单片机的电加热炉温度控制系统设计-职业学院电气化毕业论文

南京化工职业技术学院南京化工职业技术学院 毕业论文设计毕业论文设计 题目：题目：单片机的电加热炉温度控制系统设计 姓姓名：名： 所在系部：所在系部：自动控制系自动控制系 班级名称：班级名称：电气化电气化 07410741 学学号：号：07032201260703220126 指导老师：指导老师：李焦明李焦明 20102010 年年 3 3月月 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） I 摘 要 随着计算机技术、 控制理论和控制技术的发展， 电加热炉的温度控制技术日趋成熟， 已经成为工业生产中的一个重要部分。 本设计为基于单片机的电加热炉温度控制系统， 通过控制电阻丝两端电压的工作时 间，来控制电阻丝的输出平均功率，从而实现对电加热炉温度的自动控制。系统分为温 度测量、A/D转换、单片机系统、键盘操作系统、温度显示电路、报警电路、D/A转换 等若干个功能模块。该系统具有硬件成本低，控温精度较高，可靠性好，抗干扰能力强 等特点。 关键词：电加热炉；单片机；温度控制；固态继电器 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） II 目录 摘 要 I 目录.II 第 1 章控制系统设计1 1.1 系统基本结构.1 1.2 预期达到的性能指标.1 1.3 温度检测电路及元器件选择.2 1.3.1 放大器 AD5222 1.3.2 桥式测量电路设计.3 1.4 单片机最小系统外围电路.3 1.4.1 单片机 80513 1.4.2 电源电路设计.4 1.4.3 看门狗电路设计.5 1.4.4 系统时钟电路设计.6 1.5 数据采集电路的设计.7 1.5.1 模数转换器 AD5747 1.5.2 多路转换开关 CD40519 1.6 键盘显示接口技术及报警电路.10 1.6.1 8279 的组成及工作原理.10 1.6.2 管脚功能说明.12 1.6.3 8279 与键盘显示器的连接.13 1.6.4 LED 报警电路的设计.14 1.7 温度控制电路设计.15 1.8 温度控制系统总电路图.16 第 2 章温控系统的软件设计17 2.1 主程序流程图.17 2.2 键盘扫描和译码过程的流程图.18 2.3 通道数据采集的流程图.18 2.4 单片机主程序流程图.19 结 论21 参考文献22 致 谢23 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 1 第 1 章控制系统设计 1.1 系统基本结构 本系统结构框如图1.1所示，系统由8051单片机、温度检测电路、模数转换 电路、温度控制电路、8279键盘显示器等组成。炉内温度由热电阻测温元件和电 阻元件构成的桥式电路测量并转换成电压信号送给放大器的输入端， 使信号变成 0-5V电压信号，再经多路转换开关CD4051将信号送入A/D转换器，将此数字量 经过数字滤波，标度转换后，一方面通过LED将炉温显示出来；另一方面，将该 温度值与被测温度值比较， 根据其偏差值的大小， 采用比例微分控制 （PID控制） ， 通过固态继电器控温电路控制电炉丝的加热功率大小，从而控制电炉的温度，使 其逐渐趋于给定值且达到平衡。 1.2 预期达到的性能指标 （1）可测控的温度范围 01000 ； （2）实时显示温度、越限报警； （3）控制精度2 ，显示精度1； （4）实现一炉多点检测，并可扩展多炉多点检测。 图 1.1 系统结构框图 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 2 1.3 温度检测电路及元器件选择 单片机温度控制系统中的重要环节就是温度检测元件的选择以及测温电路 的设计。一般测量电路由测温元件、信号调理电路、信号放大器等组成。本次设 计采用的是pt100型铂电阻温度传感器，因其测量范围大，复现性好，稳定性强 等特点而被广泛使用。放大器则选用单芯片高精度集成AD522。 1.3.1 放大器 AD522 AD522是AD公司推出的高精度数据采集放大器，利用它可在恶劣的环境下 获得高精度的数据。它的线性好，具有较高的共模抑制比、低电压漂移和低噪声 的优点。 图 1.2 AD522 芯片 AD522采用14脚DIP封装，图1.2给出了AD522的引脚排列，表1给出了各引 脚的功能说明。 表 1.1 AD522 芯片引脚功能图 引脚名称功能 1+INPUT正输入端 2R GAIN增益补偿端 3-INPUT输入端 4NULL空端 5V-负电源端 6NULL空端 7OUTPUT输出端 8V+正电源端 9GND地参考端 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 3 10NC不接 11REF参考端 12SENSE补偿端 13DATAGUARD数据保护端 14R GAIN增益补偿端 1.3.2 桥式测量电路设计 测量电路由测温元件和电阻元件构成的，如图1.3所示，此电路为典型的桥 式测量电路，可在低电压、高阻抗、大噪声的环境中获得最佳性能。