基于单片机的恒温控制器的设计与制作

基于单片机的恒温箱控制系统设计一、引言在现代科技的众多应用领域中，恒温控制技术扮演着至关重要的角色。

无论是在医疗、化工、科研还是在食品加工等行业，对环境温度的精确控制都有着严格的要求。

恒温箱作为实现恒温控制的重要设备，其性能的优劣直接影响到相关工作的质量和效率。

基于单片机的恒温箱控制系统凭借其精度高、稳定性好、成本低等优点，得到了广泛的应用。

二、系统总体设计（一）设计目标本恒温箱控制系统的设计目标是能够在设定的温度范围内，精确地控制箱内温度，使其保持恒定。

温度控制精度为±05℃，温度调节范围为 0℃ 100℃。

（二）系统组成该系统主要由温度传感器、单片机、驱动电路、加热制冷装置和显示模块等部分组成。

温度传感器用于实时采集恒温箱内的温度数据，并将其转换为电信号传输给单片机。

单片机作为核心控制单元，对采集到的温度数据进行处理和分析，根据预设的控制算法生成控制信号，通过驱动电路控制加热制冷装置的工作状态，从而实现对箱内温度的调节。

显示模块用于实时显示箱内温度和系统的工作状态。

三、硬件设计（一）单片机选型选择合适的单片机是系统设计的关键。

考虑到系统的性能要求和成本因素，本设计选用了_____型号的单片机。

该单片机具有丰富的片上资源，如 ADC 转换模块、定时器/计数器、通用 I/O 口等，能够满足系统的控制需求。

（二）温度传感器选用_____型号的数字式温度传感器，其具有高精度、低功耗、响应速度快等优点。

传感器通过 I2C 总线与单片机进行通信，将采集到的温度数据传输给单片机。

（三）驱动电路驱动电路用于控制加热制冷装置的工作。

加热装置采用电阻丝加热，制冷装置采用半导体制冷片。

驱动电路采用_____芯片，通过单片机输出的控制信号来控制加热制冷装置的通断，从而实现温度的调节。

（四）显示模块显示模块选用_____型号的液晶显示屏，通过单片机的并行接口与单片机进行连接。

显示屏能够实时显示箱内温度、设定温度以及系统的工作状态等信息。

基于单片机的PID恒温控制系统设计1. 引言恒温控制系统在现代工业生产中起着至关重要的作用，它能够确保生产过程中的温度稳定，从而保证产品质量和生产效率。

而PID控制器作为一种常用的控制器，具有简单易实现、稳定可靠等优点，被广泛应用于恒温控制系统中。

本文基于单片机的PID恒温控制系统设计，旨在研究和实现一种高效、精确的恒温控制方案。

2. 系统设计原理2.1 PID控制原理PID控制器是由比例项（P项）、积分项（I项）和微分项（D项）组成的。

比例项根据当前误差与设定值之间的差距来调整输出；积分项根据误差累积来调整输出；微分项根据误差变化率来调整输出。

PID控制器通过不断调整输出值与设定值之间的差距，使得系统能够快速、稳定地达到设定值。

2.2 单片机原理单片机是一种高度集成化、功能强大的微处理器芯片。

它具有处理能力强、可编程性好等特点，在工业控制领域得到广泛应用。

单片机可以通过输入输出端口与外部设备进行信息交互，通过控制算法调整输出信号，实现对恒温控制系统的精确控制。

3. 系统硬件设计3.1 传感器恒温控制系统中的传感器用于实时监测温度值，并将其转化为电信号输入给单片机。

常用的温度传感器有热电偶、热敏电阻等。

本设计中选择热敏电阻作为温度传感器。

3.2 控制器本设计中选择常用的STC89C52单片机作为控制器，它具有丰富的外设接口和高性能的处理能力，能够满足恒温控制系统的需求。

3.3 作动器作动器是恒温控制系统中负责调节环境参数（如加热、冷却等）以实现恒温目标的设备。

本设计中选择继电器作为作动器，它可以根据单片机输出信号来切换加热和冷却设备。

4. 系统软件设计4.1 温度采集与处理单片机通过模拟输入端口采集到来自传感器的模拟信号，然后通过模数转换器将其转化为数字信号。

接下来，通过算法对采集到的温度值进行处理，得到误差值。

4.2 PID算法实现PID算法的实现是整个恒温控制系统的核心。

根据采集到的误差值，通过比例、积分和微分三个参数来调整输出信号。

基于单片机的恒温箱控制系统设计一．课程设计内容运用所学单片机、模拟和数字电路、以及测控系统原理与设计等方面的知识，设计出一台以AT89C52为核心的恒温箱控制器，对恒温箱的温度进行控制。

