电烤箱的智能温控仪表设计说明

1、电烤箱的智能温控仪表设计本文介绍了以. STC89C51单片机为核心的电烤箱温度控制系统。电烤箱的温度控制系统有. 两个局部组成：硬件局部和软件局部。其中硬件局部包括：单片机电路、传感器电路、放大器一. 电路、转换器电路、以及键盘和显示电路。软件局部包括：主程序、运算控制程序、以及各功一. 能实现模块的程序，以如下设计为要求:电烤箱由. 1kW电加热器加热，.最高温度为120° C。电烤箱的温度可以设置，电烤过程.恒温控制为设置的温度，.温度控制误差乞.土2 ° C。可以实时显示设置温度和实际温度，显示精度为.1 ° C。当实际温度超出设置温度.±.一5

2、 ° C时发出报警.采用,STC89C51单片机和的晶振；采用一.AD59Q温度传感器一。采用位式控制、并用晶闸管过零驱动1000W电加热器电源电压为一 AC220V。文章最后对本设计进行了总结。对温度控制系统的开展提出了几点建议。关键词：单片机.;.温度;.一电烤箱.控制、八、亠刖言 4第1章概述 41.1 技术指标 41.2控制方案 4第2章 电烤箱的智能温控仪表硬件局部设计 52.1 硬件局部 52.2单片机电路设计 5221中央处理器CPU. 62.2.2 运算器 62.2.3 STC89C51单片机引脚功能 72.2.4 引脚功能 82.2.5 控制线 92.2.6 STC

3、89C51单片机的存储器结构 92.2.7 STC89C51单片机的并行I/O端口 92.2.8 STC89C51单片机时钟电路及时序 102.2.9 复位电路 112.2.10 STC89C51单片机的指令系统 112.3 传感器电路设计 112.3.1 传感器概述 112.3.2 传感器的根本特性 122.3.3 热电阻的测量电路及应用 132.4 A/D转换电路设计 142.4.1 逐次逼近型 A/D转换器ADC0809 142.5 放大器电路设计 152.5.1 交流放大器电路 162.5.2 直流放大器电路 202.5.3 运算放大器电路 202.6键盘及显示电路的设计 212.6.

4、1 键盘接口电路 212.6.2 LED显示器接口电路 222.7抗干扰电路设计 232.7.1 电磁干扰的形成因素 232.7.2. 干扰的分类 232.7.3 单片机应用系统电磁干扰控制的一般方法 232.7.4 硬件抗干扰措施 24第3章软件局部设计 253.1 工作流程 253.2功能模块 253.3 资源分配 253.4功能软件设计 263.4.1 键盘管理模块 263.4.2 显示模块 293.4.3 温度检测模块 313.4.4 温度控制模块 323.4.5 温度越限报警模块 333.4.6 主程序和中断效劳子程序 34第4章结论 36参考文献 36附录1 38附录2 38随着社

5、会的不断开展.，人们对机械旳应用也越米越广？，-进.而人们对机械运动旳控制要求亦. 越来越高.。机电控制实现了以电气来控制机械。单片机旳出现使机电控制技术突飞猛进。单片机出现的历史并不长，但开展迅猛。自.1975年美国德克斯仪器公司首次推出.8位单 片机.TMS-1000后才开始快速开展。.年9月，美国nt.e_l公司首次推出. MCS-48系列8.位 单片机以后，.单片机开展进入了一个新的阶段。一.1983年.inteL公司推出的MCS-96系列、1987 年.公司又推出的80C96等位.16位单片机。近年来各个计算机生产厂家已进入更高性能 的32位单片机研制、生产阶段。单片机开展之快、品种

6、之多。其中最常用的主要有：. AT89系 列单片机、一A_VR单片机.Motorola公司的M68HC0系列单片机以及PIC单片机。随着社会的发. 展，单片机.的特点表达在体积小、可靠性高、使用方便等方面。根据温度控制的特点，本次设计采用STC89C5.1单片机为控制核心，采用位式控制算法并. 用晶闸管过零驱动1000W电加热器。实现对电烤箱的温度的控制。.通过本次设计进一步详细说 明单片机控制系统在社会生活中的应用。为以后进一步应用单片机系统提供帮助。第.1童概述温度控制是工业生产过程中经常遇到旳控制,有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响. 着产品质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是

7、非常有价值的。根据温度变化快慢的特 点，并且控制精度不易掌握等特点，本文电烤箱的温度控制为模型，设计了以 STC89C5单片 机为检测控制中心的温度控制系统。温度控制显示采用 3位丄ED静态显示。该设计结构简单，. 控制算法新颖，控制精度高，有较强的通用性。1.1 技术指标功能及技术指标一:.电烤箱由一.1KW电加热器加热，最高温度为一120° C电烤箱的温度可以设置，电烤过程恒温控制为设置的温度，温度控制误差£±2°C。可以实时显示设置温度和实际温度，显示精度为1 ° C。当实际温度超出设置温度±. 5°C时发出报警.采用