2 图 1.3 桥式测量电路 该桥式电路能够把温度变化所引起的热电阻阻值的变化转换成电压信号送 给放大器的输入端，由于铂电阻安装在内，通过长导线接入控制台，为了减少引 线电阻的影响采用三线制接法。 AD522是高精度集成放大器，AD522的第1引脚和第3引脚为信号差动输入 端；第2、14引脚外接电阻RG用于调整放大倍数；第4、6引脚为条零端；第13 引脚为数据屏蔽端；第12脚为测量端；第11脚为参考端；这两端的电压差即为加 到负载上的电压信号。使用时，测量端与OUT输出端（第7脚）在外部相连接， 输出放大后的信号。将信号地与放大器的电源地（第9脚）相连接为放大器的偏 置电流提供通路。 1.4 单片机最小系统外围电路 1.4.1 单片机 8051 8051有40条引脚。其中有2条主电源引脚，2条外接晶体引脚，4条控制或其 它电源复用的引脚，32条I/O引脚，如图1.4所示。 由于8051片内数据存储器和程序存储器的地址有限，因此需要扩展。 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date:19-Jun-2006Sheet of File:D:PREVIO11.DDBDrawn By: 1 3 2 14 5 9 11 7 12 46 8 R0 +15V r VCC RG 10 -15V +15V R7 10K out pt 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 4 本次设计扩展了8K8位紫外线擦除电可编程只读存储器2764和8K8位静 态随机存储器6264，8051扩展如图1.5所示。 12345678 A B C D 87654321 D C B A Title NumberRevisionSize A2 Date:13-Jun-2005Sheet of File:C:Documents and SettingsMount-011桌面刘波.DdbDrawn By: EA/VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE/P 30 TXD 11 RXD 10 8051 OUTA0 27 OUTB0 31 OUTA1 26 OUTB1 30 OUTA2 25 OUTB2 29 OUTA3 24 OUTB3 28 DB0 12 BD 23 DB1 13 DB2 14 SL0 32 DB3 15 SL1 33 DB4 16 SL2 34 DB5 17 SL3 35 DB6 18 DB7 19 RL0 38 RL1 39 IRQ 4 RL2 1 RL3 2 CS 22 RL4 5 RD 10 RL5 6 WR 11 RL6 7 A0 21 RL7 8 CLK 3 SHIFT 36 RESET 9 CNTL/S 37 8279 1 2 3 4差 压 信 号 号 处 电 路 电 源 RC 二 次 仪 表 信 理 图1.4 8051芯片 图 1.5 8051 单片机的外部扩展 1.4.2 电源电路设计 由于系统用到的电源有5V、12V、15V，普通的5V直流稳压电源已不能够满 足要求，所以需要设计一种515V电压可调的直流稳压电源电路。 电源电路设计依据电子技术相关知识为基本原理，电路主要由取样、基准电 压、比较放大、调整四部分组成3。原理框图如1.6所示。 12345678 A B C D 87654321 D C B A EA/VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE/P 30 TXD 11 RXD 10 8051 D0 3 A7 2 D1 4 A6 5 D2 7 A5 6 D3 8 A4 9 D4 13 A3 12 D5 14 A2 15 D6 17 A1 16 D7 18 A0 19 OE 1 LE 11 74LS373 u4 u5 U10 U11 A12 2 A11 23 A10 21 A9 24 A8 25 A7 3 A6 4 A5 5 A4 6 A3 7 A2 8 A1 9 A0 10 CS2 26 D0 11 D1 12 D2 13 D3 14 D4 15 D5 16 D6 17 D7 18 OE 22 6264 CS1 20 WE 27 A12 2 A11 23 A10 21 A9 24 A8 25 A7 3 A6 4 A5 5 A4 6 A3 7 A2 8 A1 9 A0 10 CE 20 PGM 27 VPP 1 D0 11 D1 