单片机的家用烤箱的设计
目录
（一)引言 1
（一）论文的总体设计方案 1
（二）烤箱的温度控制设计 2
二、 温度部分设计 3
（一）C51单片机简介 3
1.时钟振荡电路设计 5
2.复位电路设计 5
3.单片机最小系统总图 6
4.热电阻测量检测设计 6
5.热电阻的测量方法 7
6.A/D转换电路设计 7
7.按键电路设计 8
8.显示电路设计 8
9.报警电路设计 9
10.加热器控制电路 10
三、温度控制流程图设计 11
（一）电烤箱的工作过程 11
总结 18
致谢 19
参考文献 20
附录 21
（一)引言
随着各种美味食品的出现，导致家庭里对厨房里使用电器产品也是日益增多，很多电器都普及了，使得我们制作食品越来越方便了，但是电烤箱并不是每个家庭都使用的，电烤箱的出现使我们能制作出更多花样的食物，所以单片机控制的电烤箱对于以往的烤箱是一种突变，不是使用机械的旋钮控制而是芯片，使用的可靠性高、节能环保、安全方便、功能齐全。
随着机电控制技术的发展，出现了单片机和PLC两种控制方式。本项目介绍基于单片机的家用烤箱的设计用单片机控制进行温度过高或过低的中断报警，原理应用铂热电阻PT100计算温度减小误差，系统主要包括温度系统的检测、设置、报警功能以及主程序、运算控制程序、以及实现各功能模快的程序。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。
本设计要研究的内容主要有以下几个方面：
(1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
)系统的整体方案设计，方案采用模块化设计的方法。
(2)系统硬件设计。包括温度系统的检测、设置、报警功能。
（3）系统软件设计：主程序、运算控制程序、以及实现各功能模快的程序。
（一）论文的总体设计方案
应用场合：此电烤箱温度控制系统利用单片机的控制功能来设计一种智能的烤箱系统，避免电烤箱在加热过程中发生安全事故。主要运用于根据人为的需要自动调节温度范围的控制。
系统功能介绍：当PT100检测温度超过设定的值时，发出信号到单片机AT89C51的中断端口，由AT89C51单片机控制加热系统断电，这样能很好的解决温度过高的问题，起到一个很好的保护作用。当PT100传感器检测到温度低于设定的下限值时，又会给AT89C51单片机一个启动信号，AT89C51又会重启动加热系统开始工作，这样就能保障电烤箱能正常加热了，当PT100传感器检测温度达到燃烧的临界点时，会给AT89C51输入一个预报警信号，AT89C51就会控制报警系统报警，这样就能起到很好的保护作用。
（二）烤箱的温度控制设计
系统组成总体结构框图如图1-1所示：
图1-1系统总体方案框图
控制模块主要由单片机AT89C51构成，PT100传感器来进行温度检测。稳压电源为整个系统系统提供+5V的直流电压。系统通过按键电路输入温度的设定值，通过温度检测电路检测当前的温度范围，通过单片机的控制作用得到想要的温度值，通过驱动电路来驱动电炉。当PT100传感器检测温度达到燃烧的临界点时，会给AT89C51输入一个预报警信号，AT89C51就会作用于报警电路发出报警。热敏电阻传感器采集的温度信号经过变送器和A/D转换器送入单片机，单片机通过程序控制温度的采集、显示、设定温度范围、控制温升降等功能，超出设定温度范围单片机就会发出报警。使用单片机成本低，且功能齐全。
二、温度部分设计
（一）C51单片机简介
1.主要性能参数
与MCS-51产品指令系统完全兼容
4KB可反复擦写Flash闪速存储器
1000次擦写刷期
时钟频率范围：0HZ-24MHZ
3级加密程序存储器
128乘8B内部RAM
32个可编程IO接口线
2个16位定时计数器
6个中断源
可编程串行UART通道
低功耗空闲和掉电模式
2.功能特性概述
AT89C51提供以下标准功能：Flash闪速存储器，128内存，32个IO接口线，2个16位定时器计数器，1个5向量两级中断结构，1个全双工串口通信内振荡器和时钟电路。同时，AT89C51的静态逻辑操作，可降至0Hz，并支持两种软件可选的节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，而RAM，定时器，串行接口和中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但冻结振荡器，禁用所有其他芯片功能，直到下一个硬件复位。
3.AT89C51的引脚排列如图2-1所示：
图2-1引脚排列
下面为PDIP封装形式的引脚介绍。
VCC（40）:供电电压。
GND（20)：接地。
P0口(32~39)：P0口为一个8位漏极开路双路I/O口，每脚口吸收8TTL门电流。
