【文章內(nèi)容簡介】 序 存 儲 器 。 注 意 加 密 方 式 1 時 EA 將 內(nèi) 部 鎖 定 為 RESET； 當(dāng) /EA 端 保 持 高 電 平 時 ， 此間 內(nèi) 部 程 序 存 儲 器 。 在 FLASH 編 程 期 間 ， 此 引 腳 也 用 于 施 加 12V 編 程 電 源 （ VPP） 。 XTAL1： 反 向 振 蕩 放 大 器 的 輸 入 及 內(nèi) 部 時 鐘 工 作 電 路 的 輸 入 。XTAL2： 來 自 反 向 振 蕩 器 的 輸 出 。振 蕩 器 特 性 ：XTAL1 和 XTAL2 分 別 為 反 向 放 大 器 的 輸 入 和 輸 出 。 該 反 向 放 大 器 可 以 配 置 為 片內(nèi) 振 蕩 器 。 石 晶 振 蕩 和 陶 瓷 振 蕩 均 可 采 用 。 如 采 用 外 部 時 鐘 源 驅(qū) 動 器 件 ， XTAL2 應(yīng)不 接 。 有 余 輸 入 至 內(nèi) 部 時 鐘 信 號 要 通 過 一 個 二 分 頻 觸 發(fā) 器 ， 因 此 對 外 部 時 鐘 信 號 的 脈寬 無 任 何 要 求 ， 但 必 須 保 證 脈 沖 的 高 低 電 平 要 求 的 寬 度 。本 設(shè) 計 STC89C52 單 片 機 的 P1 P1 P1 P17 口 接 的 是 四 位 按 鍵 ， 口和 口 接 LED 顯 示 ， X1 和 X2 接 的 是 晶 振 電 路 ， RESET 接 復(fù) 位 電 路 。 復(fù)位電路計算機在啟動運行的時候都需要復(fù)位，使中央處理器 CPU 和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并且從這個初始狀態(tài)開始工作。單片機的復(fù)位是靠外部電路實現(xiàn)的，MCS51 單片機有一個復(fù)位引腳 RST，高電平有效。MCS51 單片機通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種。復(fù)位電路的基本功能是系統(tǒng)上電時，RC 電路充電，RST 引腳出現(xiàn)正脈沖，提供復(fù)位信號直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號，為可靠起見，電源穩(wěn)定后湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計8還要經(jīng)一定的延時，才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。RC 復(fù)位電路可以實現(xiàn)上述基本功能。調(diào)整 RC 常數(shù)會令對驅(qū)動能力產(chǎn)生影響。復(fù)位電路如下圖 33 所示：圖 33 復(fù)位電路圖 時鐘電路時鐘電路提供單片機的時鐘控制信號，單片機時鐘產(chǎn)生方式有內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。最常用的是內(nèi)部時鐘方式是采用外接晶振和電容組成的。時鐘振蕩電路如圖34所示：1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 17Jun2022 Sheet of File: F:\三三 \三三三三\三三 \99三三三\ Drawn By:C730PFC630PFY1J1J2J1J2圖 34 時鐘振蕩電路單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，引腳 XTAL1 和引腳 XTAL2分別是反相放大器的輸入端和輸出端，由這個放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成一個自己振蕩器，這種方式形成的時鐘信號稱為內(nèi)部時鐘方式。系統(tǒng)的時鐘電路設(shè)計是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。內(nèi)部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為 12MHz，時鐘頻率就為 6MHz。晶振的頻率可以在 1MHz24MHz 內(nèi)選擇。電容取 30PF 左右。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為 12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值為 30μF。