智能烘箱温度控制器设计论文

1、 .PAGE38 / NUMPAGES38智能烘箱温度控制器设计学生 溪 班级 098205234 指导老师 黎娟摘要:电烘箱在机械、冶金、化工等行业具有广泛的应用，如机械零件的热处理。在某些情况下，要求对电烘箱的温度实现准确控制，若采用一般控制方法则难以实现。以铂热电阻温度传感器PT100作为感应烘箱温度传感器，它将温度的变化转换为电阻阻值的变化，由铂热电阻PT100组成的测量电桥将烘箱温度的变化转换成电压信号变换、再经集成运放7650放大成05V的模拟电压信号后，经ADC0804转换成8位数字信号送入AT89C52单片机系统， AT89C52单片机对所采集的数据经数字滤波、变换等处理后送入

2、164显示模块进行显示，同时输出控制量，控制可控硅的导通从而控制加热装置开启或关闭，实现对烘箱温度的智能控制。本次设计所要现的温度测量围为0300，分辨率为1。测量结果用3位LED数码管显示。设计中利用STC89C52系列单片机实现了实时温度采样、智能控制，有较高的实用价值；此外，采用数码显示和键盘输入实现了“人机对话”，充分满足了使用者对于产品使用便捷直观的要求。关键字:温度传感器、A/D转换 、实时测温 指导教师签字：The development of Intelligent Oven SystemStudent Name： Yaoxi Classe：098205234 Supervis

3、or： ChenlijuanAbstract: Electric oven in the machinery, metallurgical, chemical and other industries has a wide range of applications, such as mechanical partsannealing.Under certain circumstances, the oven temperature is reguired to achieve accuratecontrol,such as the general control methods will b

4、e difficult to achieve. Platinum resistance to heat as the temperature sensor PT100 sensors oven temperature sensitive components, It will change the temperature of the resistance to the resistance changes, Platinum by the thermal resistance of Surfacing Bridge will be measured temperature of the ov

5、en converted into voltage signal conversion, then integrated operational amplifier 7650 enlarge 0 5V voltage signal simulation. After ADC0804 converted into eight digital signal into AT89C52 system, AT89C52 of the data collected by digital filtering, After processing transform into 164 Module for, a

6、nd determine whether the effective temperature range beyond, thus completing the measurement of temperature. The design calls for the temperature measurement range of 0 C to 300 C, resolution of 1 C. Measurement results using three digital LED Display. Design Series MCU STC89C52 use real-time temper

7、ature sampling, intelligent control, have high practical value; In addition, the use of digital display and keyboard input of the man-machine dialogue fully meet the users for the products easy to use visual requirements.Keywords : temperature sensor, A / D conversion, real-time temperature measurem

8、entsignature of instructor : 目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618275#_Toc376618275第一章绪论1HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618276#_Toc3766182761.1 选题的依据与课题的意义1HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618277#_Toc3766182771.2 国外研究概况与发展趋势1HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618276#_Toc37

9、66182761.3 本文的主要研究容2HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618278#_Toc376618278第二章 烘箱系统的组成与工作原理3HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618279#_Toc3766182792.1 系统的设计要求与技术指标3HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618279#_Toc3766182792.2系统组成框图与功能分析3HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618281#_Toc376618281第三章 烘箱系统硬件电

10、路的设计5HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618282#_Toc3766182823.1 单片机最小系统5HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618287#_Toc3766182873.1.1 时钟电路5HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618288#_Toc3766182883.1.2 复位电路5HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618283#_Toc3766182833.2 温度采集放大电路7HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l

11、_Toc376618284#_Toc3766182843.3 A/D 转换电路设计10HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618284#_Toc3766182843.4 键盘、显示接口电路123.4.1 LED显示接口电路HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618287#_Toc376618287123.4.2 键盘接口电路HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618287#_Toc376618287133.5 加热控制电路HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc3766

12、18284#_Toc376618284153.6 报警电路HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618284#_Toc37661828416第四章 烘箱系统软件设计HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618296#_Toc376618296184.1 软件设计总体框图HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618298#_Toc376618298184.2 系统子程序设计HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618299#_Toc376618299194.2.1 A/

13、D 转换子程序HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618287#_Toc376618287194.2.2显示程序HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618287#_Toc37661828721 4.2.3键盘输入程序HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618287#_Toc37661828722HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618303#_Toc376618303第五章 系统调试235.1 单片机系统调试HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc

14、 l _Toc376618298#_Toc376618298235.2 温度采集电路的调试HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618298#_Toc376618298235.3显示电路的调试HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618298#_Toc37661829823HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618303#_Toc376618303第六章 结论256.1 实现功能HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618298#_Toc376618298256.2

