【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 溫 差 電 偶 溫 度 計(jì) 、 高 溫 溫 度 計(jì) 、 指 針 式 溫 度 計(jì) 、 玻 璃 管 溫 度 計(jì) 、 壓 力式 溫 度 計(jì) 、 半 導(dǎo) 體 溫 度 計(jì) 、 熱 電 偶 溫 度 計(jì) 、 光 測(cè) 高 溫 計(jì) 、 液 晶 溫 度 計(jì) 等 。 紅外溫度測(cè)量?jī)x波峰焊焊接溫度測(cè)試記錄儀的設(shè)計(jì)3焊接溫度是關(guān)系到焊接質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)之一， 控制合適的焊接溫度對(duì)保證焊接質(zhì)量至關(guān)重要。非接觸式紅外測(cè)溫儀為焊接在線溫度監(jiān)控提供了一種有效的技術(shù)手段。采用紅外測(cè)溫儀可以實(shí)現(xiàn)在線焊接溫度測(cè)量，并且可以進(jìn)一步構(gòu)成焊接溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)。紅外測(cè)溫是利用物體的熱輻射特性與溫度之間的關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)溫的一種方法。任何物體受熱后都將一部分熱能轉(zhuǎn)換為輻射能，理論和試驗(yàn)都證明輻射能量與溫度成正比。紅外測(cè)溫儀內(nèi)設(shè)光學(xué)裝置，可以收集來(lái)自物體的輻射紅外線能量，并把該能量聚焦在探測(cè)器上。輻射能量是以波動(dòng)的方式傳播的，并可以通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器件和其它相關(guān)的輔助電路、光路構(gòu)成的傳感器，將輻射能量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并被放大、顯示出來(lái)。對(duì)于從室溫到上千攝氏度這樣的工業(yè)中常用的測(cè)溫范圍，輻射能量較高的光譜在近紅外到紅外波段范圍內(nèi)，所以稱作紅外測(cè)溫。紅外測(cè)溫儀采用單片機(jī)及 LED 鍵盤控制電路和紅外測(cè)溫傳感器電路實(shí)現(xiàn)，該測(cè)溫儀包括按鍵、音頻輸出和紅外測(cè)溫部分。其中，按鍵部分：按鍵開(kāi)始測(cè)溫，一直按下，聽(tīng)到聲音表示測(cè)溫完畢。音頻輸出部分：主要是將單片機(jī)的兩路音頻輸出端通過(guò)集成運(yùn)放放大，經(jīng)揚(yáng)聲器播放。紅外測(cè)溫部分：主要是通過(guò)單片機(jī) I/O 口的控制，將所測(cè)得的溫度接收到單片機(jī)中，實(shí)現(xiàn)在線溫度測(cè)量。然后，單片機(jī)經(jīng)過(guò)處理控制輸出，來(lái)調(diào)整焊接功率的輸出。單片機(jī)作為該測(cè)溫系統(tǒng)的控制中心，負(fù)責(zé)控制啟動(dòng)溫度測(cè)量、接收測(cè)量數(shù)據(jù)、計(jì)算溫度值，并根據(jù)取得的鍵值控制播放顯示過(guò)程，同時(shí)通過(guò)音頻輸出通道播報(bào)溫度值。紅外測(cè)溫傳感器電路負(fù)責(zé)溫度的測(cè)量、采集，并將采集數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)端口傳送到單片機(jī)。LED鍵盤控制電路中的鍵盤，控制溫度顯示和播放，數(shù)碼管顯示溫度值。 焊接溫度測(cè)試儀焊接溫度是焊接過(guò)程中的一個(gè)重要參數(shù)，其過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響焊接產(chǎn)品質(zhì)量。過(guò)高，則會(huì)浪費(fèi)焊接功率，降低生產(chǎn)率。過(guò)低，則會(huì)降低焊接產(chǎn)品質(zhì)量。因此，控制好焊接溫度對(duì)于焊接產(chǎn)品具有特別重要的意義。如型號(hào)為 X4I 的焊接溫度曲線測(cè)試儀,其性能和特點(diǎn)為:A 效率高，連續(xù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù) 16 次，同時(shí)下載至計(jì)算機(jī)分組分析處理。B 采用模塊化分析模式，簡(jiǎn)捷、快速分析系統(tǒng)可基于 PC（Windows）及 PDA（Pocket )進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。C 功耗低，采用鋰電池供電，連續(xù)使用長(zhǎng)達(dá) 60 小時(shí)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(wú)線傳輸，適合多種工作環(huán)境及應(yīng)用領(lǐng)域多層隔熱保護(hù)，采用不銹鋼精制而成。E 可應(yīng)對(duì)最嚴(yán)酷的無(wú)鉛制程和承受苛刻的工業(yè)環(huán)境?！? 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文4 本課題應(yīng)達(dá)到的要求先復(fù)習(xí)單片機(jī) MCS51 系列的硬件構(gòu)成及命令系統(tǒng)，分析研究波峰焊焊接溫度測(cè)試記錄儀控制電路的功能要求。再進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出要達(dá)到規(guī)定功能的單片機(jī)控制電路的各組成部分：STC89C52 單片機(jī)作為主控芯片，還有熱電偶、信號(hào)調(diào)理電路、A/D 轉(zhuǎn)換電路和數(shù)碼顯示電路等組成，再編制控制程序框圖和 C 語(yǔ)言控制程序，使波峰焊焊接溫度測(cè)試記錄儀達(dá)到能自動(dòng)測(cè)量和記錄波峰焊機(jī)的預(yù)熱溫度、焊接溫度和焊接時(shí)間等工藝參數(shù)的功能。通過(guò)對(duì)波峰焊焊接溫度測(cè)試記錄儀的設(shè)計(jì)制作，使我學(xué)會(huì)使用 Protel 軟件繪制電路圖，用 C 語(yǔ)言編制單片機(jī)控制程序，初步涉及了電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作,為我今后走上技術(shù)工作崗位是一次極好的學(xué)習(xí)和練兵機(jī)會(huì)。2 相關(guān)知識(shí)及原理介紹波峰焊焊接溫度測(cè)試記錄儀的設(shè)計(jì)涉及到很多的相關(guān)知識(shí)及元器件，在這里先分別介紹一下，為后面的控制電路設(shè)計(jì)及控制軟件設(shè)計(jì)作好準(zhǔn)備。 波峰焊焊接溫度測(cè)試記錄儀測(cè)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(kāi)。