畢業(yè)設(shè)計--小型回流焊機(jī)設(shè)計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1前言1</b></p><p><b>　　2總體方案設(shè)計3</b></p><p>　　2.1元器件的選擇3</p><p>　　2.1.1溫度測試元件的選擇3</p><p

2、>　　2.1.2開關(guān)元件的選擇4</p><p>　　2.2測溫電路的選擇4</p><p>　　2.3總體設(shè)計方案選擇4</p><p>　　2.3.1方案一 基于電壓比較器的溫度測控電路4</p><p>　　2.3.2方案二 基于單片機(jī)的溫度測控電路5</p><p><b>　　3單元

3、模塊設(shè)計7</b></p><p>　　3.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計7</p><p>　　3.1.1單片機(jī)晶振電路7</p><p>　　3.1.2溫度檢測與信號放大電路7</p><p>　　3.1.3 A/D轉(zhuǎn)換電路8</p><p>　　3.1.4報警電路9</p>

4、<p>　　3.1.5過零點檢測電路10</p><p>　　3.1.6加熱電流控制電路10</p><p>　　3.1.7溫度超限控制電路11</p><p>　　3.2特殊器件的介紹11</p><p>　　3.2.1 PT10011</p><p>　　3.2.2 ADC080914<

5、/p><p>　　3.2.3 單片機(jī)STC15F2K60S2介紹16</p><p><b>　　4軟件設(shè)計21</b></p><p>　　4.1系統(tǒng)軟件設(shè)計思路21</p><p>　　4.2主要軟件設(shè)計流程框圖及說明21</p><p>　　4.2.1系統(tǒng)總流程圖21</p>

6、;<p>　　4.2.2讀溫度子程序23</p><p>　　4.2.3 A/D轉(zhuǎn)換子程序23</p><p>　　4.2.4 讀緩沖器子程序24</p><p><b>　　5系統(tǒng)調(diào)試26</b></p><p><b>　　6結(jié)論27</b></p><

7、;p><b>　　7總結(jié)與體會28</b></p><p>　　8謝辭（致謝）29</p><p><b>　　9參考文獻(xiàn)30</b></p><p><b>　　附錄：31</b></p><p><b>　　1前言</b></p&g

8、t;<p>　　隨著科技的發(fā)展，電子產(chǎn)品逐漸小型化，小型片狀元件開始誕生并迅速擴(kuò)大使用，故而傳統(tǒng)的焊接技術(shù)已經(jīng)不能再滿足需求，在這時回流焊技術(shù)應(yīng)運而生。所謂的“回流焊”有兩種解釋：第一種是說受熱的氣體在機(jī)箱內(nèi)循環(huán)流動以提高溫度來達(dá)到焊接的目的；第二種說法是焊錫膏經(jīng)過預(yù)熱、融化、潤濕然后再冷卻而實現(xiàn)焊接的過程?；亓骱概c普通的焊接技術(shù)相比它的優(yōu)勢有：回流焊器件所受的熱沖擊??；由于只需要在焊接部位放焊料，所以大大節(jié)約了焊料；易于

9、控制焊料的施放量，所以不會出現(xiàn)橋接；由于熔融焊料的張力作用，是的器件不易偏移。最常見的也是最早產(chǎn)生的是全熱風(fēng)式回流焊，它的普及使用在上個世紀(jì)九十年代，它主要是通過熱氣流的循環(huán)使用來達(dá)到焊接的目的。由于當(dāng)時的科技還不成熟，所以其存在很多缺陷也是難免的，最常見的就是焊接溫度不均，不能有效的完成焊接。隨著科技的不斷進(jìn)步以及SMT技術(shù)的飛速發(fā)展，性能更完善的紅外熱風(fēng)式的焊機(jī)開始走向市場，它將紅外與熱風(fēng)進(jìn)行結(jié)合，不僅提高了性能，而且能夠通過熱風(fēng)的

10、循環(huán)來保持均勻的工作區(qū)溫度。</p><p>　　作為表面組裝技術(shù)的核心技術(shù)，回流焊接技術(shù)的發(fā)展腳步從未停止過。在上個世紀(jì)90年代，焊接技術(shù)的發(fā)展主要是集中在紅外熱風(fēng)再流焊、熱風(fēng)再流焊、免清洗焊等領(lǐng)域。而在21世紀(jì)回流焊接技術(shù)變得更加的多元化，而其應(yīng)用的領(lǐng)域也變的更加廣泛，例如：穿孔再流焊、無鉛焊、導(dǎo)電膠焊接等?；亓骱讣夹g(shù)的多元化也就促使回流焊機(jī)的多元化生產(chǎn)，以便回流焊技術(shù)適用于各種環(huán)境。</p>

