毕业设计（论文）-小型回流焊机的设计.doc

*大学毕业设计说明书 目录1前言12总体方案设计32.1元器件的选择32.1.1温度测试元件的选择32.1.2开关元件的选择42.2测温电路的选择42.3总体设计方案选择42.3.1方案一 基于电压比较器的温度测控电路42.3.2方案二 基于单片机的温度测控电路53单元模块设计73.1各单元模块功能介绍及电路设计73.1.1单片机晶振电路73.1.2温度检测与信号放大电路73.1.3 A/D转换电路83.1.4报警电路93.1.5过零点检测电路103.1.6加热电流控制电路103.1.7温度超限控制电路113.2特殊器件的介绍113.2.1 PT100113.2.2 ADC0809143.2.3 单片机STC15F2K60S2介绍164软件设计214.1系统软件设计思路214.2主要软件设计流程框图及说明214.2.1系统总流程图214.2.2读温度子程序234.2.3 A/D转换子程序234.2.4 读缓冲器子程序245系统调试266结论277总结与体会288谢辞（致谢）299参考文献30附录：31 1前言 随着科技的发展，电子产品逐渐小型化，小型片状元件开始诞生并迅速扩大使用，故而传统的焊接技术已经不能再满足需求，在这时回流焊技术应运而生。所谓的“回流焊”有两种解释：第一种是说受热的气体在机箱内循环流动以提高温度来达到焊接的目的；第二种说法是焊锡膏经过预热、融化、润湿然后再冷却而实现焊接的过程。回流焊与普通的焊接技术相比它的优势有：回流焊器件所受的热冲击小；由于只需要在焊接部位放焊料，所以大大节约了焊料；易于控制焊料的施放量，所以不会出现桥接；由于熔融焊料的张力作用，是的器件不易偏移。最常见的也是最早产生的是全热风式回流焊，它的普及使用在上个世纪九十年代，它主要是通过热气流的循环使用来达到焊接的目的。由于当时的科技还不成熟，所以其存在很多缺陷也是难免的，最常见的就是焊接温度不均，不能有效的完成焊接。随着科技的不断进步以及SMT技术的飞速发展，性能更完善的红外热风式的焊机开始走向市场，它将红外与热风进行结合，不仅提高了性能，而且能够通过热风的循环来保持均匀的工作区温度。作为表面组装技术的核心技术，回流焊接技术的发展脚步从未停止过。在上个世纪90年代，焊接技术的发展主要是集中在红外热风再流焊、热风再流焊、免清洗焊等领域。而在21世纪回流焊接技术变得更加的多元化，而其应用的领域也变的更加广泛，例如：穿孔再流焊、无铅焊、导电胶焊接等。回流焊技术的多元化也就促使回流焊机的多元化生产，以便回流焊技术适用于各种环境。目前市场上比较成熟的回流焊机大多是比较大型的，它们不仅体积庞大，功率大，能源耗费量大，而且价格也是相当的昂贵，这在一些大型企业大规模生产中比较实用，但对于一些小规模的生产以及一些科研单位来说显然性价比就不高了。随着这些小规模生产与科研单位的迅速发展，小型回流焊机也开始登上舞台，其需求量也正不断的扩大。本课题就是关于一个小型回流焊机的设计，图1.1为一种常见的小型回流焊机， 图 1.1 小型回流焊机小型回流焊机的核心部分就是关于温度的检测与控制，这一步份设计的好与坏决定了回流焊的质量，也就决定了一个回流焊机设计的成功与否，所以本课题的设计重心将放在温度的测试与控制部分，这部分大体上有两个模块构成，即测温模块与控温模块。这两个模块共同完成整个回流焊流程，测温模块采用pt100作为测温元件，然后将测得的温度信息传递给单片机进行数据的处理，然后再由单片机控制加热系统是否进行加热，以达到完成焊接所需要的加热环境。本课题采用的单片机是AT89C51,围绕单片机还设计了温度报警电路以及，另外还设计了独立于单片机之外的加热系统控制电路，用以预防在单片机死机的情况下，加热系统继续工作而发生危险事故。 2总体方案设计 2.1元器件的选择2.1.1温度测试元件的选择关于测试温度的器件有很多中，常见的是：DS18B20，PT100，NTC等。（1）DS18B20作为目前比较常用的温度传感器，它具有价格便宜，具有较强的抗干扰能力，做工精细体积小等优点。工作原理：其内部有两个计数器以及两个晶体振荡器。它首先通过其内部的低温度系数晶振产生固定频率的脉冲给计数器1，同时高温度系数晶体振荡器产生频率随温度变化而变化的脉冲给计数器2。计数器1和温度寄存器被预先设定一个值，计数器1对其接收到的脉冲进行减法计数，当其设定值被减到零的时候就让温度寄存器加1，同时计数器1又恢复到预设值，然后开始下一轮的减计数，如此循环直到计数器2的值也减到零为止，这时温度寄存器中的值即为所测得的温度值。