毕业设计（论文）-单片机水温控制系统.doc

成都电子机械高等专科学校毕业设计(论文)毕业设计（论文）题目: 水 温 控 制 系 统 专业: 测控技术及智能仪器 班级: 04481 学号: 30 姓名: 邓 国 安 指导老师: 张 英 华 成都电子机械高等专科学校二七年六月- 38 -摘 要本文从硬件和软件两方面讲述自动控制水温的过程,在控制过程中主要应用at89c51、icl7109、led显示器、op07放大器等芯片，并对它们的工作原理进行了具体的介绍,还介绍了温度控制系统的工作原理和设计方法。首先，文中介绍了该控制器的硬件部分。包括：温度检测电路、温度控制电路和一些接口电路。 此外，文中还介绍了软件设计部分。主要模块有：主程序、中断服务程序、采样程序、温度控制程序。 水温自动化控制的过程是：首先,通过设置按键,设定恒温运行时的温度值，并且用数码管显示这个温度值.然后,在运行过程中将采样的温度模拟量送入a/d转换器中进行模拟-数字转换，再将转换后的数字量用数码管进行显示，最后用单片机来控制加热器,进行加热或停止加热，直到能在规定的温度下恒温加热。本设计也可用于其它的温度控制系统。关键词： 单片机系统 传感器 数据采集 模数转换器 温度abstractin this article, it includes one-chip computer at89c51, icl7109, led display equipment and op07 compare equipment. in the index, it has two chips. one is the program. the other is the translation. this paper introduces the principle and the designing methods of temperature controller. at first, the paper gives the hardware parts on this system. these circuits include: temperature monitor, temperature controller and a few meets.in addition, the main of this paper is the software parts. the main modules include: the main routine，interrupt service routine, sampling routine, temperature control system.the water temperature automates the process of the control is: first, pass to establish key, set up the temperature value for constant temperature to circulate, and show this temperature the value with the figures tube. then, proceed in process lieutenant general that circulate temperature adopt kind imitate deal sent into a/d conversion machine the emulation- arithmetic figure convert, using the amount of arithmetic figure after converting to figures again the tube proceed the manifestation, using the single a machine finally to control the heating apparatus, proceeding the heating or stopping the heating, until can under the prescriptive temperature the constant temperature heatsthis design can be used for the