电气课程设计

1设计任务书 (1)

2基于单片机消毒柜控制电路设计 (2)

2.1 系统的组成及工作原理 (2)

2.1.1 系统设计要求[2] (2)

2.1.2 系统组成框图 (2)

2.1.3 系统工作原理[3] (2)

2.2 硬件电路设计 (3)

2.2.1 方案论证 (3)

2.2.2 方案确定 (5)

2.2.3 单片机最小系统设计 (5)

2.2.4 温度转换与放大电路 (6)

2.2.5 数模转换电路 (11)

2.2.6 温度控制电路 (12)

2.2.7 显示模块 (13)

2.3 系统软件设计 (15)

2.3.1 系统软件设计原理[7] (15)

2.3.2 中断服务程序设计[8] (16)

2.3.3 系统子程序设计 (17)

2.4仿真结果与分析 (22)

参考文献: (26)

附录3： (27)

1设计任务书

1.设计任务

设计一台消毒柜控制系统

2.设计要求

(1) 显示消毒柜温度、保持时间；

(2) 可以键盘设定消毒柜温度、定时时间；

(3) 可以实现实时中断功能；

(4) 消毒后自动关机；

(5) 测温误差：<0.5℃：

(6) 定时误差：f <20 s／月。

2基于单片机消毒柜控制电路设计

2.1 系统的组成及工作原理

2.1.1 系统设计要求[2]

A. 设置三个功能键：消毒、保温、停止；

B. 按下消毒键，加热装置进行加热，当温度达到125度时，停止加热，其加热的时间可通过键盘设定；

C. 按下保温键，在50度以下接通加热器，达到70度关闭，一直持续工作，其加热的时间可通过键盘设定；

D. 按下停止键，就停止工作；

E. 采用的是PT-100铂热电阻测温，A/D转换采用的是ADC0809；

F．采用的是7279芯片管理键盘显示。

2.1.2 系统组成框图

图2-1 系统组成框图

2.1.3 系统工作原理[3]

本次设计采用铂热电阻PT-100温度传感器实现从温度到电阻值的转换，PT-100的温度每上升1度，其阻值就增大0.38欧姆，电桥将PT-100电阻值的变化转换成电压变化、再经集成运放TL084放大成0-5V的电压（值不会超过5Ⅴ），然后经ADC0809转换成8位数字的信号送89C51单片机系统，89C51单片机对所采集的数据经滤波、变换等处理后送入7279显示模块中进行显示，从而完成对温度的采集。89C51单片机再对键盘的扫描结果和即时温度值的处理，实现对温度的控制，系统设计了加热，保温，停止三键，按下加热功能键时，单片机控制加热器，开始进行加热，当温度到达125度时停止加热，按下保温键时，温度小于50度，加热器开始加热，温度超过70度，停止加热，当按下停止键时,一切程序停止运作。在此基础上，设置了一个校时键，当按下校时键时，无论加热器加热与否，要到达设定的时间才停止工作。如此达到实验要求。完成实验。

2.2硬件电路设计

2.2.1 方案论证

方案一：本方案采用的是新型的温度传感器LM35构成前端温度传感电路，LM35输出可以从0度开始，该器件采用的是塑料封装TO992，工作的电压4～30V。LM35前端电路直接与ADC0809温度采样电路相连接。系统采用的是以51单片机为核心的微电脑控制，主要通过单片机启动ADC0809电路，对前端电路直接进行采样，得到采样的数字值由单片机将其经数学变换处理，转换成真正的温度值。

键盘控制则采用的是以HD7279为核心的键盘显示电路，由它来控制消毒、保温、停止等功能，并设置校时键，随时设置当前工作状态和需要保持的时间。7279键盘显示

电路带有8个数码管，用来显示当前系统工作情况，如倒计时时间，实时温度等。加热器与单片机用继电器来隔开，继电器用来智能控制消毒柜的加热。

本方案的特点是：前端温度电路直接采用LM35温度传感器，具有转换速度快，灵敏度高的特点，但是测量精度不够，抗干扰性能差的，受工作环境因素的影响较大。

方案一电路原理图如下所示:

图2-2 方案一电路原理图

方案二：在此次实验中也可以采用铂热电阻温度传感器PT-100，由含铂热电阻PT-100为桥臂的电桥，过程中其温度的变化将引起PT-100电阻值的改变，最终转变成

电压的变化，但电桥输出的电压最多只能有几十毫伏，所以必须经ICL7650放大后才能输出0～5V的电压，达到实验所要求的电压，再经ADC0809转换成8位数字信号送至单片机。

单片机开发系统对所采集的数据经过滤波、变换等处理后送到7279进行显示，以实现对温度的测量。测量出即时温度值之后要进行的就是根据温度的值和7279对键盘的扫描结果进行相应的处理，比如加热、保温、停止等，这些就需要靠软件程序来辅助完成，还要通过加热装置来进行相应的操作，从而完成此次设计的要求。加热器是由单片机控制，安全管理加热器的启动与停止，加热装置将单片机核心系统与加热器隔离，防止加热器的高温对系统造成损伤，起到了以小电流控制大电流而安全控制的作用。

2.2.2 方案确定

由于设计要求最高的温度需要达到了125℃，而LM35系列传感器达不到要求的这个温度，而且价格也高。所以不采用这一方案。而在实验中已经采用过方案二，并且成功的测量出了温度值，因此对用PT-100测温的性能及参数都比较了解，做起来也是得心应手，对整个电路如何调试，分析，工作原理都比较熟悉，就算是出现了什么问题也能很好的得到解决，所以我最终决定采用方案二。

2.2.3 单片机最小系统设计

主控机系统采用了Atmel 公司的89C51 单片机，它包含有128 字节数据存储器，内置4K的电可擦除FLASH ROM，可以进行重复的编程，大小可以满足主控机软件系统设计，故不必再扩展程序存储器。复位电路和晶振电路是89C51 工作所需的最简的外围电路。

单片机最小系统电路图如图2-3所示。