12 D2 13 D3 14 D4 15 D5 16 D6 17 D7 18 OE 22 2764 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 5 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date:5-Jun-2006 Sheet of File:C:Documents and SettingsAdministrator桌面PREVIO11.DDBDrawn By: 1 2 3 4 C1 200uF R3 RES2 T DW 2CM53 T1 NPN R1 RES2 R2 R 2K RW C2 470uF 8 A+ U 图 1.6 电源电路原理框图 1.4.3 看门狗电路设计 在实际应用系统中，为了保证复位电路可靠的工作，常将RC电路接施密特 电路后再接入单片机复位端；或采用专用的复位电路芯片。MAX813L是MAXIN 公司生产的一种体积小、功耗低、性价比高的带看门狗和电源监控功能的复位芯 片，其引脚图如图1.7，引脚功能如下： （1）MR：手动复位输入端，低电平有效。当该端输入低电平保持140ms 以上，MAX813L就输出复位信号。 （2）RESET：复位信号输出端。上电时，自动产生200ms的复位脉冲（高 电平）；手动复位端输入低电平时，该端也产生复位信号输出。 （3）WDI：看门狗输入端。程序正常运行时，必须在小于1.6s的时间间隔 内向该输入端发送一个脉冲信号，以清除芯片内部的看门狗定时器， WDO 端输 出低电平。 （4） WDO ：看门狗信号输出端。正常工作时输出保持高电平，看门狗输 出时，该端输出信号由高电平变为低电平。 （5）PFI：电源故障输入端。当该端输入电压低于1.25V时， PFO 端输出低 电平。 （6） PFO ：电源故障输出端。电源正常时输出保持高电平，电源电压变低 或掉电时，输出由高电平变为低电平。 （7）VCC：工作电源，接+5V。 （8）GND：接地端。 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 6 图 1.7 MAX813L 引脚图 运行出现“死机”时的自动复位和随时的手动复位。 为实现单片机死机时自动复位功能，需要在软件设计中，P1.7不断输出脉冲 信号（时间间隔小于1.6s），如果因某种原因单片机进入死循环，则P1.7无脉冲 输出。 于MAX813L与单片机的连接电路如图1.8所示， 该电路可以实现上电复位， 程序是1.6s后在MAX813L的 WDO 端输出低电平，该电平加到 WDO 端，使 MAX813L产生一个200ms的复位脉冲输出，使单片机有效复位，系统重新开始 工作。 图 1.8 单片机与看门狗电路连接 1.4.4 系统时钟电路设计 时钟电路用于产生单片机工作所需的时钟信号。 8051内部有一个高增益反向 放大器，用于构成振荡器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输 出端。在XTAL1和XTAL2两端跨接晶体或陶瓷谐振器，就构成了稳定的自激振 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 7 荡器，其发出的脉冲直接送入内部时钟发生器。见图1.9。外接晶振时C1、C2值 常选择为30pF左右；外接陶瓷谐振器时，C1、C2约为47pF。C1、C2对频率有微 调作用，振荡频率范围是1.212MHz。 内部时钟发生器实质是一个二分频的触发器， 其输出信号是单片机工作所需 的时钟信号。 一般要求， 外接的脉冲信号应当是高、 低电平的持续时间大于20ns， 且频率低于12MHz的方波。这种方式适合于多块芯片同时工作，便于同步。 12345678 A B C D 87654321 D C B A Title NumberRevisionSize A2 Date:13-Jun-2005Sheet of File:C:Documents and SettingsMount-011桌面刘波.DdbDrawn By: EA/VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE/P 30 TXD 11 RXD 10 8051 12MHZ 30PF 30PF 图 1.9 时钟电路 1.5 数据采集电路的设计 数据采集在控制系统中是一个很重要的环节， 其性质的好坏直接影响控制的 精度，由于本次设计要求测量多点温度值，所以选择芯片CD4051为多路转换开 关，AD574为模数转换器。 1.5.1 模数转换器 AD574 模拟量输入接口的功能是把工业生产控制现场送来的模拟信号转换成能接 收的数字信号。 本次设计选用的A/D转换器为AD574。 