15、不完善之处HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618298#_Toc37661829825HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618304#_Toc376618304参考文献26HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618305#_Toc376618305致27HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618306#_Toc376618306附录一电路原理图28HYPERLINK ./我上传文件夹/目录.doc l _Toc376618306#_Toc37661830

16、6附录二程序清单29第一章 绪论1.1选题的依据与课题的意义在现代化的工业生产中，温度是工业对象中主要的被控参数之一，例如在冶金、机械、食品、化工各类工业中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的处理温度要求严格控制，现代计算机温度控制系统使温度控制指标得到大幅度的提高。温度控制无论是在工业生产过程中，还是在日常生活中都起着非常重要的作用。在工业控制中，温度控制是一个很重要的环节。温度控制的好坏，往往影响成品的好坏。在日常生活中，过低的温度满足不了人们的需求，而过高的温度则会造成能源的巨大浪费。特别是在当前全球能源极度有限的情况下，掌握好对温度的控制是必要的。烘箱的用途十分广泛，它

17、适用于烘烤有化学性气体与食品加工行业的欲烘烤物品、基板应力的去除、油墨的固化、漆膜的烘干等，并且广泛使用于电子、电机、通讯、电镀、塑料、五金化工、食品、印刷、制药、PC板、粉体、含浸、喷涂、玻璃、瓷、木器建材等等的精密烘烤、烘干、回火、预热、定型、加工等，既适用于工业生产的加工过程，也适用于日常生活的一些物品的烘烤。随着现代工业生产和生活的要求不断提高，对其过程中温度控制器的精度、通用性、人性化、安全稳定性等性能要求越来越高，同时其成本与实用性对人们来说也不容忽视。所以如果能将烘箱的温度控制的技术提高的话，那么人们的许多日常活动都将变得更加方便，对能源的节约也起到了重要的意义。本系统以单片机为

18、核心，主要部分包括传感器温度采集、A/D转换、按键操作、显示等部分。采用PID算法实现温度控制功能，并使其达到要求的精度，完成对温度的采集和实时显示、超温报警等功能的实现。1.2国外研究概况与发展趋势已往的烘箱采用的是手控式的和电子式的温度控制装置，随着人们对温度控制的精度和操作简便的要求的提高，人们又发明了以单片机为核心的温度控制装置，该种装置是目前较先进的温度检测和控制装置。具有温度控制准确，操作简便和结构简单等众多的优点。但它也还存在着许多的不足之出不能满足人们某些方面的要求。例如其输出结果常用数码管显示，结果不够形象，对于复杂数据的处理更是力不从心。因此许多温度控制系统增加了RS-23

19、2等的接口电路，增强了与上位机的联系，并通过编程可实时的画出温度曲线，更有利于对温度进行控制，更可进一步观察温度变化的规律。PID等算法的运用使的温度的控制更加的精确。随着计算机技术的发展和完善，微机被广泛运用与检测和控制领域。微机在测控技术中的运用，使得传统的测控手段，方法和设备发生了根本的变化，形成了自动化，实时化和智能化的微机检测与控制系统。用PC机替代单片机，PC机的强大的数据处理和人机对话功能可以用来弥补单片机控温的不足。随着科学技术的发展和自动化程度的进一步提高， HYPERLINK :/info.pharmacy.hc360 /zt/hgsb/index.shtml t _bla

20、nk 烘箱做为实验室的常用设备也在不断的发展，由原来单一的产品逐渐向多个方向发展，比如电脑控温、真空烘箱等等。1.3 本文的主要研究容本系统的研发主要包括了系统硬件和系统软件的设计。硬件设计工作主要包括了：掌握温度传感器、数码管显示、键盘输入、放大器件和模数转换芯片工作原理，并由此设计出具体硬件电路；在软件方面则是利用单片机组成控制系统，编程实现键盘数据输入，温度数据采集与实时显示和加热控制的功能。本系统以STC89C52单片机为微控制器,利用PT100传感器与单片机组成的测控系统,检测当前温度并通过单片机的控制实现对烘箱的加热。单片机数通过HD7279键盘显示当前采样温度值以与键盘输入的设定

21、温度值。第二章烘箱系统的组成与工作原理2.1 系统的设计要求与技术指标本课题的任务是应用单片机技术对一脱蜡烘箱进行温度控制。具体技术要求如下：1.设计一路温度采集电路；2.设计键盘、显示接口电路，可时实显示和设定温度值；3.设计输出控制接口电路和报警电路；4.控温围为0300，精度为12.2系统组成框图与功能分析本系统主要由四大部分组成：数据采集转换电路模块、控制电路模块、键盘显示模块、加热驱动模块、报警电路模块。各模块主要功能：一、数据采集、放大、转换模块完成温度信号的测量放大和转换。二、控制模块主要包括单片机最小系统、各种接口电路。三、显示模块主要是通过7279键盘显示来实现。四、加热驱动