另外其内部的斜率累加器用于测温过程中的修正，其输出值用以修正计数器1的预设值。其工作电压范围35V，温度测量范围为-55125。（2）PT100PT100是铂热电阻的一种，它的电阻随温度的变而发生变化。工作原理：在温度为0时，其电阻值正好为100欧姆，而在外界温度为100时其阻值大概是138欧姆，由于铂热电阻其阻值变化与温度的增长趋近于一条抛物线。铂热电阻阻值与温度之间的换算式：在-200 t 0时，；在0 t 850时，；式中r为温度t时的阻值，r0为0是的阻值，A=3.9083E-3，B=-5.775E-7，C=-4.183E-12；PT100是由白金制作而成的一种温度传感器，其阻值与温度的计算公式是：r=r0(1+aT);式中a=0.00392，r0为100欧姆，即0所对应的阻值，T为摄氏温度。根据它的这种阻值与温度的关系，我们可以通过测得其阻值而得出对应的温度值，其测温的范围是：-200500。（3）NTCNTC即负的温度系数，用以表示负的温度系数很大的半导体器件。工作原理：因其内部结构为锰、钴等金属氧化物，具有半导体性质，当温度比较低的时候，其组成氧化物的内部载流子较少，因而电阻值就比较高；但随着温度的升高，载流子数目也就随之增多，从而导电能力也就大大加强，相反的电阻值也就降低。一般情况下其阻值变化范围是100至100万欧姆，测温范围是-40200。本课题是关于回流焊机的设计，而一般回流焊的温度峰值要求达到300左右，DS18B20和NTC显然不符合温度要求，故而测温元件的选择应该是PT100温度传感器。2.1.2开关元件的选择常见的开关元件有：三极管，可控硅等。（1）三极管晶体三极管是由三层半导体构成，有NPN型和PNP型，两个PN节构成基极、发射极和集电极三极。可以用来放大小信号，也可以用作无触点开关。工作原理：当给基极加正偏电压而集电极加翻篇电压，即时，其内部载流子在外加电场的作用下移动，形成电流，使三极管成导通状态。（2）可控硅可控硅也是有四层半导体构成三个节的半导体元件，又叫晶闸管。工作原理：四层半导体分别是P1N1P2N2,P1层引出的电极叫阳极A，P2层引出的电极叫控制极G，N2层引出的电极叫阴极K，它们分别构成了可控硅的三极。当外界在A极与K极间加上正向电压，同时给控制极一个正向触发电压时可控硅就被导通了，一旦导通，即使关断控制极电压，晶闸管依然是导通的，这时如要断开晶闸管可以通过关断A极电压或降低晶闸管的电流至维持其导通的最低值以下。晶闸管与三极管相比具有反应灵敏，功耗低，能够实现小功率控制大功率等优点，所以在本课题设计中选择可控硅作为开关元件。2.2测温电路的选择 本课题主要研究的是基于PT100温度传感器的测温电路，关于PT100一般有两种测温电路，一为桥式测温电路，一为恒流源测温电路。（1）恒流源测温电路：顾名思义，即是要由外部给PT100提供一个恒流源，当电流流过PT100时产生压降，再将压降信号进行放大后，将其传递给AD芯片并经过AD转换后传输给单片机，然后由单片机根据根据电流电阻与电压的关系计算出实时的温度值。（2）桥式测温电路：由PT100与另外的三个电阻构成测量电桥，其中两个电阻阻值相同，另一个电阻为精密的固定值电阻，一般为100欧姆。当PT100的阻值发生变化时，电桥会输出一个mV级的电压差信号，当然该信号不能直接传输给单片机，而是要经过信号放大过后再传给AD转换器。对于横流测温电路由于流过PT100的电流过大会导致PT100温度发生改变，从而易产生误差，影响测试结果，鉴于其电流不易控制，所以本设计选择桥式测温电路。2.3总体设计方案选择 2.3.1方案一 基于电压比较器的温度测控电路 该方案的设计思路是由直流稳压电源给检测桥路提供恒定的电压，温度传感器检测温度并将温度转换为电压信号，然后由检测桥路将温度传感器传来的电压信号进行检测，并将其传递给电压比较器，电压比较器将最终电压输入到驱动电路，由驱动电路来驱动继电器从而控制加热器进行加热，其电路结构框图如图 2.1所示。 图 2.1 基于电压比较器的温度测控系统电路结构框图 2.3.2方案二 基于单片机的温度测控电路该方案的设计思路是以pt100作为温度传感器，然后用桥式测温电路将pt100阻值变化转换成电压信号，再经过放大电路将比较微弱的电压信号进行放大，然后再将放大过后的电压信号输入给A/D转换器将模拟的电压信号转换为数字信号并传递给单片机，再由单片机将测得的值与预先给定的温度值进行比较，当当前温度值小于设定的工作值时，单片机发出信号给驱动电路，再由驱动电路驱动加热器进行加热，其电路结构框图如图2.2所示。 