加热炉温度控制器设计单片机原理及接口技术课程设计论文

加热炉温度控制器设计单片机原理及接口技术课程设计论文内容摘要：

用是使 CPU和系统中其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状 态开始工作。 因此，复位是一个很重要的操作方式。 但单片机本身不能自动复位的，必须配合相应的外部复位电路才能实现的。 如图 所示。 当 89C51 通电，时钟电路开始工作，在单片机的 RST 引脚加上大于 24 个时钟周期以上的正脉冲，系统即初始复位。 初始化后，程序计数器 PC 指向 0000H，P0P3 输出口全部为高电平，堆栈指针写入 07H，其他专用寄存器被清 0。 RST由高电平降为低电平后，系统从 0000H 地址开始执行程序。 图 复位电路 V s sRE S TV C CV C C 8 9c 51 本科生课程设计（论文） 10 时钟电路设计 单片机的各个功能部件的运行都是以时钟控制信号为基准， 有条不紊的一拍一拍的工作。 因此，时钟频率直接影响到单片机的速度。 常用的时钟电路设计有两种方式，一种是内部时钟方式，另一种是外部时钟方式。 如图 所示。 Y1 1 . 0 5 9 2 m H zC13 0 p FC23 0 p F 图 时钟电路 CPU 最小系统图 89C51 单片机最小系统晶振的振荡频率直接影响单片机的处理速度，频率越大处理速度越快。 如图 所以。 图 最小 CPU 系统 3233343536373839VCC402122232425262728ALE/PROG30PSEN29EA/VPP3112345678REST91011121314151617XTAL218XTAL119GND20U1 AT89S51S1R10200R1410KC122uFVCC12MHz30pFC3 30pFC2Y1 1. 0 59 2 m H zC13 0p FC23 0p F 本科生课程设计（论文） 11 CPU 最小系统图由 89C51 单片机、时钟电路和复位电路构成。 89C51 单片机最小系统复位电路的极性电容 C1 的大小直接影响单片机的复位时间 ， 89C51 单片机最小系统容值越大需要的复位时间越短。 本科生课程设计（论文） 12 第 3章 输入输出接口电路设计 温度 传感器的选择 传统的模拟式温度传感器，如热电阻、热敏电阻，在一些温度范围内线性不好，需要经行冷端补偿或引线补偿；集成模拟温度传感器与之相比，具有灵敏度高、线性度好、响应速度快等优点，而且它还将驱动电路、信号处理电路以及需要的逻辑控制电路集成在单片 IC 上，有尺寸小，使用方便等优点。 常见的模拟温度传感器有 LM391 LM33 LM4 AD22103 电压输出型、 AD590 电流输出型以及热电偶温度传感器。 经比较选 择 铂铑 30铂铑 6 热电 偶。 热 电偶 工作原理 ：如果两种不同成分的均质导体形成回路，直接测温端叫测量端，接线端子端叫参比端，当两端存在温差时，就会在回路中产生热电流，那么两端之间就会存在 Seebeck 热电势，这种物理现象称为塞贝克效应或热电效应。 热电势随着测量端温度升高而增加，热电势的大小只和热电偶导体材质以及两端温差有关，和热电偶导体材质的长度、直径无关。 温度 检测接口电路设计 A/D 转换器 图 MAX197 引脚 图 C H 319C H 218C H 117C H 016V D D27R E F26R E F A D J25AGND15D77D68H B E N5DGND28D59D410D 3/ D 1 111D 2/ D 1 012D 1/ D 913D 0/ D 814C L K1CS2WR3RD4S H D N6I N T24C H 622C H 723C H 420C H 521U?M A X 19 7 本科生课程设计（论文） 13 由于温度是一种模拟信号，则由信号采集电路采集的信号是一种模拟信号，而且频率很低，但是单 片机所识别的是具有高低电位的数字信号，这就要求在信号处理号处理中必须把模拟信号转换成数字信号从而输出给单片机处理。 在设计的技术要去当中，要求温度测量范围是从 01800℃可调。 并且误差为2℃。 也就 是 分辨率为 2/1800=1/900。 对于这种分辨率要求较高的 情况。 通过所选用的 A/D 精度一定要满足要， 否 则误差就会变大。 也就会影响控制的精度。 主要常用的逐次逼近式 A/D 转换器有 8 位分辨率的 ADC080 12 位分辨率的 MAX197 等。 由于设计系统精度的要求为 1/1000，因此选用 MAX197。 如图 所示。 模拟量检测接口电路图 模拟量检测接口电路由 A/D 转换器、 89C51 单片机和温度传感器组成。 温度传感器采用 铂铑 30铂铑 6 热电偶。 由热电偶采集来的温度经过 MAX197，把模拟量转换成数字量，然后送给 89C51 处理和进一步控制。 如图 所示。 图 模拟量检测接口 C H 319C H 218C H 117C H 016V D D27R E F26R E F A D J25A G N D15D77D68H B E N5D G N D28D59D410D 3 / D 1 111D 2 / D 1 012D 1 / D 913D 0 / D 814C L K1CS2WR3RD4S H D N6I N T24C H 622C H 723C H 420C H 521U?M A X 1 9 7 C?C A P+5+ 4 .0 9 6i0i1i2i3i4i5i6i7模拟输入输出状态P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78I N T 113I N T 012T115T014E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627R X D10T X D11A L E / P30P S E N29P 2 728U?A D C 8 本科生课程设计（论文） 14 四相步进电 动 机与单片机接口电路 图 给出了四相步进电动机与 89C51 单片机的接口电路。 、 、 和 分别经光电耦合和驱动电路再加到电动机 A、 B、 C、 D 绕组。