畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于單片機(jī)的油溫溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于單片機(jī)的油溫溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　內(nèi)容摘要：</b></p><p>　　本文介紹了以AT89C51單片機(jī)為核心的電烤箱溫度控制系統(tǒng)。電烤箱的溫度控制系統(tǒng)有兩個(gè)部分組成：硬件部分和軟件部分。其中硬件部分包括：單片機(jī)電路、傳感器電路、放大器電路、轉(zhuǎn)換器電路、以及鍵盤和顯示電路。軟件部分包括：主程序、運(yùn)算控制程序、以及各功能實(shí)

2、現(xiàn)模塊的程序。文章最后對本設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)。對溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展提出了幾點(diǎn)建議。</p><p>　　關(guān)鍵詞 ：單片機(jī)AT89C51；溫度傳感器AD590；溫度控制；PID調(diào)節(jié)算法 </p><p>　　Single-chip based on the oven’s temperature control system design</p><p>　　Abstrac

3、t: </p><p>　　This paper introduces the AT89C51 single-chip microcomputer as the core of the oven temperature control system. Hardware components which include: Single-chip circuit, sensor circuit, amplifie

4、r circuit, converter circuit, as well as the keyboard and display circuit. Software include: the main program, operator control procedures, as well as the realization of the functional modules of the program. Finally. &l

5、t;/p><p>　　Keywords: AT89C51 microcontroller； AD590 Temperature sensor； Temperature control; PID algorithm</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前 言1</b></

6、p><p><b>　　第一章 概 述1</b></p><p>　　1.1 技術(shù)指標(biāo)1</p><p>　　1.2 控制方案2</p><p>　　第二章 硬件部分設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.1 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.1.1 中央處理

7、器CPU2</p><p>　　2.1.2 運(yùn)算器3</p><p>　　2.1.3 AT89C51單片機(jī)引腳功能4</p><p>　　2.1.4 引腳功能5</p><p>　　2.1.5 控制線6</p><p>　　2.1.6 AT89C51單片機(jī)的存儲器結(jié)構(gòu)6</p>&l

8、t;p>　　2.1.7 AT89C51單片機(jī)的并行I/O端口6</p><p>　　2.1.8 AT89C51單片機(jī)時(shí)鐘電路及時(shí)序7</p><p>　　2.1.9 復(fù)位電路7</p><p>　　2.1.10 AT89C51單片機(jī)的指令系統(tǒng)8</p><p>　　2.2 傳感器電路設(shè)計(jì)8</p>&l

9、t;p>　　2.2.1 傳感器概述8</p><p>　　2.2.2 傳感器的基本特性9</p><p>　　2.2.3 熱電阻的測量電路及應(yīng)用10</p><p>　　2.3 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)11</p><p>　　2.3.1 逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器ADC080911</p><p>　

10、　2.4 放大器電路設(shè)計(jì)14</p><p>　　2.4.1 交流放大器電路14</p><p>　　2.4.2 直流放大器電路17</p><p>　　2.4.3 運(yùn)算放大器電路17</p><p>　　2.4.4 集成運(yùn)算放大器概述18</p><p>　　2.5 鍵盤及顯示電路的設(shè)計(jì)18&

11、lt;/p><p>　　2.5.1 鍵盤接口電路18</p><p>　　2.5.2 LED顯示器接口電路20</p><p>　　2.6 抗干擾電路設(shè)計(jì)21</p><p>　　2.6.1 電磁干擾的形成因素22</p><p>　　2.6.2. 干擾的分類22</p><p>

12、　　2.6.3 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)電磁干擾控制的一般方法22</p><p>　　2.6.4 硬件抗干擾措施22</p><p>　　第三章 軟件部分設(shè)計(jì)23</p><p>　　3.1 工作流程23</p><p>　　3.2 功能模塊24</p><p>　　3.3 資源分配24</p&g

13、t;<p>　　3.4 功能軟件設(shè)計(jì)24</p><p>　　3.4.1 鍵盤管理模塊24</p><p>　　3.4.2 顯示模塊27</p><p>　　3.4.3 溫度檢測模塊29</p><p>　　3.4.4 溫度控制模塊30</p><p>　　3.4.5 溫度越限報(bào)警模

14、塊32</p><p>　　3.4.6 主程序和中斷服務(wù)子程序33</p><p>　　第四章 結(jié) 論35</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)38</b></p><p>　　基于單片機(jī)的油溫溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　前 言</b></p

15、><p>　　隨著社會的不斷發(fā)展，人們對機(jī)械的應(yīng)用也越來越廣，進(jìn)而人們對機(jī)械運(yùn)動的控</p><p>　　制要求亦越來越高。機(jī)電控制實(shí)現(xiàn)了以電氣來控制機(jī)械。單片機(jī)的出現(xiàn)使機(jī)電控制技術(shù)突飛猛進(jìn)。</p><p>　　單片機(jī)出現(xiàn)的歷史并不長，但發(fā)展之快、品種之多。其中最常用的主要有：AT89系列單片機(jī)、AVR單片機(jī)Motorola公司的M68HC08系列單片機(jī)以及PIC單片

16、機(jī)。隨著社會的發(fā)展，單片機(jī)的特點(diǎn)體現(xiàn)在體積小、可靠性高、使用方便等方面。</p><p>　　根據(jù)溫度控制的特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)為控制核心，采用數(shù)字PID控制算法。實(shí)現(xiàn)對油的溫度的控制。通過本次設(shè)計(jì)進(jìn)一步詳細(xì)說明單片機(jī)控制系統(tǒng)在社會生活中的應(yīng)用。為以后進(jìn)一步應(yīng)用單片機(jī)系統(tǒng)提供幫助。</p><p><b>　　第一章 概 述</b></p&g

17、t;<p>　　溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的控制，有些工藝過程對其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品質(zhì)量，因而設(shè)計(jì)一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價(jià)值的。根據(jù)溫度變化快慢的特點(diǎn)，并且控制精度不易掌握等特點(diǎn)，本文電烤箱的溫度控制為模型，設(shè)計(jì)了以AT89C51單片機(jī)為檢測控制中心的溫度控制系統(tǒng)。溫度控制采用PID數(shù)字控制算法，顯示采用3位LED靜態(tài)顯示。該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，控制算法新穎，控制精度高，有較強(qiáng)的通用性。</p&

18、gt;<p><b>　　1.1 技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　　電烤箱的具體指標(biāo)如下：</p><p>　　a.電烤箱由2 千瓦電爐加熱，最高溫度為500℃。 </p><p>　　b.電烤箱溫度可預(yù)置，烤干過程恒溫控制，溫度控制誤差小于或者等于±2℃。</p><p>　　c.預(yù)置時(shí)顯

19、示設(shè)定溫度，烤干時(shí)顯示實(shí)時(shí)溫度，顯示精確到1℃。</p><p>　　d.溫度超出預(yù)置溫度±5℃時(shí)發(fā)聲報(bào)警。</p><p>　　e.對升降溫過程的線性是沒有要求的。</p><p><b>　　1.2 控制方案</b></p><p>　　產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不同，因而所采用的控制算法也不同。就