图 2.2 基于单片机的温度测控系统电路结构框图由于方案一中电压比较器是进行模拟量之间的转换与处理，所以易产生较大误差，导致测试结果不够准确。终上所述，在这里选择第二种方案比较好。 3单元模块设计3.1各单元模块功能介绍及电路设计3.1.1单片机晶振电路晶振在单片机电路中的作用也是非常重要的，它为单片机提供固定频率的脉冲，单片机执行一切指令都是在晶振提供的时钟频率作用下完成的。一般情况下为保证单片机各部分工作保持同步，都共用一个晶振。晶振电路由一个晶体振荡器和两个电容组成，本课题晶体振荡器的振荡频率选择11.0592MHz,电容都取30Pf。晶振电路如图3.1.1所示。 图 3.1.1 晶振电路3.1.2温度检测与信号放大电路 本设计中温度的检测采用的是PT100模拟温度传感器，然后通过测量电桥电路将PT100测得模拟温度信号转换为微弱电压信号，再通过LM324运算放大器将该微弱电压信号进行放大，这样就实现了实时温度的采集。测量电桥电路中R1=R2，VR1取值100欧姆，TL431为电路提供稳定的输入电压，放大电路是采用的是负反馈差分式放大电路，其测温电路如图3.1.2所示。 图 3.1.2 桥式测温与信号放大电路3.1.3 A/D转换电路 A/D转换电路的主要作用是将桥式测温电路输入的模拟电压信号转换为数字信号并将其输入给单片机，以便单片机实现对温度的控制。本设计中A/D转换选用的是8位串行A/D转换器ADC0809，然后由单片机来控制其数据的转换以及输入输出。其管脚图如图3.1.3所示。 图3.1.3 ADC0809引脚图 3.1.4报警电路 该部分电路的主要作用是报警，主要由一个蜂鸣器和一个LED灯构成，分别用三极管作为启动开关，当检测到的温度高于预先设定的温度值时，单片机向对应管脚输出一个高电平，从而使三极管开始导通，蜂鸣器发声，LED闪烁。报警电路如图3.1.4所示。 图 3.1.4 报警电路3.1.5过零点检测电路 过零点检测电路主要是决定加热的起始位置。由于加热部分输入的是交流电压，考虑到可控硅的导通电压，这里有用到整流桥将负方向电压转为正方向，这样大大提高了电能利用率。其电路如图3.1.5所示。 图 3.1.5 过零点检测电路3.1.6加热电流控制电路 由于加热部分需要接入常规电压供电，所以直接控制是比较危险的，本设计是采用小电流控制大电流，这样不仅安全，而且使电路更加的智能化。小电流控制大电流采用的是MOC3063光耦芯片与双向可控硅构成。其电路如图3.1.6所示。 图 3.1.6 加热电流输出控制电路3.1.7温度超限控制电路 本次设计除了基于单片机的软件控温外还添加了硬件控温模块，其控温原理是根据电压比较器来比较当前温度所对应的电压值与设定温度所对应的电压值，温度超限后就输出报警信号。图3.1.7就是一个电压比较逻辑电路。 图 3.1.7 温度超限检测电路3.2特殊器件的介绍3.2.1 PT100 PT100是目前比较常用的温度传感器，被广泛的应用于军事、医疗、工业生产、机械电机、阻值测量等领域。具有功耗低，反应灵敏，测量精确等多种优点，其一般制作工艺是将铂丝缠绕在陶瓷、玻璃以及云母类骨架结构上，然后在经过精密而复杂的加工处理。市面常见的几种PT100产品如图3.2.1所示。 图3.2.1 几种常见的PT100 PT100作为一种铂热电阻，所以具有一般铂热电阻的通性-阻值随温度的变化而变化，其曲线如图3.2.2所示。 图3.2.2 pt100的RT曲线 Pt100的测温原理就是根据其阻值随温度的变化而变化，其部分分度如表3.3.1所示。表 3.2.1 pt100分度值-50度 80.31-40度 84.27-30度 88.22-20度 92.16-10度 96.090度 100.0010度 103.9020度 107.7930度 111.6740度 115.5450度 119.4060度 123.2470度 127.0880度 130.9090度 134.71100度 138.51110度 142.29120度 146.07130度 149.83140度 153.58150度 157.33160度 161.05170度 164.77180度 168.48190度 172.17200度 175.863.2.2 ADC0809 ADC0809是美国半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。 