11、<p>　　目前市場上比較成熟的回流焊機(jī)大多是比較大型的，它們不僅體積龐大，功率大，能源耗費量大，而且價格也是相當(dāng)?shù)陌嘿F，這在一些大型企業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)中比較實用，但對于一些小規(guī)模的生產(chǎn)以及一些科研單位來說顯然性價比就不高了。隨著這些小規(guī)模生產(chǎn)與科研單位的迅速發(fā)展，小型回流焊機(jī)也開始登上舞臺，其需求量也正不斷的擴(kuò)大。</p><p>　　本課題就是關(guān)于一個小型回流焊機(jī)的設(shè)計，圖1.1為一種常見的小型回流焊機(jī)

12、， </p><p>　　圖 1.1 小型回流焊機(jī)</p><p>　　小型回流焊機(jī)的核心部分就是關(guān)于溫度的檢測與控制，這一步份設(shè)計的好與壞決定了回流焊的質(zhì)量，也就決定了一個回流焊機(jī)設(shè)計的成功與否，所以本課題的設(shè)計重心將放在溫度的測試與控制部分，這部分大體上有兩個模塊構(gòu)成，即測溫模塊與控溫模塊。這兩個模塊共同完成整個回流焊流程，測溫模塊采用p

13、t100作為測溫元件，然后將測得的溫度信息傳遞給單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，然后再由單片機(jī)控制加熱系統(tǒng)是否進(jìn)行加熱，以達(dá)到完成焊接所需要的加熱環(huán)境。本課題采用的單片機(jī)是AT89C51,圍繞單片機(jī)還設(shè)計了溫度報警電路以及，另外還設(shè)計了獨立于單片機(jī)之外的加熱系統(tǒng)控制電路，用以預(yù)防在單片機(jī)死機(jī)的情況下，加熱系統(tǒng)繼續(xù)工作而發(fā)生危險事故。 </p><p><b>　　2總體方案設(shè)計 </b></p&

14、gt;<p><b>　　2.1元器件的選擇</b></p><p>　　2.1.1溫度測試元件的選擇</p><p>　　關(guān)于測試溫度的器件有很多中，常見的是：DS18B20，PT100，NTC等。</p><p>　?。?）DS18B20</p><p>　　作為目前比較常用的溫度傳感器，它具有價格便宜

15、，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，做工精細(xì)體積小等優(yōu)點。</p><p>　　工作原理：其內(nèi)部有兩個計數(shù)器以及兩個晶體振蕩器。它首先通過其內(nèi)部的低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生固定頻率的脈沖給計數(shù)器1，同時高溫度系數(shù)晶體振蕩器產(chǎn)生頻率隨溫度變化而變化的脈沖給計數(shù)器2。計數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)先設(shè)定一個值，計數(shù)器1對其接收到的脈沖進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)其設(shè)定值被減到零的時候就讓溫度寄存器加1，同時計數(shù)器1又恢復(fù)到預(yù)設(shè)值，然后開始下一輪的減計數(shù)，

16、如此循環(huán)直到計數(shù)器2的值也減到零為止，這時溫度寄存器中的值即為所測得的溫度值。另外其內(nèi)部的斜率累加器用于測溫過程中的修正，其輸出值用以修正計數(shù)器1的預(yù)設(shè)值。其工作電壓范圍3～5V，溫度測量范圍為-55℃～125℃。</p><p><b>　?。?）PT100</b></p><p>　　PT100是鉑熱電阻的一種，它的電阻隨溫度的變而發(fā)生變化。</p>

17、<p>　　工作原理：在溫度為0℃時，其電阻值正好為100歐姆，而在外界溫度為100℃時其阻值大概是138歐姆，由于鉑熱電阻其阻值變化與溫度的增長趨近于一條拋物線。</p><p>　　鉑熱電阻阻值與溫度之間的換算式：</p><p>　　在-200℃< t <0℃時，</p><p><b>　??；</b></p

18、><p>　　在0℃≤ t <850℃時，</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　式中r為溫度t時的阻值，r0為0℃是的阻值，A=3.9083E-3，B=-5.775E-7，C=-4.183E-12；</p><p>　　PT100是由白金制作而成的一種溫度傳感器，其阻值與溫度的計算公式是：r=r

19、0(1+aT);式中a=0.00392，r0為100歐姆，即0℃所對應(yīng)的阻值，T為攝氏溫度。根據(jù)它的這種阻值與溫度的關(guān)系，我們可以通過測得其阻值而得出對應(yīng)的溫度值，其測溫的范圍是：-200℃～500℃。</p><p><b>　?。?）NTC</b></p><p>　　NTC即負(fù)的溫度系數(shù)，用以表示負(fù)的溫度系數(shù)很大的半導(dǎo)體器件。</p><p&

