2022年兰州商学院.docx

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1、精品学习资源毕业设书基于单计说明片机的电加热恒温掌握器的设计专业自动化同学姓名指导老师张 美 琪完成日期2021 年 6 月 8 日班级B 自动化 061学号0610630132欢迎下载精品学习资源基于单片机的电加热恒温掌握器的设计摘 要:随着国民经济的进展，人们需要对各中加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行监测和掌握；采纳单片机来对他们掌握不仅具有掌握便利，简洁和敏捷性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量；介绍了一种以 AT89S52为主要掌握器件，以 DS18B20为温度传感器的新型数字温度计设计方法，其硬件电路包括主掌握器，测温电路和显示

2、电路等；该温度计用于软件编写过程中对上下报警温度值设置，当温度不在设置范畴内时，可以报警；与传统的温度计相比，该数字温度计削减了外部硬件电路，具有低成本和易使用的特点；关 键 词 ： 单片机；恒温控制器；DS18B20欢迎下载精品学习资源Based on Monolithic Integrated Circuits Electric HeatingConstantTemperature Controllers DesignAbstract : Along with national economy development, the people need to each heating fur

3、nace、the heat-treatment furnace、in the reactor and the boiler the temperature carry on the monitor and the control. Not only uses the monolithic integrated circuit to come to them to control has the control to be convenient, simple and flexibilitybig and so onmerits, moreover mayenhance large scale

4、is accused thetemperature technical specification, thus can big enhance the product the quality and quantity.A new type digital thermometer is introduced,which take a micro controller unit as primary control component andDS18B20 as temperature sensor.The hardware circuit mainlyincludesmastercontroll

5、er,temperaturemeasurement circuitanddisplay circuit.Thesoftware development can be made up fromtemperature， when thetemperature is not in the rank ofwritten in，the thermometer can warning.Compared withthe traditional thermometer, this digital thermometer can reduceexternal hardware circuit, and it f

6、eatures low lost and easily use.Key words:Monolithic Integrated Circuit； Heating Constant； DS18B20欢迎下载精品学习资源目录1 概述 11.1 课题讨论的背景 11.2 课题讨论的意义 11.3 课题讨论的内容 2 2 系统的方案设计 22.1 系统设计要求 22.2 方案设计 22.2.1 掌握电路和温度设定电路方案与挑选32.2.2 测温电路方案挑选 32.2.3 显示模块的挑选方案和论证 42.2.4 加热电路方案挑选 42.2.5 单片机的挑选 42.2.6 单片机 AT89S5252.2.

7、7 总体电路设计 7 3硬件电路的设计 83.1 电路总体原理框图 83.2 系统各功能模块电路设计 93.2.1 最小系统 93.2.2 温度采集电路的设计 93.2.3 键盘和显示的设计 103.2.4 加热掌握电路的设计 113.2.5 报警及指示灯电路的设计 123.2.6 时钟电路及外部复位电路 133.2.7 电源电路 143.3 原理图的设计 154. 软件系统的设计 164.1. 主程序模块 164.2. 温度采集模块 174.3 键盘模块 184.4 显示模块 194.5 中断模块 204.6. 运算掌握模块 21 5设计总结 22欢迎下载精品学习资源参考文献 23致 谢 2

8、7附录 1 基于单片机的电加热恒温掌握器的设计电路原理图25附录 2 基于单片机的电加热恒温掌握器的设计的PCB图 25附录3程序清单25欢迎下载精品学习资源基于单片机的电加热恒温掌握器的设计1 概 述随着现代信息技术的飞速进展和传统工业改造的逐步实现，能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域；对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范畴不同、精度不同，就采纳的测温元件、测温方法以及对温度的掌握方法也将不同；产品工艺不同、掌握温度的精度不同、时效不同，就对数据采集的精度和采纳的掌握算法也不同；因而，对温度的测控方法多种多样；随着电子技术和微型运算机的快速进展，微机测量和掌握技术也得到了快速的

