溫度范圍：-40+85C(工業(yè)級(jí))/0-75C(商業(yè)級(jí))。(14) PDIP封裝。各引腳功能：(1) 40引腳：電源電壓(2) VSS:接地(3) P0:漏極開路的8位雙向I/O口(4) P1:帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O

24、口(5) P2:帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口(6) P3:帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口(7) RST(9弓唧)：復(fù)位輸入(8) ALE/ROG:鎖存低8位地址的輸出脈沖(9) PSEN:選通信號(hào)輸出引腳(10) A/VPP:訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)(11) XTAL1:振蕩器輸入端(12)XTAL2:振蕩器輸入端11TJ-ri.nT2EXFI.!lbL2VI.5PL.hPl.7網(wǎng)rxdra.0TXD/P3.1P：<2lTlHL3TO力嚙,1jyp&5前也7TAJ.2MALI瓜10幫部37而K,IL33323JM為2H?72b2521L!;i2221一DIP-10ml

25、nnnlAmPQ,O/ABOrx>.),lUHP。3門W2做工植3PO.4/AIMKL5/mPO.6AD6Ip.7-.W7百Ai.I:I'H加lJSFVI士士”ra.&AUP2.5/A13電4/M2.3MlP2.2/A1UP2.1A9r.u/AK內(nèi)部結(jié)構(gòu):VccVssXRAM地址寄存器工匚B寄存器ACC圖2-2STC89C5240P0.0P0.7P0驅(qū)動(dòng)器JQP0鎖存器RAMir引腳封裝P2.0P2.7P2驅(qū)動(dòng)器P2鎖存器EPROM或ROM程序地址存儲(chǔ)器SPPSENALEEARESET器1P1鎖存器定時(shí)及控制指令寄存器特殊功能寄存器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器P3鎖存器PC增量器PC1

26、?振蕩器匚一XTAL2P1驅(qū)動(dòng)器EximizP1.0P1.7P3驅(qū)動(dòng)器P3.0P3.7圖2-389C52內(nèi)部結(jié)構(gòu)MOC3021圖2-4MOC3021MOC3021是摩托羅拉公司生產(chǎn)的光耦，可用于弱電控制強(qiáng)電，以及弱電和強(qiáng)電之間的隔離,效果較好，使用方便，即時(shí)的觸發(fā)功能。MOC3021的技術(shù)參數(shù)：隔離電壓：7500V輸出類型：雙向可控硅驅(qū)動(dòng)輸入電流：60mA輸出電壓：400V通道數(shù)：1MOC3021引腳功能：輸入端1:弱電電源輸入端（控制端）輸入端2:弱電電源輸出（控制端）輸出端6:強(qiáng)電電源或用電器輸出端4:強(qiáng)電電源或用電器12MAX1241MAX1241是一種功能損耗相對(duì)比較低，并且最低可啟動(dòng)

27、的電壓也比較低的ADC轉(zhuǎn)換元件，擁有12位串行。次芯片的最大非線性的誤差可以低于1LSB,轉(zhuǎn)換的時(shí)間可以精確到9us淇內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。SHDHREF圖2-5 MAX1241內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳MAX1241的供電部分需要用單相的電源進(jìn)行供電，當(dāng)它以73K的轉(zhuǎn)換速度工作的時(shí)候，所需要的電流僅為0.9mA,而當(dāng)其工作在休眠模式之下時(shí)的電源電流僅為1uA即可，其管腳定義如管腳1:VDD電源輸入管腳2:VIN模擬電壓輸入管腳3:SHDN節(jié)電方式控制端管腳4:REF參考電壓輸入端管腳5:GND接地管腳6:DT串行數(shù)據(jù)輸出管腳7:KONGZHI控制端管腳8:SK驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘的輸入13CS其工作時(shí)序圖如下:恥就最

