单片机原理及接口技术课程设计---电烤箱加热控制器设计

单片机原理及接口技术课程设计---电烤箱加热控制器设计内容摘要：

计（论文） 7 位又分按键脉冲复位和按键电平复位。 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。 C1 0R2V C CS2.. .. 图 复位电路原理图 时钟电路设计 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，从而构成一个稳定的自激振荡器。 晶体震荡频率高，则系统的时钟频率也高，单片机运行速度也就快，但反过来 运行速度快对存储器的速度要求就高，对印制电路板的工艺要求也高，所以，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，以避免干扰。 需要注意的是：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障振荡器稳定、可靠的工作电路图如图所示。 C71 2M H zC63 0p FC53 0p FV C CX1X2.. .. 图 时钟电路原理图 本科生课程设计（论文） 8 电源电路设计 控制系统主控制部分电源需要用 5V直流电源供电，其电路如图 310所示，把频率为 50Hz、有效值为 220V的单相交流电压转换为幅值稳定的 5V直流电压。 其主要原理是把单相交流电经 过电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路转换成稳定的直流。 由于输入电压为电网电压，一般情况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。 降压后还是交流电压，所以需要整流电路把交流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交流分量，会影响到负载电路的正常工作。 需通过低通滤波电路滤波，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，从而获得稳定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。 图 电源电路图 CPU 最小系统图 89C51单片机为 40引脚双列直插芯片 ,有四个 I/O口（ P0、 P P P3）， 89C51单片机共有 4个 8位的 I/O口（ P0、 P P 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 32所示， 18引脚和 19引脚接时钟电路，D1 D2D3 D4T1C1220uFC20. 1uFC30. 1uFC4220uFV i n1GND2+537805220A C.... 本科生课程设计（论文） 9 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。 P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78R S T9R X D / P 3. 010T X D / P 3. 111IN T R 0 /P 3 .212IN T R 1 /P 3 .313T IM E R 0 / P 3 . 414T IM E R 1 / P 3 . 515W R /P 3. 616R D / P 3 .717X T A L 218X T A L 119EA31A L E30P S E N29P 0. 0(A D 0 )39P 0. 1(A D 1 )38P 0. 2(A D 2 )37P 0. 3(A D 3 )36P 0. 4(A D 4 )35P 0. 5(A D 5 )34P 0. 6(A D 6 )33P 0. 7(A D 7 )32P 2. 0(A 8)21P 2. 1(A 9)22P 2. 2(A 10 )23P 2. 3(A 11 )24P 2. 4(A 12 )25P 2. 5(A 13 )26P 2. 6(A 14 )27P 2. 7(A 15 )288 9c 51C 1 0R2V C CS2C71 2M H zC53 0p FC63 0p FV C C.. .. 图 最小系统图 本科生课程设计（论文） 10 第 3章 89C51 输入输出接口电路 设计 温度 传感器的选择 本课设要求测量的温度范围是 0~300℃， PT100 热电阻的测温范围是200~800℃，满足设计要求。 虽然 K 型热电偶也可以满足设计要求，但是在低温时一般常用 PT100，因为它在低温时精度较高，运行速度较快。 PT100 温度传感器为正温度系数热电阻传感器，主 要技术参数如下： ① 测量范围： 200℃～ +850℃； ② 允许偏差值  ℃： A 级   5 02 t ， B 级   0 05 t ； ③ 响应时间＜ 30s； ④ 最小置入深度：热电阻的最小置入深度≥ 200mm； ⑤ 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。 鉑热电阻的线性较好，在 0～ 100 摄氏度之间变化时，最大非线性偏差小于 摄氏度。 鉑热电阻阻值与温度关系为： ① 200℃＜ t＜ 0℃时，  231 0 0 1 * 1 0 0RtR A t B t Ct t     ； ② 0℃≤ t≤ 850℃时，  21 0 0 1RtR A t B t   ； 式中， A=； B=； C=。 可见 PT100在常温 0～ 100 摄氏度之间变化时线性度非常好，其阻值表达式可近似简化为： 100 1RtR At  ，当温度变化 1℃， PT100 阻值近似变化 。 温度 检测接口电路设计 A/D 转换器选择 本设计要求温度在 0~300范围内，要是选用 8位分辨率的 A/D 转换器不能满足要求，所以必须选择 12位分辨率的 A/D 转换器。 12位分辨率的 A/D 转换器中最常使用的就是由美国美信公司生产的 MAX197. 它是可程控多量程 8通道 12位多路复用 A/ D 转换集成电路 ,具有 5MHz 的跟踪 /保持带宽、 100kS/ s 的采样速率、可编程控制的内 /外部时钟与采样模式、 8 + 4位并行接口、三种电源关闭模式 (包括 本科生课程设计（论文） 11 一种硬触发关闭和两种可编程式软关闭 )。 MAX197用标准微处理器接口 ,通过读写三态数据 I/ O 端口可以控制对数据总线的访问与释放。 图 MAX197 引脚图 MAX197 的引脚功能： 1 CLK 时钟输入。 在内部时钟模式下 ,从该引脚接 一 100pF 的电容可获得 1. 56MHz 内部时钟 2 CS 片选 ,低电平有效 3 WR 当 CS 为低电平时 ,在内部时钟模式下 ,WR 的上升沿将锁存设置并开始一个自动采集和转换周期 ,在外部时钟模式下 ,WR 处的第一个上升沿开始采集 ,第二个上升沿结束采集并进入转换周期 4 RD 当 CS 低电平时 ,RD 上的下降沿使数据处于数据总线上可被读取 5 HBEN 用于 12 位转换结果的多路复用。 当 HBEN 为低电平时可读取结果的高 4 位 ,当为高电平时 ,可读取结果的低 8位 6 SHDN 设置电源关闭模式 7 14 D0 D11 三态数字 I/ O 端口 15 AGND 模拟信号地 16 23 CH0 CH7 模拟信号输入通道 24 INT 当转换结束且数据可被访问时为低电平 25 REFADJ 带宽基准电压调整引脚。 当 REF 引脚使用外部基准电压时直接接 VDD , 否则旁 本科生课程设计（论文） 12 路一 0. 01 μF 的电容 26 REF 基准缓存输出和缓存输入引脚。 在用内部基准电压时 ,基准缓存输出一 4. 096V 的名义电压 ,并可通过 REFADJ 引脚调整。 在用外部基准电压时 ,则通过 REFADJ 直接接 VDD 使基准缓存无效 27 VDD + 5V 电源 28 DGND 数字信号地 模拟量检测接口电路图 热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。 通常将其放在电桥的桥臂上，温度变化时，热电阻两端的电压信号被送到仪器放大器 LM741 的输入端，经过仪器放大器放大后的电压输出送给MAX197A/D 转换芯片，从而把热电阻的阻值转换成数字量。 电路原理图如图 所示。 R12KR22KR 1 11 20 KR31 0K R41 0KR51 1. 5 KR P 21 0KR P 11 0KR T 1P T 1 0 032184L M 7 41V C C+5GNDGND5D 0 / D 814C L K1R E F26D。