在焊接刷電路板時，晶體振蕩器和電容應(yīng)湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計9盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。XTAL1 是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2 則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應(yīng)直接加到 XTAL1，而 XTAL2 懸空。 溫度采集與傳感器圖35 熱電偶傳感器溫度檢測是本次設(shè)計前向通道的重要組成部分，它的精確程度將直接影響到控制效果。因此，我們首先要選擇合適的測溫元件，對溫度進行準(zhǔn)確的測量。熱電偶的冷鍛溫度補償有四種方法：補償導(dǎo)線法；冷端補償法；計算修正法；電橋補償法。補償導(dǎo)線法：湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計10圖 36 補償導(dǎo)線法的連接圖冷端補償法：（1）將熱電偶的冷端置于放有冰水混合物的冰瓶中，使冷端溫度保持 0℃不變的方法稱為冰浴法。采用這種方法可以消除冷端溫度 t0 不等于 0℃而引起的誤差。由于冰融化比較快，因而一般只適合在實驗室中使用。（2）將熱電偶的冷端置于電熱恒溫器中，恒溫器的溫度要略高于環(huán)境溫度的上限。（3）將熱電偶的冷端置于恒溫的空調(diào)房間中，使冷端溫度保持恒定。計算修正法：當(dāng)熱電偶的冷端溫度 t0 ?0?C 時，由于熱端與冷端的溫差隨冷端的變化而變化，所以測得的熱電勢 EAB（t，t 0）與冷端為 0 ?C 時所測得的熱電勢 EAB（t，0? C）不等。若冷端溫度高于 0 ?C，則 EAB（t，t 0）E AB（t，0 ?C）?？梢岳孟率接嬎悴⑿拚郎y量誤差：EAB（t,0?C）= E AB（t,t 0）+ E AB（t 0,0?C）電橋補償法：湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計11圖 37 電橋補償法的接線圖本次設(shè)計采用計算修正法。 放 大 電 路運算放大器使所有的線性電路中最重要的基本構(gòu)件。他在如飲品功率放大器、定時器、穩(wěn)壓器、傳感測試電路等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。運算放大器這一術(shù)語最早應(yīng)用于在模擬計算機中執(zhí)行默寫數(shù)學(xué)運算的下限頻率為零赫茲的高增益放大器。這種高增益放大器現(xiàn)在已廣泛用于各個方面，即使不再涉及數(shù)學(xué)運算，但通常仍成為運算放大器或 opamp。早期的運算放大器使用分立元件，但現(xiàn)在使用集成電路就更為方便了。電路設(shè)計者對集成電路內(nèi)部元件不感興趣，而只關(guān)心作為一個整體的單元性能。因此，圖 38 所示的符號用來表示運算放大器。由圖可以看出，運算放大器有2 個輸入端，一個輸出和連接正、負(fù)電源線端子。 +同 向 輸 入 端反 向 輸 入 端 輸 出正 電 源負(fù) 電 源 12436578圖 38 運算放大器的符號 圖 39 運算放大器的封裝湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計12 溫度傳感器的選擇傳感器是檢測系統(tǒng)的第一個環(huán)節(jié)，其主要作用是將感知的被測非電量按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化為某一量值輸出，通常是電信號。也就是說，傳感器是借檢測元件（敏感元件）將被測對象的一種信息按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成另一種信息的器件或裝置。傳感器所獲取的信息通常有物理量、化學(xué)量和生物量等，而經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換后的信息多數(shù)為電量，如電阻、電容、電感、電壓、電流及頻率與相位的變化等，它是實現(xiàn)自動化檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器將被測信息如溫度、壓力、流量等轉(zhuǎn)換成電信號輸出，一般稱為一次變換。一般情況下經(jīng)過一次變換后的信息具有以下特點：（1） 輸出電信號通常為模擬量；（2） 輸出電信號一般較微弱；（3） 輸出電信號的信號噪聲比較小，甚至有用信號淹沒在噪聲之中；（4） 傳感器的輸入輸出特性通常存在一定的非線性，并易受環(huán)境溫度及周圍電磁干擾的影響；（5） 傳感器的輸出特性與電源的定性等有關(guān)，通常要求恒壓或恒流供電。