完成恒温箱温度的检测、控制信号的输出、显示及键盘接口电路等部分的软、硬件设计，A/D和D/A转换器件可自行确定，利用按键（自行定义）进行温度的设定，同时将当前温度的测量值显示在LED上。

恒温箱控制器要求如下：1）目标稳定温度范围为100摄氏度――50摄氏度。

2）控制精度为±1度。

3）温度传感器输入量程：30摄氏度――120摄氏度，电流4――20mA。

加热器为交流220V，1000W电炉。

二．课程设计应完成的工作1）硬件部分包括微处理器（MCU）、D/A转换、输出通道单元、键盘、显示等；2）软件部分包括键盘扫描、D / A转换、输出控制、显示等； 3）用PROTEUS软件仿真实现；4）画出系统的硬件电路结构图和软件程序框图；5）撰写设计说明书一份(不少于2000字)，阐述系统的工作原理和软、硬件设计方法，重点阐述系统组成框图、硬件原理设计和软件程序流程图。

说明书应包括封面、任务书、目录、摘要、正文、参考文献(资料)等内容，以及硬件电路结构图和软件程序框图等材料。

注：设计说明书题目字体用小三，黑体，正文字体用五号字，宋体，小标题用四号及小四，宋体，并用A4纸打印。

三．课程设计进程安排序号课程设计各阶段名称 1 总体设计，硬件设计 2日期、周次 2021年12月24日~25日，17周绘制软件程序流程图，编写软件 2021年12月26日~28日，17周 13 4 5 软、硬件仿真调试软、硬件仿真调试撰写设计说明书 2021年12月27日，18周 2021年1月2日~3日，18周 2021年1月4日，18周四、．设计资料及参考文献1．王福瑞等．《单片微机测控系统设计大全》．北京航空航天大学出版社，19992．《现代测控技术与系统》韩九强清华大学出版社 2021.9 3．《智能仪器》程德福，林君主编机械工业出版社 2021年2月 4．《测控仪器设计》浦昭邦，王宝光主编机械工业出版社 2001 5．Keil C51帮助文档五．成绩评定综合以下因素：(1) 说明书及设计图纸的质量(占60%)。

科技资讯科技资讯S I N &T NOLOGY I NFORM TI O N2008N O .13SC I ENC E &TEC HN OLO GY I NFO RM ATI O NI T 技术一般意义下的温度控制装置已经广泛地应用到国内外的工业、医疗及日常生活领域,其种类繁多,控制方式及控制手段不胜枚举,其概念也并不新奇。

然而温度控制技术在工程应用中,在专用化和高指标方面还有很大的发展空间,还有需要我们进一步开发与探索的实际问题。

在一些重点实验室中,以及在进行一些特殊实验时,对恒温控制系统的恒温控制要求非常严格,并且控制温度范围比较广泛,同时要求在各个不同的实验时间能够对温度进行调节,为此相继研制出了一些恒温控制系统,但都是用电子电路所构成。

在本文中,笔者采用单片机进行恒温控制系统的设计,使实验室恒温控制系统更可靠、更灵敏、更灵活,控制温度范围更广,更具有应用价值。

从设计要求角度考虑,该控制系统要具有以下功能和特点:1)系统提供电源加热装置;2)显示设定温度和实验室实时温度,控制精度误差小于±2摄氏度,显示精确到1℃;3)可随意预置实验室温度;4)温度超出规定范围则需发声报警。

该系统应具有温度检测、电热控制、温度预置、温度显示及报警等电路。

1硬件设计温度是工业对象中主要的被控参数之一,如冶金、机械、食品、化工各类工业中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等,对工件的处理温度要求严格控制。