8、STC89C5单片机和11MHZ的晶振；采用一.AD590温度传感器1.2 控制方案?位式控制.一位式控制就是通断控制。如果设定值为A,当系统的输入值小于.A或大于A 时，输出的控制信号只有0和.两种状态，.称为二位式控制。举个例子.假设.x表示水箱的实际水位、.A表示设定.的水位控制高度，.y表示输出的控制信. 号，那么.：当.实际水位x.低于.设定的.A时，.y=_i.，水泵导通，-水箱开始进水.当水位到达或超出 了. A时，y=0,水泵关断，水箱停止进水。?晶闸管过零驱动.双向晶闸管在单片机控制系统中.常作为功率驱动器件，特.别适合做交流无触点开关使用。 双向晶闸管接通的一般都是功率较大

9、的电器，且连接在强电网络中,一因此对单片机的控制信号. 会造成较大.的干扰。.所以在一般情况下，都通过光电耦合器将单片机与双向晶闸管隔离。.另外， 为了进一步减小双向晶闸管触发时产生的干扰,一双向晶闸管的触发常采用过零触发电路,也称 为过零驱动电路。过零触发，就是在电压为零或零附近的瞬间接通?.由于采用了过零触发，.所 以在晶闸管的控制电路中，还需要有.交流电的过零检测电路。双向晶闸管.也称为双向可控硅过零触发电路主要应用于单片机系统的交流负载控制电 路，可以控制电炉等大功率交流设备。当过零检测电路检测到交流电压过零时,.便产生中断请. 求，只要在中断效劳程序中通过单片机的P1.0.引脚发出触

10、发脉冲,.即可触发双向可控硅导通。第2章 电烤箱的智能温控仪表硬件局部设计2.1硬件局部.系统的硬件局部包括单片机电路、A/D.转换器、放大器、传感器、键盘及显示.电路五大部. 分。其.各.局部连接关系如图2-1.所示。I 人机对话局部LJ图2-1电烤箱温度控制系统结构2.2单片机电路设计随着社会开展.，单片机以其体积小、.可靠性高、使用方便的特点在社会生活中到达广泛应. 用。根据温度控制特点，本次设计采用一STC89C5。以下对其进行详细介绍。STC89C5单片机是美国.intel公司的.8.位高档单片机的系列。也是目前应用最为广泛的 一种单片机系列。.其部结构简化框图如下所示。STC89C

11、 5系列单片机主要有C.P、存储器，10. 接口电路及.时钟.电路等局部组成。.22.1.中央处理器.cpu中央处理器C PU是单片机的核心。是计算机的控制指挥的中心。同一般微机的CPU类似。STC89C5；单片机部CPU包括控制器和运算器。如图.2.1.2-1 .2.2.2. 运算器.S.TC89C51运算器电路以算术逻辑单兀一 ALU为核心。有累加器一 一 ACC存放器旦一一暂存器一1、 暂存器.2、程序状态存放器_ PSV和布尔处理机共同组成。它主要完成数据的算术运算、逻辑运 算、位变量处理和数据传输操作运算结果的状态由程序存放器PSW保存。A.算术逻辑里元ALU与累加器.ACC存放器B

12、算术逻辑单.元ALU不但能完成8位二进制的加、减、乘、除等算数的运算。而且还能对-8 位变量进行逻辑“与“或.“异或循环位移等逻辑的运算.累加器.ACC简称累加器.一 一 A).为一 个.8.位存放器，它是.CPU中使用最频繁存放器。专门存放操作数或运算结果图2.2.2-1 STC89C51单片机部结构简化框图2.2.3. STC89C51 .单片机.引脚功能.STC8 9C51系列单.片机.的封装形式有两种：二种是双列直插方式的封装；.另一种是方形的封装。STC8_9C51单片机_40个引脚及总线结构图如下所示.。其CM。工艺制造的低地功耗芯片. 也有采用方形的封装。一.但为.44.个引.脚

13、.，其.中.4个引脚是不使用的。.由于STC89C5单片机是高 性能的单片机。.同时受到引脚数目的限制.，.所以有局部引脚具有第二功能。如图Z.1：3-1_ _单片 机引脚图。a. 主电源引脚.主电源引脚两根：VCC接+5V电源正端；VSS接.+5V电源地端。.b. 外接晶体引脚两根.XTAL1 :接夕卜部石英体和微调电源一端。 XTAL2接夕卜部晶体和微调电容另一端。其中，对用外部时钟时，对于一 HMO.单片机,XTAL1.脚接地，脚作为外部振荡信号输入端。对CHMO单片机XTAL1脚作为外部振荡信号的输入端，XTAL2脚空不接。Pl. 0 Pl. 1 -Pl. 2 Pl. 3Pl-4 一P

14、l-5 P1.& 一Pl. 7 眈 TV% 一RXD. P3 0TXD* P3* 1-INTO. P3. 2-TUtT. P3.3 TO. P3. 4 一Tl. P3. 5 -眼 PS. 6 -莎 PE 7 -XTAL2 一XT ALL 一12 3O1 2 3 456 7 8Ayo09 8 765 432 Ho 987 654 3 2 143 3 333 3 33 3 3222222 222一 -PO. 0-PO. 1-PO. 2-PO. 3-PO. 4PO. 5-PO. 6-PO. 7 rs/v 峠 ALE/PROG-PSEN-P2. T-P2. 6-P2. 5-P2. 4-P2.

