【正文】 宜。由于這個(gè)原因，只有單一遠(yuǎn)紅外線消毒功能的消毒柜中不適宜存放塑料器皿，因?yàn)橐朐谙竟駜?nèi)達(dá)到125℃，無(wú)論是采用石英管還是電熱絲發(fā)熱，發(fā)熱元件附近的溫度肯定會(huì)高于125℃，塑料容器在長(zhǎng)時(shí)間的烘烤之下，很容易發(fā)生變形?！　? 本文主要的研究?jī)?nèi)容本文主要研究基于89C51單片機(jī)控制的消毒框系統(tǒng)，設(shè)計(jì)中前端溫度采集電路采用的是鉑熱電阻PT100為基礎(chǔ)的電橋電路，然后經(jīng)過(guò)放大電路，將采集的數(shù)據(jù)送單片機(jī)處理并在7279模塊中顯示出來(lái)。相對(duì)于其他的那些消毒柜，本設(shè)計(jì)很容易實(shí)現(xiàn)，成本低，一切按照工業(yè)設(shè)計(jì)的流程進(jìn)行的，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)有很大的意義。而且本設(shè)計(jì)還提供了為了讓系統(tǒng)穩(wěn)定可靠工作的外圍電路，比如上電復(fù)位與系統(tǒng)復(fù)位相結(jié)合等，它為整個(gè)消毒柜系統(tǒng)的正常工作提供了有力的保證。 系統(tǒng)組成框圖電橋電路電壓放大A/D功能鍵盤(pán)單片機(jī)數(shù)碼顯示加熱裝置 系統(tǒng)組成框圖 系統(tǒng)工作原理[3]本次設(shè)計(jì)采用鉑熱電阻PT100溫度傳感器實(shí)現(xiàn)從溫度到電阻值的轉(zhuǎn)換，PT100的溫度每上升1度，電橋?qū)T100電阻值的變化轉(zhuǎn)換成電壓變化、再經(jīng)集成運(yùn)放TL084放大成05V的電壓（值不會(huì)超過(guò)5Ⅴ），然后經(jīng)ADC0809轉(zhuǎn)換成8位數(shù)字的信號(hào)送89C51單片機(jī)系統(tǒng)， 89C51單片機(jī)對(duì)所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)濾波、變換等處理后送入7279顯示模塊中進(jìn)行顯示，從而完成對(duì)溫度的采集。在此基礎(chǔ)上，設(shè)置了一個(gè)校時(shí)鍵，當(dāng)按下校時(shí)鍵時(shí)，無(wú)論加熱器加熱與否，要到達(dá)設(shè)定的時(shí)間才停止工作。完成實(shí)驗(yàn)。LM35前端電路直接與ADC0809溫度采樣電路相連接。鍵盤(pán)控制則采用的是以HD7279為核心的鍵盤(pán)顯示電路，由它來(lái)控制消毒、保溫、停止等功能，并設(shè)置校時(shí)鍵，隨時(shí)設(shè)置當(dāng)前工作狀態(tài)和需要保持的時(shí)間。加熱器與單片機(jī)用繼電器來(lái)隔開(kāi)，繼電器用來(lái)智能控制消毒柜的加熱。方案一電路原理圖如下所示: 方案一電路原理圖方案二： 在此次實(shí)驗(yàn)中也可以采用鉑熱電阻溫度傳感器PT100，由含鉑熱電阻PT100為橋臂的電橋，過(guò)程中其溫度的變化將引起PT100電阻值的改變，最終轉(zhuǎn)變成電壓的變化，但電橋輸出的電壓最多只能有幾十毫伏，所以必須經(jīng)ICL7650放大后才能輸出0～5V的電壓，達(dá)到實(shí)驗(yàn)所要求的電壓，再經(jīng)ADC0809轉(zhuǎn)換成8位數(shù)字信號(hào)送至單片機(jī)。測(cè)量出即時(shí)溫度值之后要進(jìn)行的就是根據(jù)溫度的值和7279對(duì)鍵盤(pán)的掃描結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的處理，比如加熱、保溫、停止等，這些就需要靠軟件程序來(lái)輔助完成，還要通過(guò)加熱裝置來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的操作，從而完成此次設(shè)計(jì)的要求。 方案確定由于設(shè)計(jì)要求最高的溫度需要達(dá)到了125℃，而LM35系列傳感器達(dá)不到要求的這個(gè)溫度，而且價(jià)格也高。