ADC0809封装如图3.2.3所示。 图 3.2.3 ADC0809封装 ADC0809内部组成：一个8位的模拟开关，用于信号的选择输入。地址锁存与译码器，用于控制8位输入通道的选通。8位A/D转换器用，用于完成对输入模拟信号的数字化转化。三态输出锁存缓冲器，当A/D转换器完成模数转换过后，将8位数字信号送入锁存缓冲器，然后传送给单片机，其内部结构如图3.2.4所示。 图 3.2.4 ADC0809内部逻辑结构 图中多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进行转换，这是一种经济的多路数据采集方法。地址锁存与译码电路完成对A、B、C 3个地址位进行锁存和译码，其译码输出用于通道选择，其转换结果通过三态输出锁存器存放、输出，因此可以直接与系统数据总线相连，表3.3.2为通道选择表。表3.2.2 ADC0809锁存与译码电路通道选择 ADC0809各引脚功能介绍： IN0IN7：8位的模拟量输入通道，由内部的模拟开关来控制其选通与否； VrefVref(+),Vref(-):电源参考电压，用作与输入模拟量信号对比的基准，Vref(+)一般接+5V，Vref接地。 D0D7：三态（低电平、高电平、高阻态）形式的数据传输接口，可与单片机的I/O口连接，实现ADC与单片机间的数据传输，D0为8位数据最低位，D7为8位数据最高位。 OE：输出允许信号，一般有单片机提供。OE引脚有两种状态：当OE=0时，8位数据输出线呈高阻状态，不能进行数据的传输；当OE=1时，表示允许数据的输出，这时候三态输出缓存器将转换好的数据输出给单片机。 CLK：时钟信号。由于ADC0809本身不能够产生时钟脉冲，所以需要由外部输入，一般维持其正常工作的时钟信号频率是500KHz，这个可以由单片机经过相关编程后实现输出。 START：用于控制A/D转换芯片的动作，在START信号的上升沿对ADC进行复位，START信号下降沿启动A/D转换芯片，开始A/D转换；需注意的是在A/D转换期间START信号保持低电平。 ADDA、ADDB、ADDC：端口选择线，又称地址线，ADDA为低位地址，ADDC为高位地址。由这三条线完成输入通道的选择。 ALE：地址锁存允许信号，在其上升沿触发，将ADDA、ADDB、ADDC三个端口的地址信号送入锁存器。 EOC：转换状态信号，当EOC=1时，表示A/D转换结束，可作为单片机查询的状态信号，也可以作为中断信号通知单片机。ADC0809转换时序 ADC0809转换工作时序如图3.2.5所示。 图 3.2.5 ADC0809转换工作时序3.2.3 单片机STC15F2K60S2介绍 STC15F2K60S2 单片机是STC生产的单时钟机器周期的单片机，具有功耗低、高性能、抗干扰能力强等优点，其不仅采用了新型的加密技术，同时具有更优于传统的单片机的兼容性，能更好的兼容许多指令代码。其具有很高的集成度，像晶振电路以及复位电路都集成在内，另外还集成有8路10位高速A/D转换电路，速度最高可达30万次/秒。3路PWM控制调节口，内置2k字节的较大容量的SRAM,2组异步高速串行通信端口，可在5组管脚之间进行相互切换，1组高速同步串行通信端口SPI,可应用于电机控制、多路串行通信和强干扰场合下。该单片机采用超高速CPU内核，在同等条件下，比传统的单片机速度快20%。其管脚图如图3.2.6所示。 图 3.2.6 STC15F2K60S2单片机管脚STC15F2K60S2单片机特点：（1）增强型 8051CPU，单时钟机器周期，速度比普通单片机快；（2）工作电压为3.8V5.5V；（3）片内大容量字节的SRM,大容量片内EEPROM；（4）在系统可编程或者在应用可编程，无需编程器和仿真器；（5）高速8通道10位ADC，3路PWM输出。（6）3通道比较单元，可实现3个外部中断或者3个定时器中断（7）高可靠复位电路（8）工作频率：5MHz-35MHz（9）两组高速异步串行通信端口，串口之间可相互切换（10）一组高速同步串行通信端口，可进行I/O口级联扩展（11）四种低功耗设计模式：低速、空闲、掉电和停机模式单片机引脚功能介绍： P0口：P0.0P0.7，一般用做数据总线或地址线； P1口：P1.0P1.7，标准I/O口； P2口：P2.0P2.7，标准I/O口，地址线； P3口：P3.0P3.7，标准I/O口，外部中断，定时等； P4口：P4.0P4.7，标准I/O口； P5口：P5.4复位脚RST。 