15、3-P2. 2P2. 1-P2. 0图2.2.3-1单片机引脚图.引脚功能IO.引脚共32根。A：.PO口：P0.0-PO.7统称为PO口是8位双向I/O 口线。P0口即可作为地址./数据总线使. 用，又可作为通用的"。一口线。在不接片外存储器与不扩展.一i/o口时，可作为准双向输人/输 出口。在接有片外存储器或扩展. .I/O.时，P0 口分时复用为低一.8位地址总线和双.向数据的总线。.B：P1 口：.P1.0-P1.7,统称为P1.口。.是_8位准双向I/O口线。P_1 口作为通用I/O口使用。C：.P2 口：统称为.P2口。是.8位准双.向.I/O .口线。P_2.口即可作为

16、通用的.I/O.口使用.。也可作为片外存储器.的高8.位地址线。与.P.0口组成.16位片外存储器单元地址。P3 口的第二功能如下表所示：P3 口的第二功能P3.0 RXD 串行口输入P3.1TXD串行口输出P3.2IM 0外部中断0输入P3.3IM 1外部中断1输入P3.4T0定时/计数器0计数输入P3.5T1定时/计数器1输入P3.6WR片外RAM写选通信号输出P3.7RD片外RAM卖选通信号输出2.2.5. 控制线.控制线共四根。A： ALE/PROG ,.地址锁存有效信号输出率。.B： PSEN片外程序存储器读选通信号输出端低电平有效。c： RST/VP.D.复位信号备用电源输入信号。

17、.一D：EA/VPP片外程序存储器选用端。2.2.6. STC89C51.单片机的存储器结构STC89C51单片机的存储器物理结构上分为片数据存储器、片程序存储器、片外数据存储. 器和片外程序存储器等4个存储空间。2.2.7. . STC89C51单片机的并行I/O端口STC89C51单片机有.4个.8位并行.I/O .端口.PQ.P1、P2、P3每个端口都各有8.条/Q.口线，每条.I/O. 口线都独立地用作输入输出,.在具有片外扩展存储器的系统中,P2. 口送出高.8 位地址，P0 口分时送出低8位地址和8位数据。各端口的功能不同，结构上也有差异.，但是每个端.口的8位结构是完全相同的。如

18、图.2.1.7-1 I/O口位结构图所示。.a. P0 .口.，P0 口是一个三态双向口，.可作为地址./.数据分时复用口，也可作为通用.I/O.接口。b. P1 .口，,P1 为准双向口，它在结构上与P.0 口的区别在与输.出驱动局部。.一其输出驱动部. 分由场效应管.V1与部上拉电阻组成，当某位输出高电平时，.可以提供上拉电流负载，不必像P0 口上那样需要外接上拉电阻。c：P2 口，P2 口也为准双向口。其具有通用.I/O .接口或高8 .位地址总线输出两种功能，所 以其输.出驱动结构比.P1 .口输出驱动结构多了一个输出模拟转换开关MUX和反相器.3。d.P3 口 P3口的输出驱动由与非

19、门3和V1组成，比P0vP1?JP2 口结构多了一个缓冲器.4。 P3 口除了可为通用進双向.I/O接口外，每一根线还具有第二功能。r-一图2.2.7-1 I/O口位结构图228STC89C51单片机时钟电路及时序a. 时钟电路一STC89C5一单片机的时钟信号通常有两种方式产生.一种是部的方式，一种是外部的方式。图 一. .、22.8-2.所示b. 时序.STC89C51单片机指令字节数和机器周期数可分为六类。即单字节单.机器周期指令、单字 节双机器周期指令、单字节四机器周期指令、双字节单机器指令、双字节双机器周期指令和二 字节双机器周期指令。.+5V图.228-1部方式时钟电路图.22.8

20、-2 .外部方式时钟电路.一复位电路.复位是通过某种方式.，使单片机各存放器的值变为初值状态操作, STC89C51单片机在时. 钟电路工作以后，在RST/VPD端持续给出两个机器周期的高电平就可以完成复位操作。 复位分 为上电复位和按键手动复位两种方式。.STC89C5单片机复位状态如下所示：存放器一 复.位状态存放器一一复位状态.PC.0000HACC00HB00HPSW00HSP07HDPTR0000HP0-P1OFFHIPXXX00000BIE0XX00000B TMOD00HTCON00HTL0、TL100HTH0、TH100HSCON00HSBUF不.定_ .PCON0XXX000