20、gt;　　工作原理：因其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為錳、鈷等金屬氧化物，具有半導(dǎo)體性質(zhì)，當(dāng)溫度比較低的時候，其組成氧化物的內(nèi)部載流子較少，因而電阻值就比較高；但隨著溫度的升高，載流子數(shù)目也就隨之增多，從而導(dǎo)電能力也就大大加強(qiáng)，相反的電阻值也就降低。一般情況下其阻值變化范圍是100至100萬歐姆，測溫范圍是-40℃～200℃。</p><p>　　本課題是關(guān)于回流焊機(jī)的設(shè)計，而一般回流焊的溫度峰值要求達(dá)到300℃左右，DS18B20

21、和NTC顯然不符合溫度要求，故而測溫元件的選擇應(yīng)該是PT100溫度傳感器。</p><p>　　2.1.2開關(guān)元件的選擇</p><p>　　常見的開關(guān)元件有：三極管，可控硅等。</p><p><b>　?。?）三極管</b></p><p>　　晶體三極管是由三層半導(dǎo)體構(gòu)成，有NPN型和PNP型，兩個PN節(jié)構(gòu)成基極、

22、發(fā)射極和集電極三極?？梢杂脕矸糯笮⌒盘枺部梢杂米鳠o觸點開關(guān)。</p><p>　　工作原理：當(dāng)給基極加正偏電壓而集電極加翻篇電壓，即Ｖｃ＞Ｖｂ＞Ｖｅ時，其內(nèi)部載流子在外加電場的作用下移動，形成電流，使三極管成導(dǎo)通狀態(tài)。</p><p><b>　?。?）可控硅</b></p><p>　　可控硅也是有四層半導(dǎo)體構(gòu)成三個ＰＮ節(jié)的半導(dǎo)體元件，又叫

23、晶閘管。</p><p>　　工作原理：四層半導(dǎo)體分別是P1N1P2N2,P1層引出的電極叫陽極A，P2層引出的電極叫控制極G，N2層引出的電極叫陰極K，它們分別構(gòu)成了可控硅的三極。當(dāng)外界在A極與K極間加上正向電壓，同時給控制極一個正向觸發(fā)電壓時可控硅就被導(dǎo)通了，一旦導(dǎo)通，即使關(guān)斷控制極電壓，晶閘管依然是導(dǎo)通的，這時如要斷開晶閘管可以通過關(guān)斷A極電壓或降低晶閘管的電流至維持其導(dǎo)通的最低值以下。</p>

24、<p>　　晶閘管與三極管相比具有反應(yīng)靈敏，功耗低，能夠?qū)崿F(xiàn)小功率控制大功率等優(yōu)點，所以在本課題設(shè)計中選擇可控硅作為開關(guān)元件。</p><p>　　2.2測溫電路的選擇</p><p>　　本課題主要研究的是基于PT100溫度傳感器的測溫電路，關(guān)于PT100一般有兩種測溫電路，一為橋式測溫電路，一為恒流源測溫電路。</p><p>　　（1）恒流源測溫

25、電路：顧名思義，即是要由外部給PT100提供一個恒流源，當(dāng)電流流過PT100時產(chǎn)生壓降，再將壓降信號進(jìn)行放大后，將其傳遞給AD芯片并經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后傳輸給單片機(jī)，然后由單片機(jī)根據(jù)根據(jù)電流電阻與電壓的關(guān)系計算出實時的溫度值。</p><p>　?。?）橋式測溫電路：由PT100與另外的三個電阻構(gòu)成測量電橋，其中兩個電阻阻值相同，另一個電阻為精密的固定值電阻，一般為100歐姆。當(dāng)PT100的阻值發(fā)生變化時，電橋會輸出一

26、個mV級的電壓差信號，當(dāng)然該信號不能直接傳輸給單片機(jī)，而是要經(jīng)過信號放大過后再傳給AD轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　對于橫流測溫電路由于流過PT100的電流過大會導(dǎo)致PT100溫度發(fā)生改變，從而易產(chǎn)生誤差，影響測試結(jié)果，鑒于其電流不易控制，所以本設(shè)計選擇橋式測溫電路。</p><p>　　2.3總體設(shè)計方案選擇 </p><p>　　2.3.1方案一 基于電壓比較器