20、溫度控制系統(tǒng)的動態(tài)的特性來講，基本上都是具有純滯后的一階環(huán)節(jié)，當(dāng)系統(tǒng)精度及溫控的線性性能要求較高時(shí)，多采用PID算法來實(shí)現(xiàn)溫度的控制。</p><p>　　本系統(tǒng)是一個(gè)典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)。從技術(shù)指標(biāo)可以看出，系統(tǒng)對控制精度的要求不高，對升降溫過程的線性也沒有要求，因此，系統(tǒng)采用最簡單的通斷控制方式，當(dāng)烘干箱溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)斷開加熱電爐，當(dāng)溫度降到低于某值時(shí)接通電爐開始加熱，從而保持恒溫的控制。</p>

21、<p>　　第二章 硬件部分設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)的硬件部分包括單片機(jī)電路、A/D轉(zhuǎn)換器、放大器、傳感器、鍵盤及顯示電路五大部分。其各部分連接關(guān)系如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 電烤箱溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.1 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　隨著社會發(fā)展，單片機(jī)以其體積小、可靠

22、性高、使用方便的特點(diǎn)在社會生活中達(dá)到廣泛應(yīng)用。根據(jù)溫度控制特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)采用AT89C51。以下對其進(jìn)行詳細(xì)介紹。</p><p>　　AT89C51單片機(jī)是美國Intel公司的8位高檔單片機(jī)的系列。也是目前應(yīng)用最為廣泛的一種單片機(jī)系列。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化框圖如下所示。AT89C51系列單片機(jī)主要有CPU、存儲器，I\O接口電路及時(shí)鐘電路等部分組成。</p><p>　　2.1.1 中央處理

23、器CPU</p><p>　　中央處理器CPU是單片機(jī)的核心。是計(jì)算機(jī)的控制指揮的中心。同一般微機(jī)的CPU類似。AT89C51單片機(jī)內(nèi)部CPU包括控制器和運(yùn)算器。如圖2.1.2-1</p><p>　　2.1.2 運(yùn)算器</p><p>　　AT89C51運(yùn)算器電路以算術(shù)邏輯單元ALU為核心。有累加器ACC、寄存器B、暫存器1、暫存器2、程序狀態(tài)寄存器PSW和布爾

24、處理機(jī)共同組成。它主要完成數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、位變量處理和數(shù)據(jù)傳輸操作。運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)由程序寄存器PSW保存。</p><p>　　A. 算術(shù)邏輯單元ALU與累加器ACC、寄存器B</p><p>　　算術(shù)邏輯單元ALU不但能完成8位二進(jìn)制的加、減、乘、除等算數(shù)的運(yùn)算。而且還能對8位變量進(jìn)行邏輯“與”“或”“異或”循環(huán)位移等邏輯的運(yùn)算。累加器ACC(簡稱累加器A) 為一個(gè)8位寄存器，

25、它是CPU中使用最頻繁寄存器。專門存放操作數(shù)或運(yùn)算結(jié)果。</p><p>　　圖2.1.2-1 AT89C51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化框圖</p><p><b>　　B．程序狀態(tài)寄存器</b></p><p>　　程序狀態(tài)寄存器PSW是一個(gè)8位的狀態(tài)寄存器。用于存放標(biāo)志的寄存器。用于存放指令執(zhí)行后的狀態(tài)，以供程序查詢和判別。PSW各位的狀態(tài)通常是

26、在指令執(zhí)行的過程中自動設(shè)置。但可以由用戶根據(jù)需要指令加以改變。狀態(tài)寄存器共有進(jìn)位標(biāo)志位CY、輔助進(jìn)位標(biāo)志位（或稱半進(jìn)位）AC、用戶自定義標(biāo)志位F0、工作寄存器組選擇位RS1、RS0、溢出標(biāo)志位OV、奇偶標(biāo)志位P.</p><p><b>　　C. 控制器</b></p><p>　　控制部件是單片機(jī)的神經(jīng)中樞。它包括程序計(jì)數(shù)器PC、指令寄存器IR、指令譯碼器ID、數(shù)據(jù)

27、指針DPTR、堆棧指針SP、緩沖器和定時(shí)器控制電路。它先以主振頻率為基準(zhǔn)發(fā)出CPU的時(shí)序?qū)χ噶钸M(jìn)行譯碼，然后發(fā)出各種控制信號。完成一系列定時(shí)控制微操作。用來協(xié)調(diào)單片機(jī)各部分的正常工作。</p><p>　　2.1.3 AT89C51單片機(jī)引腳功能</p><p>　　AT89C51系列單片機(jī)的封裝形式有兩種：一種是雙列直插方式的封裝；另一種是方形的封裝。AT89C51單片機(jī)40個(gè)引腳及總

28、線結(jié)構(gòu)圖如下所示。其CMOS工藝制造的低地功耗芯片也有采用方形的封裝。但為44個(gè)引腳，其中4個(gè)引腳是不使用的。由于at89C51單片機(jī)是高性能的單片機(jī)。同時(shí)受到引腳數(shù)目的限制，所以有部分引腳具有第二功能。如圖2.1.3-1單片機(jī)引腳圖。</p><p><b>　　a.主電源引腳</b></p><p>　　主電源引腳兩根：VCC接+5V電源正端；VSS接+5V電源地

29、端。</p><p>　　b.外接晶體引腳兩根</p><p>　　XTAL1:接外部石英體和微調(diào)電源一端。</p><p>　　XTAL2:接外部晶體和微調(diào)電容另一端。</p><p>　　其中，對用外部時(shí)鐘時(shí)，對于HMOS單片機(jī),XTAL1腳接地，XTAL2腳作為外部振蕩信號輸入端。對CHMOS單片機(jī)XTAL1腳作為外部振蕩信號的輸入端，

30、XTAL2腳空不接。</p><p>　　圖2.1.3-1 單片機(jī)引腳圖</p><p>　　2.1.4 引腳功能</p><p>　　I\O引腳共32根。</p><p>　　A．PO口：P0.0-P0.7統(tǒng)稱為PO口是8位雙向I/O口線。P0口即可作為地址/數(shù)據(jù)總線使用，又可作為通用的I/O口線。在不接片外存儲器與不擴(kuò)展I/O口時(shí)，可

31、作為準(zhǔn)雙向輸入/輸出口。在接有片外存儲器或擴(kuò)展I/O時(shí)，P0口分時(shí)復(fù)用為低8位地址總線和雙向數(shù)據(jù)的總線。</p><p>　　B．P1口：P1.0-P1.7統(tǒng)稱為P1口。是8位準(zhǔn)雙向I/O口線。P1口作為通用I/O口使用。</p><p>　　C．P2口：P2.0-P2.7統(tǒng)稱為P2口。是8位準(zhǔn)雙向I/O口線。P2口即可作為通用的I/O口使用。也可作為片外存儲器的高8位地址線。與P0口組成

32、16位片外存儲器單元地址。</p><p>　　D．P3口：P3.0-P3.7統(tǒng)稱為P3口。是8位準(zhǔn)雙向I/O口線。P3口除作為準(zhǔn)雙向口使用外。每個(gè)引腳還具有第二功能。P3口的每一個(gè)引腳均可獨(dú)立定義為第一功能輸入輸出或第二功能，P3口的第二功能如下表所示：</p><p><b>　　P3口的第二功能</b></p><p>　　P3.0 R