9、进展和广泛的应用；利用微机对温度进行测控的技术，也便随之而生，并得到日益进展和完善，越来越显示出其优越性；然而现有的温度传感元件大多为模拟器件（热电耦）体积 大、应用复杂、而且不简洁实现数字化等缺点，阻碍了应用领域的扩展；从实际应用动身选取了体积小、精度相对高的数字式温度传感元件DS18B20 作为温度采集器，单片机AT89S52 作为主控芯片，数码管作为显示输出，实现了对温度的实时测量与恒定掌握；1.1 课题讨论的背景温度掌握系统广泛应用于社会生活的各个领域,如家电、汽车、材料、电力电 子等 ,常用的掌握电路依据应用场合和所要求的性能指标有所不同；在工业企业中, 如何提高温度掌握对象的运行性

10、能始终以来都是掌握人员和现场技术人员努力解决的问题；这类掌握对象惯性大 ,滞后现象严峻 ,存在很多不确定的因素 ,难以建立精确的数学模型 ,从而导致掌握系统性能不佳,甚至显现掌握不稳固、失控现象；传统 的继电器调温电路简洁有用,但由于继电器动作频繁,可能会因触点不良而影响正 常工作；掌握领域仍大量采纳传统的PID掌握方式 ,但PID掌握对象的模型难以建立 , 并且当扰动因素不明确时,参数调整不便仍是普遍存在的问题；而采纳数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了 A/D 转换器，使得电路结构更加简洁，而且削减了温度测量转换时的精度缺失，使得测量温度更加精确；数字温度传感器DS18B20 只用

11、一个引脚即可与单片机进行通信，大大削减了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性；由于 DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了有用性；更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行范畴的温度检测；1.2 课题讨论的意义随着电子技术的进展和人们生活质量的提高，特殊是随着大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化；现代社会中，随着社会的进展、科技欢迎下载精品学习资源的进步以及工业水平的逐步提高，各种恒温掌握系统开头进人了工业以及其他领域，以单片机为核心的电热恒温掌握系统就是其中之一同时也标志了

12、恒温掌握领域成为了自动化时代的一员；它有用性强，功能比较齐全，使人们信任这是科技进步的成果；温度掌握是工业生产过程中常常遇到的过程掌握，特殊是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用，其温度的掌握成效直接影响着产品的质量，因而设计一种较为抱负的温度掌握系统是特别有价值的；1.3 课题讨论的内容本课题主要完成以下内容：A. 在明确系统功能要求的前提下设计出系统的总体结构；B. 方案设计，依据现场系统工作原理框图和系统的结构图以AT89S52 芯片为掌握核心，挑选掌握系统所需的硬件并进行系统硬件电路的设计；C. 在原理图的基础上设计 PCB 图；D. 完成系统的软件设计；2

13、 系统的方案设计2.1 系统设计要求A. 温度掌握范畴：室温 +10+90；B. 温度掌握精度： 0.5；C. 温度设置：可以由按键设置掌握温度；D. 显示：四位有效值显示；2.2 方案设计对课题进行深化的分析和摸索，可将整个系统分区为以下几部分：掌握电路、温度设定电路、测温电路、显示电路、加热电路；欢迎下载精品学习资源温度传感器显示器加热器单片机超越报警掌握器键盘图 2-1 系统总体框图2.2.1 掌握电路和温度设定电路方案与挑选掌握电路可以用硬件的方式实现，也可以用软件的方式实现，具体方案有三：A. 方案一可可以用运放等模拟电路搭接一个掌握器，用模拟方式实现PID掌握，对纯粹的水温掌握这是

14、足够的；但是附加的显示，温度的设定等功能，仍要附加很多电路，稍显麻烦；同样也可以用规律电路实现，但总体的电路设计和制作繁琐；B. 方案二可以使用 FPGA实现掌握功能，使用 FPGA时，电路设计比较简洁，通过相应的编程设计，可以很简洁实现掌握、显示、键盘等功能；是一种可选的方案；但与单片机相比较，价格较高，显得大材小用；C. 方案三可以使用单片机作为核心，同时可以实现掌握、显示、键盘等功能；电路设计和制作比较简洁，是一种特别好的方案；2.2.2 测温电路方案挑选A. 方案一可以使用热敏电阻作为测温元件，热敏电阻精度高，需要协作电桥电路，电路设计比较麻烦；B. 方案二可以使用热点偶作为测温元件，