28、小300ns)3U餐小或啟動(dòng)AD-一1*-SCLK 二DOLTT-圖2-6 MAX1241時(shí)序圖MAX232MAX232是由Maxim生產(chǎn)的一種專為通信接口的設(shè)計(jì)芯片，比較適用于電源供電系統(tǒng)，對(duì)于電流以及電壓的要求不是很高，功耗也同樣較低，但是速度卻可以達(dá)到1Mbps,自身成本也比較低。其可應(yīng)用于以下領(lǐng)域：便攜式計(jì)算機(jī)，低功耗調(diào)制解調(diào)器，接口轉(zhuǎn)換等。14CUC1-C2+C2-V-T20UTR2IN2161568MAX220MAX232MAX232A13119VccGNDT10UTR1INR10UTT1INT2INR20UTDIP/SOCAPACITANCE(pF)DEVICEC1C2C3C4C

29、5MAX22000470.330.330.330.33MAX232101.01.01.0i.oMAX232A0.10J0.10,10.1圖2-7MAX232芯片LCD1602本設(shè)計(jì)考慮過兩種顯示電路，一是使用多個(gè)數(shù)碼管進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，另外一個(gè)是使用液晶顯示屏進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的顯示。最終根據(jù)實(shí)際需要選擇了液晶顯示屏幕LCD1602,此液晶顯示屏顯示效果優(yōu)異，而且具有夜視的效果，其實(shí)物外觀如下圖所示：圖2-8 LCD1602引腳圖以及實(shí)物圖如上圖所示，LCD1602具有16個(gè)引腳，其中7至14腳是屬于數(shù)據(jù)端，引腳1和2分別為電源的接地以及+5V電源接入端，具體的引腳定義如下：第1腳：VSS為電源地。第2

30、腳：VDD接5V電源正極。第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。第6腳：E（或EN）端為使能（enable）端。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第1516腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。2.4系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的各個(gè)主要硬件模塊為：復(fù)位電路、晶振電路、按鍵電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、加熱電路、過零檢測(cè)電路等必要的電路組成。2.4.1 復(fù)位電路復(fù)位電路作為系統(tǒng)之中的一個(gè)基礎(chǔ)的電路具有非常重要

31、的作用，當(dāng)程序運(yùn)行的過程中出現(xiàn)意外情況，例如程序跑空或者卡死等，復(fù)位電路可以將程序復(fù)位重新正常開始運(yùn)行，而不需重啟整個(gè)系統(tǒng)，相對(duì)來說比較方便快捷，所以復(fù)位電路相對(duì)來說是一個(gè)非常重要而且基礎(chǔ)的電路部分，在各種特殊或者緊急情況下可以起著重大作用的電路，并且設(shè)計(jì)簡單，操作方便，所以對(duì)于開發(fā)設(shè)計(jì)人員來說復(fù)位電路是必須要熟記的一個(gè)基本電路，具體的電路圖如下所示：圖2-9復(fù)位電路如上圖所示，復(fù)位電路中采用了大小為1K的電阻連接接地端，+5V的電源輸入端連接按鈕和20uF的電容并聯(lián)接入RST復(fù)位端，在無操作的狀態(tài)中，RST接口默認(rèn)為無電平輸入，當(dāng)按下按鈕時(shí)即為復(fù)位狀態(tài)，接口為高電平，系統(tǒng)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，松開后

32、接口又重新變?yōu)榈碗娖綘顟B(tài)。復(fù)位電路屬于最小系統(tǒng)之中必不可少的一部分，具有非常重要的作用，而且其元件以及接線簡單,操作方便，適用性比較強(qiáng)，所以在系統(tǒng)開發(fā)的電路設(shè)計(jì)之中屬于首先設(shè)計(jì)的電路。2.4.2 晶振電路晶振電路屬于最小系統(tǒng)之中的一個(gè)重要部分，電路的正確設(shè)計(jì)可以給系統(tǒng)的運(yùn)行提供正確的震蕩，其連接線路如下所示:T-tar一C10222pF -<teK122pF<TEXT>i"igCRYSTALkXTALI比一XTAL2圖2-10晶振電路如上圖所示，晶振電路之中并聯(lián)兩個(gè)電容值為22pF的電容，連接接地端，然后與12MHz的晶振連接，分別接入單片機(jī)的晶振上拉接口之中，形成