AD574是AD公司生产的12位逐次逼近 型A/D转换芯片，它将A/D转换电路、基准电压、时钟、比较器、逐次逼近寄存 器以及输出缓冲存储器等集成在一块芯片上，并具有三态输出。在一般情况下， 无需加任何外部电路，只要接上+5V及-15V电源，加上模拟输入，给出启动转换 信号，即可实现12位A/D转换。 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 8 AD574的主要特性指标如下： （1）分辨率12位； （2）转换时间25s； （3）转换精度2LSB； （4）输入信号单极性或双极性； （5）电源+5V及-15V； AD574可由+5V及-15V供电，输入模拟电压可以是单极性0至+10V，或者是 双极性+5V至-5V。输入电压极性可由BIP OFF引脚的连接方式而定。单极性输入 时BIP OFF接地，双极性输入时应悬空或接+5V电源。 在AD574由微处理器控制的情况下，可在初始化程序中将BC端置为高电平， DR端的状态由芯片内部决定，其初始状态也是高电平，此时输出总线处于高阻 状态。当B/C端输入低电平信号后，AD574便开始转换。此时，DR端及输出端状 态不变，经25s后转换结束，DR端变低,延时500ns后，数据线上出现转换后的数 据。 当微处理器取完数据后转换命令可撤去， B/C置高电平。 在B/C变化后的1.5s， DR线随之自动变高，同时数据线呈现高阻，一次转换即完成。注意上次B/C命令 撤除与下一次给出新的转换命令之间的时间间隔不得小于2s，如果在转换进行 期间B/C线变高,那么这次转换就停止，而且DR与数据线状态不变。 A/D转换结束时，A/D转换芯片会输出转换结束信号，通过CPU读取转换数 据。 图 1.10 AD547 与 8051 的连接 12345678 A B C D 87654321 D C B A Title NumberRevisionSize A2 Date:2-Jun-2005 Sheet of File:C:Documents and SettingsMount-031桌 面刘 波.DdbDrawn By: EA/VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE/P 30 TXD 11 RXD 10 8051 +5V U? NOT 100 CH -15V +15V DGND 1 REF-IN 10 lsbDB0 16 DB1 17 AN-GND 9 DB2 18 DB3 19 DB4 20 BIFOFF 12 DB5 21 DB6 22 DB7 23 10Vspn 13 DB8 24 DB9 25 20Vspn 14 DB10 26 msb-11 27 REFout 8 STATUS 28 CE 6 CS 3 +Vs 7 A0/SC 4 R/C 5 -Vs 11 12/8 2 U? AD574A LF398 100K 100K100 -12V +12V 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 9 1.5.2 多路转换开关 CD4051 多路转换器又称多路转换开关， 多路开关是用来切换模拟电压信号的关键元 件。利用多路开关可将各个输入信号依次地或随地连接到公用放大器或A/D转换 器上。其原理图如图1.11。 图 1.11 CD4051 原理图 CD4051是单端的8通道开关， 有三根二进制的控制输入端和一根禁止输入端 INH（高电平禁止）。片上有二进制译码器，可由A、B、C三个二进制信号在8 个通道中选择一个，使输入和输出接通。而当INH为高电平时，不论A、B、C为 何值，8个通道均不通。通道选择表如表1.2所示。 CD4051有较宽的数字和模拟信号电平，数字信号为315V，模拟信号峰 峰值为15VP-P；当VDDVEE=15V，输入幅值为15VP-P时，其导通电阻为80； 当VDDVEE=10V时，其断开的漏电流为10PA；静态功耗为1W。 为了提高过程参数的检测精度，对多路开关提出了较高的要求。理想的多路 开关其开关电阻为无穷大， 其接通时的导通电阻为零。 此外， 还希望切换速度快、 噪音小、寿命长、工作可靠。 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 10 表 1.2 CD4051 选通表 1.6 键盘显示接口技术及报警电路 8279是一种通用的可编程键盘、显示器接口芯片，能完成键盘输入和显示控 制的功能，其中键盘部分提供扫描工作方式，可连接64个键的矩阵键盘，并具有 自动消抖和多键同时按下保护功能。显示部分则提供了扫描方式的显示接口。可 与8位或者16位LED数码管连接。 8279用于单片机应用系统中， 可以大大提高CPU 的效率，并可使接口电路更具有通用性。