22、电路模块主要完成单片机控制可控硅加热。五、报警电路模块实现在烘箱温度超过设定温度时发出警告。1硬件电路组成框图简化的硬件组成框图如下：加热控制控制对象键盘显示电路单片机控制A/D转换电路温度转换电路报警显示图2.1硬件原理图2、基本功能使用pt100构成电桥测量温度，温度的信号经过AD转换电路后进入单片机系统实现显示温度，控制加热设备等功能，同时可通过键盘可设置电路参数3、软件的基本组成软件主要有主程序，A/D转换程序，键盘输入等几部分组成，主要实现键盘数据输入，温度数据采集与实时显示和加热控制的功能。第三章烘箱系统硬件电路的设计3.1单片机最小系统3.1.1时钟电路时钟电路是计算机的心脏，它

23、是控制着计算机的工作节奏。STC89C52部都有一个反相放大器，XTAL1、XTAL2 分别是反相放大器输入和输出端，外接定时反馈元件就组成震荡器产生时钟送至单片机部的各个部件。如下图3.1所示，片电路与片外器件构成一个时钟发生电路，CPU 的所有操作均在时钟脉冲同步下进行。片振荡器的震荡频率fOSC 非常接近晶振频率，一般多在1.2MHz12MHz 之间选取，这次毕设用的时钟频率是6MHz。图3.1中C1、C2 是反馈电容，其值在5pF30pF 之间选择,其典型值是30Pf。作用有两个：其一是使振荡器起振，其二是对振荡器的频率f 起微调作用（C1、C2 大，f 变小）。 图3.1 单片机时钟

24、电路3.1.2复位电路系统在启动运行时都要复位，使中央处理器和系统中的其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这状态开始工作。采用上电复位方式，在RST复位端接一个电容R16 至Vcc 和一个电容C6 至Vss(地),就能实现上电自动复位。在上电的瞬间，电容通过电阻充电，就在端出现一定时间的高电平。只要保持RST 引脚为高电平时间足够长，就可使CPU 复位。所需高电平时间的长短与Vcc 上升时间和振荡器起振时间有关。10MHz 时，约1ms；1MHz 时，约10ms。若Vcc 上升时间小于20ms，那么从上电时间算起，只要保持RST 引脚在高电平停留时间不小于20ms 即可。图3.2 中R16=

25、51K，C6=22F，若频率为12MHz，可以保证可靠的上电复位。如果频率降低，可以适当加大电容C6。单片机复位电路最小系统如图3.2所示：图3.2 单片机复位电路3.2温度采集放大模块方案论证与比较方案1：采用集成温度传感器的采集电路集成温度传感器的原理是基于硅基p-n结对温度的敏感效应，它有三种类型： 1. 线性输出集成温度传感器，电压与温度成比例关系； 2. 临界点输出集成温度传感器，探测温度以防止过热，临界温度点的调整可通过电阻设置来完成。 3. 数字传感器，用数据总线传输温度值，用数字输出取代模拟输出。集成温度传感器的工作温度围是有限的，通常在-55150之间，且具有价格低廉、设计简

26、易、测量精确等优越性。集成温度传感器搭乘个人电脑的班车而得到迅猛发展，个人电脑与外设这些需要热电偶的地方，即是需求集成温度传感器的地方。集成温度传感器特有的低价格是制造商手中的法宝，在温度传感器中集成温度传感器价格最低，但它也有两个弱点，即受温度限制和受电磁干扰。采用集成数字温度传感器设计电路,可以省略A/D转换电路。传感器直接输出数字信号电路简单而且生产成本低，测量精确。但集成温度传感器工作温度围通常在-55C150C达不到设计的要求，因此在本次毕设中未采用几集成温度传感器。方案2：采用温度传感器PT100作为电桥电路的采集电路铂电阻在0的额定电阻值是100 ，它是一种标准化的器件。铂金属的

27、长期稳定性、可重复操作性、快速响应与较宽的工作温度围等特性使其能够适合多种应用。铂电阻阻值的温度特性存在非线性，这影响了温度测量的精度。Pt100传感器是利用铂电阻的阻值随温度变化而变化、并呈一定函数关系的特性来进行测温，其温度/阻值对应关系为：（1）-200t0时， =1001+At+Bt2+Ct3（t-100） （3.1）（2）0t850时， =100（1+At+Bt2） （3.2）式中，a,b,c均为系数。 PT100的电阻阻值。Pt100温度传感器的主要技术参数如下：测量围：-200+850；允许偏差值：A级（0.150.002t）， B级（0.300.005t）；热响应时间30s；最

