【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，當(dāng)溫度變化時(shí)引起熱敏電阻的阻值變化，從而改變了振蕩器輸出的方波頻率。 該頻率的估算可用如下的公式： f≈ 圖5 溫度檢測(cè)電路圖第五篇 硬件電路制作 制作硬件電路首先應(yīng)根據(jù)電路原理圖，使用計(jì)算機(jī)繪圖軟件，如protel,繪制出PCB印制板圖，其次將購(gòu)買的器件焊接在線路板上，為保證所設(shè)計(jì)系統(tǒng)能在現(xiàn)場(chǎng)可靠工作，制作時(shí)要注意以下幾點(diǎn)。（一）盡量采用高質(zhì)量的印制電路板，孔化電阻、線距、熔劑、阻焊劑、打孔精度、鍍金厚度、基板質(zhì)量、是否數(shù)控打孔和熱風(fēng)整平等因素，都會(huì)影響應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試、使用和壽命，差的板半年左右就出問題，而且時(shí)好時(shí)壞，很難維修。（二）在電路板上盡量多加去耦電容，一般在電路板電源入口處并上22～47μF的低頻電容。這樣能保證減小電源線及地線上的毛刺，保證可靠工作。（三）很好的安排地線、電源線走線，電源線盡量粗、盡量多、盡量組成網(wǎng)絡(luò)。模擬地、數(shù)字地、電源地、大地分開走線，在一點(diǎn)上可靠連接。小信號(hào)、模擬信號(hào)用屏蔽線，在板上走線時(shí)盡量靠近地線，遠(yuǎn)離大電流信號(hào)線、電源線。數(shù)字部分既會(huì)干擾小信號(hào)線，又會(huì)受大電流信號(hào)及電源線干擾，也要很好安排。（四）直流供電盡量使用開關(guān)電源，開關(guān)電源很少受市電的電壓波動(dòng)、頻率波動(dòng)的影響，也能隔離從電源線進(jìn)入的傳導(dǎo)干擾。輸入輸出接口應(yīng)盡量采用光電隔離器，使控制系統(tǒng)做成全浮空的系統(tǒng)，使之不受傳導(dǎo)干擾的影響。 （五）某些小信號(hào)線、器件、電路板應(yīng)加電磁屏蔽板或罩。 第六篇 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 快熱式熱水器的功能，系統(tǒng)程序必須實(shí)現(xiàn)顯示掃描、按鍵掃描處理、加熱控制和溫度檢測(cè)（包括超溫報(bào)警）4項(xiàng)任務(wù)。51系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)多任務(wù)運(yùn)行的方法就是分時(shí)復(fù)用，在程序設(shè)計(jì)時(shí)要相應(yīng)地分配好各任務(wù)的CPU占用時(shí)間。對(duì)于以上幾個(gè)任務(wù)稍加分析可以看出，顯示掃描、按鍵掃描和加熱控制任務(wù)相對(duì)而言有實(shí)時(shí)要求，而溫度檢測(cè)任務(wù)則可用定時(shí)（～1s實(shí)現(xiàn)）。第一章 主程序 系統(tǒng)在上電復(fù)位后，先對(duì)溫度寄存器、檔位寄存器賦默認(rèn)值，并進(jìn)行清除超溫標(biāo)志，設(shè)置定時(shí)器及中斷系統(tǒng)的工作方式等初始化工作?！　∮捎?1系統(tǒng)單片機(jī)沒有停機(jī)指令，所以可以利用主程序設(shè)置死循環(huán)反復(fù)運(yùn)行各個(gè)任務(wù)。把有實(shí)時(shí)要求的子程序（顯示掃描、按鍵掃描、加熱控制）約占用5msCPU時(shí)間，那么循環(huán)次數(shù)應(yīng)為100次。圖6所示為主程序流程圖 第二章 顯示掃描子程序 顯示掃描子程序完成兩位共陽數(shù)碼管的掃描顯示任務(wù)。圖7所示為顯示掃描子程序流程圖。 第三章 按鍵掃描處理子程序 按鍵掃描子程序負(fù)責(zé)逐個(gè)掃描檔位“+” 鍵、檔位“”鍵和開關(guān)鍵是否被按下，若有鍵被按下，則作出相應(yīng)處理。圖8所示為按鍵掃描子程序流程圖。 