控制过程是这样的:单片机定时对炉温进行检测,经A /D 转换得到相应的数字量,再送到微机进行判断和运算,得到应有的控制量,去控制加热功率,从而实现对温度的控制。

本文基于单片机的恒温控制系统的结构框图如图1所示。

1.1主机部分采用M S C-51单片机作为控制主机并选用E P RO M 2764芯片作为程序存储器。

应用M S C-51单片机控制温度检测、温度显示、声音报警和可控硅电热电路。

单片机综合设计恒温控制器专业班级：测控102学生姓名：罗丽娇学号 : 120103107056 指导老师：程万胜基于单片机的恒温控制器的设计与实现一. 设计目的在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。

例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。

采用单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。

因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题，以单片机为主要核心的应用技术已成为一项新的工程应用技术。

单片机以其集成度高、运算速度快、体积小、运行可靠、价格低廉等优势，在过程控制系统、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电器以及网络技术等方面得到了广泛的应用。

温度控制系统是比较常见的和典型的过程系统，温度是工业生产过程中重要的被控参数之一，在冶金、机械、食品、化工等各类工业生产过程中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉，对工件的处理温度等均需要对温度严格控制。

利用单片机、温度传感器实现对温度的控制，具有体积小、编程简单、价格低的优点，在发电厂、纺织、食品、医药、仓库等许多领域得到了很快的应用。

因此具有很好的发展前景和可靠的使用价值。

二. 总体设计1. 研究内容及创新点：本设计是将温度通过DS18B20（常用的温度传感器，具有体积小，硬件开消低，抗干扰能力强，精度高的特点。

）进行采样并转换为0-5V的电压信号进入AT89c51（芯片）单片机，从I/O口输出到液晶屏显示其温度。

同时显示电路显示设定的恒温值，恒温值在一定范围内可调。

当实际温度高于设定的恒定温度1℃时，单片机发出指令信号，继电器吸合，风扇开始吹风。

当温度低于设定的恒温值1℃时，单片机发出指令信号，继电器断开，风扇停止吹风。

基于单片机的温度控制器设计与实现随着科技的不断发展，电器产品已经成为了我们生活中必不可少的重要组成部分。

然而，在电器产品的使用过程中，由于温度不断上升，很容易导致设备出现故障，甚至出现火灾的危险。

因此，研发一种基于单片机的温度控制器就变得十分必要。

一、控制器的设计方案本文提出的基于单片机的温度控制器采用的是DS18B20数字温度传感器来检测当前环境温度。

然后，通过单片机内部的AD转换器将传感器所检测到的模拟量信号转化成数字信号，再经过一系列复杂运算得到目标控制温度。

此时，单片机将模拟输出信号转化成数字信号，通过PWM控制技术产生相应的电压直接驱动加热/冷却设备，完成温度的控制。

二、温度控制器的实现过程温度控制器的具体实现过程如下：1. 初始化单片机GPIO口（上电时预设参数）；2. 配置定时器/计数器的工作模式，设置输出控制电平和周期；3. 程序开始执行后，进入循环体中，程序持续读取DS18B20温度传感器所测得的模拟量信号并将其转化成数字量；4. 根据从传感器中读到的模拟信号计算出当前环境的温度并与目标控制温度进行比较。

当当前温度小于目标控制温度时，程序启动加热设备，当当前温度大于目标控制温度时，程序便启动冷却设备。

三、单片机温度控制器的主要特点1. 精度高：该控制器所采用的数字温度传感器DS18B20采用的是DS18B20数字温度传感器，能够实现精度在±0.5℃的测量；2. 控制精准：由于数字技术的应用，温度控制精度非常高，并且与人的手动操作不同，单片机的控制器具备更高的精准控制能力；3. 低成本：由于单片机和传感器都可以大量生产，因此造价非常低廉，成本大大降低。

四、结论基于单片机的温度控制器的研发和应用已经在各种电器产品中得到广泛应用。

本文通过分析设计方案、实现过程和主要特点，揭示了它与其它控制器相比的优点。

综上所述，该温度控制器精度高、控制精确，且成本低廉，可望成为电器产品中的重要构成部分。

基于单片机的智能温控系统的设计与实现课程设计报告设计名称基于单片机的智能温控系统的设计与实现学校陕西电子科技职业学院学院电子工程学院学生姓名王一飞班级1507指导教师聂弘颖时间2017年10月23日一、概述随着嵌入式技术、计算机技术、通信技术的不断发展与成熟。