others of temperature controller in common.keywords： the single chip computer system sensor data-collection analog-digital-converter temperature目录摘要abstractii第1章：绪论iii1.1概述1 1.2 课题研究现状分析11.2.1 单片机应用系统现况11.2.2 温度控制系统现况21.3课题的目的及意义2第2章： 系统方案的建立42.1 控制系统原理42.2 系统方案的论证52.3 主控器的选择5第3章：硬件电路设计93.1 硬件设计思路93.2 总体设计框图93.3 单元电路设计93.3.1单片机主机电路框图93.3.2温度采集及调理电路113.3.3模-数转换电路113.3.4加热驱动电路设计143.3.5报警电路的设计153.3.6键盘及显示的设计163.3.7电源部分173.3.8看门狗电路173.4本章小结19第4章：软件设计214.1 程序流程图设计214.2 程序设计224.2.1温度检测子程序设计224.2.2温度控制子程序设计254.2.3延时子程序设计实现274.2.4报警程序的设计实现274.2.5显示数据刷新子程序284.3软件后续部分的简单介绍294.4 本章小结31结论33致谢34参考文献35附录136第一章 绪 论1.1 概述随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。其中，温度是一个非常重要的过程变量。例如：在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行控制。然而，用常规的控制方法，潜力是有限的，难以满足较高的性能要求。采用单片机来对它们进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大的优点，而且可以大幅度提高被测温度的技术指标，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控制问题。1.2课题研究现状分析1.2.1 单片机应用系统现况单片机是70年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯片，是cpu、ram、rom、i/o接口和中断系统集成于同一硅片的器件。单片机发展迅速，各类产品不断涌现，出现了许多好性能新兴机种，现已成为工厂自动化和各控制领域的支柱产业之一。由于生产工艺和设计能力的不断提高，单片机也在向着更高集成化、更多位多功能，更强化处理控制问题的能力、更快的运算速度、更廉价低功耗、更兼容开发和更好的软件固有化的方向发展。单片机是所有微处理机中性价比最高的一种，随着种类的不断增加，功能不断加强，其应用领域也迅速扩大。单片机在智能仪表、实时控制、机电一体化、办公机械、家用电器等方面都有相当的应用领域。当前，8位单片机主要用于工业控制，如温度、压力、流量、计量和机械加工的测量和控制场合；高效能的16位单片机（如mcs-96、mk-68200）可用在更复杂的计算机网络。单片机用于控制有利于实现系统控制的最小化和单片化，简化一些专用接口电路，如编程计数器、锁相环（pll）、模拟开关、a/d和d/a变换器、电压比较器等组成的专用控制处理功能的单板式微系统。随着电子技术的飞速发展，电子控制器件不断向着小型化、智能化方向发展，同时可*性不断提高，单片机由于具有集成度高、功能强、通用性好、可*性高、抗干扰能力强、体积小、使用方便灵活等特点，无论是在国防工业、通讯尖端技术领域，还是在智能仪器、民用电器中都使用的越来越多。可以说，微机测控技术的应用已渗透到国民经济的各个部门，微机测控技术的应用是产品提高档次和推陈出新的有效途径。1.2.2 温度控制系统现况单片机温度控制系统，是利用单片机作为系统的主控制器，测量电路中的温度反馈信号经a/d变换后，送入单片机中进行处理，经过一定的算法后，单片机的输出用来控制可控硅的通断，控制加热炉的输出功率，从而实现对温度的控制。本单片机温度控制系统的具体指标要求是，对加热器加热温度调整范围为4090，温度控制精度小于1，系统的超调量须小于15%。软件设计须能进行人机对话，考虑到本系统控制对象为电炉，是一个大延迟环节，且温度调节范围较宽，所以本系统对过渡过程时间不予要求。