6 7 1.6.1 8279 的组成及工作原理 8279主要由输入/输出控制、数据缓冲器、控制与定时寄存器、扫描计数器、 回复缓冲器、FIFO传感器RAM、显示RAM、显示地址寄存器等电路组成。 下面分别介绍各部分电路的工作原理。 (1)输入/输出控制及数据缓冲器 数据缓冲器足双向缓冲器，它将内部总线和外部总线连通，用于传送 CPU 和 8279 之间的命令和数据。 输入/输出控制线控制/向各种内部寄行器和缓冲器发 送或接受数据。CS 是片选信号，只有当 CS=0 时，8279 才被选通，CPU 才能对 其进行读写操作。RD、WR 是来自 CPU 的读写控制信号。 A0 用于区别信息的 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 11 特性，当 A0=0 时，表示输入输出的信息均为数据；当 A01 时，表示输入/ 输出的信息为指令，而输出的信息是状态字。 (2)控制与定时寄存器及定时控制 控制与定时寄存器用来寄存键盘和显示的工作方式以及由CPU编程的其他 操作方式。这些寄存器一旦接收并锁存送来的命令，就通过译码产生相应购控制 信号，从而完成相应的控制功能。 定时控制包含基本的计数链，首级计数器是一个可编程的N级计数器，N可 以在231之间由软件编程，以便从外部时钟CLK得到内部所需的100kHz时钟。 然后经过分频为键盘扫描提供适当的逐行扫描频率和显示扫描时间。 (3)扫描计数器 扫描计数器有两种工作方式，按编码方式工作时，计数器做二进制计数，四 位计数状态从扫描线SL0SL3输出，经外部译码器译码后，为键盘和显示器提 供扫描线。按译码方式时，扫描计数器的最低二位被译码后，从SL0SL3输出， 因此SL0SL3提供了4中取1的扫描译码。 (4)回复缓冲器、键盘去抖及控制 来自RL0RL3的8根回复线的回复信号，由回复缓冲器缓冲并锁存。 在键盘工作方式中，回复线作为行列式键盘的行列输入线。在逐行扫描时， 回复线用来搜索每一行列中闭合的键，当某一键闭合时，去抖电路被置位，延时 等待10ms后，再检验该键是否继续闭和，并将该键的地址和附加的移位、控制 状态一起形成键盘数据送入8279内部FIFO（先进先出）存储器。键盘数据格式 如表1.3所示。 表 1.3 FIFO 存储 控制和移位D6、D7的状态由两个独立的附加开关决定而扫描（D5、D4、 D3）和回复（D2、D1、D0）则是被按键置位的数据。D5、D4、D3来自动扫描 计数器，是按下键的行列编，而D2、D1、D0则来自列计数器，它们是根据回复 信号而确定的列编码。 在传感器开关状态矩阵方式中，回复线的内容直接被送往相应的传感器 RAM（即FIFO存储器)。在选通输入方式中，回复线的内容在CNTL/STB线的脉 冲上升沿被送入FIFO存储器。 (5)FIFO/传感器及其状态寄存器 D7D6D5D4D3D2D1D0 控制移位扫描回复 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 12 FIFO/传感器RAM是个双重功能的88RAM。在键盘或选通方式工作时， 它是FIFO存储器，其输入或读出遵循先入先出的原则。FIFO状态寄存器用于存 放FIFO的工作状态。例如，RAM是满还是空，其中存有多少数据，是否操作出 错等。当FIF0存储器不空时，状态逻辑将产生IRQ1信号向CPU申请中断。 在传感器矩阵方式工作时，这个存储器已变为传感器不是存储器。它存放着 传感器矩阵中的每一个传感器状态。在此方式中，若检索出传感器变化，IRQ信 号变为高电平，向CPU申请中断。 (6)显示RAM和显示地址寄存器 显示RAM用来存储显示数据，容量为168位。在显示过程中，存储的显示 数据轮流从显示寄行器输出。 显示寄存器分为A、 B两组， OUTA03利OUTB0 3可以单独送数，也可以组成一个8位的字。显示寄存器的输比与显示扫描配合， 不断从显示RAM中读出显示数据，同时轮流驱动被选中的显示器件，以达到多 路复用的目的，使显示器件呈现稳定的显示状态。 显示地址寄存器用来存放由CPU进行读/写显示的RAM地址，它可以由命令 设定，也可以设置成每次读写或写入之后自动递减。 1.6.2 管脚功能说明 8279采用40引脚封装，其管脚如图1.12所示。 