T40T47：中断、定时管脚。 ADC0ADC7： ADC输入通道。 CCP：外部信号捕获、高速脉冲输出及脉宽调制输出通道。 RxD：串口数据接收端。 TxD：串口数据发送端。 SS：SPI同步串行接口的从机选择信号。 ECI：为CCP/PC1计数器的外部脉冲输入脚。 MOSI：为SPI同步串行接口的主出从入-主器件的输出和从器件的输入。 MISO：为SPI同步串行接口的主入从出-主器件的输入和从器件的输出。 SCLK：为SPI同步串行接口的时钟信号。 XTAL1、XTAL2：内部时钟电路反相放大器的输出端，接外部晶振的其中一端。当直接使用外部时钟源时，此引脚可浮空，此时XTAL2实际将XTAL1的输入的时钟进行输出。 RSTOUT_LOW：上电后，输出低电平，在复位期间也是输出低电平，用户可用软件将其设置为高电平或定电平，如果要读外部状态，可将该口先置高后再读。INT4：外部中断4，只能下降沿中断，支持掉电唤醒。INT0：外部中断0，即可上升沿中断也可下降沿中断，如果IT0(TCON.0)被置为1，INT0管脚仅为下降沿中断。如果如果IT0(TCON.0)被清零，INT0管脚既支持上升沿中断也支持下降源中断，也支持掉电唤醒。TCLKO： 定时器/计数器的时钟输出，可通过设置INT_CLKO位将该管脚配置为TCLKO,也可对T管脚外部时钟输入进行分频输出。RD：外部数据存储器读脉冲。ALE：地址锁存允许，高电平有效。RST：复位引脚，高电平有效。VCC：电源正极，一般接+5V。GND：接地端。STC15F2K60S2Port1驱动器Port1锁存器ADCP0，P2，P3，P4，P5 驱动器P0，P2，P3，P4，P5 锁存器看门狗PSW ALUTMP1TMP2ACC串口2串口1定时器/计数器0/1堆栈指针 掉电唤醒 专用定时器SPI SPICCP/PCA/PWM地址发生器 ISP/IAP程序存储器程序计数器RAMAUX-RAM RAM 地址寄存器B寄存器内部结构框图 定时器/计数器2控制单元 P1.0-P1.7 P0，P2，P3，P4，P5 图3.2.7 STC15F2K60S2内部结构框图部分管脚的特殊功能说明P1.6、P1.7：由于其可作普通I/O口但同时也可作外部晶振电路或时钟电路的接口，所以在上电复位过后不一定就是准双向口/弱上拉模式。上电过后单片机会先将其设为高阻输入，然后单片机会查看用户上一次P1.6口和P1.7口作何用，如果是用作普通I/O口，则将其模式设为准双向口/弱上拉模式，如果是用作晶振电路或时钟电路，则将其设为高阻输入模式。P5.4/RST：其可作普通I/O口也可作外部复位电路接口，上电过后单片机就会判断上一次P5.4脚是用作普通I/O口还是复位脚，如果是用作普通I/O口，则将其上电模式设为准双向口/弱上拉模式，如果是用作复位脚用，则其上电后仍作为复位脚。4软件设计4.1系统软件设计思路 作为一个应用系统要能够完整的执行它的功能，当然一个完整的功能完善的硬件设计是必须要的，但同时一个合理的软件设计也是必不可少的，因为硬件能够正确的形式其功能是需要得到软件的支持，随着微型计算机应用的飞速发展，许多以前需要由硬件来完成的工作，现在都可以通过编写软件来实现。也正是因为这样让电路大大的简化。本次设计就是结合外部各个硬件电路，根据51系列单片机汇编语言编程的模块化思路进行程序编写，以实现各个硬件部分的协调工作。编程语言大致分为3种，分别是机器语言、汇编语言和高级语言。所谓的机器语言即二进制码，这是机器唯一能“懂”的语言。而用汇编语言或高级语言编写的程序最终都将翻译成二进制码，然后才能被计算机识别，最后逐一执行。但作为一个程序编写者不可能用二进制码进行编程，而是要用到直接面向问题以及先关计算过程的高级语言，高级语言的功能是十分强大的，往往一句简单程序语句就可以代表很多条计算机指令，而且编程者不需要过多了解计算机的性能以及工作过程，而且由于高级语言和汇编语言编程的模块化，使得在计算机执行程序出现错误时程序员找出错误位置进行修改错误变得十分容易。本次系统设计的软件编写就采用了汇编语言，汇编语言编写的程序空间占有量比较小，对于容量较小的51单片机很适用，同时，面对大量的逻辑控制问题，这就对位处理要求很高，用汇编语言编写能很好的解决这方面的问题，也能够充分体现汇编语言的简单明了、执行时间短等优点。