单片机是一种集cpu、ram、rom、i/o接口和中断系统于一体的器件，只需要外加电源和晶振就可以实现对数字信号的处理和控制。本设计运用mcs-51系列单片集中的89c51单片机为主控制器，对加热炉的温度进行智能化控制，最终通过软件设计来实现人机对话功能，实现对加热炉的温度控制。本论文主要介绍单片机温度控制系统，内容主要包括：采样、滤波、键盘显示、加热控制系统，单片机mcs-51的开发及系统应用软件的开发等。全文共分四章：第一章绪论介绍课题背景、目的、意义及设计的总体思路，第二章介绍系统方案的确立，第三章介绍主控电路核心部分mcs-51单片机89c51的基本结构和配置以及a/d采样，第四章主要是系统软件编程。1.3课题的目的及意义本设计目的是，采用51单片机，完成温度控制系统实时控制，实现设定温度的上限值，下限值，并对温度进行实时采集。以达到对温度进行控制的目的。温度、压力，流量和液位是四种最常见的过程变量。其中温度是一个非常重要的过程变量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形，结晶以及空气流动等物理和化学过程。温度控制不好就可能引起生产安全，产品质量和产量等一系列问题。目前，在很多场合下，温度已成为非常关键的因素，许多物理特性的变化都直接反映在温度的升降上，因此对温度的监测的意义越来越大。 根据系统具体指标要求，可以对每一个具体部分进行分析设计。整个控制系统分为硬件电路设计和软件程序设计两部分。分析硬件电路主要包括：加热及控制电路部分，数据采集和模/数（a/d）转换处理部分，键盘和显示器部分，单片机与各部分的接口处理部分。这些可用一个方框图来表示（见下页）：，如图所示，显然，这是一个典型的单反馈控制系统。温度传感器将温度信息变换为模拟电压信号后，将电压信号放大到单片机可以处理的范围内，经过低通滤波，滤掉干扰信号送入单片机。在单片机中对信号进行采样，为进一步提高测量精度，采样后对信号再进行数字滤波。单片机将检测到的温度信息与设定值进行比较，如果不相符，数字调节程序根据给定值与测得值的差值按比较算法设计控制量，触发程序根据控制量控制执行单元。如果检测值高于设定值，则启动制冷系统，降低环境温度；如果检测值低于设定值，则启动加热系统，提高环境温度，达到控制温度的目的。本次课题设计目的及系统功能： 设计的目的是一单片机控制为核心，根据设定目标温度值进行自动或手动的单回路温度采集控制系统。通过本课题设计，综合运用单片机及接口技术、微机原理、微电子技术，锻炼动手操作能力，综合运用能力，学习论文的写作方法和步骤。设计的温度采集系统有以下功能： 1. 测温范围：4090 2测温分辨力：=0.2 3. 测温准确度：=0.5 4. 实时温度显示 5. 温限可进行灵活设定 6. 超限报警第2章 系统方案的建立2.1 控制系统的原理本温度控制和显示系统中,单片机系统用控制对电炉的加热时间来控制电炉的温度,水温的温度经检测,放大,校正和a/d转换后送入单片机,由单片机计算当前值,然后根据单片机比较控制固态继电器决定是否打开关闭导通角。电炉的温度给定和设定可用单片机系统的键盘来实现。： 系统的数据采集主要是对水温现时温度的检测转换,温度的检测由cu热阻完成,用电桥得到差动值,经差动放大器放大后,送入a/d转换器进行转换,最后送入单片机系统处理。2.2 方案设计与论证1. 根据设计要求，提出三种设计方案（1）方案一（框图见图a） 此方案是传统的一位式模拟控制方案，选用模拟电路，用电位器设定给定值，反馈的温度值和设定值比较后，决定加热或不加热。其特点是电路简单，易于实现，但是系统所得结果的精度不高并且调节动作频繁，系统静差大、不稳定。系统受环境影响大，不能实现复杂的控制算法，不能用数码管显示，不能用键盘设定。（2）方案二（框图见图b） 此方案是传统的二位式模拟控制方案，其基本思想与方案一相同，但由于采用上下限比较电路，所以控制精度有所提高。这种方法还是模拟控制方式，因此也不能实现复杂的控制算法使控制精度做上午较高，而且仍不能用数码显示和键盘设定。比较器信号放大信号放大固态继电器负载数据采集 温度预置 图 a信号采集信号放大信号放大信号处理固态继电器 负载温度预置 信号放大 图 b（3）方案三（框图见图c） 此方案采用具有抗干扰能力的mcs51系列单片机作为系统的控制中心，单片机软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种控制算法和逻辑控制。