图 1.12 8279 管脚图 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date:10-Jun-2005Sheet of File:D:PROGRAM FILESDESIGN E XPLORER 99E XAMPLESMyDesign.ddbDrawn By: OUTA0 27 OUTB0 31 OUTA1 26 OUTB1 30 OUTA2 25 OUTB2 29 OUTA3 24 OUTB3 28 DB0 12 BD 23 DB1 13 DB2 14 SL0 32 DB3 15 SL1 33 DB4 16 SL2 34 DB5 17 SL3 35 DB6 18 DB7 19 RL0 38 RL1 39 IRQ 4 RL2 1 RL3 2 CS 22 RL4 5 RD 10 RL5 6 WR 11 RL6 7 A0 21 RL7 8 CLK 3 SHIFT 36 RESET 9 CNTL/S 37 8279 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 13 RESET（复位）：输入线，当RESET=1时，8279复位，其复位状态为16 个字符显示，编码扫描键盘双键锁定，程序时钟编程位31。 CS（片选）：输入线，当CS0时8279被选中，允许CPU对其读、写， 否则被禁止。 A0（数据选择）：输入线，当A0=1时，CPU写入数据为命令字，读出数 据为状态字；A0=0时CPU读、写的字节均为数据。 RD、WR（读、写信号）：输入线，低电平有效，来自CPU的控制信号， 控制8279的读、写操作。 IRQ（中断请求）：输出线，高电平有效。 SL0SL3（扫描线）：输出线，用来扫描键盘和显示器，它们可以编程 设定为编码（4中取1）或译码输出（16取1）。 RL0RL3（回复）线：输入线，它们是键盘或传感器矩阵的列（或行） 信号输入线。 SHIFT（移位信号）：输入线，高电平有效。该输入信号是8279键盘数据 的次高位（D6），通常用来扩充键开关的功能，可以用做键盘上、下档功能键。 在传感器方式和选通方式中，SHIFT无效。 CNTL/STB（控制/选通）：输入线，高电平有效。 在键盘方式工作时，该输入信号是键盘数据的最高位（D7），通常用来扩 充键开关的控制功能，作为控制功能键使用。 OUTA0OUTA3（A组显示信号）：输入线。 OUTB0OUTB3（B组显示信号）：输出线。 这两组引线都是显示数据输出线， 与多位数字显示的扫描线SL0SL3同步。 两组可以独立使用，也可以独立使用。 BD（显示消隐）：输出线，低电平有效。该信号在数字切换或使用消隐 命令时，将显示消隐。 1.6.3 8279 与键盘显示器的连接 8279键盘/显示器扩展电路如图1.13所示。 该电路中，显示器采用共阴极接法，由驱动器74LS05，7407对其进行驱动。 键盘为44矩阵式，采用行扫描对键盘按键进行查询，从而调入相应指令。 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 14 12345678 A B C D 87654321 D C B A A 1 B 2 C 3 E1 4 E2 5 E3 6 Y0 15 Y1 14 Y2 13 Y3 12 Y4 11 Y5 10 Y6 9 Y7 7 U7 74LS138 R16 5K R20 5K R17 5K R18 5K R15 5K R21 5K R14 5K a bf c g d e DPY 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp 0 0 a bf c g d e DPY 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp 0 0 a bf c g d e DPY 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp 0 0 a bf c g d e DPY 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp 0 0 a bf c g d e DPY 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp 0 0 OUTA0 27 OUTB0 31 OUTA1 26 OUTB1 30 OUTA2 25 OUTB2 29 OUTA3 24 OUTB3 28 DB0 12 BD 23 DB1 13 DB2 14 SL0 32 DB3 15 SL1 33 DB4 16 SL2 34 DB5 17 SL3 35 DB6 18 DB7 19 RL0 38 RL1 39 IR Q 4 RL2 1 RL3 2 CS 22 RL4 5 RD 10 RL5 6 WR 11 RL6 7 A0 21 RL7 8 CLK 3 SHIFT 36 RESET 9 CNTL/S 37 U6 8279 12 U23A 7407 34 U24B 7407 56 U25C 7407 98 U26D 7407 1110 U27E 7407 1312 U28F 7407 1312 U30F 7407 1312 U29F 7407 +5V dpg fed cb a 12 U31A 74LS05 12 U32A 74LS05 12 U33A 74LS05 12 U34A 74LS05 12 U35A 74LS05 关 闭启 动 7 加 速 3 复 位 1 5 9 2 46 设 定减 速 0 8 R22 4.7K R23 4.7K R24 4.7K R25 4.7K +5V R19 5K 图1.13 8279键盘显示电路原理图 1.6.4 LED 报警电路的设计 在单片机测控系统发生故障或处于某种紧急状态时， 单片机系统应能发出报 警信号，本次设计采用的是鸣音报警。 