33、XD 串行口輸入</p><p>　　P3.1 TXD 串行口輸出</p><p>　　P3.2 外部中斷0輸入</p><p>　　P3.3 外部中斷1輸入</p><p>　　P3.4 T0 定時(shí)/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入</p><p>　　P3.5 T1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器1輸入&

34、lt;/p><p>　　P3.6 片外RAM寫選通信號（輸出）</p><p>　　P3.7 片外RAM讀選通信號（輸出）</p><p>　　2.1.5 控制線</p><p><b>　　控制線共四根。</b></p><p>　　A：ALE/PROG 地址鎖存有效信號輸

35、出率。</p><p>　　B：PSEN 片外程序存儲器讀選通信號輸出端低電平有效。</p><p>　　C：RST/VPD 復(fù)位信號備用電源輸入信號。</p><p>　　D：EA/VPP 片外程序存儲器選用端。</p><p>　　2.1.6 AT89C51單片機(jī)的存儲器結(jié)構(gòu)</p><p&

36、gt;　　AT89C51單片機(jī)的存儲器物理結(jié)構(gòu)上分為片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器、片內(nèi)程序存儲器、片外數(shù)據(jù)存儲器和片外程序存儲器等4個(gè)存儲空間。</p><p>　　2.1.7 AT89C51單片機(jī)的并行I/O端口</p><p>　　AT89C51單片機(jī)有4個(gè)8位并行I/O端口（P0、P1、P2、P3）每個(gè)端口都各有8條I/O口線，每條I/O口線都獨(dú)立地用作輸入輸出，在具有片外擴(kuò)展存儲器的系統(tǒng)中，P

37、2口送出高8位地址，P0口分時(shí)送出低8位地址和8位數(shù)據(jù)。</p><p>　　各端口的功能不同，結(jié)構(gòu)上也有差異，但是每個(gè)端口的8位結(jié)構(gòu)是完全相同的。如圖 2.1.7-1 I/O口位結(jié)構(gòu)圖所示。</p><p>　　a.P0口，P0口是一個(gè)三態(tài)雙向口，可作為地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用口，也可作為通用I/O接口。</p><p>　　b.P1口，P1口為準(zhǔn)雙向口，它在結(jié)構(gòu)上與P

38、0口的區(qū)別在與輸出驅(qū)動部分。其輸出驅(qū)動部分由場效應(yīng)管V1與內(nèi)部上拉電阻組成，當(dāng)某位輸出高電平時(shí)，可以提供上拉電流負(fù)載，不必像P0口上那樣需要外接上拉電阻。</p><p>　　c.P2口，P2口也為準(zhǔn)雙向口。其具有通用I/O接口或高8位地址總線輸出兩種功能，所以其輸出驅(qū)動結(jié)構(gòu)比P1口輸出驅(qū)動結(jié)構(gòu)多了一個(gè)輸出模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX和反相器3。</p><p>　　d.P3口P3口的輸出驅(qū)動由與非

39、門3和V1組成，比P0、P1、P2口結(jié)構(gòu)多了一個(gè)緩沖器4。P3口除了可為通用準(zhǔn)雙向I/O接口外，每一根線還具有第二功能。</p><p>　　圖 2.1.7-1 I/O口位結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.1.8 AT89C51單片機(jī)時(shí)鐘電路及時(shí)序</p><p><b>　　a.時(shí)鐘電路</b></p><p>　　

40、AT89C51單片機(jī)的時(shí)鐘信號通常有兩種方式產(chǎn)生：一種是內(nèi)部的方式，一種是外部的方式。圖2.1.8-1、2.1.8-2所示。</p><p><b>　　b.時(shí)序</b></p><p>　　AT89C51單片機(jī)指令字節(jié)數(shù)和機(jī)器周期數(shù)可分為六類。即單字節(jié)單機(jī)器周期指令、單字節(jié)雙機(jī)器周期指令、單字節(jié)四機(jī)器周期指令、雙字節(jié)單機(jī)器指令、雙字節(jié)雙機(jī)器周期指令和三字節(jié)雙機(jī)器周期

41、指令。</p><p>　　圖2.1.8-1 內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 圖2.1.8-2 外部方式時(shí)鐘電路</p><p>　　2.1.9 復(fù)位電路</p><p>　　復(fù)位是通過某種方式，使單片機(jī)內(nèi)各寄存器的值變?yōu)槌踔禒顟B(tài)操作，AT89C51單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后，在RST/VPD端持續(xù)給出兩個(gè)機(jī)器周期的高電平就可以完成復(fù)位操作。復(fù)位

42、分為上電復(fù)位和按鍵手動復(fù)位兩種方式。AT89C51單片機(jī)復(fù)位狀態(tài)如下所示：</p><p>　　寄存器 復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài)</p><p>　　PC 0000H ACC 00H</p><p>　　B 00H P

43、SW 00H</p><p>　　SP 07H DPTR 0000H</p><p>　　P0-P1 OFFH IP XXX00000B</p><p>　　IE 0XX00000B TMO

44、D 00H</p><p>　　TCON 00H TL0、TL1 00H</p><p>　　TH0、TH1 00H SCON 00H</p><p>　　SBUF 不定 PCON

45、0XXX0000B</p><p>　　2.1.10 AT89C51單片機(jī)的指令系統(tǒng)</p><p>　　控制計(jì)算機(jī)與操作指令是一組二進(jìn)制編碼，稱之為機(jī)器語言。計(jì)算機(jī)只能識別和執(zhí)行機(jī)器語言指令。AT89C51單片機(jī)指令與指令系統(tǒng)共有111條指令，從功能上可分成數(shù)據(jù)傳輸類指令、算術(shù)運(yùn)算指令、邏輯運(yùn)算和移位指令、程序控制轉(zhuǎn)移類指令和位操作指令五大類。</p><p>

46、　　2.2 傳感器電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2.2.1 傳感器概述</p><p>　　根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，傳感器定義是：能感受規(guī)定的被測量并按照一定得規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號器件或裝置。</p><p>　　傳感器一般由敏感元件，轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路三部分組成。其組成框圖如2.2.1-1所示。</p><p>　　圖2.2.1-1 傳感器組

47、成框圖</p><p>　　敏感元件：它是直接感受被測量并輸出與被測量成確定關(guān)系某一種量的元件。</p><p>　　轉(zhuǎn)換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參量。轉(zhuǎn)換電路，上述電路參數(shù)接入轉(zhuǎn)換電路，便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。</p><p>　　傳感器按其工作原理可分為物理傳感器、化學(xué)傳感器、生物傳感器。</p><p>　　物理

48、傳感器是利用某些變換元件的物理性質(zhì)，及某些動作功能材料的特殊物理性能制成的傳感器。</p><p>　　化學(xué)傳感器是利用電化反應(yīng)的原理，把無機(jī)和有機(jī)化學(xué)物質(zhì)成分。濃度等轉(zhuǎn)換為電信號傳感器。</p><p>　　生物傳感器是一種利用生物活性物質(zhì)的選擇性來識別和測定生物化學(xué)物質(zhì)傳感器。</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展和社會進(jìn)步的需要，推動著傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展。目

