温度控制系统设计报告最终版.

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1、电子工艺实习报告 电子与控制工程学院 题目：基于51系列单片机的温度控制系统设计 姓 名： 班 级：自动化二班 专 业：自动化（交通信息与控制） 学 号： 指导教师：一、 实习目的（1）熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理；（2）基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接；（3）通过理论学习掌握基本的焊接知识以及电子产品的生产流程；（4）熟悉了解最基本的电子元器件，掌握相应的元件使用方法；（5）学会设计并应用温度检测以及校正电路；（6）学会简单的使用单片机的基本应用；二、温度控制原理1、 温度传感电路设计采用半导体集成温度传感器作为测温元件，半导体温度传感器应用

2、也比较广泛，精度、可靠性都不错，价格适中，使用比价简单，是一种较好的方案。其中温度传感器采用DS18B20温度传感器，利用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值（9位二进制数，含符号位）其中DS18B20的性能特点：测温范围为-55-+125，测量分辨率为0.0625内含64位经过激光修正的只读存储器ROM适配各种单片机或系统机用户可分别设定各路温度的上、下限内含寄生电源。DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM,温度传感器,非挥发的温度报警触发器TH和TL,高速暂存器。在硬件上，DS18B20与单片机的连接

3、有两种方法，一种是VCC接外部电源，GND接地，I/O与单片机的I/O线相连；另一种是用寄生电源供电，此时UDD、GND接地，I/O接单片机I/O。无论是内部寄生电源还是外部供电，I/O口线要接5K左右的上拉电阻.我们采用的是第一种连接方法,如下图所示:把DS18B20的数据线与单片机的P1.0管脚连接,再加上上拉电阻。当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10us。采用寄生电源供电方式时VDD端接地。由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。DS18B20有六条控制命令，如下表所示：表1 DS18B20控制命令 指令约定代码操

4、作 说 明温度转换44H启动DS18B20进行温度转换读暂存器BEH读暂存器9个字节内容写暂存器4EH将数据写入暂存器的TH、TL字节复制暂存器48H把暂存器的TH、TL字节写到E2RAM中重新调E2RAMB8H把E2RAM中的TH、TL字节写到暂存器TH、TL字节读电源供电方式B4H启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU2、温度测量电路显示电路采用LED液晶显示数码管，从P3口RXD,TXD串口输出段码。显示电路是使用的串口显示，这种显示最大的优点就是使用口资源比较少，只用p3口的RXD,和TXD,串口的发送和接收。 下图即为具体的连线电路图：3、加热制冷电路方案根据题目，当周围

5、空气温度过高时，一般只能关掉加热器，让其自动冷却，但为了达到更好的控制效果，可以用风扇进行制冷，当温度过高时，关掉电炉开启风扇进行制冷。加热制冷电源选用220V交流电。方案一：采用电力电子技术的PWM技术，控制其功率实现较好的精度，但电路设计比较麻烦，制作难度比较大。方案二：可以使用固体继电器控制加热制冷器工作。固态继电器使用比较简单，而且没有触电，可以频繁工作。是一个比较好的方案。我们采用方案二进行设计。三、元器件的安装技术要求1、单片机设计STC89C52RC有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读

6、写口线，STC89C52RC可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。(1) 电源及时钟引脚Vcc：电源接入引脚；GND：接地引脚；XTAL1：晶体振荡器接入的一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚接地）；XTAL2：晶体振荡器接入的另一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚作为外部振荡信号的输入端）。(2) 控制线引脚RST：复位信号输入引脚。(3) 并行I/O口引脚P0.0P0.7：一般I/O口引脚或数据/低位地址总线复用引脚；P1.0P1.7：一般I/O口引脚；P2.

7、0P2.7：一般I/O口引脚或数据/高位总线引脚；P3.0P3.7：一般I/O口引脚或第二功能引脚。(4) 外部程序存储器扩展控制信号 EA/VPP：用于片内，片外程序存储器配置，输入信号。当EA=0时，单片机的程序存储器全部为扩展的片外程序存储器；当EA=1时，单片机的程序存储器可由片内程序存储器和片外程序存储器构成。 ALE/PROG：用于所存P0口输出的低8位地址。 PSEN：程序储存允许（PSEN）输出，外部程序存储器的读选通信号。在温度显示时，用P1口的P1.5P1.7作为译码器74LS138的输入端，通过译码方式控制数码管的选通信号，当译码器其中的一个引脚输出低电平时，其对应的数码

8、管被选通来显示温度。当P1.6和P1.7为高电平，P1.5为低电平时蜂鸣器工作，发出报警信号。在设置STC89C52RC的振荡频率时，我们采用内部时钟方式，如图所示。在单片机内部有一振荡电路，只要在单片机XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶体（简称晶振），就构成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号。图中电容器C1和C2的作用是稳定频率和快速起振，电容值在5pF30pF,典型值为30pF。晶振CYS的振荡频率范围为1.2-12MHz，典型值为12MHz和6MHz。本次设计我们选择了11.0592MHz。2、串口通信模块本系统设计的通讯采用的是常见的串口通讯，协议转换芯片是采用MAX232A