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 15 压电式蜂鸣器约需10mA的驱动电流， 因此， 可以使用TTL系列集成电路7406 或7407低电平驱动，也可以用一个晶体三极管驱动，如图1.14所示。 本次设计中，驱动器的输入端接8051的P1.0。当P1.0输出高电平“1”时， 晶体管导通， 压电蜂鸣器两端获得约+5V电压而鸣叫； 当P1.0输出低电平 “0” 时， 三极管截止，蜂鸣器停止发声。 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date:15-Jun-2005Sheet of File:C:Documents and SettingsTimesGMy DocumentsTimes.G毕业设计硬件图TimesG.ddbDrawn By: 3.3K 5.6K NPN P1.0 AT89S51 BELL +5V 图 1.14 使用三极管作驱动的蜂鸣报警图 1.7 温度控制电路设计 通过单片机控制交流固态继电器调节负载的功率而达到调节温度的目的。 固态继电器控温电路如图1.15所示，采用Z型交流固态继电器SSR，实现零 触发交流调功。SSR内设光电隔离电路，可减少与电网间的相互干扰，这是一种 较先进的控制方法。 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date:19-Jun-2006Sheet of File:D:PREVIO11.DDBDrawn By: 12 U31A 74LS05 555 C1 0.1uF 180k5k +12 1k AC AC SSR C? CAP RS 图 1.15 温控电路 MCS51单片机的P27置1后，再清“0”，得到正脉冲经反相后触发555芯 片，将有一个周期正弦波加到电炉丝上。单片机的P3.1控制555的2脚负脉冲在设 定的周期T 内出现的个数，就可以控制电炉丝的加热功率。 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 16 1.8 温度控制系统总电路图 温度控制系统总电路图如图 1.16 所示 12345678 A B C D 87654321 D C B A Title NumberRevisionSize A2 Date:22-Jun-2006Sheet of File:D:PREVIO11.DDBDrawn By: EA/VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE/P 30 TXD 11 RXD 10 8051 12MHZ K 30PF 30PF /MR 1 VCC 2 GND 3 PFI 4 /WDO 8 RESET 7 WDI 6 /PFO 5 MAX813L 51K 1 2 3 A 74HC08 +5V OUTA0 27 OUTB0 31 OUTA1 26 OUTB1 30 OUTA2 25 OUTB2 29 OUTA3 24 OUTB3 28 DB0 12 BD 23 DB1 13 DB2 14 SL0 32 DB3 15 SL1 33 DB4 16 SL2 34 DB5 17 SL3 35 DB6 18 DB7 19 RL0 38 RL1 39 IRQ 4 RL2 1 RL3 2 CS 22 RL4 5 RD 10 RL5 6 WR 11 RL6 7 A0 21 RL7 8 CLK 3 SHIFT 36 RESET 9 CNTL/S 37 8279 2K R 20uF +5V +5V NOT 100 CH -15V +15V DGND 1 REF-IN 10 lsbDB0 16 DB1 17 AN-GND 9 DB2 18 DB3 19 DB4 20 BIFOFF 12 DB5 21 DB6 22 DB7 23 10Vspn 13 DB8 24 DB9 25 20Vspn 14 DB10 26 msb-11 27 REFout 8 STATUS 28 CE 6 CS 3 +Vs 7 A0/SC 4 R/C 5 -Vs 11 12/8 2 U9 AD574A LF398 100K 100K100 -12V +12V VEE