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基于AVR单片机的智能型电烙铁的设计与研究摘要：本系统设计了以AVR单片机为核心的控制电路，巧妙地利用了光电开关，能够实时检测用户的使用情况，并根据不同的情况做出不同的反应，使电烙铁相应的工作于自动恒温“睡眠”和自动断电状态从而实现了降低功耗、消除安全隐患的目的。并分析了研制过程中存在的问题、应用范围以及进一步改进的方向。 总结大全 关键词：AVR单片机；光电传感器；自动控温；低功耗 1引言 用户在实际使用电烙铁中经常出现未关闭电源就匆忙离开的情况，一定程度上浪费了能源，与我国能源短缺的状况不相协调，更严重的是由于电烙铁是烫热产品，易引起火灾等事故，造成财产损失和人员伤亡等无法预料的情况，市场急需要一种能自动恒温自动断电的节能型智能电烙铁。本文正是在此基础上给出了一种智能型电烙铁的研制方案。 2 设计原理 系统主体部分可分为电烙铁部分和以单片机为核心的控制盒，电烙铁部分主要负责加热和温度采集工作，控制盒是本系统的核心，由AVR单片机为中心构成，系统总体框图如图1所示。 思想汇报 图1 安全智能型电烙铁的原理框图 其中温度采集电路中通过热电偶，它通过模/数变换电路和放大器电路与单片机的某引脚相连，为系统采集烙铁头的实际温度，再通过单片机与设定的值（由设置按钮来人为设定）比较，从单片机发出命令，进而控制加热电路是加热还是停止加热，并且把温度从数码管上显示出来。 3系统结构设计 智能电烙铁系统结构主要包括电源模块、加热模块、温度采集模块、检测电路模块、设置按钮模块、显示模块等部分。 3.1单片机电路模块设计 本文采用Advanced RISC Architecture单片机（AVR），它与时钟电路和复位电路一起构成了AVR单片机的最小系统。AVR单片机在系统中起到非常重要的作用。AVR单片机能够控制电烙铁是继续加热、停止加热还是睡眠状态。如图2所示。 图2 AVR单片机电路模块 3.2电源模块模块和加热电路模块 本文是采用78、79系列稳压芯片达到输出电压+5V、+12V、-12V电源电路。该电路主要完成整流滤波功能。+5V电源直接输出给AVR单片机工作。12V电源主要供给放大器模块工作。 加热电路为本系统的执行部分，本电路采用三极管作为模拟开关通过继电器控制电烙铁的接通与关闭以实现电烙铁工作于自动恒温“睡眠”和自动断电状态。单片机的控制信号D0送到三极管的基极通过其高低电平的变化来实现模拟开关的通与断。D1是保护二极管用以钳住当继电器由通变断时产生的高电压，起到保护三极管的作用。加热电路电路图如图3所示 图3 加热电路 3.3温度采集电路和温度设置模块 本单元电路作为本系统的前级电路对系统的性能起到关键作用，其测温的精度直接关系系统的各项性能指标。由于电烙铁头的温度高达400多摄氏度，一般的热敏传感器难以达到要求，所以本系统采用热电偶作为测温元件。 热电偶的测温原理基于热电效应。将两种不同材料的导体A 和B 串接成一个闭合回路，当两个接点电T 和T0 的温度不同时， 如果T T0 在回路中就会产生热电动势，并在回路中有一定大小的电流， 此种现象称为热电效应， 记为EAB ，导体A ，B 称为热电极。在热电偶冷热端电势关系中，有如下公式(1)存在： E,0) （1） 其中，t为实测温度；t为冷端温度;E(t,0)冷端温度为0时，热电偶电势输出；E)冷端温度为t 时，热电偶电势输出。热电偶测温电路如图4所示。 通过选择按钮K2可以增大温度，选择按钮K3可以减小温度，再通过选择按钮K4来确定选择的温度。如图5所示。 3.4使用情况检测电路模块设计和显示电路设计 本文使用光敏电阻实现，此方案的原理是通过单片机检测高低电平来了解用户的使用状态。此方案的缺点是抗干扰能力较差，有可能在某些环境下照成单片机判断错误，如晚上在日光灯下使用。但此缺点可以通过安装得到较好的解决。通过以上考虑本电路选用此方案。电路图如图6所示。 采用四个七段LED数码管进行动态扫描。此方案由于较为经济并且也能较好的完成显示任务，在对显示要求不高的场合此方案得到了广泛的应用，此方案的缺点是占用较多的单片机I/O口线，若直接应用可能造成单片机I/O口线不够用的问题，所以本系统采用74LS164芯片实现串并转换以减少对I/O口线的占用。显示电路如图7所示。 作文 图6 使用情况检测电路 图7 显示电路 4软件设计 本设计的软件流程图如图3所示。电源接通后，系统复位，开始给电烙铁加热，读取用户设定的温度和时间值(若用户未设定，则采用默认值)，并不断将实际采集到的温度值与设定温度值进行比较，若实际温度低，则继续加热；否则，停止加热。使电烙铁保持相对恒定的温度，此即自动恒温状态。同时，还要检测用户的使用情况。若检测到无“使用”信号，则开始计时。若计时时间未到“睡眠”状态触发时间时用户又开始使用，则继续工作于自动恒温状态；否则，开始进入“睡眠”状态。同时，开始二次计时。若二次计时时间未到断电触发时间时用户又开始使用，则退出“睡眠”状态，恢复到自动恒温状态；相反，则进入断电状态。进入断电状态后，用户必须按复位按钮或者先拔下电源线再重新接通电源，才能让系统重新开始工作。 5.结束语 该电烙铁在正常使用时与普通恒温式电烙铁功能相同，但由于设计了以单片机芯片为核心的控制电路，巧妙地利用了热电偶，能够实时检测用户的使用情况，并根据不同的情况做出不同的反应，使电烙铁相应的工作于自动恒温、“睡眠”和自断电状态，从而实现了降低功耗、消除安全隐患的目的。 参考文献: 党淑雯，郑耀林等集成温度传感器AD590 及其在热电偶冷端补偿中的应用J 仪器仪表用户，2004， 4(18)，40 41