9、，其接口原理图如下图7所示：串口通讯接口电路3、按键接口电路本系统设计采用的键盘模块，其接口原理图如下图8所示：图8 键盘模块电路4、手动按钮复位手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平（图1）。一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端。手动按钮复位的电路如所示。由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。5、元器件安装：（1）前提：所有元器件应按制造厂规定的安装条件进行安装。 适用条件 需要的灭弧距离 拆卸灭弧栅需要的空间等，对于手动开关的安装，必须保证开关的电弧对操作者不

10、产生危险 （2）组装前首先看明图纸及技术要求 （3）检查产品型号、元器件型号、规格、数量等与图纸是否相符 （4）检查元器件有无损坏 （5）必须按图安装 (如果有图） （6）元器件组装顺序应从板前视，由左至右，由上至下 （7）同一型号产品应保证组装一致性 （8）面板、门板上的元件中心线的高度应符合规定 元件名称 安装高度（m） 指示仪表、指示灯 0.6-2.0 电能计量仪表 0.6-1.8 控制开关、按钮 0.6-2.0 紧急操作件 0.8-1.6 （9）组装产品应符合以下条件： 操作方便。元器件在操作时，不应受到空间的防碍，不应有触及带电体的可 能。 维修容易。能够较方便地更换元器件及维修连线

11、。 各种电气元件和装置的电气间隙、爬电距离应符合4.4 条的规定。 保证一、二次线的安装距离。 （10）组装所用紧固件及金属零部件均应有防护层，对螺钉过孔、边缘及表面的毛刺、尖锋应打磨平整后再涂敷导电膏。 （11） 对于螺栓的紧固应选择适当的工具，不得破坏紧固件的防护层，并注意相应的扭距。 （12） 主回路上面的元器件，一般电抗器，变压器需要接地，断路器不需要接地，四、 手工焊接技术1、焊点形成的必要条件(1）焊件应具有良好的可焊性 。 金属表面被熔融焊料浸润的特性称为可焊性。 有些金属材料具有良好的可焊性，但有些金属如钼、铬、钨等，可焊性非常差。可焊性比较好的金属，如紫铜、黄铜等，由于其表面

12、容易产生氧化膜，为了提高可焊性，一般需要采用表面镀锡、镀银等措施。 (2)焊件表面必须清洁 。焊件由于长期储存和污染等原因，其表面有可能产生氧化物、油污等。故在焊接前必须清洁表面，以保证焊接质量。 (3)要使用合适的焊剂 。焊剂的作用是清除焊件表面氧化膜，并减小焊料熔化后的表面张力，以便于浸润。不同的焊件，不同的焊接工艺，应选择不同的焊剂。如镍铬合金、不锈钢、铝等材料，不使用专用的特殊焊剂是很难实施锡焊的。 (4)要加热到适当的温度和时间 。在焊接过程中，既要将焊锡熔化，又要将焊件加热至熔化焊锡的温度。只有在足够高的温度和一定的时间下，焊料才能充分浸润，并扩散形成合金结合层。(5)焊料的成分与

13、性能要适应焊接要求。2、 焊接的操作要领(1)焊接姿势 。焊接时应保持正确的姿势。一般烙铁头的顶端距操作者鼻尖部位至少要保持 20cm以上，以免焊剂加热挥发出的有害化学气体吸入人体、同时要挺胸端坐，不要躬身操作，并要保持室内空气流通。 (2)电烙铁的拿法 。电烙铁一般有正握法、反握法、握笔法 3 种拿法:正握法适用于中等功率电烙铁或带弯头电烙铁的操作；反握法动作稳定，长时间操作不易疲劳，适用于大功率电烙铁的操作；握笔法多用于小功率电烙铁在操作台上焊接印制电路板等焊件。（注意电烙铁在一般使用方法，新的在使用时需要在其上挂层锡，旧的必须加热后在有松香的砂纸上来回擦拭，并熔化焊锡，使烙铁头挂上一层锡

14、。电烙铁在高温下容易氧化，所以要经常休整，不用时需要放在支架上） (3)焊锡丝的拿法 。焊锡丝的拿法根据连续锡焊和断续锡焊的不同分为两种拿法，如图 5.2 焊锡丝一般要用手送入被焊处，不要用烙铁头上的焊锡去焊接，这样很容易造成焊料 的氧化，焊剂的挥发。因为烙铁头温度一般都在300左右，焊锡丝中的焊剂在高温情况下容易分解失效。在焊锡丝成分中，铅占有一定的比例。铅是对人体有害的重金属，故焊接毕后要洗手，避免食入。3、 焊接操作的步骤 焊接操作的步骤一般分为准备施焊、加热焊件、填充焊料、移开焊丝、移开烙铁五步。 一般称为 “五步法”： (1)准备施焊。备好电烙铁和焊丝，此时烙铁头应保持干净且吃上锡。一般是右手拿电烙铁，左手 拿焊丝，做好施焊准备。 (2)加热焊件。将烙铁头放在焊接点，使焊接点升温。这时应注意准确掌握火候，操作要敏捷、熟练。 也就是必须在有限的几秒钟内熟练地将被焊件加热到最佳焊接温度，然后迅速判断“何时” 向 “何处”填充多少焊料为宜。若烙铁头上带有少量焊料，则可使烙铁头上的热量较快地传到焊接点上。