圖6所示為主程序流程圖 圖7顯示掃描子程序流程圖 圖8按鍵掃描子程序流程圖 第四章 加熱控制程序 　　加熱控制程序根據(jù)用戶設(shè)定的加熱檔位和系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)，決定是否加熱和控制加熱的功率并點(diǎn)亮相應(yīng)的指示燈，若有超溫標(biāo)志，還應(yīng)打開蜂鳴器報(bào)警。圖9所示為加熱控制程序流程圖。加熱控制程序通過控制繼電器的通斷來決定是否給電熱絲通過加熱，而加熱的功率大小則由雙向可控硅的導(dǎo)通角決定。系統(tǒng)程序利用外中斷INT1檢測(cè)市電的過零點(diǎn)，檢測(cè)到過零點(diǎn)后，立即根據(jù)設(shè)定的加熱檔位給定時(shí)器T1賦一個(gè)延時(shí)參數(shù)，并打開定時(shí)器T1，允許其中斷。當(dāng)定時(shí)器T1計(jì)滿益出后觸發(fā)中斷，T1中斷程序就會(huì)給可控硅發(fā)一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，使 其導(dǎo)通。圖10和11所示分別為過零檢測(cè)程序流程圖和可控硅觸發(fā)信號(hào)控制程序流程圖。 圖9加熱控制程序流程圖 圖10零檢測(cè)程序流程圖 圖11可控硅觸發(fā)信號(hào)控制程序流程圖第五章 溫度檢測(cè)程序 溫度檢測(cè)程序的基本原理就是將溫度/頻率轉(zhuǎn)換電路測(cè)得的頻率與事先建立好的溫度/頻率表進(jìn)行比較，查找出與該頻率相應(yīng)的溫度值。在實(shí)驗(yàn)測(cè)試后建立的溫度/頻率表是0～100℃溫度所對(duì)應(yīng)的頻率值。它是一個(gè)頻率對(duì)應(yīng)于溫度遞減的非線性函數(shù)，在C語言中用一個(gè)一維數(shù)組Tab[101]來表示，下標(biāo)為溫度，數(shù)組元素為頻率值。計(jì)算溫度的方法采用高效、準(zhǔn)確的二分法查表，查表的過程如下：（一）先給定查找的溫度最大值Tmax和最小值Tmin，即查找的范圍，根據(jù)已有的溫度表默認(rèn)最大值Tmax=100，最小值Tmin=0。（二）假定測(cè)得溫度Temp為最大值與最小值餓中間值，即Temp=（Tmax+Tmin）/2?！　。ㄈ?shí)際測(cè)得的頻率值T0rig與假定溫度Temp在表格中對(duì)應(yīng)的頻率Tab[temp]相比較，如果相等，那么假定溫度就是當(dāng)前實(shí)際溫度，即完成查找?！　。ㄋ模┤鬞0rig＞Tab[temp]，說明實(shí)際溫度應(yīng)該在Tmin與Temp之間（因?yàn)檫f減函數(shù)特性），則修改查找范圍，令Tmax=Temp；同理，若T0rig＜Tab[temp]，說明實(shí)際溫度應(yīng)該在Temp與Tmax之間，則令Tmin=Temp；　?。ㄎ澹z測(cè)查找范圍，若TmaxTmin≤1，則判斷T0rig更接近最大值對(duì)應(yīng)的頻率Tab[Tmax]還是最小值對(duì)應(yīng)的頻率Tab[Tmin]，實(shí)際溫度值取頻率更接近的那個(gè)值即完成查找?！? （六）若TmaxTmin＞1，則重復(fù)第 步驟、直到完成查找。　　溫度檢測(cè)程序完成溫度計(jì)算后，便刷新系統(tǒng)當(dāng)前溫度寄存器，并判斷有無超溫、置位或清除相應(yīng)的標(biāo)志位?！　D12所示為溫度檢測(cè)程序流程圖?！　纹瑱C(jī)使用外中斷INT0和計(jì)時(shí)器T0檢測(cè)輸入頻率的大小。為了減少測(cè)量的系統(tǒng)誤差相對(duì)值和隨機(jī)誤差對(duì)測(cè)量精度的影響，程序中取100個(gè)方波周期的和作為檢測(cè)結(jié)果。程序中使用靜態(tài)變量px0count進(jìn)行外中斷的計(jì)數(shù)，在測(cè)量開始時(shí)，給px0count賦值2是為了讓頻率測(cè)量有準(zhǔn)確的起點(diǎn)。另外，為了區(qū)分測(cè)頻的開始和結(jié)束。　 