【文章內容簡介】 溫 差 電 偶 溫 度 計 、 高 溫 溫 度 計 、 指 針 式 溫 度 計 、 玻 璃 管 溫 度 計 、 壓 力式 溫 度 計 、 半 導 體 溫 度 計 、 熱 電 偶 溫 度 計 、 光 測 高 溫 計 、 液 晶 溫 度 計 等 。 紅外溫度測量儀波峰焊焊接溫度測試記錄儀的設計3焊接溫度是關系到焊接質量的關鍵參數之一， 控制合適的焊接溫度對保證焊接質量至關重要。非接觸式紅外測溫儀為焊接在線溫度監(jiān)控提供了一種有效的技術手段。采用紅外測溫儀可以實現(xiàn)在線焊接溫度測量，并且可以進一步構成焊接溫度自動控制系統(tǒng)。紅外測溫是利用物體的熱輻射特性與溫度之間的關系來實現(xiàn)非接觸測溫的一種方法。任何物體受熱后都將一部分熱能轉換為輻射能，理論和試驗都證明輻射能量與溫度成正比。紅外測溫儀內設光學裝置，可以收集來自物體的輻射紅外線能量，并把該能量聚焦在探測器上。輻射能量是以波動的方式傳播的，并可以通過光電轉換器件和其它相關的輔助電路、光路構成的傳感器，將輻射能量轉換為電信號，并被放大、顯示出來。對于從室溫到上千攝氏度這樣的工業(yè)中常用的測溫范圍，輻射能量較高的光譜在近紅外到紅外波段范圍內，所以稱作紅外測溫。紅外測溫儀采用單片機及 LED 鍵盤控制電路和紅外測溫傳感器電路實現(xiàn)，該測溫儀包括按鍵、音頻輸出和紅外測溫部分。其中，按鍵部分：按鍵開始測溫，一直按下，聽到聲音表示測溫完畢。音頻輸出部分：主要是將單片機的兩路音頻輸出端通過集成運放放大，經揚聲器播放。紅外測溫部分：主要是通過單片機 I/O 口的控制，將所測得的溫度接收到單片機中，實現(xiàn)在線溫度測量。然后，單片機經過處理控制輸出，來調整焊接功率的輸出。單片機作為該測溫系統(tǒng)的控制中心，負責控制啟動溫度測量、接收測量數據、計算溫度值，并根據取得的鍵值控制播放顯示過程，同時通過音頻輸出通道播報溫度值。紅外測溫傳感器電路負責溫度的測量、采集，并將采集數據通過數據端口傳送到單片機。LED鍵盤控制電路中的鍵盤，控制溫度顯示和播放，數碼管顯示溫度值。 焊接溫度測試儀焊接溫度是焊接過程中的一個重要參數，其過高或過低都會影響焊接產品質量。過高，則會浪費焊接功率，降低生產率。過低，則會降低焊接產品質量。因此，控制好焊接溫度對于焊接產品具有特別重要的意義。如型號為 X4I 的焊接溫度曲線測試儀,其性能和特點為:A 效率高，連續(xù)存儲數據 16 次，同時下載至計算機分組分析處理。B 采用模塊化分析模式，簡捷、快速分析系統(tǒng)可基于 PC（Windows）及 PDA（Pocket )進行數據分析。C 功耗低，采用鋰電池供電，連續(xù)使用長達 60 小時以上，快速充電 10 分鐘即可使用。D 通信模式采用串口、USB 及無線傳輸，適合多種工作環(huán)境及應用領域多層隔熱保護，采用不銹鋼精制而成。E 可應對最嚴酷的無鉛制程和承受苛刻的工業(yè)環(huán)境?！? 無錫太湖學院學士學位論文4 本課題應達到的要求先復習單片機 MCS51 系列的硬件構成及命令系統(tǒng)，分析研究波峰焊焊接溫度測試記錄儀控制電路的功能要求。再進行方案設計，設計出要達到規(guī)定功能的單片機控制電路的各組成部分：STC89C52 單片機作為主控芯片，還有熱電偶、信號調理電路、A/D 轉換電路和數碼顯示電路等組成，再編制控制程序框圖和 C 語言控制程序，使波峰焊焊接溫度測試記錄儀達到能自動測量和記錄波峰焊機的預熱溫度、焊接溫度和焊接時間等工藝參數的功能。通過對波峰焊焊接溫度測試記錄儀的設計制作，使我學會使用 Protel 軟件繪制電路圖，用 C 語言編制單片機控制程序，初步涉及了電子產品的設計開發(fā)工作,為我今后走上技術工作崗位是一次極好的學習和練兵機會。2 相關知識及原理介紹波峰焊焊接溫度測試記錄儀的設計涉及到很多的相關知識及元器件，在這里先分別介紹一下，為后面的控制電路設計及控制軟件設計作好準備。 波峰焊焊接溫度測試記錄儀測試記錄儀由熱電偶探頭及引線、控制電路板、電池組和金屬盒組成，熱電偶探頭及引線從金屬盒一端安裝的插座引出。金屬盒用不銹鋼薄板做成，有蓋子可打開。金屬盒內包裹一層絕緣隔熱材料，使安裝在其內的電路板和電池組與外殼隔熱和絕緣。A 把測試記錄儀放在一塊印制電路板上的中央，把熱電偶探頭插入電路板的元件孔中，使探頭能接觸到波峰，把測試記錄儀的電源開關打開，使之開始工作。B 把放有測試記錄儀的電路板放在波峰焊機的傳送鏈條上，讓電路板在波峰焊機內運行一次。C 取下印制電路板和測試記錄儀，把測試記錄儀的盒蓋打開，可以看到 4 位數碼管正在不停地顯示數字，記錄下預熱溫度、焊接溫度和焊接時間，完成后關掉電源開關。 單片機的介紹及分類單片機是測試記錄儀控制電路中最為重要的一部分，測試記錄儀的整體功能主要是由它來控制完成的。 單 片 機 的 介 紹 單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit） ，常用英文字母的縮寫 MCU 表示單片機，它最早是被用在工業(yè)控制領域。