28、小置入深度：热电阻的最小置入深度200mm；允通电流5mA。另外，Pt100温度传感器还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点其测温电路的工作原理：温度传感器PT100作为电桥电路的一个桥臂，电桥在某一温度时呈现平衡状态，其输出为零；当温度发生变化时，PT100的阻值也跟着发生变化，电桥的平衡被打破，电桥将输出一个电压值，这样就实现了温度信号到电压信号的转变。由于电桥输出的电压信号很小(毫伏级)，所以应经过一个高精度而且放大倍数也很匹配的运放该将信号进行放大。电压量到数字量的转变方法是将放大后的电压信号输入A/D转换器，A/D转换器将电压信号转换成数字量信号，这样就完成了温度采集的过程。

29、应当注意的是：使用运放时，要考虑到该运放的放大倍数是否能达到系统的要求，要能够实现对其放大倍数进行调节。 由于PT100的技术参数可以满足本次毕设的要求。因此采用了以铂热电阻温度传感器PT100作为烘箱环境温度变化的敏感元件，由含铂热电阻PT100为桥臂的电桥将PT100电阻值的变化转换成电压信号变换、再经集成运放7650放大成0 5V的电压信号，进入A/D转换器的方案。其电路原理图如图3.4。图3.3 温度转换与放大电路温度转换电路： 图3.4 温度转换电路这部分电路完成PT100的电阻到电压的转换。根据（3.1）可以得到设计温度要求围的PT100的电阻阻值。在电桥中上两桥臂用了10K的电阻

30、，下臂分别用100的电阻和PT100，且R3调到等于100（0时PT100的阻值），可以保证流过PT100的电流适中。设电桥输出电压为，R3、PT100两端电压计作和，电源电压。则有： （3.3） （3.4） （3.5） （3.6）根据（3.1）得：（3.7）即可得到0850任意温度点的电桥输出电压。2.运放放大电路： 图3.5运放放大电路这部分电路主要完成对前级电桥输出电压的放大和滤波。为使最终输出05V的电压信号，放大电路的增益应为24，且应采用正相放大电路。R7和电位器R8够成反馈支路，R7、C3是滤波电路。取R7=10K、R6调节到适当的电阻值。 （3.8） （3.9）故有 ，所以选2

31、K的电位器作R6。 3.3 A/D 转换电路设计A/D 转换是决定测量精度和稳定性的重要一环，温度信号由LM35温度传感器组成的电路传导测量，经传输放大后由模数转换器转换为数字量，由单片机进行采集，用于温度控制。因为系统只有一路模拟输入，故采用了ADC0804 作为A/D 转换器。它是一种一路模拟输入、8 位数字输出的A/D 转换器。A/D 芯片介绍ADC0804 是用CMOS 集成工艺制成的逐次比较型摸数转换芯片。分辨率8 位，转换时间100 s，输入电压围为05V，增加某些外部电路后，输入模拟电压可为5V。该芯片有输出数据锁存器，当与计算机连接时，转换电路的输出可以直接连接在CPU 数据总

32、线上，无须附加逻辑接口电路。ADC0804芯片外引脚图如图3.6所示：Vin+Vin是ADC0804 的两模拟信号输出端，用以接受单极性、双极性和差摸输入信号。D7D0：A/D 转换器数据输出端，该输出端具有三态特性，能与微机总线相接。3.3.2A/D 转换的电路在使用ADC0804 进行模数转换时，应注意以下问题：1、参考电压的调节。在使用A/D 转换器时，为保证其转换精度，要求输入电压满量程使用。如输入电压动态围较小，则可调节参考电压，以保证小信号输入时ADC0804 芯片8 位的转换精度。2、接地。模数、数模转换电路中要特别注意到地线的正确连接，否则干扰很严重，以至影响转换结果的准确性。

33、A/D、D/A 与取样保持芯片上都提供了独立的模拟地（AGND）和数字地（DGND）的引脚。在线路设计中，必须将所有的器件的模拟地和数字地分别连接，然后将模拟地与数字地仅在一点上相连。图3.7为AD 转换的电路设计图。 图3.7 A/D转换电路 其中：Vin(+)为模拟电压输入端；A-GND 为模拟地，作为输入模拟电压和基准电压基地端的接地参考点。VREF 为基准电压输入端，接5V参考电压。WR 和RD 接89C52的读写端。在执行程序查询时ADC0804 在数据采集系统中的工作过程：采集数据时，首先微处理器执行一条传送指令，在该指令执行过程中，微处理器在控制总线的同时产生CS,WR 低电平信

