【正文】 ...............17 電源電路 ........................................................................................18第 3 章 程序設(shè)計(jì) ...........................................................................................19 主程序流程 ......................................................................................19 無(wú)鍋檢測(cè)程序流程 ..........................................................................20 A/D 轉(zhuǎn)換程序流程 ...........................................................................21 外部中斷 ...........................................................................................21 定時(shí)模塊流程 ..................................................................................22 溫度控制程序流程 ..........................................................................26 基本顯示模塊流程 ..........................................................................26 報(bào)警模塊流程 ..................................................................................27第 4 章 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 .............................................................................29 系統(tǒng)仿真 ..........................................................................................29 系統(tǒng)調(diào)試 ..........................................................................................31第 5 章 PCB 板設(shè)計(jì)與制作 ........................................................................33邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)IV PCB 板設(shè)計(jì) .......................................................................................33 PCB 板制作 .......................................................................................34結(jié)束語(yǔ) .............................................................................................................37參考文獻(xiàn) .........................................................................................................38致 謝 .............................................................................................................39附錄Ⅰ 程序清單 ..........................................................................................40附錄Ⅱ 系統(tǒng)原理圖 ......................................................................................49附錄Ⅲ PCB 圖 .............................................................................................50附錄Ⅳ 元器件清單 .......................................................................................51邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)1前 言當(dāng)今，隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展,單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到生產(chǎn)和生活中的各個(gè)方面，有力的推動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展。在軟件設(shè)計(jì)上，采用模塊化程序設(shè)計(jì)的思想，對(duì)電磁爐控制系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊進(jìn)行劃分和設(shè)計(jì)，提高了控制系統(tǒng)的快速性和準(zhǔn)確性。