27、的溫度測控電路</p><p>　　該方案的設(shè)計思路是由直流穩(wěn)壓電源給檢測橋路提供恒定的電壓，溫度傳感器檢測溫度并將溫度轉(zhuǎn)換為電壓信號，然后由檢測橋路將溫度傳感器傳來的電壓信號進(jìn)行檢測，并將其傳遞給電壓比較器，電壓比較器將最終電壓輸入到驅(qū)動電路，由驅(qū)動電路來驅(qū)動繼電器從而控制加熱器進(jìn)行加熱，其電路結(jié)構(gòu)框圖如圖 2.1所示。 </p><p>　　圖 2.1 基于電壓比較器的溫度測控系

28、統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)框圖 </p><p>　　2.3.2方案二 基于單片機(jī)的溫度測控電路</p><p>　　該方案的設(shè)計思路是以pt100作為溫度傳感器，然后用橋式測溫電路將pt100阻值變化轉(zhuǎn)換成電壓信號，再經(jīng)過放大電路將比較微弱的電壓信號進(jìn)行放大，然后再將放大過后的電壓信號輸入給A/D轉(zhuǎn)換器將模擬的電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并傳遞給單片機(jī)，再由單片機(jī)將測得的值與預(yù)先給定的溫度值進(jìn)行比較，當(dāng)當(dāng)前

29、溫度值小于設(shè)定的工作值時，單片機(jī)發(fā)出信號給驅(qū)動電路，再由驅(qū)動電路驅(qū)動加熱器進(jìn)行加熱，其電路結(jié)構(gòu)框圖如圖2.2所示。</p><p>　　圖 2.2 基于單片機(jī)的溫度測控系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　由于方案一中電壓比較器是進(jìn)行模擬量之間的轉(zhuǎn)換與處理，所以易產(chǎn)生較大誤差，導(dǎo)致測試結(jié)果不夠準(zhǔn)確。終上所述，在這里選擇第二種方案比較好。</p><p><b

30、>　　3單元模塊設(shè)計</b></p><p>　　3.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計</p><p>　　3.1.1單片機(jī)晶振電路</p><p>　　晶振在單片機(jī)電路中的作用也是非常重要的，它為單片機(jī)提供固定頻率的脈沖，單片機(jī)執(zhí)行一切指令都是在晶振提供的時鐘頻率作用下完成的。一般情況下為保證單片機(jī)各部分工作保持同步，都共用一個晶振。晶振電路由一個

31、晶體振蕩器和兩個電容組成，本課題晶體振蕩器的振蕩頻率選擇11.0592MHz,電容都取30Pf。晶振電路如圖3.1.1所示。</p><p>　　圖 3.1.1 晶振電路</p><p>　　3.1.2溫度檢測與信號放大電路</p><p>　　本設(shè)計中溫度的檢測采用的是PT100模擬溫度傳感器，然后通過測量電橋電路將PT100測得模擬溫度信號轉(zhuǎn)換為微弱電壓信號，再

32、通過LM324運算放大器將該微弱電壓信號進(jìn)行放大，這樣就實現(xiàn)了實時溫度的采集。測量電橋電路中R1=R2，VR1取值100歐姆，TL431為電路提供穩(wěn)定的輸入電壓，放大電路是采用的是負(fù)反饋差分式放大電路，其測溫電路如圖3.1.2所示。</p><p>　　圖 3.1.2 橋式測溫與信號放大電路</p><p>　　3.1.3 A/D轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　A/D

33、轉(zhuǎn)換電路的主要作用是將橋式測溫電路輸入的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并將其輸入給單片機(jī)，以便單片機(jī)實現(xiàn)對溫度的控制。本設(shè)計中A/D轉(zhuǎn)換選用的是8位串行A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809，然后由單片機(jī)來控制其數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換以及輸入輸出。其管腳圖如圖3.1.3所示。</p><p>　　圖3.1.3 ADC0809引腳圖 </p><p><b>　　3.1.4報警電路</b>&

34、lt;/p><p>　　該部分電路的主要作用是報警，主要由一個蜂鳴器和一個LED燈構(gòu)成，分別用三極管作為啟動開關(guān)，當(dāng)檢測到的溫度高于預(yù)先設(shè)定的溫度值時，單片機(jī)向?qū)?yīng)管腳輸出一個高電平，從而使三極管開始導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)聲，LED閃爍。報警電路如圖3.1.4所示。</p><p>　　圖 3.1.4 報警電路</p><p>　　3.1.5過零點檢測電路</p>

35、<p>　　過零點檢測電路主要是決定加熱的起始位置。由于加熱部分輸入的是交流電壓，考慮到可控硅的導(dǎo)通電壓，這里有用到整流橋?qū)⒇?fù)方向電壓轉(zhuǎn)為正方向，這樣大大提高了電能利用率。其電路如圖3.1.5所示。</p><p>　　圖 3.1.5 過零點檢測電路</p><p>　　3.1.6加熱電流控制電路</p><p>　　由于加熱部分需要接入常規(guī)電壓供電，所