控制系统以其直观、方便、准确、适用广泛而被越来越广泛地应用于工业过程、空调系统、智能楼宇等。

恒温控制系统，控制对象是温度。

温度控制在日常生活及工作领域应用的相当广泛，比如温室、水池、发酵缸、电源等场所的温度控制，而以往温度控制是由人工完成的而且不够重视，其实在很多场所温度都需要监控以防止发生意外。

针对此问题，本系统设计的目的是实现一种可连续高精度调温的温度控制系统，它应用广泛，功能强大，小巧美观，便于携带，是一款既实用又廉价的控制系统。

本项目设计是对温度进行实时监测与控制，设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功能：被控温度范围可以调整，初始范围25<=T<=35。

如果被测温度在25度到35度之间，则既不加热，又不报警；如果被测温度小于25度，则既加热，又报警；如果被测温度大于35度，则报警，不加热。

数码管显示温度，温度精确到整数。

二、方案设计采用单片机+单总线DS18B20的方案，其中单片机采用51兼容系列三、详细硬件设计及原件介绍3.1 单片机最小系统在基于单片机的应用系统中，其核心是单片机的最小系统，而单片机又是最小系统的核心，为了方便起见，采用的单片机型号是：STC89C52RC,内部资源有：8KB FLASH ,512B SRAM,4个8位I/O,2个TC,1个UART，带ISP和IAP功能。

是近年来流行的低端51单片机。

时钟电路采用12.0M晶体，复位电路采用简单的RC复位电路。

R=10K,C=10uF，详细电路见总体原理图3.2 DS18B20简介DS18B20是采用“1-wire”一线总线传输数据的集成温度传感器，信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出，因此从中央处理器到DS18B20仅需连接一条线。

基于单片机的恒温控制系统的设计与
实现
以下是基于单片机的恒温控制系统的设计与实现的相关介绍：
恒温控制系统是一种能够将温度维持在设定范围内的系统，广泛应用于工业、农业、医疗等领域。

本设计以单片机为核心，通过温度传感器实时监测环境温度，并使用PID 算法对加热器或冷却器进行控制，以实现恒温控制的目的。

系统主要由以下几个部分组成：
1. 温度传感器：用于实时测量环境温度，一般选用热电偶或热电阻等传感器。

2. 单片机：作为系统的控制核心，负责处理温度传感器的数据，计算控制量，并输出控制信号。

3. 执行机构：根据单片机输出的控制信号，对加热器或冷却器进行相应的操作，以实现温度的调节。

4. 显示模块：用于显示当前温度和设定温度等信息，可选用 LED 数码管或液晶屏等。

5. 按键模块：用于设置恒温控制系统的参数，如设定温度、PID 参数等。

在软件设计方面，系统采用 PID 算法对温度进行控制。

PID 控制器通过对误差信号进行比例、积分和微分运算，生成控制信号，从而实现对温度的精确控制。

在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的硬件元件，并进行相应的软件编程和调试。

通过合理的设计和实现，可以构建一个性能稳定、控制精度高的恒温控制系统。

希望以上内容对你有所帮助。

如果你有更多需求，请提供详细信息，以便我更好地为你解答。

基于单片机的恒温箱温度控制系统的设计课程设计题目：单片机恒温箱温度控制系统的设计本课程设计要求：本温度控制系统为以单片机为核心，实现了对温度实时监测和控制，实现了控制的智能化。

设计恒温箱温度控制系统，配有温度传感器，采用DS18B20数字温度传感器，无需数模拟∕数字转换，可直接与单片机进行数字传输，采用了PID控制技术，能够使温度保持在要求的一个恒定范围内，配有键盘，用于输入设定温度；配有数码管LED用来显示温度。

技术参数和设计任务：1、利用单片机AT89C2051实现对温度的控制，实现保持恒温箱在最高温度为110℃。

2、可预置恒温箱温度，烘干过程恒温控制，温度控制误差小于±2℃。

3、预置时显示设定温度，恒温时显示实时温度，采用PID控制算法显示精确到0.1℃。

4、温度超出预置温度±5℃时发出声音报警。

5、对升、降温过程没有线性要求。

6、温度检测部分采用DS18B20数字温度传感器，无需数模拟∕数字转换，可直接与单片机进行数字传输7、人机对话部分由键盘、显示和报警三部分组成，实现对温度的显示、报警。