方案結(jié)構(gòu)圖如圖 ： 單 片 機(jī)定時(shí)控制溫度自動(dòng)控制功率自動(dòng)控制檢測(cè)報(bào)警控制安全保護(hù)控制數(shù)碼管顯示控制電源電路圖 方案二結(jié)構(gòu)圖邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)3 方案論證方案一采用模擬電路和數(shù)字電路設(shè)計(jì)的整體電路的規(guī)模較大，用獨(dú)立振蕩單元，多個(gè)功率管并聯(lián)、驅(qū)動(dòng)放大電路采用分立元件，如：定時(shí)采用 555 構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制，但是該單穩(wěn)態(tài)電路對(duì)輸入的脈沖寬度有一定的要求，即觸發(fā)脈沖寬度要小于暫穩(wěn)時(shí)間，而實(shí)際應(yīng)用中則大于暫穩(wěn)時(shí)間，于是還要先經(jīng)微分電路后再加到電路的低電平觸發(fā)端。它們都是通過(guò)片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是 CPU 加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。串行口：有 1 個(gè)全雙工的串行口，具有四種工作方式。前者實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，成本低，但復(fù)位可靠性相對(duì)較低；后者成本較高，但復(fù)位可靠性高，尤其是高可靠重復(fù)復(fù)位。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0808 對(duì)系統(tǒng)精度至關(guān)重要的 A/D 轉(zhuǎn)換換器，采用的是 ADC0808[2]。這兩個(gè)信號(hào)端可連接在一起，當(dāng)通過(guò)軟件輸入一個(gè)正脈沖，便立即啟動(dòng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換。通常使用頻率為 500KHz 以下時(shí)鐘信號(hào)。如圖中 EE2 和 E3 是 3 個(gè)控制輸入端（使能控制端），組合控制譯碼器的選通和禁止，其中 E2 和 E3 為低電平有效。如圖 所示，本系統(tǒng)檢鍋模塊通過(guò)電流檢測(cè)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，檢測(cè)原理 [3][8]：R17分壓，DC10 構(gòu)成一個(gè)濾波電路，LM339 作為電壓比較器；當(dāng) LM339 的 7邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)10腳電壓高于 6 腳時(shí)，輸出一個(gè)高電平，可通過(guò)測(cè)定一個(gè)無(wú)鍋檢測(cè)電壓臨界值()，若當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng) 50ms 以上時(shí)，電壓小于此臨界值，則認(rèn)為是無(wú)鍋，若無(wú)鍋，則從電磁爐工作原理上進(jìn)行解釋，即認(rèn)為是內(nèi)部加熱線圈沒(méi)有負(fù)載，也就沒(méi)有功耗，所以主回路只有很小的輸入電流，取樣電壓也很低，即單片機(jī)檢測(cè)到的電壓將很低。K4：定時(shí)設(shè)置，起始時(shí)間為 00：00；設(shè)置首先按一下 K4，然后按其他鍵設(shè)置定時(shí)時(shí)間。若定時(shí)時(shí)間還沒(méi)到，而用戶又想要中止時(shí)，則可通過(guò)面板上的相應(yīng)按鍵進(jìn)行中斷。因此，只要得到比較電壓 VCMP 與負(fù)荷電流的關(guān)系，就可以得到 PWM 占空比與負(fù)荷電流的關(guān)系。當(dāng)主開(kāi)關(guān) Q 關(guān)斷后，Ll 中的能量向 Cl 中轉(zhuǎn)移而發(fā)生諧振。本系統(tǒng)可以在溫度限制范圍內(nèi)無(wú)限級(jí)選擇要設(shè)置的溫度大小，設(shè)定后，系統(tǒng)自動(dòng)處于保溫狀態(tài)。在 8 位 LED 顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路，降低成本，采用動(dòng)態(tài)顯示的方式，8 個(gè) LED 顯示器共用一個(gè) 8 位的 I/O，8 位 LED 數(shù)碼管的位選線分別由相應(yīng)的 ～ 控制， 由 74LS138 的輸出口 A、B、C 輸入經(jīng)譯碼器譯碼輸出端 Y0～Y7 輸出，然后依次輸入到數(shù)碼管的位選 8～1 口。(2) 顯示溫度：溫度由 8 位數(shù)碼管的低四位顯示（注：本系統(tǒng)中溫度顯示只用到數(shù)碼管的低 3位，分別顯示溫度百、十、個(gè)位） 。電阻 R5 ~ R8 為比較器提供基準(zhǔn)電壓， RRR R1R1R16 為分壓電阻，VDl、VD2 為耦合二極管。在溫度控制中，調(diào)節(jié) RV1 的“↑” 、 “↓”鍵改變其阻值經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)控制；在功率控制中，調(diào)節(jié) RV1 的“↑” 、 “↓”鍵改變其阻值經(jīng) CPU 輸出改變 PWM的輸出占空比則可實(shí)現(xiàn)功率控制。因此，程序設(shè)計(jì)在微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占重要地位。 主程序流程如圖 所示，系統(tǒng)啟動(dòng)后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，進(jìn)入主程序循環(huán)。程序代碼見(jiàn)附錄Ⅰ。此外，定時(shí)計(jì)數(shù)、無(wú)鍋檢測(cè)延時(shí)等，均可在此中斷中進(jìn)行，一般情況下，在主程序中可不必為實(shí)現(xiàn)一個(gè)與時(shí)間控制有關(guān)功能而專門編寫(xiě)一段軟件延時(shí)程序。其流程圖如圖 所示： 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)25初始化顯示計(jì)時(shí)調(diào)時(shí)定時(shí) 修改值讀鍵有報(bào)警？