36、以直接控制是比較危險的，本設(shè)計是采用小電流控制大電流，這樣不僅安全，而且使電路更加的智能化。小電流控制大電流采用的是MOC3063光耦芯片與雙向可控硅構(gòu)成。其電路如圖3.1.6所示。</p><p>　　圖 3.1.6 加熱電流輸出控制電路</p><p>　　3.1.7溫度超限控制電路</p><p>　　本次設(shè)計除了基于單片機(jī)的軟件控溫外還添加了硬件控溫模塊，其

37、控溫原理是根據(jù)電壓比較器來比較當(dāng)前溫度所對應(yīng)的電壓值與設(shè)定溫度所對應(yīng)的電壓值，溫度超限后就輸出報警信號。圖3.1.7就是一個電壓比較邏輯電路。</p><p>　　圖 3.1.7 溫度超限檢測電路</p><p>　　3.2特殊器件的介紹</p><p>　　3.2.1 PT100</p><p>　　PT100是目前比較常用的溫度傳感器，

38、被廣泛的應(yīng)用于軍事、醫(yī)療、工業(yè)生產(chǎn)、機(jī)械電機(jī)、阻值測量等領(lǐng)域。具有功耗低，反應(yīng)靈敏，測量精確等多種優(yōu)點，其一般制作工藝是將鉑絲纏繞在陶瓷、玻璃以及云母類骨架結(jié)構(gòu)上，然后在經(jīng)過精密而復(fù)雜的加工處理。市面常見的幾種PT100產(chǎn)品如圖3.2.1所示。</p><p>　　圖3.2.1 幾種常見的PT100</p><p>　　PT100作為一種鉑熱電阻，所以具有一般鉑熱電阻的通性--阻值隨溫度的

39、變化而變化，其ＲＴ曲線如圖3.2.2所示。</p><p>　　圖3.2.2 pt100的RT曲線 </p><p>　　Pt100的測溫原理就是根據(jù)其阻值隨溫度的變化而變化，其部分分度如表3.3.1所示。</p><p>　　表 3.2.1 pt100分度值</p><p>　　3.2.2 ADC0809</p>&l

40、t;p>　　ADC0809是美國半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。 ADC0809封裝如圖3.2.3所示。</p><p>　　圖 3.2.3 ADC0809封裝 </p><p>　　ADC0809內(nèi)部組成：一

41、個8位的模擬開關(guān)，用于信號的選擇輸入。地址鎖存與譯碼器，用于控制8位輸入通道的選通。8位A/D轉(zhuǎn)換器用，用于完成對輸入模擬信號的數(shù)字化轉(zhuǎn)化。三態(tài)輸出鎖存緩沖器，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換器完成模數(shù)轉(zhuǎn)換過后，將8位數(shù)字信號送入鎖存緩沖器，然后傳送給單片機(jī)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.2.4所示。</p><p>　　圖 3.2.4 ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) </p><p>　　圖中多路開關(guān)可選通8

42、個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用一個A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這是一種經(jīng)濟(jì)的多路數(shù)據(jù)采集方法。地址鎖存與譯碼電路完成對A、B、C 3個地址位進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇，其轉(zhuǎn)換結(jié)果通過三態(tài)輸出鎖存器存放、輸出，因此可以直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連，表3.3.2為通道選擇表。</p><p>　　表3.2.2 ADC0809鎖存與譯碼電路通道選擇</p><p>　　ADC0809各

43、引腳功能介紹：</p><p>　　IN0～I(xiàn)N7：8位的模擬量輸入通道，由內(nèi)部的模擬開關(guān)來控制其選通與否；</p><p>　　Vref[Vref(+),Vref(-)]:電源參考電壓，用作與輸入模擬量信號對比的基準(zhǔn)，Vref(+)一般接+5V，Vref接地。</p><p>　　D0～D7：三態(tài)（低電平、高電平、高阻態(tài)）形式的數(shù)據(jù)傳輸接口，可與單片機(jī)的I/O口連

44、接，實現(xiàn)ADC與單片機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸，D0為8位數(shù)據(jù)最低位，D7為8位數(shù)據(jù)最高位。</p><p>　　OE：輸出允許信號，一般有單片機(jī)提供。OE引腳有兩種狀態(tài)：當(dāng)OE=0時，8位數(shù)據(jù)輸出線呈高阻狀態(tài)，不能進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸；當(dāng)OE=1時，表示允許數(shù)據(jù)的輸出，這時候三態(tài)輸出緩存器將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)輸出給單片機(jī)。</p><p>　　CLK：時鐘信號。由于ADC0809本身不能夠產(chǎn)生時鐘脈沖，所以需要