21、0B2.2.10, . . STC89C51单片机的指令系统.控制计算机与操作指令是一组二进制编码一,称之为机器语言。.计算机只能识别和执行机器 语言指令 .STC89C51单片机指令与指令系统共勺.111条指令,，从功.能上可分成数据传输类指. 令、算术运算指令、逻辑运算和移位指令、程序控制转移类指令和位操作指令五大类。2.3, .传感器电路设计.23.1 传感器概述.根据国家标進，传感器定义是：能感受规定的被测量并按照一定得规律转换成可用输出信. 号器件或装置。.传感器一般由敏感元件，转换元件和转换电路三局部组成。其组成框图如 2.2.1.-1.所示。按测量敏感元件 转换元件 转换瞬 电量

22、图231-1一传感器组成框图.敏感元件：它是直接感受被测量并输出与被测量成确定关系某一种量的元件。转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成电路参量。.一转换电路，.上述电路参数接入转换电路.便可转换.成电量输出。传感器.按其工作原理可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。物理传感器是利用某些变换元件的物理性质及某些动作功能材料的特殊物理性能制成的. 传感器。.化学传感器星利用电化反响的原理,把无机和有机化学物质成分。.浓度等转换为电信号传. 感器。.生物传感器是一种利用生物活性物质的选择性来识別和测定生物化学物质传感器。随着科学技术开展和社会进步的需要，推动着传感器技术的迅速开展

23、。目前传感器技术的. 开展方向.主.要有开发新型传感器、开发新一材料.、.采用新工艺、.集成.化多功能化与智能化等几个. 方面。传感器的根本特性一.根据被测量的一变化状态可以把传感器输入量分为静态量和动态量两大类。 静态量指传感. 器的输入量位程序状态信号或变化及其缓慢的准静态信.号;.动态量指传感器的输入量为周期信 号、瞬变信号或随机信号等时间变化的信号。.其中传感器的静态特性是指传感器在被测量处. 于稳定状态下的输出输入关系。.-传感器的静态特性是在静态标准工作条件测.定的。.衡量传感器. 静态静态特性的主要技术指标有量程、线性度、迟滞、重复：性、灵敏度、漂移传感器的动态 特性是指传感器对

24、随时间变化的输入量的响应特性。.A. 传感器的技术性能指标及改善性能途径.传感器技术性能指标传感器动态性能指标量程指标：包括测量.围、过载能力。灵敏度指标：包括灵敏度、分辨力、满量程输出、输出输入阻抗。A. 精度有关指标：包括精度误差.、重复性、线性、滞后.、灵敏度误差、阀值稳定性.、 漂移。B. 动态性能指标：包括固有频率阻尼系数、时间常数、频响围、频率特性、临界频率、 临界速度、稳定时间。C. 环境参数指标.a. 一温度指标包括工作温度围、温度误差、温度漂移、温度系数、热滞后。b. 一抗冲击振动指标:包括各向冲击振动的频率.、振幅、加速度、冲击振动引入的误差。c. 一其他环境参数包括抗潮湿

25、、抗介质腐蚀能力、抗电磁场干扰能力。C.可靠性指标;包括工作寿命.，平均故障时间、呆险期、疲劳性能、绝缘电阻耐压弧性能。D其他指标：一a.使用方面包括供电方式、电压幅度与稳定性功能、各项分布参数。b-结构方面：名手外形尺寸质量、壳体材质、结构特点。c. 要装连接方面：包括安装方式、馈成、电缆。改善传感器性能的技术途经:一.a.差动技术.-b.平均技术.c.零示法和微差法d.-闭环技术_. e.屏蔽隔离子干扰抑制.f._.补 偿修正技术.g. 一稳定性处理。根据本设计要求选用热电式传感器。.将被测量变化转换成热生电动势传感器称热电式传感器、.热电式传感器可将温度及温度相一 关的信号转化为电量输出

26、、热电式传感器有热电阻、热敏电阻、热电效方式等各种类型。根据电烤箱特点采用热电阻传感器。.热电阻利用金属导体的电阻值随温度升高而增大的特性来来进行了温度测量的，常用测量.围为-2QC. +150.。Q随.着其技术的开展，其测温围也不断扩大，低温已可测量1K3K高温那么可测量+1000。C +13。0。C热电阻力传感器的主要优点有:A. 测量精度高，.热电阻材料电阻温度特性稳定.，重复性好，不存在热电偶参比端误差问 题;B. 测量围较宽，尤其在低温的方面;C. 易于在自动测量或远距离测量中的使用;.常用的热电阴材料有铂、铜、镍、铁等。.热电阻的测量电路及应用热电阻常用接入电桥使用引出线有两、三线