由模数转换得到的温度数字信号进入单片机，进行显示处理和控制运算，系统还可提供键盘及打印机接口，便于用户与系统之间对话.icl7109负载继电器单 片 机温度传感器放大器op07 键盘设定数码显示 图 c 2方案论证方案一与方案二是传统的模拟控制方式，而模拟控制系统难以实现复杂控制规律，控制方案的修改也较麻烦。而方案三是采用以8031为控制核心的单片机控制系统，尤其对温度控制，沓可达到模拟控制所达不到的控制效果，并且可实现显示、打印、键盘设定、报警等功能，大大提高了系统的智能化，也是系统所测结果精度大大提高。故经过对三种方案的比较，本设计及制作采用了方案三。2.3 主控器的选择（1）基于8031构成的最小系统8031为字长8位的单片微型计算机，由中央处理器、内部ram、内部rom、两个16位的定时计数器、四个8位的i/o口（p0、p1、p2、p3）、一个全双工的串行口、五个中断源以及时钟等组成。8031内部没有程序rom，因此有8031构成的最小系统必须形成三总线和外扩展rom，如图所示，8031的低8位地址总线和数据总线由p0分时输出，通过74ls373并在ale信号的控制下分离出低8位地址总线。图中2764为8kb的eprom，此处当成程序rom使用。（2）基于89c51构成的最小系统89c51及78e51系列单片机，其内部集成了容量不等的程序rom和片内sram，使用这类单片机构成最小系统是无需扩展程序rom，其最小系统构成如图示由系统的硬件线路比较得知，由89c51构成的最小系统要简单的多，功能却比8031构成的最小系统强的多。89c51单片机内部集成了64kb的flash rom，已经达到了mcs51单片机的最大寻址量，同时还集成了256b片内ram和256/768b的扩展ram，这样的存储器配置基本可以满足一般单片机应用系统的需求，由于系统无需扩展存储器，所以单片机的p0p3口都可以用做i/o接口。本次课题设计系统采用了硬件简洁的思想，采用了功能比较强大的89c51芯片作为系统的主控制器。at89c51单片机是mcs-51系列单片机的一个产品。mcs-51系列单片机是intel公司推出的通用型单片机。主要引脚功能：vcc：at89c51 电源正极输入，接+5v 电压。gnd：电源接地端。xtal1：接外部晶振的一个引脚。在单片机内部，它是一反相放大器输入端，这个放大器构成了片内振荡器。它采用外部振荡器时，些引脚应接地。xtal2：接外部晶振的一个引脚。在片内接至振荡器的反相放大器输出端和内部时钟发生器输入端。当采用外部振荡器时，则此引脚接外部振荡信号的输入。rst：at89c51 的复位信号输入引脚，高电位工作，当要对芯片又时，只要将此引脚电位提升到高电位，并持续两个机器周期以上的时间，at89c51 便能完成系统复位的各项工作，使得内部特殊功能寄存器的内容均被设成已知状态。ale/prog：ale 是英文address latch enable的缩写，表示允许地址锁存允许信号。当8031 8051 8751 at89c51访问外部存储器时，ale 信号负跳变来触发外部的8 位锁存器 (如74ls373)，将端口p0 的地址总线(a0-a7)锁存进入锁存器中。在非访问外部存储器期间，ale 引脚的输出频率是系统工作频率的 1/16，因此可以用来驱动其他外围芯片的时钟输入。当问外部存储器期间，将以1/12 振荡频率输出。ea/vpp；该引脚为低电平时，则读取外部的程序代码 (存于外部eprom 中)来执行程序。因此在8031 中，ea 引脚必须接低电位，因为其内部无程序存储器空间。如果是使用at89c51或其它内部有程序空间的单片机时，此引脚接成高电平使程序运行时访问内部程序存储器，当程序指针pc 值超过片内程序存储器地址(如8051/8751/89c51 的pc 超过0fffh)时，将自动转向外部程序存储器继续运行。此外，在将程序代码烧录至8751 内部eprom、89c51 内部falsh 时，可以利用此引脚来输入提供编程电压（8751 为2lv、at89c51 为12v、8051 是由生产厂方一次性加工好)。psen：此为program store enable的缩写。访问外部程序存储器选通信号，低电平有效。在访问外部程序存储器读取指令码时，每个机器周期产生二次psen 信号。