而在實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)采用過(guò)方案二，并且成功的測(cè)量出了溫度值，因此對(duì)用PT100測(cè)溫的性能及參數(shù)都比較了解，做起來(lái)也是得心應(yīng)手，對(duì)整個(gè)電路如何調(diào)試，分析，工作原理都比較熟悉，就算是出現(xiàn)了什么問(wèn)題也能很好的得到解決，所以我最終決定采用方案二。復(fù)位電路和晶振電路是89C51 工作所需的最簡(jiǎn)的外圍電路。89C51 的復(fù)位端是一個(gè)史密特觸發(fā)輸入，高電平有效，而系統(tǒng)中的時(shí)鐘接口和CAN 總線接口的復(fù)位信號(hào)都是低電平有效。再經(jīng)過(guò)一次反相整形，通過(guò)I/ORST 端提供給外部接口電路。 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖 溫度轉(zhuǎn)換與放大電路，它主要由電橋電路和放大電路構(gòu)成。[4] 溫度轉(zhuǎn)換與放大電路 電橋電路，電橋電路中采用的是PT－100鉑熱電阻作為一條橋臂，構(gòu)成溫度傳感器，PT－100鉑熱電阻是利用阻值隨溫度而變化的特性來(lái)測(cè)量溫度，PT100的溫度每上升1度，且在0℃～500℃范圍內(nèi)的電阻溫度曲線的線性度都比較好。[5] 電橋電路鉑熱電阻與溫度之間的關(guān)系近似線性關(guān)系如下：在－200℃～ 0℃范圍，溫度為t℃時(shí)的阻值Rt的表達(dá)式為: ()在溫度為0℃～ 650℃范圍內(nèi)： ()式中的分度常數(shù)為：A＝（１/℃）　,Ｂ＝－（１/℃）,Ｃ＝－422（１/℃）是在0℃時(shí)阻值為100Ω。 測(cè)量放大電路三運(yùn)放結(jié)構(gòu)的測(cè)量放大器由兩級(jí)組成，兩個(gè)對(duì)稱的同相放大器構(gòu)成第一級(jí)，第二級(jí)為差動(dòng)放大器—減法器。此外，由上述推導(dǎo)可見(jiàn)，輸出電壓Vo與輸入電壓的差值是正比，所以在共模電壓作用下，輸出電壓Vo為0，這是因共模電壓作用在RG的兩端不會(huì)產(chǎn)生電位差，故RG上不存在共模分量對(duì)應(yīng)的電流，也就不會(huì)它的輸出,即使共模輸入電壓發(fā)生了變化，也不會(huì)引起輸出。然而，對(duì)高流共模電壓，一般接法的測(cè)量放大器不能完全抑制，在實(shí)際應(yīng)用中，常采用驅(qū)動(dòng)屏蔽技術(shù)來(lái)克服高流共模電壓的影響。 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路在使用ADC0809 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)注意以下問(wèn)題：A. ADC0809 的零點(diǎn)不用調(diào)整。B. 參考電壓的調(diào)節(jié)。如輸入電壓動(dòng)態(tài)范圍較小，則可調(diào)節(jié)參考電壓，以保證小信號(hào)輸入時(shí)ADC0809 芯片8位的轉(zhuǎn)換精度。模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中要特別注意到地線的正確連接，否則干擾很?chē)?yán)重，以至影響轉(zhuǎn)換結(jié)果的準(zhǔn)確性。在線路設(shè)計(jì)中，必須將所有的器件的模擬地和數(shù)字地分別連接，然后將模擬地與數(shù)字地僅在一點(diǎn)上相連。VREF 為基準(zhǔn)電壓輸入端，接MC1403提供穩(wěn)定的參考電壓。ADC0804在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的工作過(guò)程：采集數(shù)據(jù)時(shí)，首先微處理器執(zhí)行一條傳送指令，在該指令執(zhí)行過(guò)程中，微處理器在控制總線的同時(shí)產(chǎn)生CS、WR 低電平信號(hào)，啟動(dòng)A/D 轉(zhuǎn)換器工作，ADC0804經(jīng)100us 后將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)存于輸出鎖存器，并在等待轉(zhuǎn)換結(jié)束后，通知微處理器可來(lái)取數(shù)。