33、一個(gè)完整的晶振震蕩電路。晶振電路是最小系統(tǒng)中的一個(gè)必不可少的部分，因?yàn)橄到y(tǒng)的運(yùn)行需要晶振電路提高精準(zhǔn)的震蕩，可以說晶振是否正常起振對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，若是這個(gè)電路無法運(yùn)行，或者晶振距離芯片的距離過遠(yuǎn)，則晶振電路則無法運(yùn)行，那么整個(gè)系統(tǒng)將處于無法工作的狀態(tài)。晶振電路屬于關(guān)鍵電路，系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的時(shí)候最小系統(tǒng)當(dāng)屬于優(yōu)先計(jì)算和繪制的電路部分。2.4.3 程序下載電路程序下載電路是用于用戶使用計(jì)算機(jī)編程且可以正常編譯后將16位的HEX文件下載到單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)之中的媒介。由于程序的編制是通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行的，無法直接寫入芯片存儲(chǔ)之中，所以下載電路就屬于不可或缺的電路。程序下載

34、電路如下圖所示，由電腦的RS232接口連接到MAX232芯片，由于電腦的串口輸出電壓比較高，所遇需要由電平轉(zhuǎn)換芯片即MAX232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，然后輸入到單片機(jī)的兩個(gè)數(shù)據(jù)讀寫端口完成程序的下載燒錄工作。程序下載電路是系統(tǒng)設(shè)計(jì)之中的一個(gè)重要的部分，設(shè)計(jì)連接完整之后只需要一根具有串口公母頭的數(shù)據(jù)線就可以對(duì)芯片進(jìn)行下載燒錄程序的工作，簡單方便快捷，編程成員將程序編輯完成之后可以很方便的通過該電路下載程序，屬于系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)前期需要進(jìn)行設(shè)計(jì)的一個(gè)電路。C3 ERROR DCD DSR RXD RTS TXD CIS DTRRI3_a_C1-1413T1OU7 RI IN T2OUTR21N10S . .1

35、.TExtT1IN OUT T2IN R2OUTC2+U2011-3-£QMPIM <7EXT>C5106 mTF然T咨MAX232* TEXT*圖2-11程序下載電路2.4.4 顯示電路本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的溫度數(shù)據(jù)（包括用戶根據(jù)自身需要設(shè)置的上限溫度以及加熱爐的實(shí)時(shí)溫度）需要進(jìn)行顯示以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的可視化和合理性。LCD1602顯示屏市面上大多是使用的HD44780芯片，帶有內(nèi)部字庫，程序編寫方便，顯示效果良好，并且可以自調(diào)對(duì)比度，硬件線路連線簡單方便，具體的線路連接如下圖所示:圖2-12 LCD1602顯示器連線圖ooo3 M III中中38373635343332其中P0

36、口，由PO.C/ADOPO1/ACHPO.2/AD2r-O3/AD3PO.4/AE>4r-OPO.6/AD6POT/AD7數(shù)據(jù)控制端口需要配合程序?qū)?shí)時(shí)數(shù)據(jù)讀寫，其中VEE為調(diào)節(jié)分辨率的一個(gè)接口,用于調(diào)整屏如上圖所示為1602顯示屏的詳細(xì)接線圖，其中數(shù)據(jù)端口接在芯片的無驅(qū)動(dòng)能力的于沒有驅(qū)動(dòng)能力，所以需要在數(shù)據(jù)端口接一個(gè)電源上拉電阻，以供驅(qū)動(dòng)顯示屏的數(shù)據(jù)傳輸。幕的顯示效果，一般情況下可以考慮連接一個(gè)可調(diào)電阻用于用戶自行調(diào)整屏幕的分辨率。2.4.5 溫度檢測(cè)電路本次設(shè)計(jì)之中可以選用18B20或者選擇通過電壓的模擬量經(jīng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換為溫度數(shù)據(jù)，然后將信號(hào)傳送給芯片經(jīng)過計(jì)算換算為溫度值。在考慮到本次

