基于单片机的电烤箱的温度控制系统摘要随着社会的不断发展，人们改造自然的能力也在不断的提高。

机器的诞生，为我们减少了部分或者全部的脑力劳动和体力劳动。

电子技术的诞生更是带来了翻天覆地的变化。

机电控制系统成为机械技术与微电子技术集成的共性关键技术。

人们通过它可以使机械完全按照自己的意愿来执行。

随着机电控制技术的发展，主要体现出了单片机和PLC两种控制方式。

本设计采用单片机控制。

单片机在日常生活中的运用越来越广泛。

温度控制在工业生产中经常遇到。

从石油化工到电力生产，从冶金到建材，从食品到机械都要对温度进行控制.甚至在有些产品生产过程中温度的控制直接影响到产品的质量。

单片机温度控制无论是现在还是未来都会起到重要作用。

本文介绍了以AT89C51单片机为核心的电烤箱温度控制系统。

电烤箱的温度控制系统有两个部分组成：硬件部分和软件部分。

其中硬件部分包括：单片机电路、传感器电路、放大器电路、转换器电路、以及键盘和显示电路。

软件部分包括：主程序、运算控制程序、以及各功能实现模块的程序。

文章最后对本设计进行了总结。

对温度控制系统的发展提出了几点建议。

关键词：单片机，温度，电烤箱，控制AT89C51 SINGLE-CHIP BASED ON THE OVEN'S TEMPERATURECONTROL SYSTEM DESIGN目录前言.................................................. 错误!未定义书签。

第1章概述.. (1)1.1技术指标 (1)1.2控制方案 (1)第2章硬件部分设计 (2)2.1单片机电路设计 (2)2.2传感器电路设计 (8)2.3A/D转换电路设计 (11)2.4放大器电路设计 (14)2.5键盘及显示电路的设计 (19)2.6抗干扰电路设计 (22)第3章软件部分设计 (25)3.1工作流程 (25)3.2功能模块 (25)3.3资源分配 (25)3.4功能软件设计 (25)结论 (37)谢辞.................................................. 错误!未定义书签。

参考文献.............................................. 错误!未定义书签。

附录. (38)外文翻译资料......................................... 错误!未定义书签。

第1章概述温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。

根据温度变化快慢，并且控制精度不易掌握等特点，本文电烤箱的温度控制为模型，设计了以AT89C51单片机为检测控制中心的温度控制系统。

温度控制采用PID数字控制算法，显示采用3位LED静态显示。

该设计结构简单，控制算法新颖，控制精度高，有较强的通用性。

1.1 技术指标电烤箱的具体指标如下：(1) 电烤箱由2 kW电炉加热，最高温度为500℃。

(2) 电烤箱温度可预置，烤干过程恒温控制，温度控制误差≤±2℃。

(3) 预置时显示设定温度，烤干时显示实时温度，显示精确到1℃。

(4) 温度超出预置温度±5℃时发声报警。

(5) 对升降温过程的线性没有要求。

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控制系统。

从技术指标可以看出，系统对控制精度的要求不高，对升降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，即当烘干箱温度达到设定值时断开加热电炉，当温度降到低于某值时接通电炉开始加热，从而保持恒温控制。

第2章硬件部分设计系统的硬件部分包括单片机电路、A/D转换器电路、放大器电路、传感器电路、键盘及显示电路五部分。

其各部分连接关系如图2-1所示。

图2-1 电烤箱温度控制系统结构2.1 单片机电路设计随着社会的发展，单片机以其体积小、可靠性高、使用方便等特点在社会生活中达到广泛应用。

根据温度控制的特点，本次设计采用AT89C51单片机。

以下对其进行详细介绍。

AT89C51单片机是美国Intel公司的8位高档单片机系列。

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（包括RAM和ROM）、I\O接口电路及时钟电路等部分组成。

一中央处理器CPU中央处理器CPU是单片机的核心。

是计算机的控制指挥中心。

同一般微机的CPU类似。

AT89C51单片机内部CPU包括控制器和运算器两部分。

如图2-2AT89C51单片机内部结构简化框图1.运算器AT89C51运算器电路以算术逻辑单元ALU为核心。

有累加器ACC、寄存器B、暂存器1、暂存器2、程序状态寄存器PSW和布尔处理机共同组成。

它主要完成数据的算术运算、逻辑运算、位变量处理和数据传输等操作。

运算结果的状态由程序寄存器PSW保存。

①算术逻辑单元ALU与累加器ACC、寄存器B算术逻辑单元ALU不但能完成8位二进制的加、减、乘、除等算数运算。

而且还能对8位变量进行逻辑“与”“或”“异或”循环位移等逻辑运算。

累加器ACC(简称累加器A) 为一个8位寄存器，它是CPU中使用最频繁的寄存器。

专门存放操作数或运算结果。

图2-2 AT89C51单片机内部结构简化框图②．程序状态寄存器程序状态寄存器PSW是一个8位的状态寄存器。

用于存放标志寄存器。

用于存放指令执行后的状态，以供程序查询和判别。

PSW各位的状态通常是在指令执行的过程中自动设置的。

但可以由用户根据需要指令加以改变。

状态寄存器共有进位标志位CY、辅助进位标志位（或称半进位）AC、用户自定义标志位F0、工作寄存器组选择位RS1、RS0、溢出标志位OV、奇偶标志位P.③. 控制器控制部件是单片机的神经中枢。

它包括程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、数据指针DPTR、堆栈指针SP、缓冲器和定时器控制电路等。

它先以主振频率为基准发出CPU的时序对指令进行译码，然后发出各种控制信号。

完成一系列定时控制的微操作。

用来协调单片机各部分正常工作。

二 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封装；另一种是方形封装。

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封装的。

但为44个引脚，其中4个引脚是不使用的。

由于89C51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2-3单片机引脚图。

1.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。

2.外接晶体引脚两根XTAL1:接外部石英体和微调电源的一端。

XTAL2:接外部晶体和微调电容的另一端。

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的输入端。

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2-3 单片机引脚图3. 引脚功能I\O引脚共32根。

①PO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总线。

② P1口：P1.0-P1.7统称为P1口。

是8位准双向I/O口线。

P1口作为通用的I/O口使用。

③ 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。

④ P3口：P3.0-P3.7统称为P3口。

是8位准双向I/O口线。

P3口除作为准双向口使用外。

每个引脚还具有第二功能。

P3口的每一个引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能，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 0P3.3 1IM外部中断1输入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）4．控制线控制线共四根。

①ALE/PROG 地址锁存有效信号输出率。

②PSEN 片外程序存储器读选通信号输出端低电平有效。

③RST/VPD 复位信号备用电源输入信号。

④EA/VPP 片外程序存储器选用端。

三 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4个存储空间。

四 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。

各端口的功能不同，结构上也有差异，但是每个端口的8位结构是完全相同的。

如图 2-4I/O口位结构图所示。

1.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。

2.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。

3.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3.4.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。

（a）P0口结构（b）P1口结构（c）P2口结构（d）P3口结构图2-4 I/O口位结构图五 AT89C51单片机时钟电路及时序1.时钟电路AT89C51单片机的时钟信号通常有两种方式产生：一种是内部方式，一种是外部方式。

图2-5、2-6所示。

2.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。