49、前傳感器技術(shù)的發(fā)展方向主要有開發(fā)新型傳感器、開發(fā)新材料、采用新工藝、集成化多功能化與智能化等幾個(gè)方面。</p><p>　　2.2.2 傳感器的基本特性</p><p>　　根據(jù)被測量的變化狀態(tài)，可以把傳感器輸入量分為靜態(tài)量和動態(tài)量兩大類。靜態(tài)量指傳感器的輸入量位程序狀態(tài)信號或變化及其緩慢的準(zhǔn)靜態(tài)信號；動態(tài)量指傳感器的輸入量為周期信號、瞬變信號或隨機(jī)信號等時(shí)間變化的信號。其中，傳感器的靜

50、態(tài)特性是指傳感器在被測量處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出輸入關(guān)系。傳感器的靜態(tài)特性是在靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)工作條件測定的。衡量傳感器靜態(tài)靜態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)有量程、線性度、遲滯、重復(fù)性、靈敏度、漂移。傳感器的動態(tài)特性是指傳感器對隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。</p><p>　　A.傳感器的技術(shù)性能指標(biāo)及改善性能途徑</p><p><b>　　傳感器技術(shù)性能指標(biāo)</b></p>

51、;<p><b>　　傳感器動態(tài)性能指標(biāo)</b></p><p>　　量程指標(biāo)：包括測量范圍、過載能力。</p><p>　　靈敏度指標(biāo)：包括靈敏度、分辨力、滿量程輸出、輸出輸入阻抗。</p><p>　　A. 精度有關(guān)指標(biāo)：包括精度（誤差）、重復(fù)性、線性、滯后、靈敏度誤差、閥值穩(wěn)定性、、漂移。</p><p&

52、gt;　　B. 動態(tài)性能指標(biāo)：包括固有頻率阻尼系數(shù)、時(shí)間常數(shù)、頻響范圍、頻率特性、臨界頻率、臨界速度、穩(wěn)定時(shí)間。</p><p><b>　　C. 環(huán)境參數(shù)指標(biāo)</b></p><p>　　a.溫度指標(biāo)包括工作溫度范圍、溫度誤差、溫度漂移、溫度系數(shù)、熱滯后。</p><p>　　b.抗沖擊振動指標(biāo)：包括各向沖擊振動的頻率、振幅、加速度、沖擊振動

53、引入的誤差。</p><p>　　c.其他環(huán)境參數(shù)：包括抗潮濕、抗介質(zhì)腐蝕能力、抗電磁場干擾能力。</p><p><b>　　C.可靠性指標(biāo)：</b></p><p>　　包括工作壽命，平均故障時(shí)間、保險(xiǎn)期、疲勞性能、絕緣電阻耐壓弧性能。</p><p><b>　　D．其他指標(biāo)：</b><

54、;/p><p>　　a．使用方面：包括供電方式、電壓幅度與穩(wěn)定性功能、各項(xiàng)分布參數(shù)。</p><p>　　b．結(jié)構(gòu)方面：名手外形尺寸質(zhì)量、殼體材質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。</p><p>　　c. 要裝連接方面：包括安裝方式、饋成、電纜。</p><p>　　改善傳感器性能的技術(shù)途經(jīng)：</p><p>　　a．差動技術(shù) b.平均技術(shù)

55、c.零示法和微差法 d.閉環(huán)技術(shù) e.屏蔽隔離子干擾抑制 f.補(bǔ)償修正技術(shù) g.穩(wěn)定性處理。</p><p>　　根據(jù)本設(shè)計(jì)要求選用熱電式傳感器。</p><p>　　將被測量變化轉(zhuǎn)換成熱生電動勢傳感器稱熱電式傳感器、熱電式傳感器可將溫度及溫度相關(guān)的信號轉(zhuǎn)化為電量輸出、熱電式傳感器有熱電阻、熱敏電阻、熱電效方式等各種類型。</p><p>　　根據(jù)電烤箱特點(diǎn)采用熱

56、電阻傳感器。</p><p>　　熱電阻利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度升高而增大的特性來來進(jìn)行了溫度測量的，常用測量范圍為-20。C ~ +150。C。隨著其技術(shù)的發(fā)展，其測溫范圍也不斷擴(kuò)大，低溫已可測量1K~3K,高溫則可測量+1000。C ~+1300。C熱電阻力傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)有：</p><p>　　A.測量精度高，熱電阻材料電阻溫度特性穩(wěn)定，重復(fù)性好， 不存在熱電偶參比端誤差問題；&

57、lt;/p><p>　　B.測量范圍較寬，尤其在低溫的方面；</p><p>　　C.易于在自動測量或遠(yuǎn)距離測量中的使用；</p><p>　　常用的熱電陰材料有鉑、銅、鎳、鐵等。</p><p>　　2.2.3 熱電阻的測量電路及應(yīng)用</p><p>　　熱電阻常用接入電橋使用引出線有兩、三線式和四線式三種形式。采用兩

58、線式接法時(shí)（如圖2.2.3-1所示Rt的接法）引出的導(dǎo)線接于電橋的一個(gè)臂上，當(dāng)由于環(huán)境溫度或通以電流引起導(dǎo)成溫度變化時(shí)，將產(chǎn)生附加的電阻、引起測量誤差，所以，當(dāng)熱電阻值較小時(shí)，常采用三線式、四線式接法，以消除接線電阻和引線電阻影響。</p><p>　　三線式接法是將兩條具有相同溫度特性的導(dǎo)成接于相鄰兩橋臂上，此時(shí)由于附加電阻引起電阻變化是相同的，根據(jù)電橋特性，電橋輸出將互相抵消。</p><

59、p>　　圖2.2.3-1 熱電阻傳感器的接線方式</p><p>　　四線式接法R2=R3為固定電阻，R1可調(diào)，熱電阻Rt,通過電阻為r1、r2、r3、r4的四要導(dǎo)線和電橋連接，r1、r4分別串聯(lián)在相鄰兩橋臂內(nèi)，r2、r3與電源去路串聯(lián)，將開關(guān)接通，調(diào)節(jié)R1使電橋平衡，則：</p><p>　　R1+r1=Rt+r4</p><p>　　再將開關(guān)接通B，重新

60、調(diào)整R1，使電橋達(dá)到新的平衡，則：</p><p>　　R1’+r1=Rt+r1</p><p><b>　　兩式相加得：Rt=</b></p><p>　　四線式測量方法比較麻煩，一般用于精度要求較高的場合。</p><p>　　2.3 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2.3.1 逐

61、次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809</p><p>　　a.ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)（如圖2.3.1-1）</p><p>　　如圖，多路開關(guān)可達(dá)通訊員89模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。地址鎖存與譯碼電路完成對A、B、C三個(gè)地址供進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道的選擇。</p><p>　　8位A/D轉(zhuǎn)換器是逐次逼近式，由控制

62、時(shí)序電路，逐次逼近寄存器，樹狀開關(guān)以及其256R電阻下型網(wǎng)絡(luò)等組成</p><p>　　輸出鎖存器用于存放和輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量</p><p>　　b.ADC0809的引腳及各引腳功能</p><p>　　圖2.3.1-1 ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　ADC0809的引腳入各引腳雙引直插式封裝，其引腳排列見圖2.3.