15、热电偶在工业上应用比较广泛，测温精度比欢迎下载精品学习资源较高，性能牢靠，并有专用的热电偶测温电路；C. 方案三采纳半导体集成温度传感器作为测温元件，半导体温度传感器应用也比较广泛，精度、牢靠性都不错，价格适中，使用比价简洁，是一种较好的方案；2.2.3 显示模块的挑选方案和论证A. 方案一采纳 LED 液晶显示屏，液晶显示屏的显示功能强大，可显示大量文字、图形,显示多样、清楚可见，但是价格昂贵，需要的接口线多，所以在此设计中不采纳LED 液晶显示屏；B. 方案二采纳点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合，如采纳在显示数字显得太铺张，且价格也相对较高，

16、所以也不用此种作为显示；C. 方案三采纳 LED 数码管动态扫描 ,LED 数码管价格适中，对于显示数字最合适，而且采纳动态扫描法与单片机连接时，占用的单片机口线少；综上所述，所以采纳了 LED 数码管作为显示；2.2.4 加热电路方案挑选依据题目，可以使用电炉加热，当水温过高时，一般只能关掉加热器，让其自动冷却，加热电源选用 220V沟通电；A. 方案一采纳电力电子技术的 PWM 技术，掌握其功率实现较好的精度，但电路设计比较麻烦，制作难度比较大；B. 方案二可以使用固体继电器掌握加热器工作；固态继电器使用比较简洁，而且没有触电，可以频繁工作；是一个比较好的方案；2.2.5 单片机的挑选A.

17、 方案一采纳89C51作为硬件核心，采纳 Flash ROM ，内部具有 4KB ROM 储备空间，能于3V 的超低压工作，而且与 MCS-51系列单片机完全兼容，但是运用于电路设计中时由于不具备 ISP在线编程技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次插拔会对芯片造成肯定的损坏；B. 方案二欢迎下载精品学习资源采纳AT89S52,片内ROM 全都采纳 Flash ROM ，能以 3V 的超低压工作；同时，也与MCS-51系列单片机完全兼容；该芯片内部储备器为8KB ROM 储备空间，同样具有89C51的功能，且具有在线编程可擦除技术，当在对电

18、路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏；所以，挑选采纳 AT89S52单片机作为主掌握系统；2.2.6 单片机 AT89S52A. 主要性能a. 与MCS-51单片机产品兼容b. 8K字节在系统可编程 Flash储备器c. 1000次擦写周期d. 全静态操作： 0Hz33Hze. 三级加密程序储备器f. 32个可编程 I/O口线g. 三个16位定时器 /计数器h. 八个中断源i. 全双工 UART 串行通道j. 低功耗闲暇和掉电模式k. 掉电后中断可唤醒l. 看门狗定时器m. 双数据指针n. 掉电标识符B. 功能特性描述A

19、T89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8 位微掌握器，具有 8K 在系统可编程Flash 储备器；使用 Atmel公司高密度非易失性储备器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容；片上 Flash答应程序储备器在系统可编程，亦适于常规编程器；在单芯片上，拥有敏捷的 8位CPU和在系统可编程 Flash，使得 AT89S52为众多嵌入式掌握应用系统供应高敏捷、超有效的解决方案；AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash， 256字节RAM ，32位I/O 口线，看门狗定时器， 2个数据指针，三个16位定时器 /计数器，一个 6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振准时钟电

20、路；另外， AT89S52可降至 0Hz静态规律操作，支持 2种软件可挑选节电模式；闲暇模式下， CPU停止工作，答应 RAM 、定时器 /计数器、串口、中断连续工作；掉电爱护方式下， RAM 内容被储存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止；欢迎下载精品学习资源图 2-2 AT89S52 引脚结构图A. VCC: 电源B. GND: 地C. P0 口： P0口是一个 8位漏极开路的双向 I/O口；作为输出口，每位能驱动 8个TTL 规律电平；对 P0端口写“ 1”时，引脚用作高阻抗输入；当拜访外部程序和数据储备器时， P0口也被作为低 8位地址/数据复用；在这种模式