45、由外部輸入，一般維持其正常工作的時鐘信號頻率是500KHz，這個可以由單片機(jī)經(jīng)過相關(guān)編程后實現(xiàn)輸出。</p><p>　　START：用于控制A/D轉(zhuǎn)換芯片的動作，在START信號的上升沿對ADC進(jìn)行復(fù)位，START信號下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換芯片，開始A/D轉(zhuǎn)換；需注意的是在A/D轉(zhuǎn)換期間START信號保持低電平。</p><p>　　ADDA、ADDB、ADDC：端口選擇線，又稱地址線，A

46、DDA為低位地址，ADDC為高位地址。由這三條線完成輸入通道的選擇。</p><p>　　ALE：地址鎖存允許信號，在其上升沿觸發(fā)，將ADDA、ADDB、ADDC三個端口的地址信號送入鎖存器。</p><p>　　EOC：轉(zhuǎn)換狀態(tài)信號，當(dāng)EOC=1時，表示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，可作為單片機(jī)查詢的狀態(tài)信號，也可以作為中斷信號通知單片機(jī)。</p><p>　　ADC0809轉(zhuǎn)

47、換時序</p><p>　　ADC0809轉(zhuǎn)換工作時序如圖3.2.5所示。</p><p>　　圖 3.2.5 ADC0809轉(zhuǎn)換工作時序</p><p>　　3.2.3 單片機(jī)STC15F2K60S2介紹</p><p>　　STC15F2K60S2 單片機(jī)是STC生產(chǎn)的單時鐘機(jī)器周期的單片機(jī)，具有功耗低、高性能、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點，其不

48、僅采用了新型的加密技術(shù)，同時具有更優(yōu)于傳統(tǒng)的單片機(jī)的兼容性，能更好的兼容許多指令代碼。其具有很高的集成度，像晶振電路以及復(fù)位電路都集成在內(nèi)，另外還集成有8路10位高速A/D轉(zhuǎn)換電路，速度最高可達(dá)30萬次/秒。3路PWM控制調(diào)節(jié)口，內(nèi)置2k字節(jié)的較大容量的SRAM,2組異步高速串行通信端口，可在5組管腳之間進(jìn)行相互切換，1組高速同步串行通信端口SPI,可應(yīng)用于電機(jī)控制、多路串行通信和強(qiáng)干擾場合下。該單片機(jī)采用超高速CPU內(nèi)核，在同等條件下

49、，比傳統(tǒng)的單片機(jī)速度快20%。其管腳圖如圖3.2.6所示。</p><p>　　圖 3.2.6 STC15F2K60S2單片機(jī)管腳</p><p>　　STC15F2K60S2單片機(jī)特點：</p><p>　?。?）增強(qiáng)型 8051CPU，單時鐘機(jī)器周期，速度比普通單片機(jī)快；</p><p>　?。?）工作電壓為3.8V—5.5V；<

50、;/p><p>　?。?）片內(nèi)大容量字節(jié)的SRM,大容量片內(nèi)EEPROM；</p><p>　?。?）在系統(tǒng)可編程或者在應(yīng)用可編程，無需編程器和仿真器；</p><p>　　（5）高速8通道10位ADC，3路PWM輸出。</p><p>　?。?）3通道比較單元，可實現(xiàn)3個外部中斷或者3個定時器中斷</p><p>　?。?/p>

51、7）高可靠復(fù)位電路</p><p>　?。?）工作頻率：5MHz-35MHz</p><p>　?。?）兩組高速異步串行通信端口，串口之間可相互切換</p><p>　?。?0）一組高速同步串行通信端口，可進(jìn)行I/O口級聯(lián)擴(kuò)展</p><p>　?。?1）四種低功耗設(shè)計模式：低速、空閑、掉電和停機(jī)模式</p><p>

52、　　單片機(jī)引腳功能介紹：</p><p>　　P0口：P0.0~P0.7，一般用做數(shù)據(jù)總線或地址線；</p><p>　　P1口：P1.0~P1.7，標(biāo)準(zhǔn)I/O口；</p><p>　　P2口：P2.0~P2.7，標(biāo)準(zhǔn)I/O口，地址線；</p><p>　　P3口：P3.0~P3.7，標(biāo)準(zhǔn)I/O口，外部中斷，定時等；</p>&