一、本课程设计系统概述1、系统原理选用AT89C2051单片机为中央处理器，经过温度传感器DS18B20对恒温箱进行温度采集，将采集到的信号传送给单片机，在由单片机对数据进行处理控制显示器，并比较采集温度与设定温度是否一致，然后驱动恒温箱的加热或制冷。

2、系统总结构图总体设计应该是全面考虑系统的总体目标，进行硬件初步选型，然后确定一个系统的草案，同时考虑软硬件实现的可行性。

总体方案经过重复推敲，确定了以美国Atmel公司推出的51系列单片机为温度智能控制系统的核心，并选择低功耗和低成本的存储器、数码显示器等元件，总体方案如下图：图1系统总体框图二、硬件各单元设计1、单片机最小系统电路单片机选用Atmel公司的单片机芯片AT89C2051 ,完全能够满足本系统中要求的采集、控制和数据处理的需要。

关头词STC89C52单片机；PT100；LCD显示电路；ADC0809之五兆芳芳创作第2章系统总体计划设计2.1 系统总体设计计划本系统采取了STC89C52作为处理器，以PT100为温度传感器的温度收集系统，并通过ADC0809进行模数转换，该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记实当前的时间.其主要包含：电源模块、温度收集模块、按键处理模块、实时时钟模块、数据存储模块、报警电路模块、LCD显示模块、通讯模块以及单片机最小系统.硬件系统原理框图如图2-1..这两种数码管的驱动方法是不合的.当需要点亮共阳极数码管的一段时，公共段需接高电平，该段的段选线接低电平.从而该段被点亮.当需要点亮共阴极数码管的一段时，公共段需接低电平，该段的段选线接高电平，该段被点亮.计划二：LCD显示电路多采取1602液晶.1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块.它由若干个5X7或5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的距离，每行之间也有距离，起到了字符间距和行间距的作用.基于精确显示，拟采取计划二.按键输入电路一般键盘电路有两种：独立式键盘和矩阵式键盘.计划一：独立式键盘中，各按键相互独立，每个按键各接一根输入线，每根输入线上的按键任务状态不会影响其它输入线上的任务状态.因此，通过检测输入线的电平状态就可以很容易的判断按键是否被按下了.独立式键盘电路配置灵活，软件结构复杂.但每个按键需占用一根输入线，在按键数量较多时，输入口浪费大，电路结构显得很复杂，故此种按键适用于按键较少或操纵速度较高的场合.计划二：矩阵式键盘由行线和列线组成，按键位于行、列的穿插点上，辨别连接到按键开关的两端.行线通过上拉电阻接到VCC上.平时无按键动作时，行线处于低电平状态，而当有按键按下时，列线电平为低，行线电平为高.这一点是识别矩阵式是否被按下的关头所在.因此，各按键彼此将相互影响，所以必须将行、列线信号配合起来并作适合的处理，才干确定闭合键的位置.很明显，在按键数量较多的场合，矩阵式键盘与独立式键盘相比，要节省良多的I/O口.由于本系统只需要4个按键，故选择独立式键盘.第3章硬件电路设计3.2单片机最小系统电路在温度控制系统设计中，控制焦点是STC89C52单片机，该单片机为52系列增强型8位单片机，它有32个I/O 口，片内含4K FLASH工艺的程序存储器，便于用电的方法瞬间擦除和改写，并且价钱廉价，其外部晶振为12MHz，一个指令周期为1μS.使用该单片机完全可以完成设计任务，其最小系统主要包含：复位电路、震荡电路以及存储器选择模式（EA脚的凹凸电平选择），电路如下图图3-1 单片机最小系统电路3.3 系统电源电路的设计本系统采取电源稳压芯片是LM2596，该开关电压调节器是降压型电源办理单片集成电路，能够输出3A的驱动电流，输出电压是+5v,输入电压是+24v,同时具有很好的线性和负载调节特性.该器件内部集成频率抵偿和固定频率产生器，开关频率为150KHz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件.该器件还有其他一些特点：在特定的输入电压和输出负载的条件下，输出电压的误差可以包管在±4%的规模内，振荡频率误差在±15%的规模内；可以用仅80μA的待电机流，实现外部断电；具有自我庇护电路（一个两级降频限流庇护和一个在异常情况下断电的过温完全庇护电路）.在该温度控制系统中，其电源电路设计如下图3-2所示.图3-2 电源电路3.4 温度传感器电路3.4.1 温度收集电路利用热电阻温度系数随温度变更而制成的温度传感器，称为热电阻温度传感器.对于大多数金属导体，其电阻值都具有随温度升高而增大的特性.经常使用的金属导体资料有铂、铜、铁和镍.热电阻是中低温区最罕有的一种温度传感器.它主要特点是丈量精度高，性能稳定.热电阻的电阻变更规模很小，如果直接用欧姆表丈量其电阻值的变更将十分困难、且误差很大，必须使用电桥电路,然后经过缩小电路，缩小偏差值.