27、式和四线式三种形式。.采用两线式接法时.如图.2.2.3-t.所示Rt的接法引出的导线接于电桥的一个臂上，当由于环境温度或通以电流引 起导成温度变化时，将产生附加的电阻、引起测量误差，.所以，当热电阻值较小时，常采用三 线式、四线式接法，以消除接线电阻和引线电阻影响。三线式接法是将两条具有相同温度特性的导成接于相邻两桥臂上, 此时由于附加电阻引起一.电阻变化是相同的，根据电桥特性，电桥输出将互相抵消?qEiOB图一热电阻传感器的接线方式四线式接法.R2=R3为固定电阻，R1可调，热电阻Rt,通过电阻为、2、r3、.r4.的四要 导线和电桥连接，口.、r4分别串联.在相邻两桥臂，r2、r3与电源

28、去路串联，将开关接通，调. 节R1使.电桥平衡，那么：.R1+r1=Rt+r4再将开关接通B,重新调整R1,使电桥到达新的平衡，那么;R1'+r.1=Rt+r1R1 RT两式相加得：Rt= 2四线式测量方法比拟麻烦，一般用于精度要求较高的场合24. A/D 一 一转换电路设计.逐次逼近型A/D转换器ADC0809a. ADC0809的部逻辑结构.如图一如图，多路开关可达通讯员.89 .模拟通道，允许.8 .路模拟量分.时输入，共用一个. A/D .转换 器进行转换。地址锁存与译码电路完成对.A、B、C三个地址供进行锁存和译码其译码输出用. 于通道的选择。8位A/D转换器是逐次逼近式，由

29、控制时序电路，逐次逼近存放器，树状开关以及其256R电阻下型网络等组成.输出锁存器用于存放和输出转换得到的数字量b.ADC0809的引脚及各引脚功能ST CLKA/D图-2.4.1-1. . ADC0809.部逻辑结构图.ADC0809的引脚入各引脚双引直插式封装，其引脚排列见图.23.1-2所示 各引脚功能如下.:.AyINT 2NO8 .咱模拟量输入引脚，ADC0809对输入模拟量的要求主要有二信号.的单极性， 电压围.0+5V假设信号过小还需要进行放大。另处，在.A/D转换的过种中，模拟量输入值丕应 变化太快,因此，对变化速度快模拟量在输入前应增加采样保持电路。B、A、B、C；地址线，.

30、A为低位地址，C为高位地址用于对.模拟通道进行的选择。.C、ALE地址锁存允许信号，在对应.ALE跳转，.A、鸟C地址状态送入地址的锁存器中。3 4 B 6 7 c X 比D NNN NNT O3EL K UN丄 IITIISEDOCVVGDADCXJ8O9IN2INIINOADDAA DDBAD DCALED 了D6D5 门4 DOVref 一D2N22W22一I图241-2 ADC0809引脚功能图D、Vref .：参考电压正端参考电压用来与输入模拟信号进行比拟，作为逐次逼近的基准,，. 其曲型值为一+5V Vref+=+5V-Vreft=0一DSTAR：转换启动信号。一一 START上跳

31、转时，. 所有部存放器清0；START下跳转时，开始进行A/D转换；.在.A/D转换期间START应保持低. 电平。.E、DT二D0数据输出线，其为三态缓冲输出形式，可以和单片机数据线直接相连。F、DE输出允许信号,，一 的部设有时钟电路，所需时钟，信号由外界提供，.因此. 有时钟信号的引脚。通常使用频率为一.500KHZ时钟信号。一I、Vcc： +5 电源2.4.2 , STC89C51 单片机与 ADC080接口A. 8路模拟通道选择:.A、 B、C.分别接地址锁存器提供的低三位地址。只要把三位地址写入 0809中的地址锁存. 器就实现了模拟通道选择。对系统来说.，地址锁存器是一个输出口,

32、-为了把三位地址写入，还 要提供口地址。.B. 数据的传输方式;.定时传输方式；查询方式；中断方式。2.5 放大器电路设计传感器是将待测物理量或化学量转换成电信号的输出。.但其输出的信号通常的都很小,.一需 要进行放大_传感器信号的放大,.根据具体情况可采用分立元件放大器.晶体管放大器.一和集 成元件放大器.运算放大器.。交流放大器电路.a.共发射极放大电路.A. 工作点不稳定状态静态工作点：lb Ec , Iclb RbUce Ec IcRc交流等效电路：Rfz Rc/RfzRtl阳0IIJindRfz；L亠-Ec1Ce陌-E-c-图2.5.1-1工作点不稳定状态放大电路输入电阻;rsr殳.

