目录第1章题意分析与解决方案.......................... . (1)1.1 技术指标................................................................................ . (2)1.2 控制方案.............................................................................. (2)第2章硬件设计.............................................................................. . (3)2.1 单片机电路设计............... . (4)2.1.1 A T89C51A T89C51单片机引脚功能........。
(5)2.1.2 A T89C51单片机时钟电路及时序 (5)2.1.3 A T89C51单片机复位电路 (5)2.2 温度检测电路设计................ . (6)2.2.1 温度传感器 (8)2.2.2 变送器....................................... . (8)2.3 温度控制电路设计............. . (8)2.4 键盘及显示电路设计............... . (10)2.4.1 键盘电路设计 (10)2.4.2 数码管显示电路设计 (11)第3 章控制程序设计 (14)3.2 功能模块 (14)3.2 功能模块.................................................... . (14)3.3 资源分配模块.............. ................................................. .. (14)3.3 软件功能设计...... (14)3.4.1 键盘管理..................... (15)3.4.2 显示管理............ (16)3.4.3 温度检测模块 (18)3.4.4 温度控制模块 (19)3.4.5 警告模块 (19)3.4.6 主程序模块................................................................... .. (20)第4 章设计结果分析及问题讨论 (22)4.1 本次温度控制系统设计中存在的问题及其解决方法 (22)4.2 单片机控制系统的发展方向....................................................... . (22)结论 (23)参考文献 (24)附录 (25)附录1 (25)附录2 (25)1 提义分析与解决方案1.1 技术指标电烤箱的具体指标如下：（1）电烤箱为一封闭长方体结构，（2）烤箱内尺寸：0.8m×0.6m×0.4m。
（3）加热器件为一1kw（220v）电热丝。
（4）从室温开始升温到100℃系统调节时间t s≤5分钟，超调量≤10%。
（5）控制温度范围为50～200℃连续可调。
（6）显示实时温度，显示精确到1℃。
（7）温度超出预设温度正负5℃发生报警。
1.2 控制方案产品的工艺不同，控制温度的精度也不同，因而所采用的控制算法也不同，就温度控制系统的动态特性来讲，基本上都是具有纯滞后的一阶环节，当系统精度及温控的线性性能要求较高时，多采用PID算法来实现温度控制。
本系统是一个典型的闭环系统控制。
从技术指标来看，系统对控制精度的要求不高，对升温过程的线性也没有要求，因此，系统采用最简单的通断控制方式，即但烤箱达到设定温度附近（略小于）断开电阻丝加热，当温度降到低于设定值时接通加热，从而实现恒温控制2 硬件部分设计系统的硬件部分包括单片机电路设计、传感器电路设计、A/D转换电路设计、放大器电路设计、键盘及显示电路设计五部分。
图2-1 电烤箱温度控制结构2.1 单片机电路设计单片机的优点：⑴有优异的性能价格比。
⑵集成度高，体积小，可靠性好。
⑶控制能力强。
⑷低功耗,低电压,便于生产便携式产品。
⑸易扩展。
目前，应用广泛的主流机型是80C51系列8位单片机。
该机型具有①性能价格比高；②开发装置多；③国内技术人员熟悉；④芯片功能够用适用；⑤有众多芯片制造厂商加盟，可广泛选择等优点，此次我们采用美国intel公司生产的AT89C51单片机，其中主要包括有CPU、存储器（RAM和ROM）、I\O接口电路及时钟电路等2.1.1 AT89C51单片机引脚功能40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。
图2-3 单片机引脚图⒈电源: ⑴VCC - 芯片电源，接+5V；⑵VSS - 接地端；⒉时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。
⒊控制线:控制线共有4根，⑴ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲①ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址②PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。
⑵PSEN:外ROM读选通信号。
⑶RST/VPD:复位/备用电源。
①RST（Reset）功能：复位信号输入端。
②VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。
⑷EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。
①EA功能：内外ROM选择端。
②Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。
4.I/O线80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。
P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。
P3.0 ——RXD：串行口输入端；P3.1 ——TXD：串行口输出端；P3.2 ——INT0：外部中断0请求输入端；P3.3 ——INT1：外部中断1请求输入端；P3.4 ——T0：定时/计数器0外部信号输入端；P3.5 ——T1：定时/计数器1外部信号输入端；P3.6 ——WR：外RAM写选通信号输出端；P3.7 ——RD：外RAM读选通信号输出端。
5.I/O端口结构及工作原理(1)有4个8位并行I/O口,共32条端线：P0、P1、P2和P3口。
每一个I/O口都能用作输入或输出。
用作输入时，均须先写入“1”；用作输出时，P0口应外接上拉电阻。
(2)P0口的负载能力为8个LSTTL门电路；P1～P3口的负载能力为4个LSTTL门电路。
(3)在并行扩展外存储器或I/O口情况下:①P0口用于低8位地址总线和数据总线(分时传送)②P2口用于高8位地址总线，③P3口常用于第二功能，④用户能使用的I/O口只有P1口和未用作第二功能的部分P3口端线。
2.1.2 AT89C51单片机时钟电路及时序图2-4 AT89C51单片机时钟电路图⑴时钟周期。
80C51振荡器产生的时钟脉冲频率的倒数，是最基本最小的定时信号。
⑵机器周期。
80C51单片机工作的基本定时单位，简称机周。
机器周期是时钟周期的12倍。
当时钟频率为12MHz时，机器周期为1S；当时钟频率为6MHz时，机器周期为2S。
2.1.3 AT89C51单片机复位电路图2-5 AT89C51单片机复位电路图复位是通过某种方式，使单片机内各寄存器的值变为初始状态的操作复位条件：RST引脚保持2个机器周期以上的高电平。
2.2 温度检测电路设计这部分包括温度传感器，变送器和A/D转换三部分。
2.2.1 温度传感器定义：利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为电量的传感器。
这些呈现规律性变化的物理性质主要有体。
温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。
按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。
种类：目前，国际电工委员会（IEC）推荐了8种类型的热电偶作为标准化热电偶，即为T型、E型、J型、K型、N型、B型、R型和S型。
根据设计要求，温度控制范围为控制温度范围为50～200℃连续可调。
因此我们需要一种，电阻温度系数要大而且稳定，电阻值与温度之间应具有良好的线性关系。
电阻率高，热容量小，反应速度快。
在测温范围内化学物理特性稳定的热电偶，通过查阅资料，品牌:EL 型号:NTC 的热敏电阻符合我们的要求：(1)该产品为电烤箱专用温度传感器(2)具有反应速度快、性能稳定、安装方便等特点。
(3)芯片类型：NTC热敏电阻。
(4)电阻值范围：R＝1K～2000KΩ。
(5)B值范围：2800～5000K。
（通常使用参数：R25℃＝50K±1％B25／50＝3950±1％；(6)R25℃＝100K±1％B25／50＝3950±1％）。
(7)工作温度范围：-50～＋300℃。
(8)热时间常数：＜10秒。
(9)绝缘强度：DC500V 100MΩ。
(10)耐电压：AC1500V 5mA 5S。
2.2.2 变送器传感器是能够受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置的总称，通常由敏感元件和转换元件组成。
当传感器的输出为规定的标准信号时，则称为变送器。
变送器将电阻信号转换成与温度成正比的电压，当温度在-50℃～+300℃时变送器输出0~3.5V左右的电压。
2.2.3 A/D转换A/D转换的基本概念：A/D转换的功能是把模拟量电压转换为N位数字量。
设D为N位二进制数字量，UA为电压模拟量，UREF为参考电压，无论A/D或D/A，其转换关系为UA = D×UREF / 2N（其中：D=D0×20+D1×21+ …+DN-1×2N-1）1、A/D转换器的主要性能指标：⑴转换精度。
转换精度通常用分辨率和量化误差来描述。
①分辨率。
分辨率= UREF / 2N表示输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量。
N为A/D转换的位数，N越大，分辨率越高，习惯上分辨率常以A/D转换位数N表示。
②量化误差。
量化误差是指零点和满度校准后，在整个转换范围内的最大误差。
⑵转换时间。
指A/D转换器完成一次A/D转换所需时间。
转换时间越短，适应输入信号快速变化能力越强。
2、A/D转换器分类按转换原理形式可分为逐次逼近式、双积分式和V/F变换式；按信号传输形式可分为并行A/D和串行A/D。
图2-6 AD0809内部电路图及其与51单片机连接图引脚功能和典型连接电路⑴IN0～IN7：8路模拟信号输入端。
⑵C、B、A：8路模拟信号转换选择端。
与低8位地址中A0～A2连接。