53、lt;p>　　P4口：P4.0~P4.7，標(biāo)準(zhǔn)I/O口；</p><p>　　P5口：P5.4復(fù)位腳RST。</p><p>　　T4[0]~T4[7]：中斷、定時管腳。</p><p>　　ADC0~ADC7： ADC輸入通道。</p><p>　　CCP：外部信號捕獲、高速脈沖輸出及脈寬調(diào)制輸出通道。</p><

54、p>　　RxD：串口數(shù)據(jù)接收端。</p><p>　　TxD：串口數(shù)據(jù)發(fā)送端。</p><p>　　SS：SPI同步串行接口的從機(jī)選擇信號。</p><p>　　ECI：為CCP/PC1計數(shù)器的外部脈沖輸入腳。</p><p>　　MOSI：為SPI同步串行接口的主出從入--主器件的輸出和從器件的輸入。</p><p

55、>　　MISO：為SPI同步串行接口的主入從出--主器件的輸入和從器件的輸出。</p><p>　　SCLK：為SPI同步串行接口的時鐘信號。</p><p>　　XTAL1、XTAL2：內(nèi)部時鐘電路反相放大器的輸出端，接外部晶振的其中一端。當(dāng)直接使用外部時鐘源時，此引腳可浮空，此時XTAL2實際將XTAL1的輸入的時鐘進(jìn)行輸出。</p><p>　　RSTO

56、UT_LOW：上電后，輸出低電平，在復(fù)位期間也是輸出低電平，用戶可用軟件將其設(shè)置為高電平或定電平，如果要讀外部狀態(tài)，可將該口先置高后再讀。</p><p>　　INT4：外部中斷4，只能下降沿中斷，支持掉電喚醒。</p><p>　　INT0：外部中斷0，即可上升沿中斷也可下降沿中斷，如果IT0(TCON.0)被置為1，INT0管腳僅為下降沿中斷。如果如果IT0(TCON.0)被清零，IN

57、T0管腳既支持上升沿中斷也支持下降源中斷，也支持掉電喚醒。</p><p>　　TCLKO： 定時器/計數(shù)器的時鐘輸出，可通過設(shè)置INT_CLKO位將該管腳配置為TCLKO,也可對T管腳外部時鐘輸入進(jìn)行分頻輸出。</p><p>　　RD：外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖。</p><p>　　ALE：地址鎖存允許，高電平有效。</p><p>　　RS

58、T：復(fù)位引腳，高電平有效。</p><p>　　VCC：電源正極，一般接+5V。</p><p><b>　　GND：接地端。</b></p><p>　　STC15F2K60S2內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 </p><p>　　P1.0-P1.7 P0，P2，P3，P4，P5<

59、;/p><p>　　圖3.2.7 STC15F2K60S2內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　部分管腳的特殊功能說明</p><p>　　P1.6、P1.7：由于其可作普通I/O口但同時也可作外部晶振電路或時鐘電路的接口，所以在上電復(fù)位過后不一定就是準(zhǔn)雙向口/弱上拉模式。上電過后單片機(jī)會先將其設(shè)為高阻輸入，然后單片機(jī)會查看用戶上一次P1.6口和P1.7口作何用，如果是

60、用作普通I/O口，則將其模式設(shè)為準(zhǔn)雙向口/弱上拉模式，如果是用作晶振電路或時鐘電路，則將其設(shè)為高阻輸入模式。</p><p>　　P5.4/RST：其可作普通I/O口也可作外部復(fù)位電路接口，上電過后單片機(jī)就會判斷上一次P5.4腳是用作普通I/O口還是復(fù)位腳，如果是用作普通I/O口，則將其上電模式設(shè)為準(zhǔn)雙向口/弱上拉模式，如果是用作復(fù)位腳用，則其上電后仍作為復(fù)位腳。</p><p><

61、b>　　4軟件設(shè)計</b></p><p>　　4.1系統(tǒng)軟件設(shè)計思路</p><p>　　作為一個應(yīng)用系統(tǒng)要能夠完整的執(zhí)行它的功能，當(dāng)然一個完整的功能完善的硬件設(shè)計是必須要的，但同時一個合理的軟件設(shè)計也是必不可少的，因為硬件能夠正確的形式其功能是需要得到軟件的支持，隨著微型計算機(jī)應(yīng)用的飛速發(fā)展，許多以前需要由硬件來完成的工作，現(xiàn)在都可以通過編寫軟件來實現(xiàn)。也正是因為這樣