P1口（1~8):P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口。
P2口(21~28)：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口。
P3口（10~17）：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口。
分别是：RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD
RST：复位输入。
ALE/PROG:当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
/PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由于外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：反向振荡器的输出。
振荡器的简介
XTAL1和XTAL2是反向放大器的输入和输出。反向放大器的配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保持脉冲的高低电平要求的宽度。AT89C51中引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。单片机访问一次存储器的时间，称为一个机器周期，即一个时间基准。一个机器周期包括12个时钟周期，时钟周期又称振荡器周期，等于振荡器频率的倒数。如果一个单片机选择了12MHz晶振，它的时钟周期是1/12us,它的一个机器周期也就是1us。
热电阻的转换特性：(阻值与温度的对应关系) 铂电阻的测量范围为：一200℃～650。C t在一200～0℃的范围内
R，=R“1+At+Bf2+cO一100)t3] 公式1
当温度值设定后，按启动键，使得烤箱开始工作，温度传感器同时开始对温度进行检测，当检测到温度过高时单片机蜂鸣器进行报警，检测到温度过低时系统继续加热直到温度达到设定值提醒使用者即使关闭烤箱，防止因为温度问题而引起事故。如果需要再启动则不能再修改预置温度，必须按复位键回到停止加热状态时再重新设定预置温度。
（一)引言 1
（一）论文的总体设计方案 1
（二）烤箱的温度控制设计 2
二、 温度部分设计 3
（一）C51单片机简介 3
1.时钟振荡电路设计 5
2.复位电路设计 5
3.单片机最小系统总图 6
4.热电阻测量检测设计 6
5.热电阻的测量方法 7
6.A/D转换电路设计 7
7.按键电路设计 8
8.显示电路设计 8
9.报警电路设计 9
10.加热器控制电路 10
三、温度控制流程图设计 11
（一）电烤箱的工作过程 11
总结 18
致谢 19
参考文献 20
附录 21
（一)引言
随着各种美味食品的出现，导致家庭里对厨房里使用电器产品也是日益增多，很多电器都普及了，使得我们制作食品越来越方便了，但是电烤箱并不是每个家庭都使用的，电烤箱的出现使我们能制作出更多花样的食物，所以单片机控制的电烤箱对于以往的烤箱是一种突变，不是使用机械的旋钮控制而是芯片，使用的可靠性高、节能环保、安全方便、功能齐全。
随着机电控制技术的发展，出现了单片机和PLC两种控制方式。本项目介绍基于单片机的家用烤箱的设计用单片机控制进行温度过高或过低的中断报警，原理应用铂热电阻PT100计算温度减小误差，系统主要包括温度系统的检测、设置、报警功能以及主程序、运算控制程序、以及实现各功能模快的程序。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。
本设计要研究的内容主要有以下几个方面：
(1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
)系统的整体方案设计，方案采用模块化设计的方法。
(2)系统硬件设计。包括温度系统的检测、设置、报警功能。
（3）系统软件设计：主程序、运算控制程序、以及实现各功能模快的程序。
（一）论文的总体设计方案
应用场合：此电烤箱温度控制系统利用单片机的控制功能来设计一种智能的烤箱系统，避免电烤箱在加热过程中发生安全事故。主要运用于根据人为的需要自动调节温度范围的控制。
系统功能介绍：当PT100检测温度超过设定的值时，发出信号到单片机AT89C51的中断端口，由AT89C51单片机控制加热系统断电，这样能很好的解决温度过高的问题，起到一个很好的保护作用。当PT100传感器检测到温度低于设定的下限值时，又会给AT89C51单片机一个启动信号，AT89C51又会重启动加热系统开始工作，这样就能保障电烤箱能正常加热了，当PT100传感器检测温度达到燃烧的临界点时，会给AT89C51输入一个预报警信号，AT89C51就会控制报警系统报警，这样就能起到很好的保护作用。