21、下， P0具有内部上拉电阻；在 flash编程时， P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节；程序校验时，需要外部上拉电阻；D. P1 口： P1口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向I/O 口， p1输出缓冲器能驱动4 个TTL 规律电平；对 P1 端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用；作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的缘由，将输出电流；此外， P1.0和P1.2分别作定时器 /计数器2的外部计数输入（ P1.0/T2）和时器 /计数器2的触发输入（ P1.1/T2EX）；在flash编程和校验时， P1口接收低 8位地址字节；E. P2

22、口： P2口是一个具有内部上拉电阻的 8位双向 I/O 口， P2输出缓冲器能驱动4个TTL 规律电平；对 P2端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用；作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的缘由，将输出电流；在拜访外部程序储备器或用16位地址读取外部数据储备器（例如执行MOVX欢迎下载精品学习资源DPTR）时F. P2 口送出高八位地址；在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送 1；在使用 8位地址（如 MOVX RI ）拜访外部数据储备器时， P2口输出 P2锁存器的内容；在flash编程和校验时， P2口也接收高 8位地址字节和一些掌握信号；G. P3

23、口： P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向 I/O口， p2输出缓冲器能驱动4 个TTL 规律电平；对 P3端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用；作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的缘由，将输出电流（ IIL ）；H. P3口亦作为 AT89S52特殊功能（其次功能）使用；在flash编程和校验时， P3口也接收一些掌握信号；I. RST: 复位输入；晶振工作时， RST脚连续 2 个机器周期高电平将使单片机复位； 看门 狗计 时完 成后， RST 脚输出 96 个晶振周期的高电 平；特 殊寄 存器AUXR 地址 8EH上的 DISRTO 位可以使此功能

24、无效； DISRTO 默认状态下，复位高电平有效；J. ALE/PROG：地址锁存掌握信号（ ALE ）是拜访外部程序储备器时，锁存低8 位地址的输出脉冲；在 flash编程时，此引脚（ PROG）也用作编程输入脉冲；在一般情形下， ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用；然而，特殊强调，在每次拜访外部数据储备器时，ALE 脉冲将会跳过；假如需要，通过将地址为 8EH的SFR的第0位置“ 1”， ALE 操作将无效；这一位置“ 1”， ALE 仅在执行 MOVX 或MOVC 指令时有效；否就， ALE 将被柔弱拉高；这个 ALE 使能标志位（地址为 8EH的S

25、FR的第 0位）的设置对微掌握器处于外部执行模式下无效；K. PSEN:外部程序储备器选通信号（ PSEN）是外部程序储备器选通信号；当 AT89S52从外部程序储备器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在拜访外部数据储备器时， PSEN将不被激活；L. EA/VPP: 拜访外部程序储备器掌握信号；为使能从0000H到FFFFH的外部程序储备器读取指令， EA必需接GND；为了执行内部程序指令， EA应当接VCC；在flash编程期间， EA也接收12伏VPP电压；M. XTAL1: 振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端；N. XTAL2: 振荡器反相放大器的输出端；2.

26、2.7 总体电路设计本着简洁有用的原就，最终挑选以下方案：欢迎下载精品学习资源A. 测温电路选用 DS18B20集成数字测温电路；B. 功率掌握电路选用继电器掌握；C. 掌握芯片选用常见的 AT89S52；D. 显示方式选用数码管显示；E. 键盘采纳 43的扫描键盘；3硬件电路的设计3.1 电路总体原理框图温度测量及加热系统掌握的总体结构如图3-1所示；系统主要包括现场温度采集、实时温度显示、加热掌握参数设置、加热电路掌握输出、与报警装置和系统核心AT89S52单片机作为微处理器；DS18B20LED显示加热器AT89S52超越报警固态继电器SSR-40DA键盘图 3-1 系统总体原理框图温度

27、采集电路以数字量形式将现场温度传至单片机；单片机结合现场温度与用户设定的目标温度，依据已经编程固化的模糊掌握算法运算出实时掌握量；以此掌握量掌握固态继电器开通和关断，打算加热电路的工作状态，使水温逐步稳固于用户设定的目标值；在水温到达设定的目标温度后，由于自然冷却而使其温度下降时，单片机通过采样回的温度与设置的目标温度比较，做出相应的掌握， 开启加热器；当用户需要比实时温度低的温度时，此电路可以利用风扇降温；系统运行过程中的各种状态参量均可由数码管实时显示；欢迎下载精品学习资源3.2 系统各功能模块电路设计3.2.1 最小系统AT89S52单片机为 40引脚双列直插芯片 ,有四个 I/O 口（