37、畢業(yè)設(shè)計(jì)之中需要用到加熱爐，溫度傳感需要對(duì)其自身進(jìn)行密封和保護(hù)，而加熱爐溫度可能會(huì)超過溫感的上限溫度，而且沒有模數(shù)轉(zhuǎn)換的效果好，所以選用模數(shù)轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行溫度的轉(zhuǎn)換，其具體的電路圖如下圖所示：圖2-13溫度檢測(cè)電路如上圖所示，溫度檢測(cè)的電路最末端是連接的加熱爐的電壓輸出端，再經(jīng)過兩個(gè)運(yùn)放進(jìn)行信號(hào)處理，兩個(gè)運(yùn)放的外接電源和電阻的大小都是固定的，然后將輸出的信號(hào)輸入給模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(MAX1241)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后由單片機(jī)的程序?qū)D(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫，將數(shù)據(jù)經(jīng)過程序進(jìn)行換算，進(jìn)而成為實(shí)際溫度數(shù)據(jù)，然后對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比輸出啟動(dòng)觸發(fā)信號(hào)。152.4.6 過零檢測(cè)電路本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是對(duì)加熱設(shè)備的加熱功

38、率進(jìn)行調(diào)節(jié)，而方式是運(yùn)用斬波的方式進(jìn)行，那么觸發(fā)信號(hào)的延時(shí)必須要有一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)來提供延時(shí)的時(shí)間，即參考點(diǎn)，而這個(gè)參考點(diǎn)就是電源電壓的零點(diǎn)，當(dāng)單片機(jī)接收到電源的過零信號(hào)的時(shí)候，啟動(dòng)程序就進(jìn)行一定時(shí)間的延時(shí)然后輸出觸發(fā)信號(hào)，啟動(dòng)加熱設(shè)備進(jìn)行加熱，由于延時(shí)效果加熱設(shè)備的功率就得到調(diào)節(jié)，同時(shí)因?yàn)檫^零檢測(cè)需要應(yīng)用到單片機(jī)的兩個(gè)外部中斷資源，從而會(huì)影響到其他的模塊的正常運(yùn)行，所以采用了單獨(dú)的單片機(jī)進(jìn)行過零信號(hào)的采集。如下圖所示，市電的電源經(jīng)過電壓期變壓為+5V左右為單片機(jī)可以識(shí)別輸入的電壓后，再連接一個(gè)變阻器，用于調(diào)整波形，適應(yīng)性更強(qiáng)。變阻器調(diào)節(jié)端接入LM108電壓比較器，電壓比較器的兩個(gè)電源極都是輸入+1

39、2V的直流電源，輸出端分別接一個(gè)和兩個(gè)反向器，反向器輸出的電壓為+5V左右，反向器在這里起到了很關(guān)鍵的作用，不僅可以輸出相對(duì)穩(wěn)定的波形，而且電壓變化平滑，電源的正弦波一個(gè)周期中波形由正向往負(fù)向變化過零點(diǎn)時(shí)電壓比較器輸出一個(gè)負(fù)跳變信號(hào)，波形從負(fù)方向往正方向變化時(shí)輸出一個(gè)正跳變，由于單片機(jī)外部中斷的觸發(fā)只能識(shí)別低電平和負(fù)跳變，而正跳變無法觸發(fā)中斷，如果直接接入中斷一個(gè)波形周期中只能檢測(cè)到一個(gè)零點(diǎn)，而一個(gè)周期實(shí)際上有兩個(gè)零點(diǎn)，所以在電路中接入了一個(gè)反向器進(jìn)行檢測(cè)正跳變經(jīng)反向變?yōu)樨?fù)跳變，而負(fù)跳變經(jīng)過兩次反向變壓整波形接入外部中斷，觸發(fā)中斷，進(jìn)而自動(dòng)運(yùn)行中斷的程序，進(jìn)行延時(shí)觸發(fā)的程序，最后觸發(fā)啟動(dòng)加熱設(shè)