整個(gè)數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，由微處理器有序的執(zhí)行若干指令完成。在本系統(tǒng)實(shí)時(shí)要求不是很高情況下，采用延時(shí)方式對(duì)系統(tǒng)執(zhí)行速度影響不是很大。TIP122是大功率三極管，當(dāng)Vce=3V，Ic=，其放大倍數(shù)為Hfe=1000。DIG0～DIG7和SA～SG是64鍵盤(pán)的列線和行線端口，完成對(duì)鍵盤(pán)的監(jiān)視，譯碼和鍵值的識(shí)別。 HD7279與微處理器僅需4條接口線，其中CS為片選信號(hào)（低電平有效）。DATA為串行數(shù)據(jù)端，當(dāng)向HD7279發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，DATA為輸入端；當(dāng)HD7279輸出鍵盤(pán)代碼時(shí)，DATA為輸出端。KEY為按鍵信號(hào)輸出端，在無(wú)鍵按下時(shí)為高電平；而有鍵按下時(shí)此引腳變?yōu)榈碗娖讲⑶乙恢北３值芥I釋放為止。RESET為復(fù)位端。通常，該端口接+5V即可。SA～SG分別為L(zhǎng)ED數(shù)碼管的A段～G段的輸出端。HD7279片內(nèi)具有驅(qū)動(dòng)電路，它可以直接驅(qū)動(dòng)1英寸及以下的LED數(shù)碼管，使外圍電路變得簡(jiǎn)單可靠。當(dāng)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)位為‘1’時(shí)，該段點(diǎn)亮，為‘0’時(shí)則不亮。： 7279字形表顯示字符顯示碼顯示字符顯示碼07EH87FH130H97BH26DHg5FH379Ho1DH433Hd3DH55BHp67H 65FHL 16H770H 熄滅碼00HHD7279鍵盤(pán)顯示電路如圖附錄2。用INT1中斷處理，當(dāng)0809轉(zhuǎn)換完成后，從P0口讀數(shù)、再轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)、送顯緩區(qū)、再根據(jù)鍵盤(pán)掃描的結(jié)果對(duì)溫度值進(jìn)行比較判斷，當(dāng)按下的鍵是加熱功能鍵時(shí)，系統(tǒng)要控制加熱器，開(kāi)始加熱，當(dāng)溫度到達(dá)125度時(shí)停止加熱，當(dāng)按下保溫鍵時(shí)，當(dāng)溫度低于50度時(shí)，加熱器開(kāi)始加熱，當(dāng)溫度高于70度，停止加熱，當(dāng)按下停止鍵時(shí)；一切動(dòng)作停止。 主程序設(shè)計(jì)[8]主程序主要完成初始化、顯示處理、送7279顯示、鍵盤(pán)掃描以及鍵處理等功能，其中初始化又涉及內(nèi)存單元，顯緩區(qū)，堆棧，及各寄存器的初始化。中斷入口保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，定時(shí)器初值重裝，中斷次數(shù)加1控制分和秒的倒計(jì)時(shí)溫度采樣，再濾波調(diào)消毒子程序倒計(jì)時(shí)是否已到？消毒標(biāo)志為1否？保溫標(biāo)志為1否？調(diào)保溫子程序調(diào)停止子程序恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)中斷返回NNNYYY 中斷服務(wù)程序流程框圖 系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì)本軟件設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)子程序的設(shè)計(jì)是整個(gè)程序設(shè)計(jì)的重中之重，子程序以模塊化的方式實(shí)現(xiàn)各個(gè)獨(dú)立功能，再通過(guò)主程序來(lái)調(diào)用功能子程序，使整個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)完整的功能。