28、 P0、P1、P2、P3）， AT89S52单片机共有 4个8位的I/O口（ P0、P1、P2、P3），每一条 I/O线都能独立地作为输出或输入；单片机的最小系统电路原理图如图3-2所示， 18引脚和 19引脚接时钟电路，XTAL1 接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输入，XTAL2 接外部晶振和微调电容的另一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输出；第9引脚为复位输入端，接上电容，电阻及开关后能够形成上电复位电路；欢迎下载精品学习资源3.2.2 温度采集电路的设计图 3-2最小系统电路原理图欢迎下载精品学习资源温度采集电路模块如图3-3所示； DS18B20内部结构主要由四

29、部分组成： 64位光刻ROM 、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH 和TL 、配置寄存器；其中DQ为数字信号输入 /输出端； GND为电源地； VDD 为外接供电电源输入端；欢迎下载精品学习资源图 3-3 温度采集电路原理图DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例 :用16位符号扩展的二进制补码读数形式供应，以 0.0625 /LSB形式表达，其中 S为符号位；这是 12位转化后得到的 12位数据，储备在 DS18B20的两个 8比特的 RAM 中，二进制中的前面 5位是符号位，假如测得的温度大于0，这 5位为0，只要将测到的数值乘于 0.0625即可得到实际温度；

30、假如温度小于0，这5位为 1，测到的数值需要取反加1再乘于 0.0625即可得到实际温度；3.2.3 键盘和显示的设计键盘采纳行列式和外部中断相结合的方法，图3-4中各按键的功能定义如下表 1；其中设置键与单片机的 INT0 脚相连,S0 - -S9、YES、NO用四行三列接单片机 P0 口， REST键为硬件复位键，与 R、C构成复位电路；键盘模块电路如图 3-4所示；表 3-1 ：按键功能按键键名功能REST复位键使系统复位RET设置键使系统产生中断，进入设置状态S0 S9数字键设置用户需要的温度YES确认键用户设定目标温度后进行确认NO清除键用户设定温度错误或按了YES 键后使用欢迎下载

31、精品学习资源欢迎下载精品学习资源3.2.4 加热掌握电路的设计图 3-5 显示接口电路原理图欢迎下载精品学习资源图3-4 键盘接口电路原理图显示采纳 4位共阳 LED 显示方式 ,显示内容有温度值的十位、个位及小数点后两位；用P2口作为段控码输出，并用 74ALS244 作驱动； P1.0P1.2和P0.7作为位控码输出，用 PNP型三极管做驱动；模块电路如图 3-5所示；用于在闭环掌握系统中对被控对象实施掌握，被控对象为电热杯，其功率为400W，采纳对加在电热杯两端的电压进行通断的方法进行掌握，以实现对水加热功率的调整，从而达到对水温掌握的目的；对电炉丝通断的掌握采纳SSR-40DA固态继电

32、器；它的使用特别简洁，只要在掌握端TTL 电平，即可实现对继电器的开关，使用时完全可以用 NPN型三极管接成电压跟随器的形式驱动；当单片机的P1.3 为高点平常，三极管驱动固态继电器工作接通加热器工作，当单片机的P1.3为低电平常固态继电器关断，加热器不工作；掌握电路图如图3-6所示；欢迎下载精品学习资源图 3-6 加热掌握电路原理图3.2.5 报警及指示灯电路的设计当设定的目标温度达到时需用声音的形式提示用户，此时蜂鸣器为三声断续的滴答滴答的叫声；系统中我们设计了越限报警，当温度低于设置的目标温度10度或高于 10度时蜂鸣器为连续不断的滴答滴答叫声；当单片机P1.7输出高电平常， 三极管导通