4.2主要软件设计流程框图及说明4.2.1系统总流程图 开始 初始化高于预设值上限低于预设值下限启动加热启动报警关闭加热调用读温度子程序判断当前温度值Y NYN 图 4.2.1 系统总流程图 上电过后完成系统各部分的初始化，然后调用读温度程序模块，读取ADC0809转换后输入的当前温度值，然后与设定的温度值进行比较，先与温度下限值进行比较，若当前的温度值比温度下限值还小时，打开加热系统进行加热，程序跳转回读温度模块；若当前温度值不小于温度下限值，那么有两种情况：若温度高于温度上限值，则启动报警电路，同时关闭加热，程序跳转回读温度模块。若温度介于下限值和上限值间时，程序自动跳转回读温度模块。通过不断循环来实现温度的控制，使其满足回流焊的要求。4.2.2读温度子程序 结束 读锁存缓冲器程序 启动A/D转换ALE端置1地址线A、B、C赋初值ADC0809复位 开始 图 4.2.2 读温度子程序上电后先对ADC0809进行复位，然后对三位地址线A、B、C赋初值，由于本设计中只需要用到IN0口，所A、B、C初值都为0，然后将ALE置1，将A、B、C的值送入锁存器，是IN0口选通，将IN0口的值输入A/D转换器，然后启动A/D转换，转换完成后将数据送入到锁存缓冲器中供单片机读取数据。4.2.3 A/D转换子程序 结束 输入时钟频率START置0 延时START置1 开始 图 4.2.3 A/D转换子程序 开始运行后先将START置1，产生一个上升沿，使A/D转换器初始化，然后经过延时后再将START置0，因为需要在低电平下A/D转换才能够正常进行，然后最关键的就是时钟频率，一般为500KHz,由单片机经过程序编写提供，A/D转换完成后将数据送入三态锁存缓冲器。4.2.4 读缓冲器子程序 结 束读锁存缓冲器OE位置1 延时EOC值为1读取EOC 开 始 图 4.2.4 读缓冲器程序 EOC为A/D转换完成标志，当A/D转换完成后该位为高电平。程序运行时由单片机来查询此位，若此位为低电平，则进行延时；若此位为高电平，则将OE位置1，单片机读出锁存缓冲器数据，实现温度信号的采集。5系统调试本次设计的系统调试主要分为两个部分：硬件控制部分的系统调试和软件控制部分的系统调试。首先是硬件控制部分：本次设计之所以要设计硬件超温限检测电路，主要目的是防止在软件控温的过程中单片机因故障不能够正常的控温，而导致升温过高而引发危险情况。硬件控温的过程：先设定好温度上下限所对应的电压，本设计是通过电阻分压实现的，这里要注意的就是分压电阻阻值大小的选择，改变其阻值也就改变了温度上下限值，因此可以根据实际需要自由的设置温限值。测温电桥电路的调试：（1） 改变电桥输出压差大小可以同幅度调整R1和R2阻值的大小；（2） 改变运放对电压信号的放大倍数可以通过调整R5/R3的值，这使得温度范围的设定更加的灵活；（3） 放大电路的设计中需要注意必须是负反馈，否则放大电路可能不能正常的工作；（4） 运放输出放大后电压值的计算不能够用输入电压值乘以放大倍数，这样会产生较大的误差，其输出值可由式 （5.1）求得。 上式中的4.096V电压是由TL431和可调电阻VR2调节产生的恒定电压源，用于给桥式电路提供稳定的参考基准。若直接接VCC，很容受到电路电压的干扰而导致运放输出的值不稳定。 软件部分的调试需要注意的就是ADC0809的CLK管脚500KHz的时钟频率的输入，本次软件设计是通过设定定时器的预定值，然后进行定时，定时到后进行翻转，以此实现500KHz时钟频率的产生，但调式的时候发现实现还是有点困难的，实际输出和500KHz还是有一定的出入，不过影响不大。6结论本次设计在仿真过程结果还是比较明显也基本能完成各部分功能，测温电路测温后经A/D转换后将数据传给单片机单片机计算出对应的温度值，再进行对比与实现相关控制都能够正常的运行，硬件控温电路在一定的范围内也能够完成控制，总的来说设计的目的还是达到了，一个回流焊机所要实现的功能基本能够实现，另外本设计的特色之处就是加入了独立于单片机之外的硬件控温电路，这无疑给回流焊机的安全使用又增添了一层保障，使得回流焊机的性能得到进一步提升。但是还是由许多的不足之处，由于器件的选择以及各个参数设置不够精确，有些功能电路设计的不够完善，导致实际结果于预想值有一定的差距，比如硬件的控温电路在温度超限过后不能够准确的控制关断加热电路，而是要温度高到一定的程度后才能工作，这可能就是参考电压计算不够精确以及比较电路参数的设定不够精确。