本部分主要是論證溫度傳感器的選型。傳感器的選擇受到很多因素的影響，首先是各種溫度傳感器自身的優(yōu)缺點，其次是各種不同的環(huán)境因素，還有就是系統(tǒng)所要求實現(xiàn)的精度等，所以在不同的設(shè)計當(dāng)中溫度傳感器的選擇也將不同。方案一：熱電偶傳感器熱電偶傳感的原理是將溫度變化轉(zhuǎn)換為電勢變化。它是利用兩種不同材料的金屬連接在一起，構(gòu)成的具有熱電效應(yīng)原理的一種感溫元件。其優(yōu)點為精確度高、測量范圍廣、構(gòu)造簡單、使用方便，型號種類比較多且技術(shù)成熟等。目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用產(chǎn)品中。熱電偶傳感器的種類很多，在選擇時必須考慮其靈敏度、精確度、可靠性、穩(wěn)定性等條件。方案二：熱電阻傳感器熱電阻傳感器的原理是將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值的變化。熱電阻傳感器是中低溫區(qū)最常用的一種溫度傳感器。它的主要特點是：測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精度是最高的，不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制作成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。從熱電阻的測溫原理可以知道，被測溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來表現(xiàn)的。因此，熱電阻的湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計13引出線的電阻的變化會給測溫帶來影響。為消除引線電阻的影響，一般采用三線制或四線制。熱電阻測溫系統(tǒng)一般由熱電阻、連接導(dǎo)線、顯示儀表組成。方案三：半導(dǎo)體集成模擬溫度傳感器半導(dǎo)體IC溫度傳感器是利用半導(dǎo)體PN 結(jié)的電流、電壓與溫度變換關(guān)系來測溫的一種感溫元件。這種傳感器輸出線性好、精度高，而且可以把傳感器驅(qū)動電路、信號處理電路等，與溫度傳感器部分集成在同一硅片上，體積小，使用方便，應(yīng)用比較廣泛的有AD590等。IC溫度傳感器在微型計算機控制系統(tǒng)中，通常用于室溫或環(huán)境溫度的檢測，以便微型計算機對溫度測量值進行補償。方案四：半導(dǎo)體集成數(shù)字溫度傳感器隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步和發(fā)展，新型溫度傳感器的種類繁多，應(yīng)用逐漸廣泛，并且開始由模擬式向著數(shù)字式、單總線式、雙總線式、多總線式發(fā)展。數(shù)字溫度傳感器，更因適合與各種微處理器的I/O接口相連接，組成自動溫度控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)克服了模擬傳感器與微處理器接口時需要信號調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換器的弊端，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電子測溫、醫(yī)療儀器等各種溫度控制系統(tǒng)中，數(shù)字溫度傳感器中比較有代表性的有DS18B20等。PT100與AD590都不能與單片機的I/O口直接相連，需要設(shè)計信號調(diào)理電路，A/D轉(zhuǎn)換電路。而DS18B20是數(shù)字溫度傳感器，并且采用單總線技術(shù)，使該傳感器不但可以直接與單片機I/O 口相連，并且只需要一個I/O就可以連接多個溫度傳感器，實現(xiàn)多點溫度測量與控制。所以使用數(shù)字溫度傳感器DS18B20 不但可以節(jié)約單片機I/O口，還能使系統(tǒng)設(shè)計成本降低。但是DS18B20的測溫范圍僅限 55℃～+125 ℃，而電阻爐的溫度大約在一千度左右，所以從測溫范圍的大小、精度要求以及價格等多方面因素綜合考慮，最終選擇K 型熱電偶傳感器。K型（鎳鉻－鎳硅）熱電偶可測量1300℃ 以內(nèi)的溫度，其線性度較好，而且價格便宜。K型熱電偶的輸出是毫伏級電壓信號，最終要將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號與CPU 通信。