63、1-2所示</p><p><b>　　各引腳功能如下：</b></p><p>　　A、INT—2NO：8咱模擬量輸入引腳，ADC0809對輸入模擬量的要求主要有二信號的單極性，電壓范圍0~+5V；若信號過小還需要進(jìn)行放大。另外，在A/D轉(zhuǎn)換的過種中，模擬量輸入值不應(yīng)變化太快，因此，對變化速度快模擬量在輸入前應(yīng)增加采樣保持電路。</p><p&g

64、t;　　B、A、B、C:地址線，A為低位地址，C為高位地址用于對模擬通道進(jìn)行的選擇。</p><p>　　C、ALE：地址鎖存允許信號，在對應(yīng)ALE 跳轉(zhuǎn)，A、B、C地址狀態(tài)送入地址的鎖存器中。</p><p>　　圖2.3.1-2 ADC0809引腳功能圖</p><p>　　D、Vref：參考電壓正端參考電壓用來與輸入模擬信號進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)，其曲

65、型值為+5V（Vref（+）=+5V，Vref(-)=0）D、START：轉(zhuǎn)換啟動信號。START上跳轉(zhuǎn)時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清0；START下跳轉(zhuǎn)時(shí)，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持低電平。</p><p>　　E、DT~D0：數(shù)據(jù)輸出線，其為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)數(shù)據(jù)線直接相連。</p><p>　　F、DE：輸出允許信號，ADC0809的內(nèi)部設(shè)有時(shí)鐘電路，所

66、需時(shí)鐘，信號由外界提供，因此有時(shí)鐘信號的引腳。通常使用頻率為500KHZ時(shí)鐘信號。</p><p>　　G、CLK：時(shí)鐘信號，ADC0809內(nèi)部設(shè)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號由外界提供，因此有時(shí)鐘信號，通常使用頻率為500KHZ時(shí)鐘信號。</p><p>　　H、EOC：轉(zhuǎn)換給結(jié)束狀態(tài)信號,EOC=0,正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1，轉(zhuǎn)換結(jié)束。該狀態(tài)信號即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可以作為中斷請求信號

67、時(shí)使用。</p><p>　　I、Vcc：+5電源</p><p>　　2.3.2 AT89C51單片機(jī)與ADC0809接口</p><p>　　A.8路模擬通道選擇:</p><p>　　A、B、C分別接地址鎖存器提供的低三位地址。只要把三位地址寫入0809中的地址鎖存器就實(shí)現(xiàn)了模擬通道選擇。對系統(tǒng)來說，地址鎖存器是一個(gè)輸出口，為了把三位

68、地址寫入，還要提供口地址。</p><p>　　B.數(shù)據(jù)的傳輸方式：</p><p>　　定時(shí)傳輸方式；查詢方式；中斷方式。</p><p>　　2.4 放大器電路設(shè)計(jì)</p><p>　　傳感器是將待測物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號的輸出。但其輸出的信號通常的都很小，需要進(jìn)行放大。傳感器信號的放大，根據(jù)具體情況可采用分立元件放大器（晶體管放大

69、器）和集成元件放大器（運(yùn)算放大器）。</p><p>　　2.4.1 交流放大器電路</p><p>　　a.共發(fā)射極放大電路</p><p>　　A.工作點(diǎn)不穩(wěn)定狀態(tài)</p><p>　　靜態(tài)工作點(diǎn)： ，,</p><p><b>　　交流等效電路： </b></p>&

70、lt;p>　　圖2.4.1-1 工作點(diǎn)不穩(wěn)定狀態(tài)放大電路</p><p>　　輸入電阻： rsr≈rbe（當(dāng)rbe〈〈Rb時(shí)）</p><p>　　輸出電阻： rsc≈≈Rce</p><p>　　放大倍數(shù)： K'=</p><p>　　此放大器特點(diǎn)：放大倍數(shù)大。</p><p><b>

71、;　　B.工作點(diǎn)穩(wěn)定狀態(tài)</b></p><p>　　a.靜態(tài)工作點(diǎn)： 由（）≈</p><p>　　交流等效電路： R'fz1=Rc1//rbe，R'fz2=Rc2//Rfz</p><p>　　輸入電阻： rsr≈rbe2（當(dāng)rbe1〈〈R1//R2時(shí)）</p><p>　　輸出電阻：

72、 rsc≈Rc</p><p>　　放大倍數(shù)： K'=≈ （當(dāng)RC1>>rb2時(shí)）</p><p>　　此放大電路特點(diǎn)：放大倍數(shù)大，工作點(diǎn)穩(wěn)定。</p><p>　　b.靜態(tài)工作點(diǎn)： Ub≈，Ua=Ub-Ube，</p><p>　　Ie=，Uce≈Ec-Ic（Re+Rc）</p>

73、<p>　　交流等效電路： R'fz=Rc//Rfz</p><p>　　輸入電阻： rsr=rbe（當(dāng)rbe〈〈Rb1//Rb2）</p><p>　　輸出電阻： rsc≈Rc</p><p>　　放大倍數(shù)： K'=</p><p>　　圖2.4.1-2 工作點(diǎn)

74、穩(wěn)定狀態(tài)a類放大器電路</p><p>　　此放大電路特點(diǎn)： rsr較大，|K|〉1且與晶體管參數(shù)幾乎無關(guān)。</p><p>　　圖2.4.1-3 工作點(diǎn)穩(wěn)定狀態(tài)b類放大器電路</p><p>　　C．靜態(tài)工作點(diǎn)： Ub 、Uc同左，但I(xiàn)e=，Uce≈Ec-Ic（Rc+Re+RF）</p><p>　　交流等效電路： R

75、9;fz=Rc//Rfz</p><p>　　輸入電阻： </p><p>　　輸出電阻： （當(dāng)時(shí)）</p><p>　　放大倍數(shù)： （當(dāng)）</p><p>　　此放大電路特點(diǎn)： 大，小，</p><p>　　圖2.4.1-4 工作點(diǎn)穩(wěn)定狀態(tài)c類放大器電路</p>

76、<p>　　A. V共集電極放大電路。</p><p><b>　　靜態(tài)工作點(diǎn)： </b></p><p>　　交流等效電路： 輸入電阻 </p><p>　　放大倍數(shù)： </p><p>　　圖2.4.1-5 共集電極放大器電路</p><p><b>　　B

77、. 反饋</b></p><p>　　凡是引入反饋以后使放大鏡器的放大倍數(shù)減小的稱為負(fù)反饋。反之凡是引反饋以后使放大倍數(shù)增大的稱為正反饋贈。其中換反饋有電壓串聯(lián)負(fù)反饋贈，電流串聯(lián)負(fù)反饋贈，電壓并聯(lián)負(fù)反饋贈，電流并聯(lián)的負(fù)反饋。</p><p>　　2.4.2 直流放大器電路</p><p>　　將緩慢直流量信號進(jìn)行廣大器件稱直流放大器。它與前述交流放大器