=定時(shí)值判斷報(bào)警標(biāo)志報(bào)警YYN N定時(shí)判別處理時(shí)十、個(gè)位，分十、個(gè)位改變了設(shè)置定時(shí)標(biāo)志 清除定時(shí)標(biāo)志設(shè)置了定時(shí)？當(dāng)前時(shí)間是設(shè)定時(shí)間？中斷返回NYYN （a） (b)圖 定時(shí)控制子程序流程圖邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)26 溫度控制程序流程 溫度控制流程圖如圖 所示，溫度控制道先進(jìn)行設(shè)溫度初始化 unsigned char m_btTemp，啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換。 Proteus 不僅可以做數(shù)字電路、模擬電路、數(shù)模混合電路的仿真，還可進(jìn)行多種CPU 的仿真，涵蓋了 5PIC 、AVR 、HC11 、ARM 等處理器，真正實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)上從原理設(shè)計(jì)、電路分析、系統(tǒng)仿真、測(cè)試到 PCB 板完整的電子設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的全過(guò)程 [4]。在 ProjectOption for target 出現(xiàn)第二個(gè)對(duì)話框選擇目標(biāo) CPU（本次設(shè)計(jì)選擇 Atmel 公司的 AT89C51 芯片）。仿真部分采用 Protus professional 和 Keil 軟件結(jié)合完成設(shè)計(jì)，功能強(qiáng)大且操作較為簡(jiǎn)單，可以很容易的實(shí)現(xiàn)各種系統(tǒng)的仿真。系統(tǒng)啟動(dòng)后，調(diào)動(dòng) RV1 的彈片或點(diǎn)擊 RV1 的“↑” 、 “↓”即可改變電阻的大小，通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換可從數(shù)碼管顯示中看到溫度大小變化；系統(tǒng)要保溫時(shí)，則可將 RV1彈片打到要恒溫的溫度點(diǎn)即可。 報(bào)警模塊調(diào)試該模塊調(diào)試主要是檢查喇叭報(bào)警時(shí)有無(wú)警音，警音持續(xù)時(shí)間的調(diào)整。在完成本設(shè)計(jì)的過(guò)程中，注意力主要集中在編程、電路調(diào)試上。最后，根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局。（5） 以每個(gè)功能電路的核心元件為中心，圍繞它來(lái)進(jìn)行布局。（2）印制攝導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基板間的粘附強(qiáng)度和流過(guò)它們的電流值決定。（3）印制導(dǎo)線拐彎處一般取鈍角，而直角或銳角會(huì)影響電氣性能。然后選擇“Layers”板層選項(xiàng)，本次制作的是雙層板，所以在“Signal Layers”信號(hào)層選項(xiàng)中選擇“Bottom Layer” 、 “Top Layer”項(xiàng)。在制作雙面板時(shí)特別要注意，Bottom Layer 和Top Layer 一定要對(duì)齊，固定要準(zhǔn)確，否則無(wú)法鉆孔。時(shí)間太長(zhǎng)，腐蝕過(guò)久會(huì)把線路板的線條弄細(xì)甚至全部腐掉，造成廢品。特別是在鉆多腳元件及引腳較大的元件時(shí)更要注意。邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)36 PCB 鉆孔腐蝕后的 PCB 板就能清楚的看到線條的走向，接下來(lái)要做的就是鉆孔，線路板上的孔眼決定了焊接元件的位置，直接關(guān)系到安裝元件的質(zhì)量，因此要求按實(shí)際元件引腳的大小或圖紙所標(biāo)示尺寸鉆空。把要腐蝕的線路板浸沒(méi)在溶液之中，來(lái)回晃動(dòng)線路板以加快腐蝕速度。接上熱轉(zhuǎn)印機(jī)的電源，打開(kāi)熱轉(zhuǎn)印機(jī)，然后視環(huán)境溫度設(shè)置轉(zhuǎn)印溫度，本次為 120 度左右。 首先單擊“Options”按鈕，彈出打印設(shè)置選項(xiàng)對(duì)話框，勾上 “Show hole”選項(xiàng)顯示焊盤(pán)孔。導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。本設(shè)計(jì)的布線結(jié)果見(jiàn)附錄，為了使布線的可靠性高，干擾小，工藝好，具體在布線上應(yīng)該遵循以下原則：（1）當(dāng)輸入輸出端的信號(hào)頻率較高時(shí)，導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行。熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。 PCB 元件布局設(shè)計(jì) PCB 板時(shí)布局是十分重要的，合理的布局，不但能給布線工作帶來(lái)方便，而且也可以使系統(tǒng)更加穩(wěn)定、可靠。本次設(shè)計(jì)，采用 Keil 集成調(diào)試軟件來(lái)調(diào)試程序，通過(guò)各個(gè)模塊程序的單步或跟蹤調(diào)試，使程序逐漸趨于正確，最后統(tǒng)調(diào)程序。軟件部分很容易實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化了電路，提高了控制的快速性和準(zhǔn)確性。另外在中斷的過(guò)程中，只會(huì)在第一次計(jì)時(shí)時(shí)產(chǎn)生時(shí)間的偏移，而它所產(chǎn)生累計(jì)誤差很小，可以忽略。設(shè)置對(duì)話框中的 OutPut 頁(yè)面中 Creat Hex file 用于生成可執(zhí)行代碼文件（可以用編程器寫(xiě)入單片機(jī)芯片的 HEX 格式文件，） 。邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)30Keil 工程的建立（1）源文件的建立使用菜單“FileNew ”或者點(diǎn)擊工具欄的新