铂电阻温度传感器是利用其电阻和温度成一定函数关系而制成的温度传感器，由于其丈量准确度高、丈量规模大、复现性和稳定性好等，被普遍用于中温规模的温度丈量中.Pt100内具有其他任何温度传感器无可比较的优势，包含高精度、稳定性好、抗搅扰能力强等.由于铂电阻的电阻值与温度成非线性关系，所以需要进行非线性校正.校正分为模拟电路校正和微处理器数字化校正，模拟校正有良多现成的电路，其精度不高且易受温漂等搅扰因素影响，数字化校正则需要在微处理系统中使用，将Pt电阻的电阻值和温度对应起来后存入EEPROM中，按照电路中实测的AD值以查表方法计较相应温度值，如下表3-2.表3-2 PT100Pt100温度传感器为正温度系数热敏传感器，主要技巧参数如下：1.2.允许偏差A级±（0.15+0.002 | t | ）,B级±(0.30+0.005 | t | )；3.最小置入深度：热电阻的最下置入深度≥200mm；4.允通电流≤5mA.另外，Pt100温度传感器还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点.应用领：宽规模、高精度温度丈量领域.如：轴瓦，缸体，油管，水管，汽管，纺机，空调，热水器等狭小空间也领域设备丈量和控制.汽车空调、冰箱、冷柜、饮水机、咖啡机，烘干机以及中低温枯燥箱、恒温箱等.供热/制冷管道热量计量，中央空调分机热能计量和产业领域测温和控制.图3-3 温度收集电路具体温度采样电路如图3-3所示.将温度的变更转化变成电压的变更，经过缩小后送往A/D转化为数字量进行处理.Rx为传感器热电阻，由电桥实现温度到电压的转化，由运放IC3完成信号的缩小，由IC4完成信号的调整.设输入IC3的2，3端电压辨别对应为V i2，V i3那么（3-1）（3-2）其中R x为传感器热阻值，V ref为基准源电压，K为调整系数.由于R1>>R w2（如R1=100KΩ,R w2=1KΩ）,同样R2>>R x（如R2=100KΩ,R x=1KΩ），因而V OUT=K(R6/R4)V ref(R w2-R x)/R2，在后级的A/D，满刻度时，那么V OUT=5V.实际电路调整中，已经确定R6,置传感器于25℃情况，调整R w2,使V OUT=0V；置传感器于35℃情况，调节R w6，使V OUT=5V；使完成前向模拟通道的调整.A/D转换电路ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件.它是逐次迫近式A/D 转换器，可以和单片机直接接口.（一）ADC0809的内部逻辑结构见图3-4.由图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成.多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换.三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据.从图中可以看出，ADC0809是串口通信电路，这也是为什么ADC0809模块传送速率比较快，且正确率较高.图3-4 ADC0809内部结构（二）引脚结构IN0－IN7：8条模拟量输入通道.ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压规模是0－5V，若信号太小，必须进行缩小；输入的模拟量在转换进程中应该保持不变，如若模拟量变更太快，则需在输入前增加采样保持电路.地址输入和控制线：4条.ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效.当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换.模拟量输入.通道选择表如下表3-3所示.数字量输出及控制线：11条ST为转换启动信号.当ST上跳沿时，所有内部存放器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平.EOC为转换结束信号.当EOC为高电平时，标明转换结束；不然，标明正在进行A/D转换.OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据.OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态.D7－D0为数字量输出线.CLK为时钟输入信号线.因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ.VREF（＋），VREF（－）为参考电压输入.ADC0809芯片的引脚图见图3-5图3-5 ADC0809引脚图ADC0809的频率要低于640KHz,单片机使用的是12MHz,从ALE端引出的信号频率已经六分频了，所以还需要四分频.D D和Q非连,即每输入一个脉冲，触发器翻转一次，每翻转两次，触发器的输出端可以得到一个完整的矩形波，而触发器翻转两次所用的前沿脉冲来自CP的两个矩形波.一个D触发器完成了二分频电路，用其输出再去触发另一个D触发器（又是一个二分频），这样，就完成了信号的四分频.