基于单片机的电烤箱温度控制设计

基于AT89C52单片机的智能电烤箱系统

此电烤箱温度控制系统利用单片机的中断功能来设计一种智能的烤箱系统，避免电烤箱加热过程中发生安全事故。本文以AT89C52单片机最小系统为主控芯片，利用DS18B20数字温度传感器采集温度。这种温度控制系统能过通过LCD1602显示屏直观的来观察电烤箱温度，通过按钮调节上限和下限温度的值。

一、系统设计

1.1系统设计思路

采用AT89C52单片机控制整个系统，温度采集由DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器DS18B20采集。DS18B20测温范围为-55°C～+125°C，测温分辨率可达0.0625°C，被测温度用符号扩展的16位补码形式串行输出。CPU 只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。

当DS18B20检测到温度超过设定的值时，发出信号到单片机AT89C52的中断端口，由AT89C52单片机控制加热系统断电，这样就能过很好的解决温度过高的问题，起到一个很好的保护的作用。当DS18B20传感器检测到温度低于设定的下限值时，又会给AT89C52单片机一个启动信号，AT89C52就又会重启加热系统开始工作，这样，就能保证电烤箱能正常加热了。当DS18B20传感器检测温度达到燃烧的临界点时，会给AT89C52输入一个预报警信号，AT89C52就会控制报警系统报警，这样，就起到一个很好的保护作用，避免了因为电烤箱温度过高而引起的火灾。

1.2方案总体框架图

系统主要包括单片机控制模块，温度采集模块，温度显示模块，温度上下限调整模块，电机驱动模块和外部存储模块等六大部分。

控制模块主要由单片机AT89C52构成，温度采集由DS18B20传感器采集。稳压电源为整个系统提供+5V的直流电压。其系统总体框架如图1.2所示:

单片机控制模块温度检测模块

外部存储显示模块温度调整模块

温度显示模块语音报警模块

图1.2系统框架图

二、硬件设计

2.1单片机电路设计

根据温度控制特点，本次设计采用AT89C51。AT89C51单片机是美国Intel 公司的8位高档单片机的系列。也是目前应用最为广泛的一种单片机系列。其内部结构简化框图如下所示。AT89C51系列单片机主要有CPU、存储器，I\O接口电路及时钟电路等部分组成。

2.1.3 AT89C51单片机引脚功能

AT89C51系列单片机的封装形式有两种：一种是双列直插方式的封装；另一种是方形的封装。AT89C51单片机40个引脚及总线结构图如下所示。其CMOS工艺制造的低地功耗芯片也有采用方形的封装。但为44个引脚，其中4个引脚是不使用的。由于at89C51单片机是高性能的单片机。同时受到引脚数目的限制，所以有部分引脚具有第二功能。如图2.1.3-1单片机引脚图。

a.主电源引脚

主电源引脚两根：VCC接+5V电源正端；VSS接+5V电源地端。

b.外接晶体引脚两根

XTAL1:接外部石英体和微调电源一端。

XTAL2:接外部晶体和微调电容另一端。

其中，对用外部时钟时，对于HMOS单片机,XTAL1脚接地，XTAL2脚作为外部振荡信号输入端。对CHMOS单片机XTAL1脚作为外部振荡信号的输入端，XTAL2脚空不接。

图2.1.3-1 单片机引脚图

2.1.4 引脚功能

I\O引脚共32根。

A．PO口：P0.0-P0.7统称为PO口是8位双向I/O口线。P0口即可作为地址/数据总线使用，又可作为通用的I/O口线。在不接片外存储器与不扩展I/O 口时，可作为准双向输入/输出口。在接有片外存储器或扩展I/O时，P0口分时复用为低8位地址总线和双向数据的总线。

B．P1口：P1.0-P1.7统称为P1口。是8位准双向I/O口线。P1口作为通

用I/O口使用。

C．P2口：P2.0-P2.7统称为P2口。是8位准双向I/O口线。P2口即可作为通用的I/O口使用。也可作为片外存储器的高8位地址线。与P0口组成16位片外存储器单元地址。

P3口的第二功能如下表所示：

P3口的第二功能

P3.0 RXD 串行口输入

P3.1 TXD 串行口输出

IM外部中断0输入

P3.2 0

IM外部中断1输入

P3.3 1

P3.4 T0 定时/计数器0计数输入

P3.5 T1 定时/计数器1输入

P3.6 WR片外RAM写选通信号（输出）

P3.7 RD片外RAM读选通信号（输出）

2.1.5 控制线

控制线共四根。

A：ALE/PROG 地址锁存有效信号输出率。

B：PSEN 片外程序存储器读选通信号输出端低电平有效。

C：RST/VPD 复位信号备用电源输入信号。

D：EA/VPP 片外程序存储器选用端。

2.1.6 AT89C51单片机的存储器结构

AT89C51单片机的存储器物理结构上分为片内数据存储器、片内程序存储器、片外数据存储器和片外程序存储器等4个存储空间。

2.1.7 AT89C51单片机的并行I/O端口

AT89C51单片机有4个8位并行I/O端口（P0、P1、P2、P3）每个端口都各有8条I/O口线，每条I/O口线都独立地用作输入输出，在具有片外扩展存储器的系统中，P2口送出高8位地址，P0口分时送出低8位地址和8位数据。

a.P0口，P0口是一个三态双向口，可作为地址/数据分时复用口，也可作为通用I/O接口。

b.P1口，P1口为准双向口，它在结构上与P0口的区别在与输出驱动部分。其输出驱动部分由场效应管V1与内部上拉电阻组成，当某位输出高电平时，可以提供上拉电流负载，不必像P0口上那样需要外接上拉电阻。

c.P2口，P2口也为准双向口。其具有通用I/O接口或高8位地址总线输出两种功能，所以其输出驱动结构比P1口输出驱动结构多了一个输出模拟转换开关MUX和反相器3。

d.P3口,P3口的输出驱动由与非门3和V1组成，比P0、P1、P2口结构多了一个缓冲器4。P3口除了可为通用准双向I/O接口外，每一根线还具有第二功能。

2.1.8 AT89C51单片机时钟电路及时序

a.时钟电路

AT89C51单片机的时钟信号通常有两种方式产生：一种是内部的方式，一种是外部的方式。图2.1.8-1、2.1.8-2所示。

b.时序

AT89C51单片机指令字节数和机器周期数可分为六类。即单字节单机器周期指令、单字节双机器周期指令、单字节四机器周期指令、双字节单机器指令、双字节双机器周期指令和三字节双机器周期指令。