在执行片内程序存储器指令时，不产生psen 信号，在访问外部数据时，亦不产生psen 信号。p3.0 rxd 串行通信输入p3.1 txd 串行通信输出p3.2 int0 外部中断0 输入，低电平有效p3.3 int1 外部中断1 输入，低电平有效p3.4 t0 计数器0 外部事件计数输入端p3.5 t1 计数器1 外部事件计数输入端p3.6 wr 外部随机存储器的写选通，低电平有效p3.7 rd 外部随机存储器的读选通，低电平有效采用at89c51微处理器，是基于以下几个因素：（1）数据存储器（ram）：片内为128个字节（单元），片外最多可外扩至64k字节。（2）程序存储器(rom)：片内为4k字节，片外最多可外扩至64k字节。（3）中断系统：有5个中断源，2级中断优先权。（4）定时器/计数器：2个16位的定时器/计数器，具有四种工作方式。（5）全双工的串行口，具有四种工作方式。（6）并行口：4个8位串行口：1个并行i/o口，即p0口、p1口、p2口、p3口。（7）特殊功能寄存器（sfr）：共有21个，用于对片内各功能模块进行管理、控制、监视。实际上是一些控制寄存器和状态寄存器，是一个特殊功能的ram区。（8）位处理器（cpu）：为8位的cpu，且内含一个1位cpu(位处理器)不仅可处理字节数据，还可进行位变量的处理。（9）片内振荡器及时钟电路,具有布尔代数的运算能力。第3章 硬件电路设计31 硬件设计思路硬件设计主要包括主机电路及键盘，显示器接口的设计和模拟量输入通道以及温度控制执行元件的电路设计。 本设计用温度传感器将被测温度转换为电量，经过放大滤波电路处理后，由模数转换器将模拟量转换为数字量，再与单片机相连，通过可编程键盘显示接口芯片实现温度限值的设定。最后通过数码管显示采集温度，与单片机控制加热元件得到所需要的温度值。32硬件总体框图 总体设计框图如图所示。说明如下： 总体设计框图主要功能如下：1.被测量经过温度传感器转换为电量，再放大后送给a/d转换器。2.电量经过a/d转换为二进制数值，送给89c51单片机，89c51单片机根据设计目的完成相应的软件处理。3.处理完毕后，送键盘显示处理芯片，然后再由数码管显示。4.如果温度超过所设温度限值，转报警处理程序。 33单元电路设计3.3.1单片机主机电路框图系统主电路的设计具体的说有，系统时钟电路设计，系统复位电路的设计，按键电路的设计，以及报警电路的设计，按键电路设计与报警电路设计我分独立小结进行设计介绍，以下是系统时钟电路设计、系统复位电路的设计。1.系统时钟电路设计80c51系列单片机片内时钟振荡器与外部谐振电路其片内振荡器与外部谐振电路构成了一个并联谐振的时钟振荡电路。外部谐振电路并行连接石英晶体或陶瓷谐振器qc和负载电容c1、c2、qc通常都按时钟频率选择相应的石英谐振器。80c51系列单片机可使用的外部独立时钟振荡器产生时钟信号。使用外部时钟信号时，输入连接是本课题中使用的时钟电路： 系统时钟电路对于时间要求不是很高的系统，只要按图进行设计就能使系统可靠起振并稳定运行。2.系统复位电路设计智能系统一般应有手动或上电复位电路。复位电路的实现通常有两种方式：）rc复位电路；）专用监控电路。前者实现简单，成本低，但复位可靠性相对较低；后者成本较高，但复位可靠性高，尤其是高可靠重复复位。对于复位要求高、并对电源电压进行监视的场合，大多采用这种方式。专用监控电路专用监控电路又称电源监视电路，具有上电时可靠产生复位信号和电源电压跌落到“门槛值”时可靠产生复位信号等功能。按有效电平分，有高电平输出、低电平输出两种；按功能分，有简单的电源监视复位电路、带“看门狗”定时器（watch dog，又简称“wdt”）的监控电路、和wdteeprom的监控电路等多种类型。比较常见的生产厂家有maxim、philips、imp以及dalls等，系列微处理器中常用的型号有max813l、max809、x25043/5等rc复位电路：本系统采用的是这种复位方式。rc复位电路的实质是一阶充放电电路，现结合图说明这种复位电路的特点。系统上电时该电路提供有效的复位信号rst（高电平）直至系统电源稳定后撤销复位信号（低电平）。理论上说，系列单片机复位引脚只要外加2个机器周期的有效信号即可复位，即只要保证trc2m（机器周期）便可，但实际设计中，通常取c1为10以上，r1通常取10k左右。