熱電偶的結(jié)構(gòu)形式是熱電極，絕緣材料和保護管，并與顯示儀表、記錄儀表或計算機等配套使用。在現(xiàn)場使用中根據(jù)環(huán)境，被測介質(zhì)等多種因素研制成適合各種環(huán)境的熱電偶。熱電偶簡單分為裝配式熱電偶，鎧裝式熱電偶和特殊形式熱電偶；按使用環(huán)境細(xì)分有耐高溫?zé)犭娕?，耐磨熱電偶，耐腐熱電偶，耐高壓熱電偶，隔爆熱電偶，鋁液測溫用熱電偶，循環(huán)硫化床用熱電偶，水泥回轉(zhuǎn)窯爐用熱電偶，陽極焙燒爐用熱電偶，高溫?zé)犸L(fēng)爐用熱電湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計14偶，汽化爐用熱電偶，滲碳爐用熱電偶，高溫鹽浴爐用熱電偶，銅、鐵及鋼水用熱電偶，抗氧化鎢錸熱電偶，真空爐用熱電偶，鉑銠熱電偶等。 熱電偶溫度信號的線性化熱電偶溫度信號非線性是比較大的，如 B 型熱電偶，從 0176。C 升高到 1800176。C，熱電勢從 0mV 變化到 ，每 100176。C 熱電勢增加最大的約為最小的 8 倍。B 偶的最大輸出熱電勢只有 ，而且當(dāng)溫度升高到約 1700176。C 時，該增加值下降。其它熱電偶都存在類似的問題，盡管稍有不同。這又給線性化增加了難度。從這一特性出發(fā)，熱電偶溫度信號的線性化主要有如下幾種方法。(1)單反饋法：利用負(fù)反饋，可以改善其線性，但是很有限。幾種非線性稍小的熱電偶，可以采用這種方法，特別是在溫區(qū)要求不寬的情況下。有時，由于在其一溫區(qū)有精度要求，那么就在該溫區(qū)對信號進行調(diào)理，達到要求的目標(biāo)；在其它溫區(qū)可以放寬精度要求，甚至不要求，只作監(jiān)視用。(2)折線近似法：這是一種對非線性較大的信號處理的較好的方法。處理得好可以達到較高的精度。這種方法普遍適用于各種熱電偶的整個正信號溫區(qū)。圖 310 折線近似法該種方法的電路原理圖如圖 310 所示。該電路的工作過程是：當(dāng)輸入的電壓信號較低時，IC1 中的反相端電壓較同相端(A)低得多（同相端的電壓大小是根據(jù)線性化要求設(shè)定的，B 點同樣），IC1 的輸出端電壓較高，D1 截止。當(dāng)輸入信號電壓接近 IC1 的同相端時，湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計15IC1 的輸出逐漸降低，隨之，D1 逐漸導(dǎo)通，V4 逐漸增大，直到 V4 接近 A 點電壓為止。這就有效地限制了熱電偶信號迅速增加，降低了非線性。IC2 的工作過程與此類似，不同的是 B 點電位比 A 點高。當(dāng)輸入電壓在 A 點電壓以下時，D2 截止，IC2 不工作；只有當(dāng)輸入電壓高于 A 點電壓或接近 B 點電壓時 IC2 才工作。工作過程與 IC1 相同。所用折線的段數(shù)是根據(jù)精度要求決定的。對于熱電偶信號處理來說，有三段就可以使精度達到 %以上。 A/D 轉(zhuǎn)換電路 本設(shè)計中溫度檢測電路輸出信號為模擬量，要想將檢測數(shù)據(jù)送入單片機，必須將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，這里選用集成 A/D 轉(zhuǎn)換器——ADC0832。A/D 轉(zhuǎn)換電路用來把連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字形式，即二進制數(shù)。實際的轉(zhuǎn)換過程包括在特定時刻的信號采樣并保持其值直到一個穩(wěn)定信號被輸入到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器即止。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的二進制數(shù)通過微機的輸入通道進入微型機。復(fù)雜的硬件或具有合適的軟件指令的簡單硬件都可能實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換。軟件的使用會降低模數(shù)轉(zhuǎn)換過程的速度。高速模數(shù)轉(zhuǎn)換的整個過程均需要使用硬件。用于特定用途的模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換器可按其精度和速度分類。出于各種實用的目的，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器可視為一個黑盒子，它能把在一定范圍取任意連續(xù)值的模擬電壓轉(zhuǎn)換成離散的二進制代碼。模擬