由于單片機在工業(yè)控波峰焊焊接溫度測試記錄儀的設計5制領域的廣泛應用，為使更多的業(yè)內人士、學生、愛好者，產品開發(fā)人員掌握單片機這門技術，于是產生單片機開發(fā)板，比較有名的例如電子人 DZR01A 單片機開發(fā)板。單片機由芯片內僅有 CPU 的專用處理器發(fā)展而來。最早的設計理念是通過將大量外圍設備和CPU 集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更容易集成進復雜的而對體積要求嚴格的控制設備當中。INTEL 的 Z80 是最早按照這種思想設計出的處理器，從此以后，單片機和專用處理器的發(fā)展便分道揚鑣。 　　 早期的單片機都是 8 位或 4 位的。其中最成功的是 INTEL 的 8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此后在 8031 上發(fā)展出了 MCS51 系列單片機系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領域要求的提高，開始出現(xiàn)了 16 位單片機，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應用。90 年代后隨著消費電子產品大發(fā)展，單片機技術得到了巨大提高。隨著 INTEL i960 系列特別是后來的 ARM 系列的廣泛應用，32 位單片機迅速取代 16 位單片機的高端地位，并且進入主流市場。而傳統(tǒng)的 8 位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起 80 年代提高了數百倍。目前，高端的 32 位單片機主頻已經超過 300MHz，性能直追 90 年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至 1 美元，最高端的型號也只有 10 美元。當代單片機系統(tǒng)已經不再只在裸機環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的 Windows 和Linux 操作系統(tǒng)。 　　單片機比專用處理器更適合應用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應用。事實上單片機是世界上數量最多的計算機?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產品中都會集成有單片機。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標等電腦配件中都配有 12 部單片機。而個人電腦中也會有為數不少的單片機在工作。汽車上一般配備 40 多部單片機，復雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數百臺單片機在同時工作！單片機的數量不僅遠超過 PC 機和其他計算的總和，甚至比人類的數量還要多。 單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。相當于一個微型的計算機，和計算機相比，單片機只缺少了 I/O設備。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結構的最佳選擇。 　 　單片機內部也用和電腦功能類似的模塊，比如 CPU，內存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多，不過價錢也是低的，一般不超過 10 元即可，用它來做一些控制電器一類不是很復雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動滾筒洗衣機、排煙罩、VCD 等等的家電里面都可以看到它的身影，它主要是作為控制部分的核心部件。它是一種在線式實時控制計算機，在線式就無錫太湖學院學士學位論文6是現(xiàn)場控制，需要的是有較強的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機的（比如家用 PC）的主要區(qū)別。 單 片 機 的 分 類單片機作為計算機發(fā)展的一個重要領域，應用一個較科學的分類方法。根據目前發(fā)展情況，從不同角度單片機大致可以分為通用型/專用型、總線型/非總線型及工控型/家電型。 　A 通用型/專用型 這是按單片機適用范圍來區(qū)分的。例如，80C51 是通用型單片機，它不是為某種專用途設計的；專用型單片機是針對一類產品甚至某一個產品設計生產的，例如為了滿足電子體溫計的要求，在片內集成 ADC 接口等功能的溫度測量控制電路。 　　B 總線型/非總線型 這是按單片機是否提供并行總線來區(qū)分的?？偩€型單片機普遍設置有并行地址總線、 數據總線、控制總線，這些引腳用以擴展并行外圍器件都可通過串行口與單片機連接，另外，許多單片機已把所需要的外圍器件及外設接口集成一片內，因此在許多情況下可以不要并行擴展總線，大大減省封裝成本和芯片體積，這類單片機稱為非總線型單片機。 　