34、号，启动A/D 转换器工作, ADC0804经100us 后将输入模拟信号转换为数字信号存于输出锁存器，并在等待转换结束后，通知微处理器可来取数。微处理器立即执行输入指令，以产生CS，RD 低电平信号到ADC0804 相应引脚，将数据取出并存入存储器中。整个数据采集过程中，由微处理器有序的执行若干指令完成。3.4键盘、显示接口电路3.4.1 LED显示接口电路本系统采用的是LED数码管显示显示接口是智能化仪器仪表中人机接口的一个重要组成部分，一方面通过显示器监视参数输入的状态，另一方面，通过显示器显示仪器仪表测量和控制的结果和运行的状态。目前常用的显示器有LED显示器，LCD显示器，平面等离子

35、显示器，CRT显示器等，LED显示器由于其体积小，驱动方便，亮度大，寿命长而得到广泛应用，而LCD由于其所需功率甚低，在一些便携式仪器中得到广泛应用，另外点阵式LCD，由于它能方便地显示各种图形和符号，因此，越来越多的复杂仪器也开始采用这一显示技术。3.4.1.1 LED显示器结构LED显示器是由发光二极管显示字段组成的显示器，有7段和“米”字段之分，这种显示器有共阳极和共阴极两种。如图七所示，共阴极LED显示器的发光二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地，当某个发光二极管的阳极为高电平时，相应的段就被点亮，同样，共阳极LED显示器的发光二极管的阳极连接在一起，通常此公共阳极接正电压，当某

36、发光二极管的阴极接低电平时，发光二极管被点亮，相应的段被显示。图3.8 7段LED显示器引脚与原理图共阴极和共阳极LED数码管的几何尺寸和字形是一样的，使用时要加以注意，另外，每一种LED又有不同的发光颜色，如:红、绿、黄、橙等。一般地，发红光的LED，每段流过5mA的平均电流，就可以有较满意的亮度，7mA电流会更亮些，10mA以上也不会再亮多少，但长期运行于10mA以上会缩短其寿命，最大电流平均值不得超过30mA，LED显示器允许的反向电压最大值为5V，此时的反向电流一般小于10uA，小尺寸的LED显示器每段只有一个发光二极管，其正向压降约为1.5V，一般最大不大于2V，大尺寸的LED显示器

37、每段可能由数个发光二极管串联，每段压降也要增大。七段LED数码管的字高有7.6mm、10.8mm、12.5mm、15.4mm、20.3mm、25.4mm和45.7mm等几种。3.4.1.2 显示电路方案比较方案一：采用74LS164 芯片驱动在本次设计中，用单片机的串行口来外接3片74LS164作为6位LED显示器的静态显示接口，把单片机的RXD作为数据输出线，TXD作为移位时钟脉冲。所谓静态显示，就是每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的I/O接口用于笔划段字形代码。这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路就可以了，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码。使用这种方法，占用CPU的部

38、资源少，控制程序简单，但占用较多的硬件资源。故本次设计采用可提供单独锁存的I/O接口电路的串并转换电路74LS164。其电路原理图如图3.9所示。 图3.9 164显示电路 74LS164为TTL单向8位移位寄存器，可实现串行输入、并行输出的功能。它的A、B（第1、2脚）为串行数据输入端，2个引脚按逻辑与运算规律输入信号，公用一个输入信号时可并接。T（第8脚）为时钟输入端，可连接到串行口的TXD端。每一个时钟信号的上升沿加到T端时，移位寄存器移一位，8个时钟脉冲过后，8位二进制数全部移入74LS164中。R（第9脚）为复位端，当R0时，移位寄存器各复位为0，只有当R1时，时钟脉冲才起作用。Q1

39、Q8（第36和1013引脚）并行输出端分别接LED显示器的dp、g、f、e、d、c、b、a各段对应的引脚上。所谓时钟脉冲端，其实就是需要高、低、高、低的脉冲，在74LS164获得时钟脉冲的瞬间，如果数据输入端（第1、2脚）是高电平，则就会有一个1进入到74LS164的部。如果数据输入端是低电平，则就有一个0进入其部。在给出了8个脉冲后，最先进入74LS164的第一个数据就到达了最高位，然后再来一个脉冲，从单片机RXD端输出的数据就 进入到第一片74LS164中，当第二个8个脉冲到来后，第一个数据就进入第二片74LS164，而新的第二个数据就进入到了第一片74LS164中，这样依次类推。方案二：