（二）烤箱的温度控制设计
系统组成总体结构框图如图1-1所示：
图1-1系统总体方案框图
控制模块主要由单片机AT89C51构成，PT100传感器来进行温度检测。稳压电源为整个系统系统提供+5V的直流电压。系统通过按键电路输入温度的设定值，通过温度检测电路检测当前的温度范围，通过单片机的控制作用得到想要的温度值，通过驱动电路来驱动电炉。当PT100传感器检测温度达到燃烧的临界点时，会给AT89C51输入一个预报警信号，AT89C51就会作用于报警电路发出报警。热敏电阻传感器采集的温度信号经过变送器和A/D转换器送入单片机，单片机通过程序控制温度的采集、显示、设定温度范围、控制温升降等功能，超出设定温度范围单片机就会发出报警。使用单片机成本低，且功能齐全。
二、温度部分设计
（一）C51单片机简介
1.主要性能参数
与MCS-51产品指令系统完全兼容
4KB可反复擦写Flash闪速存储器
1000次擦写刷期
时钟频率范围：0HZ-24MHZ
3级加密程序存储器
128乘8B内部RAM
32个可编程IO接口线
2个16位定时计数器
6个中断源
可编程串行UART通道
低功耗空闲和掉电模式
2.功能特性概述
AT89C51提供以下标准功能：Flash闪速存储器，128内存，32个IO接口线，2个16位定时器计数器，1个5向量两级中断结构，1个全双工串口通信内振荡器和时钟电路。同时，AT89C51的静态逻辑操作，可降至0Hz，并支持两种软件可选的节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，而RAM，定时器，串行接口和中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但冻结振荡器，禁用所有其他芯片功能，直到下一个硬件复位。
3.AT89C51的引脚排列如图2-1所示：
图2-1引脚排列
下面为PDIP封装形式的引脚介绍。
VCC（40）:供电电压。
GND（20)：接地。
P0口(32~39)：P0口为一个8位漏极开路双路I/O口，每脚口吸收8TTL门电流。
P1口（1~8):P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口。
P2口(21~28)：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口。
P3口（10~17）：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口。
分别是：RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD
RST：复位输入。
ALE/PROG:当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
/PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由于外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：反向振荡器的输出。
振荡器的简介
XTAL1和XTAL2是反向放大器的输入和输出。反向放大器的配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保持脉冲的高低电平要求的宽度。AT89C51中引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。单片机访问一次存储器的时间，称为一个机器周期，即一个时间基准。一个机器周期包括12个时钟周期，时钟周期又称振荡器周期，等于振荡器频率的倒数。如果一个单片机选择了12MHz晶振，它的时钟周期是1/12us,它的一个机器周期也就是1us。
热电阻的转换特性：(阻值与温度的对应关系) 铂电阻的测量范围为：一200℃～650。C t在一200～0℃的范围内
R，=R“1+At+Bf2+cO一100)t3] 公式1
当温度值设定后，按启动键，使得烤箱开始工作，温度传感器同时开始对温度进行检测，当检测到温度过高时单片机蜂鸣器进行报警，检测到温度过低时系统继续加热直到温度达到设定值提醒使用者即使关闭烤箱，防止因为温度问题而引起事故。如果需要再启动则不能再修改预置温度，必须按复位键回到停止加热状态时再重新设定预置温度。
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