78、的區(qū)別是交流放大器級與級之間加了三個(gè)隔離的直電流電容（即耦合電容）而直流放大器級與級之間沒有這個(gè)電路，故直流放大器又稱直接耦合放大器</p><p>　　2.4.3 運(yùn)算放大器電路</p><p><b>　　A.概述</b></p><p>　　在直流差動放大器的輸入端子輸出端之間跨接各種網(wǎng)絡(luò)（如電阻R1、電容C等），使構(gòu)成用來實(shí)現(xiàn)信號組合

79、和運(yùn)算的運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器通常是由放大電路組成，輸入級（第一級）由晶體管T1和T2組成差動放大鏡電路T3和T4是T1和T2的有源負(fù)載。T9是恒流源，第二級放大電路由晶體管T5和T6組成，T10是恒流源（T6的有源負(fù)載），為了獲得輸出阻抗，輸出級（第三級）由晶體管T7和T8組成，采用互補(bǔ)對稱放大電路。</p><p>　　運(yùn)算放大器是一種具有高放大倍數(shù)，深度負(fù)反饋的直流放大器。便于實(shí)現(xiàn)信號的組合和運(yùn)算。有很大靈

80、活性，尤其在線性固體組件出現(xiàn)后，有具有體積小，質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，所以在實(shí)際中應(yīng)用固體組件運(yùn)算放大器所組成的電路是多種多樣的。 </p><p>　　理想運(yùn)算放大器的特性：</p><p>　　a.開環(huán)增益Ad無限大；b.輸入阻抗無限大；c.輸出阻抗Z為0；</p><p>　　圖2.4.3-1 運(yùn)算放大器電路圖</p><p>　　d.輸入電

81、壓的失調(diào)電壓rf為；e.帶寬無限大；f.上述a—e的特性不隨環(huán)境溫度的變化而變化；</p><p>　　B.運(yùn)算放大器的典型電路</p><p>　　a.反饋型號放大電路 b.加法放大電路 c.減法放大電路 d.積分電路 e.對數(shù)放大電路 f.乘法器電路 g.除法器電路h.比較器電路 i.整流器電路 j.限頻器電路 k.數(shù)據(jù)放大器電路 l.弱電流放大器 m.電荷放大器電路。</p&g

82、t;<p>　　2.4.4 集成運(yùn)算放大器概述</p><p>　　在信號放大，信號的運(yùn)算（加、法、乘、除、對數(shù)、反對數(shù)、平方、開方），信號的處理（濾波、調(diào)制）以及波形的產(chǎn)生和變換的單元中，運(yùn)算放大器是它們的核心部分， 由多級直接耦合放大電路組成，主要有，總體，偏置電路、單位增益轉(zhuǎn)換、電平轉(zhuǎn)移、恒流反饋、消振補(bǔ)償?shù)冉M成，主要參數(shù)有：差模開環(huán)增益（或差模開環(huán)放大倍數(shù)）AUD、共模開環(huán)增益AUC、共模

83、抑制比KCMR、輸入失調(diào)電壓Vi0失調(diào)電壓溫度系數(shù)aUi0=dUi0/dT\輸入失調(diào)電流Ii0=I1-I，失調(diào)電流溫度系數(shù)aI10=dI10/dT，單位增益寬帶fBWG、轉(zhuǎn)換速率Sr以及其他參數(shù)。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際情況采用多級交流放大電路。接線圖見附圖。</p><p>　　2.5 鍵盤及顯示電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.5.1 鍵盤接

84、口電路</p><p>　　A. 鍵盤的工作原理：</p><p><b>　　a.按鍵的確認(rèn)：</b></p><p>　　在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，按鍵都是以開關(guān)狀態(tài)來設(shè)置控制功能或能入數(shù)據(jù)的，鍵的半合與否，反映在電壓上就是呈高電平或低電平，如果高電平表示斷開的話，那么低電平就是表示閉合，所以通過電平的高代狀態(tài)的檢測，使可以克認(rèn)按鍵接下與否。&l

85、t;/p><p>　　b.按鍵的抖動處理：</p><p>　　當(dāng)按鍵被迫按下或釋放時(shí)，通常伴隨有一定的時(shí)間的觸點(diǎn)機(jī)械抖動，然后其獨(dú)占才穩(wěn)定下來，抖動時(shí)間一般為5~10ms，在使用過程，必須去抖措施。去抖有硬件和軟件兩種方法，硬件方法通常采用通過RS觸發(fā)器連接按鍵除抖，軟件方法采用昝方法除抖，其過程是在檢測到有按鍵按下時(shí)，進(jìn)行一個(gè)10ms左右的昝程序后，若該鍵仍保持閉合狀態(tài)，則確認(rèn)該鍵處于討債

86、狀態(tài)，同理，在檢測到該鍵釋放后，也應(yīng)珠步驟進(jìn)行確認(rèn)，從而可消除抖動的影響。</p><p><b>　　B. 獨(dú)立工按鍵：</b></p><p>　　獨(dú)立式按鍵是直接用I/O口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，其特點(diǎn)是每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根I/O口線，每個(gè)按鍵的工作不會其他I/O口線的狀態(tài)</p><p><b>　　C. 矩陣式按鍵：</

87、b></p><p>　　單片機(jī)系統(tǒng)中，若使用按鍵分明，通常采用矩陣式（也稱行列式）鍵盤，如圖2.5.1-1所示：</p><p>　　一個(gè)4*4的行列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個(gè)含有16個(gè)按鍵的鍵盤。在矩陣式鍵盤中，行列式分別連接到按鍵開關(guān)的兩端，行式通過二伴電阻接到+5V上，當(dāng)無鍵按下時(shí)，行式于高電平狀態(tài)，當(dāng)有鍵按下時(shí)，行列式將貫通，此時(shí)</p><p>　　圖2.5

88、.1-1 矩陣式鍵盤結(jié)構(gòu)</p><p>　　行線電平，將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定，這是識別按鍵是否按下的關(guān)鍵，然而，矩陣鍵盤中的行線，列線和多個(gè)鍵相邊，各按鍵按下與否均影響該鍵反在行線和死線的電平，各按鍵間將相互影響，因此必須將行線，列線信號配合起來作適應(yīng)處理，才能確定閉合鍵的位置。其中，矩陣式鍵盤有以下幾種工作方式：</p><p><b>　　a.編程掃描方式：<

89、;/b></p><p>　　編程掃描是CPU完成其他工作的空余時(shí)間，調(diào)用鍵盤掃描子程序來響應(yīng)鍵盤輸入的要求，在執(zhí)行鍵功能程序時(shí)，CPU不再響應(yīng)鍵輸入要求，直到CPU重新掃描鍵盤為止。</p><p>　　鍵盤掃描程序一般應(yīng)飫以下內(nèi)容：a：差別有無鍵按下降鍵盤掃描取得閉合鍵的行、列值；b：用計(jì)算法或查表法得到鍵值；c:判斷閉合鍵是否釋放，如釋放則繼續(xù)等待；d：將閉合鍵鍵號保存，同時(shí)轉(zhuǎn)