40、HD7279键盘显示电路HD7279A，它共有28个引脚。它是一片具有串行接口的，可同时驱动8位共阴式数码管（或64只独立）的智能显示驱动芯片，该芯片同时还可连接多达64键盘矩阵，单片即可完成LED显示、键盘接口的全部功能。HD7279部含有译码器，可直接接受BCD码或16进制码，并同时具有2种译码方式.此外,还具有多种控制指令 ,如消隐,闪烁,左移,右移,段寻址等.HD7279A 芯片大大简化系统电路。HD7279A 只需要4 根线（CS、CLK、DATA、KEY）与AT89C51 相连，仅仅使用单片机的P1.0P1.3 口，大大节省了CPU 的端口资源，即可实现键盘接口功能。由于HD727

41、9A 部含有去抖动电路，软件编程时不需要键盘的消抖动程序。电路如图3.10所示： 3.10 硬件键盘显示电路为了电路的简洁方便，因此选择了7279键盘显示。3.5加热控制电路控制部分最主要是电子开关电路。电子开关电路一般由光电耦合芯片、继电器、双向可控硅的等电子器件组成。电路要实现控制回路（输入）与负载回路（输出）之间的电隔离与信号耦合，可达到无触点，无火花接通和断开电器的目的。电子开关电路应用领域十分广泛，如用于计算机的接口、微机的测控系统、自动控制等领域。本次毕设采用光电耦合器和双向可控硅等元件设计等器件构成开关电路,该电路除用于控制交流接触器，还可以用于控制灯光、加热器等，但一定要注意双

42、向可控硅的参数是否能满足负载的要求。工作原理：在输入端加一个控制信号，就可以控制输出端的“通”和“断”，实现“开关”功能。其中耦合电路是以光电耦合器作为输入、输出间的通道，又在电气上实现电隔离，以防止输出端对输入端的影响。吸收电路由电阻、电容组成，它是为了防止电源中带来尖峰电压、浪涌电流对开关器件的冲击和干扰而设的。如图3.11所示电路图3.11 控制电路原理图图中R1的阻值由下式确定：R31V/1.2A，1.2A为双向开关的额定电流。当主电网电压为220V时，V/2*220=308V，则R1=308/1.2=250所以，可控硅SCR的规格应依R31的大小进行选择。3.6 报警电路 本设计当温

43、度超过300时，这就需要报警。电路中采用灯报警，就是点亮一个发光二极管。当P3.4为0时，报警灯亮；当P3.4为1时，报警灯不亮。电路图如图3.12所示。图3.12 报警电路发光二极管发出的光必须达到一定的强度，一般要求流过发光二极管的电流为510mA，限流电阻R31应取： （3.10）其中：Vcc电源电压VOF 发光二极管的管压降,一般为1.52.0VIF要求流过发光二极管的电流第四章烘箱系统软件设计4.1 软件设计总体框图根据系统的总体设计要求以与硬件电路原理，按照硬件连接和各个模块芯片的特性以与功能实现要求，本系统的主要流程包括五个步骤：系统初始化，调键扫程序，采样温度并送显，加热控制和

44、报警。主程序框图如图4.1所示开始工作单元清0窜口初始化，并规定波特率定时器0初始化，开中断调键扫程序采样温度并保存温度值送显设定温度采样温度？开可控硅，使加热器加热关可控硅采样温度极限温度？清报警标志报警N NNYYN 图4.1 主程序框图 4.2 系统子程序设计4.2.1 A/D 转换子程序根据设计选取的A/D 转换芯片ADC0804 以与提高分辨率到小数点后一位的要求，按照硬件电路图的连接情况，设计了A/D 转换子程序。其中选取AT89C52的P0 口与A/D 转换器的数据口相连。1.AD 转换时序ADC0804 控制信号的时序图如下图4.2所示图4.2ADC0804 控制时序图根据控制

45、时序图，可见各控制信号时序关系为：当CS 与WR 同时为低电平，A/D 转换器被启动，且在WR 上升沿后100s 模数转换完成，转换结果存入数据锁存器；同时，INTR 自动变为低电平，以表示本次转换结束。此时，如果CS、RD 同时来低电平，则数据锁存器三态门打开，数字信号送出，而在RD 高电平到来后三态门处于高阻状态。简而言之，即当CS 与WR 同时为低，启动A/D 转换；然后短暂延时（如0.1ms）后，将CS 与RD 同时为低，则可开始读取A/D 转换结果。A/D转换程序如图4.3所示：开始启动A/D 转换读取A/D 转换数据datdat/10，商为百位数显示百位数dat/10，商为十位数显