软件部分也存在一定的编程逻辑不够严谨而导致运行结果不能实现预期目的的情况，ADC0809的软件实现500KHz频率输入不能够实现，这些都是需要改进的地方。总的来说本次设计还算比较成功，至于设计过程中出现的各种问题则是回流焊机改进的重要指标，能够把这些问题都一一的解决好，设计出一个性能更优的回流焊机也就不是问题了。7总结与体会本次的毕业设计是对我们过去几年里所学的专业理论知识的回忆与巩固，是一次将理论知识结合实践的重要机会。在完成本次设计的过程中我们不仅要回顾我们所学的知识，让我们脑中逐渐淡去的知识得到重现，让我们重新去思考学习过程中所遇到的问题，我们还需要学会独立思考，学会独立去解决设计中所遇到的问题，学会按时保质完成自己所分配的任务。在完成此次的毕业设计后，我明白了遇到问题如何收集解决问题的资料，如何在理解现有资源的基础上行成自己独特的构思，找到解决问题的独特思路与方法。同时本次设计也锻炼了我们的抗压能力，让我学会了在遇到问题时要有能够独挡一面的魄力，培养了我们遇到问题迎难而上的精神。本次设计不仅巩固了我以前学到的知识，而且在查阅各种资料的过程中我学习到了许多新的知识，明白了许多在学习过程中不曾明白的问题，这对即将毕业的我可以说是受益匪浅的。通过本次的毕业设计不仅锻炼了我的综合能力，更是完成了对精神和品质的锻炼；不仅提高了总知识运用的能力，而且让我对我所学的专业知识有了更深层次的理解。我相信这对我以后的人生将有很大的帮助。8谢辞（致谢）在本次的毕业设计过程中我首先要感谢的人就是*老师，他给了我很大的帮助。在毕业设计选题目时我真的很茫然，我不知道我能做什么，或者说是会做什么，是他认真的给我讲解回流焊机的原理以及设计要领。在我做毕业设计的过程中遇到了很多的问题，他都耐心的替我解答，让我能够顺利完成毕业设计，整个过程中他不仅让我学到了许多知识，也教会我面对问题时如何解决问题的方法。在此我再次对他说声谢谢。另外在做毕业设计的过程也得到了很多同学的热心帮助，以及各位答辩老师的宝贵意见，让我的毕业设计更加的完善，在此对他们表示由衷的感谢。9参考文献 1 康华光电子技术基础【数字部分】北京高等教育出版社，2006.12 张毅刚 彭喜元 彭宇单片机原理及应用（第二版）北京高等教育出版社，2010.53 康华光电子技术基础【模拟部分】北京高等教育出版社，2006.14 徐科军传感器与检测技术（第3版）北京电子工业出版社2011.9 5 李广弟单片机基础M. 北京:北京航空航天大学出版社，1994 6汪学军多温区自动测控系统控制模型的建立与研究【D】长沙中南大学，2007 7 祝瑞花SMT设备的运行与维护，天津大学出版社，200910 8 周德俭SMT组装质量检测与控制，国防工业出版社，20092 9 秦红磊. 自动测试系统，高等教育出版社，2007.10 10 徐科军. 传感器与检测技术，电子工业出版社，2011.9 11 曹承志. 微型计算机控制技术，化学工业出版社，2008.1附录一：原理图附录二：相关PCB图第 47 页 *大学毕业设计外文资料翻译 附录三：外文资料翻译 温度传感器芯片简化设计 当选择一个温度传感器时，将不再局限于模拟输出或数字输出设备。现在有的传感器类型，会让你有很大的选择空间。在市场上的所有的温度传感器提供模拟输出。热敏电阻、 RTDs 和热电偶是另一种模拟输出设备，硅温度传感器。在大多数应用程序中，不幸的是，这些模拟输出设备需要比较器、 ADC 或在他们的输出放大器。因此，当更高的级别，集成的变得可行，数字接口的温度传感器成为可用。这些芯片在多种形式出售，从简单信号在特定温度时的设备已超过那些报告同时提供警告在升温设置的远程和本地的温度。选择现在不是简单地之间模拟输出和数字输出的传感器 ；有范围广泛的传感器类型可供选择。 温度传感器的种类 图 1 传感器和 IC 制造商目前提供温度传感器的四的类 在图1中举例说明四种温度传感器类型。一种理想的模拟传感器提供输出电压，这是一个完美的线性温度 （A） 的功能。在数字 I/O 类的传感器 (B) 中，温度多 1 和 0 的表单中的数据传递到微控制器，通常是通过串行总线。沿着相同的总线，数据被发送到温度传感器的微控制器，通常设置的警报针的数字输出将旅行的温度限制。警报中断微控制器时已经超过温度限制。这种类型的设备，还可以提供风扇控制。 模拟正量传感器(C)被应用在多种类型的数字输出上。当超过特定温度的时候，Vout对温度曲线是一个数字输出。在这种情况下，增加到模拟温度传感器的“正信号”只不过是一个比较器的参考电压。