圖13 頻率測(cè)試程序流程圖圖12溫度檢測(cè)程序流程圖 第七篇 硬件和軟件綜合調(diào)試及性能分析 快熱式熱水器硬件電路不包含任何可調(diào)節(jié)元件，因此只要器件質(zhì)量可靠，引角焊接正確，硬件電路無須調(diào)試。　　該電路中的測(cè)溫部分的振蕩電路對(duì)電容C1容量比較敏感，若此電路要批量化生產(chǎn)，可在敏感電阻R24再串應(yīng)該可變電阻，以補(bǔ)償C1的容量變化?！　≡诔醮卧囎霰倦娐坊蜿P(guān)鍵硬件參數(shù)有調(diào)整時(shí)，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)軟件中控制加熱功率的可控硅導(dǎo)通角延時(shí)參數(shù)表和溫度/頻率轉(zhuǎn)換表這兩部分進(jìn)行調(diào)試。　　可控硅導(dǎo)通角延時(shí)參數(shù)主要由市電的頻率和過零檢測(cè)電路的脈沖寬度決定，可以先根據(jù)市電頻率，按等功率的要求計(jì)算理論值，再根據(jù)過零檢測(cè)電路的脈沖寬度加以調(diào)整?！　囟?頻率轉(zhuǎn)換表可以用對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)實(shí)測(cè)的辦法進(jìn)行測(cè)試。圖14所示為用實(shí)際電路在實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的溫度/頻率曲線圖。第八篇 控制程序編制和調(diào)試 控制源程序清單　　以下是快熱式電熱水器控制源程序清單，采用C51編寫，在Keil Vision2 ( )環(huán)境下調(diào)試通過，并下載到AT89C51測(cè)試運(yùn)行成功。/*快熱式熱水器程序MCU AT89C51 XAL 12MHzBuild by Gavin Hu, *///pragma srcinclude include include void delay(unsigned int)。 //延時(shí)函數(shù)void display(void)。 //顯示函數(shù)unsigned char keyscan(void)。 //按鍵掃描處理函數(shù)void heatctrl(void)。 //加熱控制函數(shù)void temptest(void)。 //測(cè)溫函數(shù)sbit swkey=P1^0。 //開關(guān)鍵sbit upkey=P1^1。 //加熱檔位“+”鍵sbit downkey=P1^2。 //加熱檔位“”鍵sbit buzz=P1^05。 //蜂鳴器輸出端sbit triac=P1^6。 //可控硅觸發(fā)信號(hào)輸出端sbit relay=P1^7。 //繼電器控制信號(hào)輸出端sbit led1=P2^5。 //加熱檔位指示燈1sbit led2=P2^6。 //加熱檔位指示燈2sbit led3=P2^7。 //加熱檔位指示燈3signed char data ctemp。 //當(dāng)前測(cè)得水溫寄存器unsigned char data dispram[2]={0x10,0x10}。 //顯示區(qū)緩存unsigned char data heatpower,px0count。 //加熱檔位寄存器、外中斷0計(jì)數(shù)器bit tempov,t0tst,testok。 //超溫標(biāo)志、測(cè)溫開始標(biāo)志、測(cè)溫完成標(biāo)志/* 主函數(shù) void main(void) 無參數(shù)，無返回值 循環(huán)調(diào)用顯示、鍵掃描、溫度檢測(cè)、加熱控制函數(shù)*/void main(void){ unsigned char i,j。ctemp=15。 //初始化水溫寄存器heatpower=5。 //初始化加熱檔位為5當(dāng)tempov=0。 //清除超溫標(biāo)志swkey=0。 //默認(rèn)開關(guān)鍵被按下，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)TMOD=0x11。