33、，蜂鸣器工作发出报警声；P1.7为低电平常三极管关断，蜂鸣器不工 作；D1 为电热杯加热指示灯，P1.5低电平有效； D0为检测到 DS18B20的指示，高电平有效； D10为降温指示灯，低电平有效；报警及指示灯电路如图3-7所示；图 3-7 报警及指示灯电路原理图欢迎下载精品学习资源3.2.6 时钟电路及外部复位电路单片机内部有一个高增益反向放大器，输入端为芯片引脚，输出端为引脚； 而在芯片外部和之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳固的自激振荡 器；晶体震荡频率高，就系统的时钟频率也高，单片机运行速度也就快，但反过 来运行速度快对储备器的速度要求就高，对印制电路板的工艺要求也高，所以

34、， 这里使用震荡频率为 12MHz 的石英晶体；震荡电路产生的震荡脉冲并不直接是使用，而是经分频后再为系统所用，震荡脉冲经过二分频后才作为系统的时钟信号；在设计电路板时，振荡器和电容应尽量靠近单片机，以防止干扰；需要留意的是：电路板时，振荡器和电容应尽量安装得与单片机靠近，以减小寄生电容的存在更好的保证振荡器稳固、牢靠的工作电路图如图 3-8所示；图3-8 时钟电路原理图单片机的复位电路分上电复位和按键复位两种方式；A. 上电复位：在加电之后通过外部复位电路的电容充电来实现的；当Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就完成了系统的初始化电路原理图；RST上的电压必需保

35、证在斯密特触发器的阀值电压以上足够长时间，满意复位操作 的要求；B. 按键复位：程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为了摆脱困境，也需按复 位键以重新启动； RST引脚是复位信号的输入端，复位信号是高电平有效；按键复位又分按键脉冲复位（图3-9）和按键电平复位；电平复位将复位端通过电阻与Vcc相连，按键脉冲复位是利用 RC分电路产生正脉冲来达到复位的；C. 留意：由于按键脉冲复位是利用 RC微分电路产生正脉冲来达到复位的；所以电平复位要将复位端通过电阻与Vcc相连.如复位电路中 R、C的值挑选不当，使复位时间过长，单片机将处于循环复位状态；故本设计采纳按键复位；欢迎下载精品学习资源欢迎

36、下载精品学习资源3.2.7 电源电路图 3-9 外部复位电路原理图欢迎下载精品学习资源掌握系统主掌握部分电源需要用 5V 直流电源供电，其电路如图 3-10所示，把频率为 50Hz、有效值为 220V的单相沟通电压转换为幅值稳固的 5V 直流电压；其主要原理是把单相沟通电经过电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路转换成稳固的直流；由于输入电压为电网电压，一般情形下所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因而电源变压器的作用显现出来起到降压作用；降压后仍是沟通电压，所以需要整流电路把沟通电压转换成直流电压；由于经整流电路整流后的电压含有较大的沟通重量，会影响到负载电路的正常工作；需通过低

37、通滤波电路滤波，使输出电压平滑；稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，从而获得稳固性足够高的直流电压；电路使用集成稳压芯片 LM7805 解决了电源稳压问题；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源3.3 原理图的设计图 3-10 电源部分连线原理图欢迎下载精品学习资源A. 使用Protel进行电路板设计原理图，步骤如图 3-11所示；开头新建原理图 New- SCH添加元件库 Add/ Remove Library调出元件 Find-Place元件布局连线设置元件属性存盘Save终止欢迎下载精品学习资源图 3-11 protel 设计的流程图B. 在完成原理

38、图的基础上生成 PCB，其步骤如图 3-12所示；开头新建印制板图New-PCB规划电路板添加元件库Add/Remove更新 PCB元件布局走线设置丝印字存盘Save终止图 3-12 制作 PCB 板的流程4. 软件系统的设计系统的软件由三大模块组成：主程序模块、温度采集模块、键盘模块、显示模块、中断模块和运算掌握模块；4.1. 主程序模块主程序主要完成加热掌握系统各部件的初始化和实现各功能子程序的调用， 以及实际测量中各个功能模块的和谐在无外部中断申请时，单片机通过循环对外 部温度进行实时显示；把设置键作为外部中断0，以便能对数字按键进行相应处理；主程序流程图如图 4-1所示；欢迎下载精品学