40、備。16TR1:盤:10k . tTEnT* . .U10：A ?t|LS04 - '' wTBtln ,圖2-14過零檢測(cè)電路2.4.7加熱電路加熱爐OVEN與雙向可控硅串聯(lián)接入電源電路中。而單片機(jī)的延時(shí)觸發(fā)信號(hào)經(jīng)過運(yùn)放后輸入到光耦之中，由于單片機(jī)發(fā)出的電壓比較低，而加熱部分的電壓較高，所以需要光耦進(jìn)行電壓的隔離，即弱電控制強(qiáng)電進(jìn)行操作，光耦強(qiáng)電部分一端與電源相接，另外一端與可控硅的門極控制端連接，通過可控硅的觸發(fā)脈沖要求以發(fā)出觸發(fā)脈沖控制可控硅，進(jìn)而控制功率的變化。而加熱進(jìn)而通過內(nèi)部程序換算進(jìn)行對(duì)7爐的溫度輸出端則經(jīng)過溫度轉(zhuǎn)換電路傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,比，再由啟動(dòng)程序控

41、制輸出延時(shí)啟動(dòng)觸發(fā)信號(hào)，由此便構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)的反饋控制回路。加熱設(shè)備是采用雙向可控硅串聯(lián)在加熱設(shè)備之中的,當(dāng)實(shí)際溫度與用戶設(shè)置的溫度相差較大的時(shí)候，需要加熱設(shè)備的功率調(diào)整到比較大，那么斬波的大小就要相應(yīng)的變小，即在計(jì)算出電源的周期時(shí)間后根據(jù)實(shí)際選擇延時(shí)的時(shí)間。而當(dāng)實(shí)際溫度接近于用戶設(shè)置的溫度時(shí)，延時(shí)觸發(fā)的程序進(jìn)行的延時(shí)時(shí)間則相應(yīng)的增加，以降低加熱的功率，實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱設(shè)備功率的調(diào)節(jié)作用，整體電路設(shè)計(jì)簡單，無需人為的操作，實(shí)用性較強(qiáng)，同時(shí)因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)將過零檢測(cè)以及啟動(dòng)觸發(fā)電路由一個(gè)單獨(dú)的單片機(jī)進(jìn)行，所以觸發(fā)啟動(dòng)模塊的輸出相對(duì)穩(wěn)定抗干擾性比較強(qiáng)。為了防止系統(tǒng)卡死所以在加熱爐的主電路串聯(lián)了一個(gè)繼9或者其

42、他特殊情況發(fā)生導(dǎo)致加熱出現(xiàn)持續(xù)加熱的危險(xiǎn)情況,電器進(jìn)行保護(hù)，在當(dāng)前溫度到達(dá)用戶所設(shè)定的溫度上限的時(shí)候進(jìn)行斷開以提高安全性能O1AA圖2-15加熱電路1LUuTEXTnR8ikEEHRU1.1csnauTE)4TnI10U9：A1ss>FMDF-*T曲卜MDCT21OSgorHFJOICtuTEXTR.JUT：:PTGCJ:CPLER-NPNtreaty*.1W7T1i-TEKTa2.5 系統(tǒng)I/O接口設(shè)計(jì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)之中系統(tǒng)的I/O接口的設(shè)計(jì)分配如下：(1) P0.0P0.7:LCD液晶顯示屏數(shù)據(jù)傳輸(2) P1.1、1.2:按鍵(3) P2.0、2.1、2.2:LCD液晶顯示屏的數(shù)據(jù)控

43、制(4) P2.3、2.4、2.5:ADC數(shù)據(jù)讀寫控制(5) P2.6:加熱設(shè)備的延時(shí)啟動(dòng)觸發(fā)(6) P3.0、3.1:串口數(shù)據(jù)下載(7) P3.1:電源過零檢測(cè)輸入(8) XTAL1、XTAL2:晶振(9) RST:復(fù)位(10) EA:+5V電源輸入2.6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)HEX文件下載設(shè)計(jì)的程序部分有軟件KeilC51進(jìn)行編輯和編譯，然后將編譯后的十六進(jìn)制燒錄進(jìn)入單片機(jī)存儲(chǔ)器之中，具體的程序的流程圖如下圖所示：圖2-16程序流程圖3系統(tǒng)調(diào)試本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中遇到了很多問題，后來經(jīng)過一步步的調(diào)試才得以成功，總體可分為軟件調(diào)試以及硬件調(diào)試。3.1 軟件調(diào)試本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的軟件調(diào)試工具主要依靠單片機(jī)