实践发现r1如果取值太小，例如1，则会导致rst信号驱动能力变差而无法使系统可靠复位。下面是典型的上电复位电路、外部复位电路由于这种设计方法已经成为一种惯例了，课题设计直接采用了教材中rc复位电路的方法。如图所示： 3.3.2 温度采集及调理电路设计1） 传感器的选择常见的感温元件有热电偶、热电阻和半导体等传感器，它们的主要优缺点是热电偶价格便宜、但精度低，需冷端补偿，电路设计复杂；热电阻精度较高，需要标准稳定电阻匹配才能使用。根据本系0 20 40 60 80 100 t / rx/ 130012001100统的测量精度和控制精度要求，控制选择了热电阻式传感器cu50作为测温元件，cu50测温范围为度高，价格适中，满足了该系统的技术要求，其特征参数实测如右图所示。系统的数据采集主要是对负载现时温度的检测转换,温度的检测由铜热阻,用电桥得到差动值,经差动放大器放大后,送入a/d转换器进行转换,最后送入处理器处理。由特征曲线可见，这种热阻探头在系统测量的温度范围内线性良好，适用于温度采样使用。2) 放大电路模块 本设计所采用的放大器是低功耗精密运算放大器op07，它的特点是超低失调、低漂移、高精度，电路正比特性好，零点失调电压小。op07可以通过在1、8管脚之间加上一个电位器进行输入漂移调零，这对于低输出的信号的放大效果非常好。其低输入偏置电流为1.8na，供电范围为3v到22v，超低失调的最大值为150mv。它的性能正好解决了铜热阻传感器对运放的特殊要求。3） 信号测量电路 温度的测量和控制主要取决于温度测量精度，因此，为了保证测量精度，测量电路中采取了三方面的措施： (1)测量中传感器的连接采用新的三线制方法，完全补偿了由导线引起的误差。(2)选用低漂移、精度高的op07作为运算放大的电路。(3)测量电路采用恒流源供电。电路测量分析如下： 将温度的变化转变为电压的变化，经过放大后送往a/d转换器转化为数字量以进行处理。rx是传感器热阻，有电桥实现温度到电压的转换，有运放ic3完成信号的放大，有运放ic4完成信号的调整（具体电路参见下图）设输入ic3的2、3端电压分别对应为vi2、vi1那么v vout=k（r6/r3）（vi2-vi1） vout=k（r3/r3）vref rw2/（rw2+r1）-vref rx/（r2+rx）其中rx为传感器的热阻值，vref为基准电压，k为调整系数。由于r1rw2（如r1=100k,rw2=1k）,同样r2rx(如r2=100k，rx=1k)，因而vout=k（r6/r4）vref（rw2-rx）/r2，在后级的a/d满刻度时，那么vout=5v。3.3.3 模/数转换电路a/d转换器用于实现模拟量数字量的转换，双积分式a/d转换器和逐次逼近式a/d转换器。逐次逼近式a/d转换器是一种速度较快精度较高的转换器。其转换时间大约在几微秒到几百微秒之间。双积分式a/d转换器的主要优点是转换精度高，抗干扰性能好，价格便宜；但转换速度较慢。因此这种转换器主要用于速度要求不高的场合。经过测量放大器放大后的电压信号，其电压范围为05v，此信号为模拟信号，计算机无法接受，故必须进行a/d转换。实际电路中选用icl7109芯片。icl7109是一种高精度、低噪声、低漂移、价格低廉的双积分型12位a/d转换器。由于目前12位逐次逼近式a/d转换器价格较高，因此在要求速度不太高的场合，如用于称重测压力、测温度等各种传感器信号的高精度测量系统中时，可采用廉价的双积分式12位a/d转换器icl7109。1）12位双积分a/d转换器icl7109icl7109是一种高精度、低噪声、低漂移、价格低廉的双积分式12位a/d转换器。由于目前逐次比较式的高速12位a/d转换器一般价格都很高，在要求速度不太高的场合，如用于称重，测压力等各种高精度测量系统时，可以采用廉价的双积分式高精度a/d转换器icl7109。icl7109最大的特点是其数据输出为12位二进制数，并配有较强的接口功能，能方便的与各种微处理器相连。icl7109为40引脚双列直插式封装，其引脚如图所示。