39、习资源开头系统初始化读取温度温度显示是否有键按下？Y按键处理N调比较程序越限？Y报警N继电器掌握图 4-1 主程序流程图4.2. 温度采集模块温度测量通过 DS18B20数字温度传感器测量将测得量转换为数字量接入AT89S52单片机中；在通过与掌握温度比较对固态继电器进行掌握；温度采集流程图如图 4-2所示；欢迎下载精品学习资源开头DS18B20初始化跳过 ROM温度转换指令延时等待DS18B20初始化匹配 ROM读出温度指令读出温度值终止图 4-2 温度采集流程图4.3 键盘模块系统设置了 14键的键盘用于实现人机交换；用户可以通过键盘直接设置和查询考勤机的相关参数； 14个按键分为 4排，

40、在 P1口高4位和低 4位的规律掌握下轮番扫描；对应代表 09 十个数字键及“ Set”等4个功能键；键盘扫描流程图如图 4-3所示；欢迎下载精品学习资源开头键盘扫描有键闭合？YN延时去键抖动扫描键盘找到闭合键？NY运算键值N闭合键释放？建立无效标志Y建立有效标志返回欢迎下载精品学习资源4.4 显示模块图 4-3 键盘扫描流程图欢迎下载精品学习资源4位LED 数码管显示，采纳的是动态扫描，其中不同位显示时间间隔可以通过调整延时程序的延时长短来完成；数码管显示的时间间隔也能确定数码管显示时的亮度，如显示的时间间隔长，显示时数码管的亮度将亮些；如显示时间间隔过长的话，数码管显示时将产生闪耀现象；所

41、以，在调显示时间间隔时要考虑到数码管的亮度和不产生闪耀现象，其流程图如图4-4所示；欢迎下载精品学习资源开头置七段码首地址将七段码送显示端口N四个端口的数据全送完否？Y送位扫描信号调延时 1us子程序Y四位扫描完否？N置下一组七段码起始位置欢迎下载精品学习资源4.5 中断模块图 4-4 显示流程图欢迎下载精品学习资源图4-5为中断子程序流程图，程序执行过程中，答应外部或内部大事通过硬件打断程序的执行，使其转向为处理外部或内部大事的中断服务程序中去；完成中断服务程序后， CPU连续原先被打断的程序，这个主要是为了保证整个软件程序在运行时可以达到中断从而使系统进一步达到完善；欢迎下载精品学习资源开

42、头中断爱护寄存器内容调键扫描子程序调键处理子程序调显示子程序调温度处理子程序N温度设定完？Y调比较子程序复原寄存器内容返回欢迎下载精品学习资源4.6. 运算掌握模块图 4-5 中断流程图欢迎下载精品学习资源系统为一温度掌握系统，由于无法准确确定电炉的物理模型，因而无法建立其数学模型和传递函数；加热器为一惯性系统，采纳模糊掌握的方法，通过多次温度测量模糊运算当用户设定目标温度时需提前关断加热器的温度，利用加热器自身的热惯性使温度上升到其设定温度；每隔 5 摄氏度我们进行一次温度测量，并当达到其温度时关断加热器记录下因加热器的热惯性而上升的温度值；从而可以建立热惯性的温度差值表，在程序中利用查表法

43、，查出相应设定温度对应的关断温度；通过对设置的目标温度与温控系统监测温度进行差值处理就可近似的求出单片机的提前关断温度；程序流程图如图 4-4所示；欢迎下载精品学习资源设温设设温实设温设设温实设温设设温实设温设设温实温-2 度温+1.4 度温-2 度温+1.5 度温-2 度温+1.2 度温-1 度温+1度开头设温（ 38H）实温（ 29H单元）？NY设温 25度？ N设温 50度？ N设温 80度？ NYYY设温 90度？ NY设温- 实温 3？N设温- 实温 3？N设温- 实温 3？N设温- 实温 3？NYYYY返回图 4-6 模糊掌握算法子程序流程图设计总结在刚一拿到这个设计题目时，我很茫然，不知道怎么着手去弄，有时候感觉自己就快坚持不下去了，感觉很辛苦，仍产生了舍弃了的念头，但是我仍是坚持下来了，由于我知道它对我来说具有很大的挑战性，我要去克服我的薄弱环节， 我挑选了拼搏，后来就渐渐的进入了状态，思路也逐步的清楚了，历经了几个月的奋战，紧急而又充实的毕业设计最终落下了帷幕；回想这段日子的经受