33、rbe.(当rbeRb时)Rc输出电阻： rsc Rce rsc放大倍数;K'= Rfzrbc此放大器特点：放大倍数大。B.工作点稳定状态a.静态工作点;由嗨 Ube1 丄R1 R2Re1 'Ee Ue2 UbeRc1交流等效电路;R'fz1=Rc1/rbe R'fz2=Rc2/Rfz输入电阻;rsr三 一rbe2当.rbe1R1/R2 时输出电阻rsc守.Rc放大倍数;K'=竖1 2 Rfz2 一.当.RC1>>rb2时Usr Rbe1此放大电路特.点.：放大倍数大，工作点稳定。b. 静态工作点： Ub EcRb1 , ua=Ub-Ube

34、Rb1 Rb2 "Ie=Uce Ec-lc (Re+RC Re交流等效电.路:R.'fz=.Rc/Rfz.输入电阻:rsr=rbe(当.rbe. - .Rb_i/Rb2)输出 电阻:rsc負 RcRfzrbe放大倍数：K'=图25.1-2工作点稳定状态.a类放大器电路此放大电路特点：rsr 较大，卜| > 1且与晶体管参数几乎无关。JIF.c+Ecsc-01!> ECBLRfi图.工作点稳定状态.-b .类放大器电路.UcC. 静态工作点：Ub 、Uc 同左，但 Ie= 岀 ,Uce Ec-Ic Rc+Re+RFRe RF 交流等效电路：R'fz=

35、Rc/Rfz输入电阻:rsrRb1Rb2Rfrbe输出电阻:Rb r beRb r bersc当Re时放大倍数:RfzK当 RFrbeRF此放大电路特点：rsr大，rsc小，K 1+Ec 'Er；：>+ fWEc图2.5.1-4工作点稳定状态c类放大器电路A. V共集电极放大电路。静态工作点;Ib 空 ,IcIb,Uce Ec IcRcRbRc交流等效电路;Rfz Rc Rfz输入电阻.rsrRb /Rfz放大倍数:一K喀rbe 1 Rfz图2.5.1-5共集电极放大器电路B. 反响但凡引入反响以后使放大镜器的放大倍数减小的称为负反响。 反之但凡引反响以后使放大. 倍数增大的称为

36、正反响赠。一其中换反响有电压串联负反响赠,.电流串联负反响赠,.电压并联负. 反响赠，电流并联的负反响。.直流放大器电路.将缓慢直流量信号进行广阔器件称直流放大器。它与前述交.流放大器的区别是交流放大器. 级与级之间加了三个隔离的直电流电容一即耦合电容而直流放大器级与级之间没有这个电路，. 故直流放大器又称直接耦合放大器.运算放大器电路.A. 概述.在直流差动放大器的输入端子输出端之间跨接各种网络如电阻 R1、电容C等，使构成 用来实现信号组合和运算的运算放大器,运算放大器通常是由放大电路组成,.输入级第二级 由晶体管 T1和.T.2组成差动放大镜电路T3. 和 T4星T1 和. T2.的有源

37、负载。.T.9是恒流源，第二. 级放大电路由晶体管T5 一和.T6组成，T10是恒流源.T6的有源负载，为了获得输出阻抗，输 出级第三级由晶体管.T.7和T8组成，采用互补对称放大电路。运算放大器是一种具有高放大倍数,深度负反响的直流放大器。便于实现信号的组合和运 算。有很大灵活性，尤其在线性固体组件出现后，有具有体积小，质量轻等优点，所以在实际 中应用固体组件运算放大器所组成的电路是多种多样的。一理想运算放大器.的特.性:.一a._开环增益一 Ad无限大；.b.输入阻抗无限大-.c.输出阻抗.Z.为Q;.图运算放大器电路图d.输入电压的失调电压f _为；e.带宽无限大.；.f._上述.ae的

38、特性不随环境温度的变化而 变化;B. 运算放大器的典型电路a. 一反响型号放大电.路b.加法放大电路.c.减法放大电路.a.积分电路.一 e. 一对数放大电路一.f. 乘法器电路g.除法器电路.見比拟器电路.整流器.电路.L_.限频器电路.一 .K数据放大器电路L 弱电流放大器m.电荷放大器电路。.2：6 .键盘及显示电路的设计.键盘接.电路一A. 键盘的工作原理:.a. .按键确实认：.在单片机应用系统中，按键都是以开关状态来设置控制功能或能入数据的，.键的半合与否, 反映在电压上就是呈高电平或低电平，.如果高电平表示断开的话，那么低电平就是表示闭合,所以通过电平的高代状态的检测，使可以克认

39、按键接下与否。b. 按键的抖动处理:.当按键被迫按下或释放时，通常伴随有一定的时间的触点机械抖动,然后其独占才稳定下 来，抖动时间二般为一 一5二10ms一一在使用过程，必须去抖措施。去抖有一硬件和软件两种方法，一硬一一. 件方法通常采用通过一. RS触发器连接按键除抖，软件方法采用昝方法除抖，其过程是在检测到. 有按键按下.时，进行二个.10ms左右的昝程序后，假设该键仍保持闭合状态，那么确认该键处于讨.债状态，同理.，在检测测到该键释放后,也应珠步骤进行确认.，从而可消除抖动的影响。B：.独立工按键：独立式按键是直接用. I/O .口线构成的单个按键电路,，.其特点是每个按键单独占用一根.