46、示十位数余数为个位数显示个位数返回返回图4.3 A/D 转换的流程图4.2.2 显示程序本次设计用了8个七段共阳极数码，开辟显缓区单元40H47H，显示程序采用查表的方法把40H47H中的容显示出来。其程序框图如图4.4所示。开始显缓单元40HR0计数单元赋初值#08HR7对相应的显缓单元写入命令查表将送显示的值存入A中R7减1为0？返回N Y Y图4.4 显示子程序框图4.2.4键盘输入程序本次设计的键盘是独立式键盘，采用行扫描法。本次按键选择子程序采用查询方式来实现按键的识别，这时CPU只要一有空闲就调用键盘扫描程序，查询键盘，识别键值，并予以处理。程序流程图如4.7所示：开始键扫有键按下

47、否？是否为设置键？进入闪烁控制键识别加键 减 键 移位键确认键返回NN Y Y图4.7 键扫程序流程图第五章系统调试5.1单片机系统调试最小系统是系统的核心，必须保证它的正常工作。首先得保证线路连接正确和导通，有时系统板工作不正常往往是这方面的原因；另外AT89C52的P口必须得正常工作，其调试方法是：将AT89C52的P口与调试好的显示电路连接起来，再利用E2PROM仿真器编写简单的程序，比如说让P1口的某一位输出方波，然后用示波器去检查波形是否正确；或者让P1口的某一位置高电平/低电平，然后用万用表去检查引脚上的电平。还可以测试外部中断口和部定时器的工作情况，测试方法是：在P口正常工作的情

48、况下，可以通过改变外部中断和定时中断到来前后P 口的电平来检测外部中断和定时中断的工作情况。5.2温度采集电路的调试首先调试采样转换电路。用电阻箱模拟PT100，先将打到100档，用万用表测量电桥输出端的电压，同时调节精密电位器R3使得万用表示数为零。此时电桥平衡。再用万用表测运放输出端，看电压是否为0。实际上应该是0.01V左右，不可能真的为0。再将电阻箱打到138.5（100对应的PT100的电阻值），用万用表测电桥输出端电压，与理论值相比较。实际值是45.8mV。再用万用表测运放输出电压，看看是否是5V左右。实际上比5V小，此时调节电位器R6使运放输出电压接近5V。由于运放给的工作电压为

49、5V，所以一般是达不到5V输出的，因此可以加大运放的工作电压，从而使运放输出电压为5V。注意运放的工作电压要对称地加大，且不可超过15V。作好后再把电阻箱打到100档，看看运放输出电压是多少。如果趋于0V就表示调好了，否则就说明放大电路或是电桥存在问题，要重复上面的工作找原因。实际上此时运放输出为0.22V，根据上述分析可以认定采样电路调好了。A/D转换电路要结合程序一起调试。由于用到了外部中断1（INT1），所以在运行时可以用万用表测89C52的 WR和RD脚，看看电平是否满足正确的时序。5.3 显示电路的调试本电路由于有5个按键（外加一个单独的复位键）和8个数码管，所以此电 路单独制作一块

50、PCB板，用了一个四腿的插排与最小系统板连接通讯。此电路是接在单片机实验箱与最小系统板上直接连P1.0P1.3口进行调试的。将程序通过串行线由电脑输入单片机再通过仿真线输入最小系统板，运行程序，则164键盘显示板上就会显示运行结果。如初始状态数码管显COOL，通过按键盘上预先设定好的功能键，数码管依次进行显示， 结束显示功能，按下此键时能够显示结束标志STOP，清零显示功能，则要使的按下此键，可实现所有显示的清零，信息发送与信息接收功能键，此时只要附个固定值，按下此键时，能够正确显示出所设定的值。这样便可确定显示与键盘的硬件电路的可行性。硬件调试：首先要检查数码管是否能被点亮。上电前，用万用表

51、测量，简单的方法：把万用表的红表笔接到数码管的3或8脚上（系统采用共阳极数码管），黑表笔接到其余的脚，如果每一段都被点亮，则说明数码管是好的。再送一个小程序使八个数码管显示“00000000”，实际操作说明显示电路完全正确。软件调试：软件调试是根据子程序和主程序间的顺序来调试的。可按显示子程序、A/D采样子程序、数制转换子程序。但在调试中必须注意到时序，即延时问题。只有充分考虑到这些各方面的问题，显示部分的调试才会相对顺利。细致分析下来，有以下问题在调试时需要注意：（1）制作键值表，以便在扫描键盘时通过程序读取被按键的行首键号，然后再查键值表即可知道什么键被按下。（2）判断是否有键按下，无键按