采樣完成后，調(diào)用濾波子程序，先去最大值，去最小值，再求平均值，從而得到比較準(zhǔn)確的采樣值。 顯示處理子程序[9]顯示處理主要完成將要顯示的字符查表得到其字形碼后送到7279顯示模塊顯示出來(lái)。開(kāi)始消毒標(biāo)志置為1，保溫標(biāo)志置為0，點(diǎn)亮消毒指示燈計(jì)時(shí)到達(dá)否？溫度大于125度?啟動(dòng)加熱，停止加熱，關(guān)消毒指示燈返回YNYN 消毒子程序流程框圖 保溫子程序保溫子程序主要用于當(dāng)用戶按下保溫鍵時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保溫。若倒計(jì)時(shí)歸零時(shí)，直接停止保溫,。開(kāi)始標(biāo)志03H、04H置零，清除消毒、保溫標(biāo)志TR0置零，停止計(jì)時(shí)關(guān)指示燈和加熱器6AH送R0，45H送R1，04H送R7R0送R1R71=0？返回NY 停止子程序流程框圖 鍵盤(pán)處理子程序鍵盤(pán)處理主要是不斷的掃描7279模塊中的鍵盤(pán)，若有鍵按下時(shí)，則根據(jù)得到的鍵值查表求出其鍵號(hào)，將鍵號(hào)存放于寄存器ACC中供主程序處理。分模塊進(jìn)行電路的連接，并且每連接一級(jí)電路檢測(cè)一下，再去連接其他電路。B. 檢測(cè)7279鍵盤(pán)顯示模塊，因?yàn)橥ㄟ^(guò)鍵盤(pán)顯示，可以直觀的知道程序是否基本運(yùn)行正常，是否按時(shí)預(yù)定的顯示。先斷開(kāi)電橋電路與放大電路的連接，調(diào)節(jié)電橋的變阻器，使得A點(diǎn)電壓為零，調(diào)零后保持電橋中的電位器固定不動(dòng)，再接上放大電路，調(diào)節(jié)放大電路中的變阻器RG到一定值。調(diào)零與調(diào)滿完成后，電壓變化與溫度的轉(zhuǎn)換關(guān)系就確定了。在此基礎(chǔ)上，將完整的程序輸入單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，若有跳變說(shuō)明軟件調(diào)試成功。測(cè)試發(fā)現(xiàn)，72797能實(shí)時(shí)顯示溫度，但顯示的溫度閃爍太快，難以分辨，主要原因?yàn)闇y(cè)量電路有干擾，在不改變硬件電路情況，在采樣程序中加入濾波功能，每次采樣十個(gè)點(diǎn)，去除最大值、最小值，再求平均值，從而消除了不穩(wěn)定因素，使溫度變化較為穩(wěn)定，測(cè)量準(zhǔn)確度得以擔(dān)高。分析原因，得出結(jié)論：60秒倒計(jì)時(shí)完成后秒應(yīng)該再次恢復(fù)初值59，這樣才能繼續(xù)倒倒計(jì)時(shí)。按下“消毒鍵”時(shí)，系統(tǒng)接通加熱器，點(diǎn)亮加熱指示燈，當(dāng)溫度到達(dá)到125度時(shí)，停止加熱；按下“保溫鍵”，當(dāng)溫度低于50度時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)加熱，當(dāng)溫度高于70度時(shí)，系統(tǒng)停止加熱；按下“停止鍵”時(shí)，系統(tǒng)回到初始狀態(tài)。6 總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)，提出，分析和解決實(shí)際問(wèn)題，鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程，隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新月異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域，回顧起此次單片機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐的日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不儀可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而