该触发器是前沿触发方法.四分频电路和脉冲电路如图3-6.图3-6 四分频电路和脉冲电路3.5 按键输入电路本设计采取4个按键组成键盘，均接10KΩ的电阻来拉高电平，在按键按下时输入低电平信号.由于STC89C52单片机I/O口丰厚，在此还有剩余，因此选用将按键直接与I/O 口连接的方法，简化电路的同时还简化了软件设计.具体设计如图3-7所示：图3-7 键盘模块电路3.6 时钟电路本设计采取时钟芯片DS1302，时钟芯片DS1302与单片机STC89C52的接口是由3条线来完成的，单片机STC89C52的P3.4与时钟芯片的数据传输端相连，P3.5用来作为DS1302输入时钟SCLK控制端,P3.6控制DS1302的复位输入端.DS1302接尺度的12MHz石英晶振.DS1302与单片机的接口电路如图3-8所示：图3-8 时钟接口电路3.7 LCD显示电路本设计采取LCD1602,其电路原理如图3-9，LCD1602液晶显示，是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块.它由若干个5X7或5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的距离，每行之间也有距离，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不克不及很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也欠好）.其中各引脚的功效是：第1脚：VSS为电源地第2脚：VDD接5V电源正极第3脚：VEE为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度太高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）.第4脚：RS为存放器选择，高电平1时选择数据存放器、低电平0时选择指令存放器.第5脚：RW为读写信号线，高电平(1)时进行读操纵，低电平(0)时进行写操纵.第6脚：E(或EN)端为使能(enable)端,高电平（1）时读取信息，负跳变时执行指令.第7～14脚：D0～D7为8位双向数据端.第15～16脚：空脚或背灯电源.15脚背光正极，16脚背光负极.LCD1602的特性：1、3.3V或5V任务电压，对比度可调2、内含复位电路3、提供各类控制命令,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功效4、有80字节显示数据存储器DDRAM5、内建有192个5X7点阵的字型的字符产生器CGROM6、8个可由用户自定义的5X7的字符产生器CGRAM图3-9 LCD显示电路3.8 报警电路在微型计较机控制系统中，为了平安生产，对于一些重要的参数或系统部位，都设有紧急状态报警系统，以便提醒操纵人员注意，或采纳紧急措施.其办法就是把计较机收集的数据或记功计较机进行数据处理、数字滤波，标度变换之后，与该参数上下限给定值进行比较，如果高于上限值（或低于下限值）则进行报警，不然就作为采样的正常值，进行显示和控制.在现实任务进程中，很容易碰到由于偶然因素造成的未能实时控制加热炉的温度从而造成产业上的重大事故，对于产业生产可能造成很是欠好的影响，所以对于温度进行过限报警有着很重要的现实意义.本此设计是针对产业生产中的加热炉的很稳控制的操纵，虽然不克不及达到智能加热控制，但是对于恒温的一些可以人工操纵的部分实现，加上报警模块，不但在温度低于限定值是可以报警，在温度超出限定温度是，亦可以进行报警，避免因未实时报警造成损失.报警电路如图3-10所示，该电路采取一个小功率三极管Q1驱动蜂鸣器BELL,当单片机接收到逾额温度信号或危险信号时,输出脚BELL输出高点平,Q1导通，致使蜂鸣器BELL 得电任务，收回报警声.同时，电路中的发光二极管指示出电路的任务状态.图3-10 报警电路3.9 串口通信电路本设计采取串行通信的初衷是通过串行口实现PC机和单片机的通信，在测试进程中，通过串行口可将温度数据传送到PC机上作为备份保管.PC机的显示器可以更清楚、直不雅地显示温度动摇变更进程.资料简介该产品是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容RS232尺度的芯片.由于电脑串口RS232电平是-10v +10v，而一般的单片机应用系统的信号电压是ttl电平0 +5v,MAX232就是用来进行电平转换的,该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压产生器电路提供TIA/EIA-232-F电平.该器件合适TIA/EIA-232-F尺度，每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5-V TTL/CMOS电平.