44、仿真軟件Proteus7Professional以及KeilC51軟件，雖然仿真軟件中無法調(diào)用STC單片機(jī)，但是由于STC89C52與AT89C52相差無幾，所以我采用的是AT89C52芯片來進(jìn)行調(diào)試。在畫硬件接線原理圖的時(shí)候一定要先在草稿紙上或者腦海里根據(jù)I/O接口以及所實(shí)現(xiàn)的功能將每個(gè)芯片以及接口等元件的位置擺放合理之后再進(jìn)行畫圖。不然會(huì)出現(xiàn)不停涂改，事倍功半。硬件線路接好之后再進(jìn)行程序的調(diào)試，由于整個(gè)程序是主程序調(diào)用各個(gè)功能的子程序來實(shí)現(xiàn)的，所以程序調(diào)試最好分部進(jìn)行，比如檢測(cè)當(dāng)前環(huán)境溫度這個(gè)功能就可以單獨(dú)拿出來檢測(cè)子程序是否正確，這樣就可以保證每個(gè)子程序的正確性，同時(shí)也提高了調(diào)試的效率。

45、充分利用Keil軟件的功能，準(zhǔn)確查找出程序的常規(guī)錯(cuò)誤，根據(jù)軟件提示修改程序。在配合仿真軟件調(diào)試的時(shí)候，如果出現(xiàn)可以運(yùn)行，但是運(yùn)行不正常的時(shí)候，嘗試修改程序中的變量數(shù)值，以達(dá)到運(yùn)行正常的目的。3.2 硬件調(diào)試本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是基于Proteus7Professional仿真軟件平臺(tái)之上進(jìn)行完成的，電路的連接要比實(shí)操要方便快捷一些，但是必須要對(duì)于本軟件要熟練應(yīng)用，需要補(bǔ)充一些專業(yè)的英語知識(shí)。單片機(jī)最小系統(tǒng)的構(gòu)建是應(yīng)該需要熟記在心中不需要查閱其他資料就可以在仿真上繪制出來的。顯示電路的調(diào)試中則需要將P0口的上拉電阻的電阻值大小設(shè)置為規(guī)定數(shù)值，不可以隨意從元件庫中調(diào)用而不更改數(shù)值大小。電源電路中變壓器的匝

46、數(shù)比的計(jì)算需要查閱公式進(jìn)行計(jì)算，由于仿真軟件的性能限制則需要將電源的頻率降低一部分，并不影響仿真的效果。過零檢測(cè)需要對(duì)于三極管有足夠的了解，三極管可以充當(dāng)放大以及開關(guān)作用，而本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的過零檢測(cè)電路部分是采用的三極管的開關(guān)作用。調(diào)試的過程中非常重要的一點(diǎn)是要熟練掌握示波器的使用，它可以根據(jù)所需顯示出波形，可以根據(jù)波形判斷運(yùn)行是否正常，程序以及硬件電路是否連接正確。3.3 仿真調(diào)試本次畢業(yè)設(shè)計(jì)運(yùn)用Proteus7Professional軟件進(jìn)行仿真測(cè)試，根據(jù)本次設(shè)計(jì)的目的進(jìn)行仿真調(diào)試，測(cè)試設(shè)計(jì)目的是否已經(jīng)達(dá)到，由于示波器的波形顯示比較直觀并且具有實(shí)時(shí)性，所以根據(jù)波形可以準(zhǔn)確的達(dá)到調(diào)試的目的。