金屬盒內(nèi)包裹一層絕緣隔熱材料，使安裝在其內(nèi)的電路板和電池組與外殼隔熱和絕緣。A 把測(cè)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(cè)試記錄儀的電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)，使之開(kāi)始工作。B 把放有測(cè)試記錄儀的電路板放在波峰焊機(jī)的傳送鏈條上，讓電路板在波峰焊機(jī)內(nèi)運(yùn)行一次。C 取下印制電路板和測(cè)試記錄儀，把測(cè)試記錄儀的盒蓋打開(kāi)，可以看到 4 位數(shù)碼管正在不停地顯示數(shù)字，記錄下預(yù)熱溫度、焊接溫度和焊接時(shí)間，完成后關(guān)掉電源開(kāi)關(guān)。 單片機(jī)的介紹及分類單片機(jī)是測(cè)試記錄儀控制電路中最為重要的一部分，測(cè)試記錄儀的整體功能主要是由它來(lái)控制完成的。 單 片 機(jī) 的 介 紹 單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，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(jī)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。由于單片機(jī)在工業(yè)控波峰焊焊接溫度測(cè)試記錄儀的設(shè)計(jì)5制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為使更多的業(yè)內(nèi)人士、學(xué)生、愛(ài)好者，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員掌握單片機(jī)這門技術(shù)，于是產(chǎn)生單片機(jī)開(kāi)發(fā)板，比較有名的例如電子人 DZR01A 單片機(jī)開(kāi)發(fā)板。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有 CPU 的專用處理器發(fā)展而來(lái)。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和CPU 集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL 的 Z80 是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。 　　 早期的單片機(jī)都是 8 位或 4 位的。其中最成功的是 INTEL 的 8031，因?yàn)楹?jiǎn)單可靠而性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。此后在 8031 上發(fā)展出了 MCS51 系列單片機(jī)系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開(kāi)始出現(xiàn)了 16 位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90 年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大提高。隨著 INTEL i960 系列特別是后來(lái)的 ARM 系列的廣泛應(yīng)用，32 位單片機(jī)迅速取代 16 位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。而傳統(tǒng)的 8 位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起 80 年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的 32 位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過(guò) 300MHz，性能直追 90 年代中期的專用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至 1 美元，最高端的型號(hào)也只有 10 美元。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開(kāi)發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的 Windows 和Linux 操作系統(tǒng)。 　　單片機(jī)比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計(jì)算機(jī)?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有 12 部單片機(jī)。而個(gè)人電腦中也會(huì)有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。汽車上一般配備 40 多部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過(guò) PC 機(jī)和其他計(jì)算的總和，甚至比人類的數(shù)量還要多。 單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了 I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 　 　單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如 CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲(chǔ)器件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多，不過(guò)價(jià)錢也是低的，一般不超過(guò) 10 元即可，用它來(lái)做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)、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(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，在線式就無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文6是現(xiàn)場(chǎng)控制，需要的是有較強(qiáng)的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計(jì)算機(jī)的（比如家用 PC）的主要區(qū)別。 單 片 機(jī) 的 分 類單片機(jī)作為計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要領(lǐng)域，應(yīng)用一個(gè)較科學(xué)的分類方法。