C 控制型/家電型 這是按照單片機大致應用的領域進行區(qū)分的。一般而言，工控型尋址范圍大，運算 能力強；用于家電的單片機多為專用型，通常是小封裝、低價格，外圍器件和外設接口集成度高。 顯然，上述分類并不是惟一的和嚴格的。例如，80C51 類單片機既是通用型又是總線型，還可以作工控用。 STC89C52 單片機 STC89C52 單片機的主要特點STC89C52 是 STC 公司設計制造的低功耗 ,高性能 CMOS 8 位單片機,片內含 8k 可反復擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器,器件采用高密度、非易失性存儲技術制造,兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結構。STC89 系列單片機具有在系統(tǒng)可編程（ ISP）特性，可將程序直接下載進入單片機運行，可以不用仿真器，大部分 STC89 系列單片機在銷售之前已在單片機內部固化有 ISP 系統(tǒng)引導程序，使用 STCISP 下載軟件，配合 PC 端的控制程序，即可把用戶代碼下載進單片機。波峰焊焊接溫度測試記錄儀的設計7圖 STC89C52 單片機引腳 主要性能　　與 MCS51 單片機產品兼容 、8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器、 1000 次擦寫周期、全靜態(tài)操作：0Hz ～33Hz 、三級加密程序存儲器 、 32 個可編程 I/O 口線、三個 16位定時器/計數器八個中斷源、全雙工 UART 串行通道、 低功耗空閑和掉電模式 、掉電后中斷可喚醒 、看門狗定時器 、雙數據指針、掉電標識符。 功能特性描述　　STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51 產品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在線系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 STC89C52 具有以下標準功能： 8k 字節(jié) Flash，256字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器，2 個數據指針，三個 16 位 定時器/計數器，一個 6 向量 2 級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。另外，STC89C52可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU 停止工作，允許 RAM、定時器/ 計數器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM 內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。8 位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash。　　P0 口： P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅動 8 個 TTL邏輯電平。對 P0 端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。　　當訪問外部程序和數據存儲器時，P0 口也被作為低 8 位地址/ 數據復用。在這種模式下， P0 具有內部上拉電阻。無錫太湖學院學士學位論文8　　在 flash 編程時， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻?！1 口：P1 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫“1” 時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。此外， 和 分別作定時器 /計數器 2 的外部計數輸入（）和時器/計數器 2 的觸發(fā)輸入（） ，具體如下表所示。 在 flash 編程和校驗時，P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。P1 口引腳的第二功能　　 T2 （定時器/計數器 T2 的外部計數輸入） ，時鐘輸出　　 T2EX（定時器/計數器 T2 的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）　　 MOSI（在線系統(tǒng)編程用）　　 MISO（在線系統(tǒng)編程用）　　 SCK（在線系統(tǒng)編程用）　　P2 口： P2 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫“1” 時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被