icl7109主要特性如下：(1)高精度(精确到1/212=1/4096)；(2)低噪声(典型值为15vp-p)；(3)低漂移(1v/)；(4)高输入阻抗(典型值1012)；(5)低功耗(20mw)；(6)转换速度最快达30次/秒，当采用3.58mhz晶振作振源时，速度为7.5次/秒；(7)片内带有振荡器，外部可接晶振或rc电路以组成不同频率的时钟电路；(8)12位二进制输出，同时还有一位极性位和一位溢出位输出；(9)输出与ttl兼容，以字节方式(分高低字节)三态输出，并且具有vart挂钩方式，可以用简单的并行或串行口接到微处理系统；(10)可用rvnhold(运行/保持)和status(状态)信号监视和控制转换定时；(11)所有输入端都有抗静电保护电路。2）icl7109 与 单片机的硬件接口设计a/d转换器icl7109的数据输出形式为12为二进制码，且与微处理器有良好的兼容特性，所以可以与单片机直接相连。硬件接口电路如图：图中将icl7109的mode引脚接地。使其工作于直接输出工作方式。将run/hold接+5v，这样icl7109可进行连续转换。将status线与89c51的int0相连，这样每完成一次转换便向89c51发一次中断请求。由于采用了385mhz的晶振，故icl7109完成一次转换所需的时间为t=8192（脉冲周期）58/385mhz=13272ms，即转换速率为75次/秒。其中icl7660是+5v输入5v输出的电源极性变换器。图中是利用status的下降沿发中断请求信号，在中断服务程序中12位数据要分两次读出，分别用hben，lben控制，并能同时得到极性和是否溢出的标志。3）a/d转换电路典型情况下，在温度采样中，采样周期一般为10s20s。因此这里icl7109的采样速率完成可以胜任。具体电路见图综合上述各因素，选择采样周期，应在满足控制系统的性能要求的条件下， 尽可能地选择低的采样速率，课题设计系统采样周期设置为20s。3.3.4 加热驱动电路为了简化输出通道的硬件结构，考虑到加热系统具有较大的热惯性，本系统采用固态继电器控制通断时间。固态继电器是可控硅过零触发器，无触点、不用调相，对电网不会引起波形畸变。将8031控制算法得到的输出结果转换为调控占空比，控制p1.0输出相应的高低电平，控制固态继电器的通断。电路图如图：电路中由光隔（4n25）、放大（9012）驱动固态继电器组成。其中4n25的作用是将单片机系统与继电器环路隔离开，避免在继电器开断过程中的干扰信号影响单片机的运行；9012的作用是将控制信号的功率增大，使之有能力开启或关断继电器，从而控制负载的通断以实现水温控制。3.3.5 报警电路的设计课题设计中，我采用蜂鸣器进行温度上限与下限的报警。蜂鸣器俗称喇叭，是广泛应用于各种电子产品的一种元器件，它用于提示、报警、音乐等许多应用场合。蜂鸣器与家用电器上面的喇叭在用法上也有相似的地方，通常工作电流比较大，电路上的ttl电平基本上驱动不了蜂鸣器，需要增加一个电流放大的电路才可以，这一点与家用电器中的功放有相似之处。学习板采用了一个很简单的电路来实现蜂鸣器的联接，由上所述，一个管脚很难驱动蜂鸣器发出声音，所以增加了一个三极管来增加通过蜂鸣器的电流，见下方原理图。蜂鸣器的正极性的一端联接到5v电源上面，另一端联接到三极管的集电极，三极管的基级由单片机的p1.1管脚通过一个与非门来控制，当p1.1管脚为低时，与非门输出高电平，三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。当p1.1管脚为高时，与非门输出低电平，三极管截止，蜂鸣器不发出声音。在这里与非门是作为非门来用的，这里采用一个非门的作用是为了防止系统上电时峰鸣器发出声音，以为系统复位以后，i/o口输出的是高电平。我们可以通过程序控制p1.1管脚的置低和置高来使蜂鸣器发出声音和关闭。蜂鸣器的声音大小及音调可以通过调整p1.1管脚的置高时间及输出的波形进行控制，这一点可以在调试程序的时候来试验 3.3.6 键盘及显示的设计键盘由一组常用的按键开关组成，每个按键都 被赋予一个代码，称为键码。键盘系统的主要工作就是及时发现有键闭合，求闭合键的键码。根据这个过程，键盘可以分为两种：编码键盘和非编码键盘。编码键盘是通过一个编译电路来识别闭合键的键码，而非编码键盘则是软件来识别键码。由于非编码键盘的硬件电路简单，用户可以方便的增减键的数量。非编码键盘可以分为两种结构形式：独立式按键和行列式按键。独立式按键电路的结构和处理程序简单，扩展方便，但是其占用的i/o口线相对较多，不适合在按键数量较多的情况下采用。行列式键盘将i/o口线的一部分作为行线，另一部分作为列线，按键设置在行线和列线的交叉点上，这就构成了行列式键盘，行列式键盘中的按键数量可以达到行线