【正文】 7 附錄 ................................................................................................................................. 16 8 參考文獻 ......................................................................................................................... 19 單片機 /微機接口課程設計 說明書 1 1 設計內(nèi)容與要求 用 AT89S52 單片機制作一個電烤箱 ,而且要滿足以下技術指標 : (1)電烤箱由 1 kW電爐加熱，最高溫度為 120℃。 (2)電烤箱 溫度可 設 置， 電烤 過程恒溫控制，溫度控制誤差≤177。 2℃。 (3)實時 顯示溫度和設置溫度， 顯示精確到 1℃。 (4)溫度超出預置溫度177。 5℃時發(fā) 超限 報警 ， 對升降溫過程的線性 不做 要求 。 2 設計方案 產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不同，因而所采用的控制算法也不同。就溫度控制系統(tǒng)的動態(tài)特性來講，基本上都是具有純滯后的一階環(huán)節(jié)，當系統(tǒng)精度及溫控的線性性能要求較高時，多采用 PID算法或達林頓算法來實現(xiàn)溫度控制。 本系統(tǒng)是一個典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)。從技術指標可以看出，系統(tǒng)對控制精度的要求不高，對升降溫過程的線性也沒有要求，因此，系統(tǒng)采用最簡 單的通斷控制方式，即當 電烤 箱溫度達到設定值時斷開加熱電爐，當溫度降到低于某值時接通電爐開始加熱，從而保持恒溫控制。 根據(jù)系統(tǒng)要求，畫出控制電烤箱的框圖。如圖 21所示。該系統(tǒng)包括溫度測量（溫度傳感器、放大器、 ADC 轉(zhuǎn)換器）。溫度控制（光電隔離、驅(qū)動電路、可控硅電路、電爐）、溫度給定（按鍵）、溫度顯示和報警等幾部分。 圖 21 電烤箱總框圖 AT89S52 是 ATMEL 所生 產(chǎn) 的一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8k系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器，其芯片內(nèi)部具有時鐘振蕩器及 8 個向量中 斷源，內(nèi)部程序存儲器為 8KB，內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器為 256 字節(jié)。 主機溫度顯示鍵盤聲音報警A / D 轉(zhuǎn)換器 變送器 熱電阻光耦 驅(qū)動器 可控硅調(diào)功器電爐人 機 對 話部 分溫 度 檢 測部 分溫 度 控 制部 分 3 硬件電路設計 根據(jù)圖 31，可以設計出基于單片機控制電烤箱的硬件電路圖，如圖 22所示，AT89S52 的晶振頻率為 6MHz。其他各部分的選擇如下所示。 圖 31 硬件電路圖 溫度顯示功能 溫度顯示電路 ，利用單片機串行口外接移位寄存器 74LS164，采用 3位 LED 數(shù)碼8031R X DTXDP 1.0P 1.1P 1.2P 1.3RSTEAP 1.6P 1.7P0A L EP 2.0P 2.5P S ENWRP 2. 7RDI N T1X T A L1X T A L274LS373GD0 D7A0 A7~~OEA 12A810111213D0 D7CLK~S T A RTA L EOEA D C 0809EOCABCI N 0a g...LEDa g...LEDa g...LEDCPCrCPCrCPCr+ 5 V012+ 5 VDSADSB復位 啟動+ 100+10+16M H z20 p F 289熱電阻2764DCK74L S 741=≥1≥11 ＝… … …Q7 ~ Q174L S 164Q7 ~ Q174L S 164Q7 ~ Q174L S 164~變送器~＋ 12 V蜂鳴器＋ 5 V電爐＋ 12 V~ 220 VS C R500 V 8 A＋ 顯示器，停止加熱時顯示設定溫度，啟動加熱時顯示當前烤箱溫度。采用串行口擴展的靜態(tài)顯示電路作為顯示接口電路。 按鍵功能 為使系統(tǒng)簡單緊湊，鍵盤只設置 3個功能鍵，分別是啟動、 “ 百位 +1” 、 “ 十位+1” 和 “ 個位 +1” 鍵，由 P1 口 、 、 低 3 位作為鍵盤接口。利用 +1 按鍵可以分別對預置溫度的百位、十位和個位進行加 1 設置，并在 LED 上顯示當前設置值。連續(xù)按動相應位的加 1 鍵即可實現(xiàn) 0℃～ 120℃的溫度設置。 按鍵電路如圖 32所示。 圖 32 按鍵電路 報警功能 報警功能由蜂鳴器實現(xiàn)。當由于意外因素導致烤箱溫度高于設置溫度時， 口送 出的低電平經(jīng)反向器驅(qū)動蜂鳴器鳴叫報警。 溫度傳感器 采用 AD590 集成溫度傳感器，它測量溫度的范圍為 55～ +150℃ ,有非常好的線性輸出特性。其中 AD590 是 美國 ANALO G DEV ICES 公司的單片集成兩端感溫電流源 ， 電源電壓范圍為 4～ 30 V，可以承受 44 V正向電壓和 20 V反向電壓，因而器件即使反接也不會被損壞 ， 輸出電阻為 710 mΩ， 精度高，非線性誤差僅為 177?！?。 AD590 測量熱力學溫度、 攝氏溫度 、兩點溫度差、多點最低溫度、多點平均溫度的具體電路，廣泛應用于不同的溫度控制場合由 于 AD590 精度高、價格低、不需輔助電源、線性好，常用于測溫和熱電偶的冷端補償。 放大器 放大器采用集成運算放大器 181。A741， 741 運算放大器的輸出級由 NPN 晶體管以及兩個電阻組成，主要的功能是電壓位準移位器，或是 Vbe 的倍增器。由于基極端的偏壓已經(jīng)固定，因此晶體管集極至射極端的壓降恒為一定值。運算放大器的輸出級電壓擺幅最高約可比正電源低 1V，由晶體管的集極 射極飽和電壓。雖然 741 運算放大器的輸出阻抗不如理想運算放大器所要求的等于零，不過在連接成負回授組態(tài)應用時， 其輸出阻抗確實非常接近零。：雖然 早期 741 運算放大器在音響設備或是儀器上被廣泛使用，但是今日已經(jīng)有很多性能更好的運算放大器取代了 741 的功能，例如抗噪聲的表現(xiàn)更好。對于 741與其他早期的運算放大器而言，它們的共模抑制比遜于現(xiàn)代的運算放大器，在實際應用時容易造成干擾或