47、1、當(dāng)溫度差范圍在20度以上時(shí)，電源波形以及觸發(fā)波形如下所示:Settenp：069RetehP：032圖3-1溫差20度以上波形圖2、當(dāng)溫度差范圍在10度至20度以內(nèi)時(shí)，電源波形以及觸發(fā)波形如下所示:Set tertF：660Rei tehF s041VU21 iij >Digit日I Oscilloscope圖3-2溫差10度至20度以內(nèi)波形圖的至UJDigital Oscilloscope圖3-3溫差0度至10度以內(nèi)波形圖3、當(dāng)溫度差范圍在0度至10度以內(nèi)時(shí)，電源波形以及觸發(fā)波形如下所示:ReitehF：050鮮學(xué)4、當(dāng)溫度差范圍小于等于0度時(shí)，電源波形以及觸發(fā)波形如下所示:Dig

48、ital Oscjllo5<ope圖3-4溫差小于0度波形圖通過以上四個(gè)測(cè)試事例可以看出如下結(jié)果：1、當(dāng)溫差在20攝氏度以上時(shí)啟動(dòng)觸發(fā)延時(shí)5ms進(jìn)行觸發(fā)，導(dǎo)通角為176.4度；2、當(dāng)溫差在10至20攝氏度之間時(shí)啟動(dòng)觸發(fā)延時(shí)100ms進(jìn)行觸發(fā)，導(dǎo)通角為108度；3、當(dāng)溫差在0至10攝氏度之間時(shí)啟動(dòng)觸發(fā)延時(shí)200ms進(jìn)行觸發(fā)，導(dǎo)通角為36度；4、當(dāng)溫度差小于等于0攝氏度時(shí)啟動(dòng)觸發(fā)持續(xù)輸出高電平，導(dǎo)通角為0度。根據(jù)以上測(cè)試結(jié)果可以得出結(jié)論：針對(duì)顯示、按鍵等模塊對(duì)過零檢測(cè)以及啟動(dòng)觸發(fā)模塊的正常運(yùn)行形成影響的問題進(jìn)行的解決辦法，即采用雙CPU結(jié)構(gòu)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，主CPU控制按鍵、顯示、溫度采集等模塊

49、，控制CPU主要負(fù)責(zé)過零檢測(cè)、啟動(dòng)觸發(fā)模塊，兩個(gè)單片機(jī)分工協(xié)作，互不干擾。以上測(cè)試所得結(jié)論既可以證明提出的雙CPU結(jié)構(gòu)的方法是有效的，可以正常運(yùn)行并且解決問題的。4總結(jié)4.1 結(jié)論通過XXX老師的輔導(dǎo)，以及自身的努力，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)順利完成，所要求的功能都已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)。最小系統(tǒng)運(yùn)行正常，按鍵可以調(diào)節(jié)溫度上限，過零檢測(cè)電路運(yùn)行正常，加熱電路中電熱爐可以控制加熱，液晶顯示器顯示效果正常，實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)以及顯示正常，整個(gè)設(shè)計(jì)都已經(jīng)達(dá)到了要求的狀態(tài)4.2 心得在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，雖然本人能力有限，但是在XXX的教導(dǎo)和自身的奮斗中一直都堅(jiān)持，遇到了不會(huì)的問題則去網(wǎng)上查找相關(guān)資料進(jìn)行學(xué)習(xí)操作，對(duì)于不熟

50、悉的芯片則去官網(wǎng)下載芯片對(duì)應(yīng)的技術(shù)資料進(jìn)行查看，遇到了生疏的電路例如過零檢測(cè)電路則先自己去查找資料，如果還是無法解決則去詢問XXX,多數(shù)情況下經(jīng)過XXX的指導(dǎo)都可以將問題解決而且可以學(xué)習(xí)到很多知識(shí)。在設(shè)計(jì)過程中，學(xué)過類似的課程的師兄們就成了我的移動(dòng)詞典，遇到自己想不通的就會(huì)去咨詢他們，有時(shí)候在他們的講解下自己可以弄明白一些問題。綜合本次設(shè)計(jì)，所需要達(dá)到的功能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，但是還是有一些不足之處，比如過零檢測(cè)的觸發(fā)電路觸發(fā)偶爾會(huì)在仿真的平臺(tái)中出現(xiàn)混亂的情況，也有可能屬于仿真軟件自身的問題，波形顯示不是很完美，另外就是電路的知識(shí)依然有一些欠缺，導(dǎo)致比如加熱電路中雙向可控硅的線路連接不是很熟練。根據(jù)此次