40、一I/O 口线,每个按键的工作不会其他一.I/O .口线的状态.C. 矩阵式按键：.单片机系统中，.假设使用按键清楚，通常采用矩阵式也称行列式键盘，如图2.5.1-1.所示:.一个4*4 ,旳行列.结构可以构成一个含有16个按键的键盘。在矩阵式键盘中，行列式分别 连接到按键开关的两端，行式.通过二伴.电阻接到+5V上，当尢键按下时，行式于高电平状态,. 当有键按下时，行列式将贯穿，此时.1 /3/() (,VV7/1111U丄即j11些1牛 121 1 1O1331 1图26.1-1.矩阵式键盘结构.行线电平，.将由与此行线相连的列线电平决定,这是识.别按.键.是否按下的关键,然而，矩阵键盘中

41、的行线，列线和多个键相边,.各按键按下与否均影响该键反在行线和死线的电平各 按键间将相互影响，因此必须将行线，.列线信号配合起来作适应处理,才能确定闭合键的位置。 其中，矩阵式.键盘有以下几种工作方式:：a.编程扫描方式编程扫描是.CPU完成其他工作的空余时间，调用键盘扫描子程序来响应键盘输入的要求，. 在执行键功能程序时，CPU不再响应键输入要求，.直到.CPL重新扫描键盘为止。键盘扫描程序一般应饫以下容;a：差异有无键按下降键盘扫描取得闭合键的行一、.列值；b 用计算法或查表法得到键值;c:判断闭合键是否释放，如释放那么继续等待；.d：将闭合键键号. 保存，同时转去执行该执行该闭合键的功能

42、。b定时扫描方式定时扫描方式就是每隔一段时间对键盘扫一描一次,它利用单片机部的定时器产生一定时间定时，当定时时间到就产生定时溢出中断,CPUP响应中.断后对键盘进行扫描。c. 中断扫描方式：.为提高cpu工作效率，可采用中断扫描工作方式其工作过和如下：当无键接下时，CPU处理自己的工作.，当有键接下时产生中断请求，CP.U转去执行键盘.扫描子程序，并识别键号。 丄ED 一显示器接口电路.常用LED显示器有 LED状态显示器俗称发光二极管.LED七段显示器.俗称数码管和.LED 土六段显示器，发光二极管可显示两种状态，用于系统的显示；.数码管用于数字的显示； led 土六段的显示器，用于字符显示

43、一A：.数码管结构：.数码管由一 8个发.光二极管以下简称字段构成，通过不同组合可用来显示数字0-9.字符A-F及小数点“.二数码管又分为共阴极和共.阳极两种结构。一B:.数码管工作原理共阳极数码管.8个发光二级管的阳极.二极管正端连接在一起。通常会共阳极接高电平. 1, 一般接.电源.1,当某个阴极接低电平时，那么该数码管导通并点亮.。共阴极数码管.8个发光二. 极管的阴极二极管负端连接在一起。公共阴极接低电平一般接地一当某个阳极接高电平， 那么该数码管并点亮。.C. .静态显示接口一:静态显示是指数码管显示某一字符时,相应的发光二极管恒定导通或恒定截止。.这种显示 方式各位数码管相互独立，

44、公共端恒定接地共阴极获接正电源 共阳极每个数码管的8个字段分别与二个8位.I/O .地址相连，.I/O.口只要有断码输出，相应字符即显示出来并保持不 变直动.I/O .口输出新的端码采用静态显示的方式。较小的电流即可获得较大亮度。.且占用CPU 时间少编程.简单，显示，便于检测和控制，但其占用口线多，硬件电路复杂、本钱高，只适合 于显示位数较少场合一。.D. .动态显示接口：动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管。这种逐位点亮显示方式称为位扫描。通常各 位数码管的段选线相应并联在一起由8.位.I/O口控制.。各位选线公共阴极或阳极有另外. I/O口线控制。动态方式显示时，各数码管分时轮流选通，

45、.一要使稳定显示，一必须采用扫描方式， 即在某一时刻只选通一位数码管。.并送出相应端码，.在另一位数码管并送出相应的端码。依此 规律循.环，即可使各位数码管显示将要显示字符。.虽然这些字符是在不同时刻分别显示，但由于人眼存在视觉暂留效应.，只要每位显示间隔足够短就可以给人以同时显示的感觉。F1.0FL+ 1HL. 2Fl. 3Fl. iFl. 5Pl.6 pi 7AT89C51F3. 3卑片机图2.6.2-1.数码管与单片机接口2.7 抗干扰电路设计随着强电弱电设备在通信计算机自动化等领域的广泛应用。处于同一工作环境各种电子电 气电路因距离过近而相互影响耦合形成电磁干扰.EMI电磁干扰已成为现