90、去執(zhí)行該執(zhí)行該閉合鍵的功能。</p><p><b>　　b.定時(shí)掃描方式：</b></p><p>　　定時(shí)掃描方式就是每隔一段時(shí)間對鍵盤掃描一次，它利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器產(chǎn)生一定時(shí)間定時(shí)，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到就產(chǎn)生定時(shí)溢出中斷，CPU響應(yīng)中斷后對鍵盤進(jìn)行掃描。 </p><p><b>　　c.中斷掃描方式：</b></

91、p><p>　　為提高CPU工作效率，可采用中斷掃描工作方式其工作過和如下：當(dāng)無鍵接下時(shí)，CPU處理自己的工作，當(dāng)有鍵接下時(shí)產(chǎn)生中斷請求，CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行鍵盤掃描子程序，并識別鍵號。</p><p>　　2.5.2 LED顯示器接口電路</p><p>　　常用LED顯示器有LED狀態(tài)顯示器（俗稱發(fā)光二極管）LED七段顯示器（俗稱數(shù)碼管和LED十六段顯示器，發(fā)光二極管可

92、顯示兩種狀態(tài)，用于系統(tǒng)的顯示；數(shù)碼管用于數(shù)字的顯示；LED十六段的顯示器，用于字符顯示）</p><p><b>　　A．?dāng)?shù)碼管結(jié)構(gòu)：</b></p><p>　　數(shù)碼管由8個(gè)發(fā)光二極管（以下簡稱字段）構(gòu)成，通過不同組合可用來顯示數(shù)字0-9.字符A-F及小數(shù)點(diǎn)“.”。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)。</p><p>　　B. 數(shù)碼管工作原理

93、:</p><p>　　共陽極數(shù)碼管8個(gè)發(fā)光二級管的陽極（二極管正端）連接在一起。通常會共陽極接高電平1,一般接電源1,當(dāng)某個(gè)陰極接低電平時(shí)，則該數(shù)碼管導(dǎo)通并點(diǎn)亮。共陰極數(shù)碼管8個(gè)發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接在一起。公共陰極接低電平（一般接地）當(dāng)某個(gè)陽極接高電平，則該數(shù)碼管并點(diǎn)亮。</p><p>　　C. 靜態(tài)顯示接口:</p><p>　　靜態(tài)顯示是指數(shù)碼

94、管顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或恒定截止。這種顯示方式各位數(shù)碼管相互獨(dú)立，公共端恒定接地（共陰極）獲接正電源（共陽極）每個(gè)數(shù)碼管的8個(gè)字段分別與一個(gè)8位I/O地址相連，I/O口只要有斷碼輸出，相應(yīng)字符即顯示出來并保持不變直動I/O口輸出新的端碼采用靜態(tài)顯示的方式。較小的電流即可獲得較大亮度。且占用CPU時(shí)間少編程簡單，顯示，便于檢測和控制，但其占用口線多，硬件電路復(fù)雜、成本高，只適合于顯示位數(shù)較少場合。</p>

95、<p>　　D. 動態(tài)顯示接口:</p><p>　　動態(tài)顯示是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管。這種逐位點(diǎn)亮顯示方式稱為位掃描。通常各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并聯(lián)在一起由8位I/O口控制。各位選線（公共陰極或陽極）有另外I/O口線控制。動態(tài)方式顯示時(shí)，各數(shù)碼管分時(shí)輪流選通，要使穩(wěn)定顯示，必須采用掃描方式，即在某一時(shí)刻只選通一位數(shù)碼管。并送出相應(yīng)端碼，在另一位數(shù)碼管并送出相應(yīng)的端碼。依此規(guī)律循環(huán)，即可使各位數(shù)

96、碼管顯示將要顯示字符。雖然這些字符是在不同時(shí)刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應(yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人以同時(shí)顯示的感覺。</p><p>　　圖2.5.2-1 數(shù)碼管與單片機(jī)接口</p><p>　　2.6 抗干擾電路設(shè)計(jì)</p><p>　　隨著強(qiáng)電弱電設(shè)備在通信計(jì)算機(jī)自動化等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。處于同一工作環(huán)境各種電子電氣電路因距離過近而相互影響（

97、耦合）形成電磁干擾（EMI）電磁干擾已成為現(xiàn)代電子電氣工程設(shè)計(jì)和研究人員在設(shè)計(jì)過程中必須考慮問題。一方面，這是由于當(dāng)前電子技術(shù)正朝著高速、高靈敏度、高集程度方面的發(fā)展，增加了現(xiàn)代電子設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生電磁干擾的可能性；另一方面，使用隨著自動化技術(shù)裝備的廣泛使用，形成了電子設(shè)備和大功率強(qiáng)電設(shè)備在同一場合共存和使用的局面，惡化了電子電路工作的外部電磁環(huán)境。因此，電磁干擾已成為許多電子設(shè)備與系統(tǒng)在環(huán)境正常操作運(yùn)行主要障礙之一。</p>

98、<p>　　2.6.1 電磁干擾的形成因素</p><p>　　電池干擾由電磁干擾源發(fā)射經(jīng)過耦合途徑傳輸?shù)奖桓蓴_設(shè)備（敏感設(shè)備）因此形成電磁干擾的要素有：電磁干擾源、傳輸通到、敏感設(shè)備。</p><p>　　2.6.2. 干擾的分類</p><p>　　A.按干擾源分為自然干擾和人為干擾。</p><p>　　B.按噪聲波形及性

99、質(zhì)分為持續(xù)正弦波干擾和浪涌脈沖波形干擾以及脈沖列干擾。</p><p>　　C.按干擾傳輸系統(tǒng)的方式分為共模干擾、差模干擾、傳導(dǎo)耦合、感應(yīng)耦合和輻射耦合。</p><p>　　2.6.3 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)電磁干擾控制的一般方法</p><p>　　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)干擾源分為內(nèi)部干擾源和外部干擾源。其中內(nèi)部干擾源主要來自于印制電路板的布局及布線。</p>

100、<p>　　單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)主要包括以下四個(gè)方面的內(nèi)容：</p><p>　　A.精心選擇元器件：</p><p>　　元器件是構(gòu)成部件或系統(tǒng)的基礎(chǔ)。要選擇集成度高、抗干擾能力強(qiáng)功耗小電子器件。</p><p>　　B.元部件要精密調(diào)整：</p><p>　　元器件的精密度是保證系統(tǒng)完成設(shè)定功能重要保證。因此在使用前或經(jīng)過一段

101、運(yùn)行時(shí)間之后，都應(yīng)該對元器件及部件進(jìn)行精確調(diào)整。如A/D芯片的調(diào)零及滿量程調(diào)整。</p><p>　　C.采用硬件抗干擾技術(shù)：</p><p>　　硬件抗干擾技術(shù)是設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)首選的抗干擾措施，它能有效抑制干擾源，阻斷干擾傳輸通道，只要合理地布置與選擇有關(guān)的參數(shù)。硬件抗干擾措施就能抑制系統(tǒng)的絕大部分干擾。常用的硬件抗干擾技術(shù)措施有：吸收技術(shù)、去耦技術(shù)、屏蔽技術(shù)、接地技術(shù)、隔離技術(shù)以及印制電路