其他的类型“正信号”部分在以频率和方波的形式储存以后被延迟，这些将会在以后讨论。 系统监视器 （D） 是四种类型当中最复杂的集成电路。除了功能由数字 I/O 类型提供外，当电压上升或下降到通过I/O 总线设置的极限的时候这类型装置的监测系统会报警。风扇监控和/或控制包含在这种类型中的集成电路。在某些情况下，此类设备用于决定一个风扇是否正在工作。更多复杂控制风扇如一或更多量过的温度的功能。系统监视器传感器这里不讨论，但简短提到温度传感器的类型。模拟输出温度传感器热电阻和硅温度传感器被广泛地应用在模拟输出温度传感器上。图 2 清楚地显示当需要时电压和温度的线性关系，硅温度传感器是比热敏电阻好得多。在狭窄的温度范围之内，热敏电阻可以提供合理的线性和良好的敏感特性。许多构成原始电路的热敏电阻已经被硅温度传感器代替。 图 2 热敏电阻和硅温度传感器这两个模拟输出温度探测器的比较 硅温度传感器有不同的输出刻度和偏移量。例如，与绝对温度成比例的输出转换功能，还有其他与摄氏温度和华氏温度成比例。摄氏温度部分提供一种组合以便温度能被单端补给传感器测试。 在大多数应用程序中，这些装置的输出被装入一个比较器或 A/D 转换器的温度数据转换为数字格式。这些附加的装置，热电阻和硅温度传感器继续被使用是由于在很多情况下它的成本低和使用方便。数字 I/O 温度传感器 大约在五年前，一种新型温度传感器出现了。这种装置包括一个允许与微控制器进行通信的数字接口。接口通常是 IC 或 SMBus 的串行总线，但其他的串行接口，如 SPI 是共用的。除了要报告的微控制器，温度读数，该接口也从微控制器接收指令。这些指令通常温度限制，如果超出，将中断微控制器的温度传感器在集成电路上的数字信号。然后微控制器可以调整风扇速度，或减慢微处理器的速度，例如，保持温度在控制下。 这种类型装置有多样性的特点。远程温度传感，为了能够远程测量，大多数的高效处理器提供一个温度的模拟电压芯片晶体。（晶体管的两个 p-n 结仅被使用）。图 3 显示了一个使用这种技术检测的处理器。其他应用利用离散的晶体管实现相同的功能。 图 3 设计的温度传感器可远程测试处理器芯片上的p-n结温度 这种类型的传感器的另一个重要特征是测量温度在高或低极限外有中断微控制器的能力（包括在图 3 中所示的传感器）。在其他的传感器上，当测量的温度超过极限的时候，它会产生一个高或低的温度门限，对於在图 3 中的传感器，那些极限经由SMBus 接口被传送到温度传感器。如果温度移动到周围画线范围上面或下面，报警信号会中断处理器。 在图 4 中画一种类似的装置。而不是监测一个p-n结温度，它会检测四个结和其内部的温度。因为Maxim的 MAX1668 消耗很小的能量，它内部的温度接近周围温度。周围温度的测量给出关于系统风扇是否正常工作的指示。 图 4 温度传感器可检测自己本地的温度和四个远程 p-n 结的温度 在图5中显示，控制风扇是在远程温度监测时集成电路的主要功能。这一部分的使用能在风扇控制的两种不同的模式之间进行选择。在 PWM 模式中，微控制器控制风扇转速是通过更改发送到风扇的信号周期测量温度的一种功能。它允许电力消耗远少于该部分的线性模式控制所提供的。因为某些风扇在PWM信号控制它的频率下发出一种听得见的声音，这种线性模式可以是有利的，但是需要较高功率的消耗和附加的电路。额外的功耗是整个系统功耗的一小部分。 图 5 风扇控制器/温度传感器集成电路也可使用PWM或一个线性模式控制方案 当温度超出指定界限的时候，在这个集成电路提供中断微控制器的警告信号。这个被叫做过热温度的信号形式里，安全特征也被提供。如果温度升到一个危险级别的时候或软件被锁定，警报信号将不再有用。然而，温度经由 SMBus升高到一个水平，过热能被直接用去关闭这个系统电源，没有控制和阻止潜在的灾难性故障。 这种数字设备的 I/O 类广泛使用在查找服务器、 电池组和硬磁盘驱动器中。为了增加服务器的可靠性，温度在很多位置被检测：在主板 （本质上是在底盘内部的周围温度），在处理器钢模之内，和在其他发热原件例如图形加速器和硬磁盘驱动器。出于安全原因电池组结合温度传感器和使其最优化以达到电池最大寿命。 检测依靠中心马达的速度和周围温度的硬盘驱动器的温度有两个好的理由：在驱动器中读取错误增加温度极限。而且硬盘 MTBF 大大改善温度控制。通过测量系统里面的温度，就能控制马达速度将可靠性和性能最佳化。驱动器也能被关闭。在高端系统中，