52、下时为FFH。（3）按键的去抖动。被按键的簧片总会有轻微的抖动，这种抖动会持续10ms。（4）求键值，由于键盘上所有按键的键值都存放在键值表中，可以利用查表指令求得被按键的键值。(5) 按键的类型判别。第六章结论6.1 实现功能通过将近四个月的设计与制作，完成了查找资料、硬件原理图设计、PCB 线路板的制作、软件编写，系统调试等几项工作。系统成功的达到了设计的要求。本次设计完成的主要功能如下：实时地在数码管上显示温度。单片机获得键盘输入的设定值后，比较两者的温度来决定开启或关闭可控硅。6.2 不完善之处虽然该设计能达到毕业设计要求，基本完成毕业设计的任务，但是由于受到各个方面原因的限制，本次毕

53、业设计还存在许多不完善的方面。在硬件设计过程中，选择的A/D 器件精度还有待提高，只有提高了加热和控温器件的精度才能大大增加产品的市场竞争力；在制作方面，由于采用了人工焊接存在了一定的误差和不稳定性；在编程方面，只采用了简单的开关控制来控制可控硅，还存在很大的提升空间，可以选择更加先进的控温算法来实现控温精度的提高。参考文献1. 红卫.基于单片机的智能系统设计和实现M.:.电子工业,20052. 友德、志英、涂时亮. 单片微型机原理、应用与实践（第四版）M. ：复旦大学，2003年6月5. 家贵等 .新编传感器电路设计手册M.：中国计量，2002 6. 高晓蓉 .传感器技术M.：西南交通大学，

54、2003 7. 负图.传感器集成电路手册M. ：化学工业，20019. 王福瑞. 单片微机测控系统设计大全M. ：航空航天大学，199810. 友德等 .单片微型机原理、应用与实验M. ：复旦大学，199111. 军. 传感器技术在生产实践中的研究与应用M.：北方工业大学，200312. 徐芳芳，平等. 多点温度测试系统J. 理工大学学报J. 2005,5(19):6468 13. A.P.Goutzoulis and D.R.Pape. Design and Fabrication of Acousto-optic devicesM, Marcel Dekker. New York, 199

55、414. C.C. Wong,C.C. Chen, A hybrid clustering and gradient descent approach for fuzzy modeling, IEEE Tram. On systemJ, Man and Cybernetics-Prat B, 1999, 29(6) 致 在这里我首先要感的是我的指导老师黎娟老师，他在我们的毕设过程中给了我们很大的指导和帮助。在我们遇到困难的时候总是耐心的帮助我们分析错误，理清我们的思路，并且教给我们很多调试程序的经验和实际设计过程中应注意的问题，对我的设计提出了许多宝贵的意见，使我们能在规定时间保质保量地完成了

56、毕业设计。在此对她给予的帮助表示衷心的感！我还要感我们电子系的其他老师。感他们为我们提供了毕设的场地和必要的元器件和设备，给了我们大学毕业之前的一次锻炼的机会。在此我还要感在设计中帮助过我的同学，尤其是我的搭档亢子云同学。毕设中，我们密切合作，共同参与了两部分的设计和调试。在此对他给予的帮助表示衷心的感！附件一 电路原理图硬件电路总原理图附件二 源程序adc_read data 30h ;采样数据暂存单元adc_BCD data 31h ；采样值转化成温度值存储单元disp_flash data 32h ；闪烁控制位单元T2CON data 0c8HRCAP2L data 0caHRCAP2H

57、 data 0cbHTl1 data 0ccHTH2 data 0cdHflash_bit data 33hkey_touchbit 00H ；按键标志位flash bit 01hflash1 bit 02hled_alarm bit p3.4out_si bit p3.5ORG 0000HLJMP MAIN ORG 000BHLJMP INTT0ORG 0100HMAIN: mov sp,#67h mov r0,#7fhlp1: mov r0,#00h ；工作单元清0djnz r0,lp1mov r0,#00hmov T2CON,#30H ；串口初始化，并规定波特率mov TH2,#0FFH

58、MOV TL2,#0ECHMOV RCAP2H,#0FFHMOV RCAP2L,#0ECHMOV SCON,#50HMOV PCON,#00HORL T2CON,#04HMOV TMOD,#00000001B ；定时器0初始化MOV TH0,#00HMOV TL0,#00HMOV IE,#10000010B ；开中断clr TR0MOV 43H,#10MOV 44H,#10MOV 45H,#0MOV 46H,#0MOV 47H,#0WAIT: mov r2,#2fhlpp: lcall DEALYYLCAll KEY_DEALDJNZ R2,lpplcall adc0804mov a,p0mov adc_read,aLCALL ADC_TEMPmov a,adc_BCDmov b,#100div abmov a,bmov b,#10div abmov 41h,amov 42h,b lcall disp tr0,lp2 lcall t_co