102、板布線技術(shù)。</p><p>　　D.采用軟件抗干擾技術(shù)：</p><p>　　軟件抗干擾方法具有簡單、靈活方便、耗費(fèi)硬件資源少的特點(diǎn)。在微機(jī)測控系統(tǒng)中獲得了廣泛應(yīng)用。常用的軟件抗干擾技術(shù)有：數(shù)字濾波、信息傳輸過程的自動檢驗(yàn)，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視與發(fā)生故障時(shí)的自動恢復(fù)。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用硬件抗干擾技術(shù)中的屏蔽技術(shù)。</p><p>

103、;　　通過合理的硬件抗干擾措施，可以消除絕大部分電磁干擾。應(yīng)用硬件抗干擾措施是經(jīng)常采用的一種方法。下面做詳細(xì)介紹。</p><p>　　2.6.4 硬件抗干擾措施</p><p><b>　　A.屏蔽技術(shù)：</b></p><p>　　屏蔽技術(shù)能有效地抑制通過自由空間傳播的電磁干擾，通過應(yīng)用屏蔽技術(shù)，可以限制系統(tǒng)內(nèi)部的輻射電磁能對外部元件和裝

104、置干擾，同時(shí)也防止來自系統(tǒng)外部輻射干擾進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部。</p><p>　　屏蔽接地其原理可分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁場屏蔽。</p><p>　　屏蔽分析一般采用兩種方法：一種是應(yīng)用電路理論。另一種是應(yīng)用場理論.</p><p><b>　　B.接地技術(shù)：</b></p><p>　　實(shí)踐證明：良好的接地可以在很大程度

105、上抑制系統(tǒng)內(nèi)部噪聲耦合。防止外部干擾的侵入，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。反之若接地處理得不好，會導(dǎo)致噪聲耦合，形成嚴(yán)重干擾。</p><p>　　電氣設(shè)備中的“地”通常有兩種含義：一種是”大地”.另一種是“工作基準(zhǔn)地“。所謂“大地”這里是指電氣設(shè)備的金屬外殼，線路等通過通過接地線、接地極與地球大地的相連接。這種接地可以保證設(shè)備和人身安全，提供靜電的屏蔽。通路降低電磁感應(yīng)噪聲。</p><p>　

106、　“工作基準(zhǔn)地“是指信號回答的基準(zhǔn)導(dǎo)體（如控制電源的零電位）。</p><p>　　稱“系統(tǒng)地“這是的所謂接地是指將各單元，裝置內(nèi)部各部分電路信號返回線與基準(zhǔn)導(dǎo)體之間的連接。這種接地的目的是為各部分提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位。對這種接地的要求時(shí)盡量減小接地回路中的公共阻抗壓降，以減少系統(tǒng)中干擾信號公共阻抗的耦合。</p><p>　　電氣設(shè)備接地的目的有三個(gè)：其一是為各電路的工作提供基準(zhǔn)電位；其二

107、是為了安全；其三是為了抑制干擾。</p><p>　　根據(jù)電氣設(shè)備回路性質(zhì)和接地目的，可將接地方式分為三類：安全接地、工作接地和屏蔽接地。</p><p>　　此外電磁干擾源硬件控制技術(shù)還有濾波技術(shù)、隔離技術(shù)、電路平衡結(jié)構(gòu)、雙絞線抗干擾接地、信號線間的抑制。漏電干擾防止措施。</p><p>　　第三章 軟件部分設(shè)計(jì)</p><p><

108、;b>　　3.1 工作流程</b></p><p>　　烤箱在上電復(fù)位后先處于停止加熱的狀態(tài)，這時(shí)可以用“+1”鍵設(shè)定預(yù)置溫度，顯示器顯示預(yù)定溫度；溫度設(shè)定好后就可以按啟動鍵啟動系統(tǒng)工作了。溫度檢測系統(tǒng)不斷定時(shí)檢測當(dāng)前溫度，并送往顯示器顯示，達(dá)到預(yù)定值后停止加熱并顯示當(dāng)前溫度；當(dāng)溫度下降到下限（比預(yù)定值低2℃）時(shí)再啟動加熱。這樣不斷重復(fù)上述過程，使溫度保持在預(yù)定溫度范圍之內(nèi)。啟動后不能再修改預(yù)

109、置溫度，必須按復(fù)位/停止鍵回到停止加熱狀態(tài)再重新設(shè)定的預(yù)置溫度。</p><p><b>　　3.2 功能模塊</b></p><p>　　根據(jù)上面對工作流程的分析，系統(tǒng)軟件可以分為以下幾個(gè)功能模塊：</p><p>　　a.鍵盤管理：監(jiān)測鍵盤輸入，接收溫度預(yù)置，啟動系統(tǒng)工作；</p><p>　　b.顯示：顯示設(shè)置溫

110、度及當(dāng)前溫度；</p><p>　　c.溫度檢測及溫度值變換：完成A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)字濾波；</p><p>　　d.溫度控制：根據(jù)檢測到的溫度控制電爐工作；</p><p>　　e.報(bào)警：當(dāng)預(yù)置溫度或當(dāng)前爐溫越限時(shí)報(bào)警。</p><p><b>　　3.3 資源分配</b></p><p>　　為

111、了便于閱讀程序，首先給出單片機(jī)資源分配情況。如表3.4.1-1所示。</p><p>　　程序存儲器：EPROM2764的地址范圍為0000H~1FFFH。</p><p>　　I/O口：P1.0~P1.3——鍵盤輸入；P1.6、P1.7——報(bào)警控制和電爐控制。A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809：通道0~ 7的地址為7FF8H~7FFFH，使用通道0。</p><p>　　

112、3.4 功能軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.4.1 鍵盤管理模塊</p><p>　　上電或復(fù)位后系統(tǒng)處于鍵盤管理狀態(tài)，其功能是監(jiān)測鍵盤輸入，接收溫度預(yù)置和啟動鍵。程序設(shè)有預(yù)置溫度合法檢測報(bào)警，當(dāng)預(yù)置溫度超過500℃時(shí)會報(bào)警并將溫度設(shè)定在500℃。鍵盤管理子程序流程圖如圖所示。</p><p>　　鍵盤管理子程序KIN：</p><p>

113、;　　KIN： ACAL CHK ；預(yù)置溫度合法性檢測</p><p>　　MOV BT1，ST1</p><p>　　MOV BT0，ST0 ；預(yù)置溫度送顯示緩沖區(qū)</p><p>　　ACALL DISP ；二次調(diào)用顯示子程序

114、延時(shí)去抖</p><p>　　ACALL KEY ；再檢測有無鍵按下</p><p>　　表3.4.1-1 溫度控制軟件數(shù)據(jù)存儲器分配表</p><p>　　LCALL DISP ；顯示預(yù)置溫度</p><p>　　KIN0： ACALL KEY

115、 ；讀鍵值</p><p>　　JZ KIN0 ；無鍵閉合和重新檢測</p><p>　　ACALL DISP</p><p>　　JZ KIN0 ；無鍵按下重新檢測</p><p>　　JB ACC.1，S10</p>&

116、lt;p>　　MOV A，#100 ；百位鍵按下</p><p><b>　　AJMP S</b></p><p>　　圖3.4.1-1 鍵盤管理子程序流程圖</p><p>　　S10： JB ACC.2，S1</p><p>　　MOV