51、設(shè)計(jì)所暴露出來的個(gè)人知識(shí)點(diǎn)的缺乏一定要在以后的時(shí)日里努力補(bǔ)充鞏固相關(guān)的知識(shí)，并在以后的開發(fā)設(shè)計(jì)中注意避免再次出現(xiàn)類似問題。參考文獻(xiàn)1李朝青編著.單片機(jī)原理及接口技術(shù)M.北京航空航天大學(xué)出版社，2005.2柳淳編著.電子愛好者入門要訣(技能篇)M.中國電力出版社，2010年6月第1版.3吉順如.劉新銘容.唐政編著.C語言程序設(shè)計(jì)教程(第二版)M.機(jī)械工業(yè)出版社,2010年3月第2版.4王先靜.基于Proteus仿真的智能溫室監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)D.云南大學(xué)，2011.5鄭曉霞.基于AT89S51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)D.內(nèi)蒙古大學(xué)，2009.6張菁.單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)方案的研究J.上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)

52、，2007(01).7俞欣潼.曾志強(qiáng).孫儀彬.基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.電氣應(yīng)用，2009(20).8卿燕玲.李蕾.基于單片機(jī)的溫度測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.信息技術(shù)與信息化，2006(03).9謝劍英編著.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)M.國防工業(yè)出版社,1991.10李均宜編著.爐溫儀表與熱控制M.機(jī)械工業(yè)出版社,1981.11朱肖強(qiáng).陳三寶.電加熱爐爐溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真J.自動(dòng)化與儀器儀表，2006(03).12王俊省主編著.微計(jì)算機(jī)檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用M.電子工業(yè)出版社,1996.13庫志強(qiáng).張錫兵.楊揚(yáng).基于單片機(jī)的溫濕度控制系統(tǒng)J.機(jī)電信息，2006(12).14彭晏飛.董莉.溫室溫濕度控制系

53、統(tǒng)設(shè)計(jì)J.中國科技信息，2007(12).15佟兆祥.溫室溫濕度控制技術(shù)與設(shè)備J.農(nóng)業(yè)機(jī)械化與電氣化，2003(04).16張勝超.新型光照培養(yǎng)箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.鹽城工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2001(04).關(guān)于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，感慨良多，一開始做的時(shí)候?qū)τ谠碇皇怯幸粋€(gè)比較模糊的理解，原本以為比較容易就可以掌握，但是實(shí)際上進(jìn)行學(xué)習(xí)操作的時(shí)候卻發(fā)現(xiàn)困難重重，真正地體會(huì)到了理論與實(shí)踐的差距，即使理論已經(jīng)看似完全掌握也需要進(jìn)行實(shí)踐論證才能發(fā)揮其作用。在最初的接觸此次設(shè)計(jì)時(shí)就卡在了過零檢測(cè)電路的選擇上面，由于是采用仿真進(jìn)行模擬，元件庫中的元件數(shù)量并不是很充足，開始選用的過零電路雖然可以實(shí)現(xiàn)功能，但是波形有震蕩，不是很精準(zhǔn)，后來通過老師朋友的幫助和自己的努力，終于用電壓比較器和反向器組合了一個(gè)穩(wěn)定可靠的過零檢測(cè)電路，實(shí)測(cè)已經(jīng)完全可以滿足要求。本次整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)自己大學(xué)以來所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的一個(gè)比較完整的歸納總結(jié)以及應(yīng)用，真正把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐之中去。當(dāng)然，整個(gè)設(shè)計(jì)過程之中也充分說明了一個(gè)道理，那就是除了良好的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)以外，還需要擁有耐心和細(xì)心