46、代电子电气工 程设计和.研究人员在设计过程中必须考虑问题。.一方面，这是由于当前电子技术正朝着高速、一 高灵敏度、高集程度方面的开展，.增加了现代电子设备部产生.电磁干扰的可能性；另一方面,. 使用随着.自动化技术装备的广泛使用，.形成了电子设备和大功率强电设备在同一场合共存和使 用的局面，恶化了电子电路工作的外部电磁环境。因此，.电磁干扰已成为许多电子设备与系统. 在环境正常操一作运行主要障碍之一。.电磁干扰的形成因素电池干扰由电磁干扰源发射经过耦合途径传输到被干扰设备.敏感设备因此形成电磁干 扰的要素有.：.电磁干扰源、传输通到、敏感设备。.2.7.2. 干扰的分类.A. 按干扰源分为自然

47、.干扰和人为干扰。B. 按噪声波形及性.质分为持续正弦波干扰和浪涌脉冲波形干扰以及脉冲列干扰。C. 按干扰传输系统的方式分为共模干扰、差模干扰、传导耦合、感应耦合和辐射耦合。单片机应用系统电磁干扰控制的一般方法单片机应用系统干扰源分为部干扰源和外部干扰源。其中部干扰源主要来自于印制电路板 的布局及布线。单片机系统旳抗干扰技术主要包括以下四个方面的勺容:A. 精心选择元器件:.元器件是构成部件或系统白勺根底。要选择集成度高、抗干扰能力强功耗小电子器件。B. 元部件要精密调整:.元器件勺精密度是保证系统完成设定功能重要保证。因此在使用前或经过一段运行时间之. 后，都应该对元器件及部件进行精确调整。

48、如-A/D芯片勺调零及满.量程调整。.C. 采用硬件抗干扰技术.：.一硬件抗干扰技术是设计系统时首选的抗干扰措施,.它能有效抑制干扰源，.阻断干扰传输通. 道，只要合理地布置与选择有关勺参数。.硬件抗干扰措施就能抑制系统勺绝大局部干扰。.常用 勺硬件抗干.扰技术措施有:吸收技术、去耦技术、屏蔽技术、接地技术、隔离技术以及印制电路板布线技术。.D. 采用软件抗干扰技术.：.一软件抗干扰方法具有简单、.灵活方便、消耗硬件资源少勺特点。在微机测控系统中获得了 广泛应用。常用的软件抗干扰技术有一:数字滤波、信息传输过程的自动检验一系统运行状态监. 视与发生故障时的.自动恢复。本次设计采用硬件抗干扰技术

49、中旳屏蔽技术。通过合理的硬一件抗干扰措施，.可以消除绝大局部电磁干扰。.应用硬件抗干扰措施是经常采. 用的一种方法。下面做详细介绍。一硬件抗干扰措施.A. 屏蔽技术：屏蔽技术能有效地抑制通过自由空间传播的电磁干扰,.通.过应用屏蔽技术，可以限制系统. 部的辐射.电磁能对外部元件和装置干扰，同时也防止来.自系统外部辐射干扰进入系统部。屏蔽接地其原理可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。屏蔽分析一般采用两种方法:二种是应用电路理论。另一种是应用场理论.B. 接地技术:实践证明：良好的接地可以在很大程度上抑制系统部噪声耦合。防止夕卜部干扰的侵入，.提 高系统的抗干扰能力。反之假设接地处理得不好，会导

50、致噪声耦合.，形成严重干扰。电气设备中的“地通常有两种含义一种是大地 .另一种是“工作基准地.“。所谓.:大地这里是指电气设备的金属外壳,线路等通过通过接地线、接地极与地球大地的相连接。这种接地可以保证设备和人身平安，提供静电的屏蔽。通路降低电磁感应噪声。“工作基准地“是指信号答复的基准导体.如控制电源的零电位。称“系统地“这是的所谓接地是指将各单元，装置部各局部电路信号返回线与基准导体之间的连接。这种接地.的目的是为各局部提供稳定的基准电位。.对这种接地的要求时尽量减小 接地回路中.的公共阻抗压降，以减少系统中干扰信号公共阻抗的耦合。电气设备接地的目的有三个其一是为各电路的工作提供基准电位其二是为了平安;其 三是为了抑制干扰。.根据电气设备回路性质和接地目的，可将接地方式分为三类：平安接地、工作接地和屏蔽. 接地。.此外电磁干扰源硬件控制技术还有滤波技术、隔离技术、电路平衡结构、双绞线抗干扰接. 地、信号线间的抑制。漏电干扰防止措施。第三章软件局部设计3.1 工作流程烤箱在上电复位后先处于停止加热的状态，.这吋可以用“.+1键设定预置温度，显示器显 示预定温度；温度设定好后就可以按启动键启动系统工作了。一温度检测系统不断定时检测当前 温度，并送往显示器显示一到达预定值后停止加热并显示当前温度;.当温度下降到下限比预 定值低.2C.时再启动加热。这样不断重复