VDD X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 INH C B A X VSS 16 u3 CD4051 1 2 3 4 5 6 7 8 9 15 14 13 12 11 10 +15V-15V RESET RESET INT0 INT0 D0 3 A7 2 D1 4 A6 5 D2 7 A5 6 D3 8 A4 9 D4 13 A3 12 D5 14 A2 15 D6 17 A1 16 D7 18 A0 19 OE 1 LE 11 74LS373 u4 u6 u5 D0 3 A7 2 D1 4 A6 5 D2 7 A5 6 D3 8 A4 9 D4 13 A3 12 D5 14 A2 15 D6 17 A1 16 D7 18 A0 19 OE 1 LE 11 74LS373 A B C U4 U13 U10 U11 P00 P01 P02 P16 P17 P26 /RD ALE ALE P27 P25 PSEN P07 STS A 1 B 2 C 3 E1 4 E2 5 E3 6 Y0 15 Y1 14 Y2 13 Y3 12 Y4 11 Y5 10 Y6 9 Y7 7 U7 74LS138 R16 5K R20 5K R17 5K R18 5K R15 5K R21 5K R14 5K a bf c g d e DPY 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp 0 0 a bf c g d e DPY 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp 0 0 a bf c g d e DPY 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp 0 0 a bf c g d e DPY 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp 0 0 a bf c g d e DPY 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp 0 0 12 U23A 7407 34 U24B 7407 56 U25C 7407 98 U26D 7407 1110 U27E 7407 1312 U28F 7407 1312 U30F 7407 1312 U29F 7407 +5V dpg fe d c b a 12 U31A 74LS05 12 U32A 74LS05 12 U33A 74LS05 12 U34A 74LS05 12 U35A 74LS05 关 闭启 动 7 加 热 3 复 位 1 5 9 2 46 设 定停 止加 热 0 8 R22 4.7K R23 4.7K R24 4.7K R25 4.7K R19 5K 1 2 3 4 C1 200uF R3 RES2 T DW 2CM53 T1 NPN R1 RES2 R2 R 2K RW C2 470uF 3.3K 5.6K NPN BELL +5V 8 A+ 12 U31A 74LS05 555 C1 0.1uF 180k5k +12 1k AC AC SSR C? CAP RS 1 3 2 14 5 9 11 7 12 46 8 R0 +15V r VCC RG 10 -15V +15V R7 10K out pt 2K RW +5V A12 2 A11 23 A10 21 A9 24 A8 25 A7 3 A6 4 A5 5 A4 6 A3 7 A2 8 A1 9 A0 10 CS2 26 D0 11 D1 12 D2 13 D3 14 D4 15 D5 16 D6 17 D7 18 OE 22 6264 CS1 20 WE 27 A12 2 A11 23 A10 21 A9 24 A8 25 A7 3 A6 4 A5 5 A4 6 A3 7 A2 8 A1 9 A0 10 CE 20 PGM 27 VPP 1 D0 11 D1 12 D2 13 D3 14 D4 15 D5 16 D6 17 D7 18 OE 22 2764 AD522 图 1.16 温 度 控 制 系 统 总 电 路 图 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 17 第 2 章温控系统的软件设计 该系统软件设计主要分三部分：第一部分为主程序；第二部分为键盘中断服 务程序；第三部分是定时采样及处理程序。 2.1 主程序流程图 主程序流程图如图2.1所示。 图 2.1 主程序流程图 主程序主要进行初始化，分配内存单元及设置定时器参数，以便为系统正常 工作创造条件。由于本系统数据通道比较多，而且采样数据为12位，（