每一个发送器将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平.1、单5V电源任务2、 LinBiCMOSTM工艺技巧3、两个驱动器及两个接收器4、 ±30V输入电平5、低电源电流：典型值是8mA7、ESD庇护大于MIL-STD-883（办法3015）尺度的2000V复位电路的设计接口介绍RS232接口是1970年由美国电子产业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计较机终端生产厂家配合制定的用于串行通讯的尺度.它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据互换接口技巧尺度”该尺度规则采取一个25个脚的DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规则，还对各类信号的电平加以规则.DB25的串口一般只用到的管脚只有2（RXD）、3（TXD）、7（GND）这三个，随着设备的不竭改良，现在DB25针很少看到了，代替他的是DB9的接口，DB9所用到的管脚比DB25有所变更，是2（RXD）、3（TXD）、5（GND）这三个.因此现在都把RS232接口叫做DB9.由于RS232接口尺度出现较早，难免有缺乏之处，主要有以下四点：（1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接.（2）传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps；因此在“南方的老树51CPLD开发板”中，综合程序波特率只能采取19200，也是这个原因.（3）接口使用一根信号线和一根信号前往线而组成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模搅扰，所以抗噪声搅扰性弱.（4）传输距离有限，最大传输距离尺度值为50英尺，实际上也只能用在50米左右.51单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和电脑之间可以便利地进行串口通讯.进行串行通讯时要满足一定的条件，比方电脑的串口是RS232电平的，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，我们采取了专用芯片MAX232进行转换，虽然也可以用几个三极管进行模拟转换，但是仍是用专用芯片更复杂可靠.我们采取了三线制连接串口，也就是说和电脑的9针串口只连接其中的3根线：第15脚的GND、第13脚的RXD、第14脚的TXD.这是最复杂的连接办法，但是对我们来说已经足够使用了，电路如下图3-11所示，MAX232的第12脚和单片机的RXD连接，第11脚和单片机的TXD脚连接.图3-11 串口通信电路设计中用到的MAX232芯片是电平转换芯片.MAX232芯片是MAXIM公司生产的，包含两路接收器和驱动器的IC 芯片，适用于各类EIA-232C和V.28/V.24的通信接口.MAX232芯片内部有一个电源电压变换器，可以把输入的+5V电源电压变换成为RS-232C输出电平所需的+-10V电压.所以，采取此芯片接口的串行通信系统只需单一的+5V电源就可以了.对于没±12V电源的场合，其适应性更强.加上其价钱适中，硬件接口复杂，所以被普遍采取.图中上半部分电容C1、C2、C3、C4，及V+，V-是电源变换电路部分.在实际应用中，器件对噪声很敏感.因此，Vcc必须要对地加去耦电容C5，其值为0.1uF.电容C1、C2、C3、C4取同样数值的钽电解电容0.1uF/16V，用以提高抗搅扰能力，在连接时必须尽量靠近器件.下半部分为发送和接收部分.实际应用中，T1IN和T2IN可直接接TTL/CMOS电平的单片机ADuC812的串行发送端TxD；R1OUT，R2OUT可直接接TTL/CMOS电平的单片机ADuC812的串行发送端RxD；T1OUT，T2OUT可直接接PC机的RS-232串口的接收端RxD；R1IN，R2IN可直接接PC机的RS-232串口的发送端TxD.3.10 存储器接口电路AT24C256是一个256K位串行CMOS，内部含有32768个字节，每字节为8位CATALYST.该器件通过I2C 总线接口进行操纵.其电路图如下图3-12所示.管脚描述：SCL：串行时钟输入管脚用于产生器件所有数据发送或接收的时钟这是一个输入管脚.SDA：双向串行数据/地址管脚用于器件所有数据的发送或接收，SDA是一个开漏输出管脚可与其它开漏输出或集电极开路输出进行线或wire-OR.WP：写庇护，当WP 脚连接到Vcc所有内存酿成写庇护只能读，当WP 引脚连接到Vss 或悬空允许器件进行读/写操纵.A0/A1：器件地址输入.虽然STC89C52脚STC89C31单片机存储空间有了较大的增加，但是仍然不克不及满足实际电路的需求，本电路中，需要将加热炉的温度数据存储，并且与PC机有串口通信，需要有更大的存储空间来接收和发送温度动摇的数据，便于PC机对温度的动摇绘制动摇图.图3-12 存储器接口电路。