根據(jù)目前發(fā)展情況，從不同角度單片機(jī)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(jī)適用范圍來(lái)區(qū)分的。例如，80C51 是通用型單片機(jī)，它不是為某種專用途設(shè)計(jì)的；專用型單片機(jī)是針對(duì)一類產(chǎn)品甚至某一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，例如為了滿足電子體溫計(jì)的要求，在片內(nèi)集成 ADC 接口等功能的溫度測(cè)量控制電路。 　　B 總線型/非總線型 這是按單片機(jī)是否提供并行總線來(lái)區(qū)分的?？偩€型單片機(jī)普遍設(shè)置有并行地址總線、 數(shù)據(jù)總線、控制總線，這些引腳用以擴(kuò)展并行外圍器件都可通過(guò)串行口與單片機(jī)連接，另外，許多單片機(jī)已把所需要的外圍器件及外設(shè)接口集成一片內(nèi)，因此在許多情況下可以不要并行擴(kuò)展總線，大大減省封裝成本和芯片體積，這類單片機(jī)稱為非總線型單片機(jī)。 　C 控制型/家電型 這是按照單片機(jī)大致應(yīng)用的領(lǐng)域進(jìn)行區(qū)分的。一般而言，工控型尋址范圍大，運(yùn)算 能力強(qiáng)；用于家電的單片機(jī)多為專用型，通常是小封裝、低價(jià)格，外圍器件和外設(shè)接口集成度高。 顯然，上述分類并不是惟一的和嚴(yán)格的。例如，80C51 類單片機(jī)既是通用型又是總線型，還可以作工控用。 STC89C52 單片機(jī) STC89C52 單片機(jī)的主要特點(diǎn)STC89C52 是 STC 公司設(shè)計(jì)制造的低功耗 ,高性能 CMOS 8 位單片機(jī),片內(nèi)含 8k 可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器,器件采用高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造,兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)。STC89 系列單片機(jī)具有在系統(tǒng)可編程（ ISP）特性，可將程序直接下載進(jìn)入單片機(jī)運(yùn)行，可以不用仿真器，大部分 STC89 系列單片機(jī)在銷售之前已在單片機(jī)內(nèi)部固化有 ISP 系統(tǒng)引導(dǎo)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(jìn)單片機(jī)。波峰焊焊接溫度測(cè)試記錄儀的設(shè)計(jì)7圖 STC89C52 單片機(jī)引腳 主要性能　　與 MCS51 單片機(jī)產(chǎn)品兼容 、8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器、 1000 次擦寫周期、全靜態(tài)操作：0Hz ～33Hz 、三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 、 32 個(gè)可編程 I/O 口線、三個(gè) 16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器八個(gè)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(shí)器 、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識(shí)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(chǔ)器。使用高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)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(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 STC89C52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash，256字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)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(shí)器/ 計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。8 位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash?！　0 口： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL邏輯電平。對(duì) P0 端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。　　當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0 口也被作為低 8 位地址/ 數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文8　　在 flash 編程時(shí)， P0 口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻?！1 口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P1 端口寫“1” 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。此外， 和 分別作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（） ，具體如下表所示。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。P1 口引腳的第二功能　　 T2 （定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入） ，時(shí)鐘輸出　　 T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 T2 的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)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(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P2 端口寫“1” 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被