62、讓電路大大的簡化。本次設(shè)計就是結(jié)合外部各個硬件電路，根據(jù)51系列單片機(jī)匯編語言編程的模塊化思路進(jìn)行程序編寫，以實現(xiàn)各個硬件部分的協(xié)調(diào)工作。</p><p>　　編程語言大致分為3種，分別是機(jī)器語言、匯編語言和高級語言。所謂的機(jī)器語言即二進(jìn)制碼，這是機(jī)器唯一能“懂”的語言。而用匯編語言或高級語言編寫的程序最終都將翻譯成二進(jìn)制碼，然后才能被計算機(jī)識別，最后逐一執(zhí)行。但作為一個程序編寫者不可能用二進(jìn)制碼進(jìn)行編程，而是要

63、用到直接面向問題以及先關(guān)計算過程的高級語言，高級語言的功能是十分強(qiáng)大的，往往一句簡單程序語句就可以代表很多條計算機(jī)指令，而且編程者不需要過多了解計算機(jī)的性能以及工作過程，而且由于高級語言和匯編語言編程的模塊化，使得在計算機(jī)執(zhí)行程序出現(xiàn)錯誤時程序員找出錯誤位置進(jìn)行修改錯誤變得十分容易。</p><p>　　本次系統(tǒng)設(shè)計的軟件編寫就采用了匯編語言，匯編語言編寫的程序空間占有量比較小，對于容量較小的51單片機(jī)很適用，同

64、時，面對大量的邏輯控制問題，這就對位處理要求很高，用匯編語言編寫能很好的解決這方面的問題，也能夠充分體現(xiàn)匯編語言的簡單明了、執(zhí)行時間短等優(yōu)點。</p><p>　　4.2主要軟件設(shè)計流程框圖及說明</p><p>　　4.2.1系統(tǒng)總流程圖</p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N

65、</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><p>　　圖 4.2.1 系統(tǒng)總流程圖</p><p>　　上電過后完成系統(tǒng)各部分的初始化，然后調(diào)用讀溫度程序模塊，讀取ADC0809轉(zhuǎn)換后輸入的當(dāng)前溫度值，然后與設(shè)定的溫度值進(jìn)行比較，先

66、與溫度下限值進(jìn)行比較，若當(dāng)前的溫度值比溫度下限值還小時，打開加熱系統(tǒng)進(jìn)行加熱，程序跳轉(zhuǎn)回讀溫度模塊；若當(dāng)前溫度值不小于溫度下限值，那么有兩種情況：若溫度高于溫度上限值，則啟動報警電路，同時關(guān)閉加熱，程序跳轉(zhuǎn)回讀溫度模塊。若溫度介于下限值和上限值間時，程序自動跳轉(zhuǎn)回讀溫度模塊。通過不斷循環(huán)來實現(xiàn)溫度的控制，使其滿足回流焊的要求。</p><p>　　4.2.2讀溫度子程序</p><p>　

67、　圖 4.2.2 讀溫度子程序</p><p>　　上電后先對ADC0809進(jìn)行復(fù)位，然后對三位地址線A、B、C賦初值，由于本設(shè)計中只需要用到IN0口，所A、B、C初值都為0，然后將ALE置1，將A、B、C的值送入鎖存器，是IN0口選通，將IN0口的值輸入A/D轉(zhuǎn)換器，然后啟動A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后將數(shù)據(jù)送入到鎖存緩沖器中供單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)。</p><p>　　4.2.3 A/D轉(zhuǎn)換子程序

68、</p><p>　　圖 4.2.3 A/D轉(zhuǎn)換子程序</p><p>　　開始運行后先將START置1，產(chǎn)生一個上升沿，使A/D轉(zhuǎn)換器初始化，然后經(jīng)過延時后再將START置0，因為需要在低電平下A/D轉(zhuǎn)換才能夠正常進(jìn)行，然后最關(guān)鍵的就是時鐘頻率，一般為500KHz,由單片機(jī)經(jīng)過程序編寫提供，A/D轉(zhuǎn)換完成后將數(shù)據(jù)送入三態(tài)鎖存緩沖器。</p><p>　　4.2.4

69、 讀緩沖器子程序</p><p>　　圖 4.2.4 讀緩沖器程序</p><p>　　EOC為A/D轉(zhuǎn)換完成標(biāo)志，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完成后該位為高電平。程序運行時由單片機(jī)來查詢此位，若此位為低電平，則進(jìn)行延時；若此位為高電平，則將OE位置1，單片機(jī)讀出鎖存緩沖器數(shù)據(jù)，實現(xiàn)溫度信號的采集。</p><p><b>　　5系統(tǒng)調(diào)試</b></p&

70、gt;<p>　　本次設(shè)計的系統(tǒng)調(diào)試主要分為兩個部分：硬件控制部分的系統(tǒng)調(diào)試和軟件控制部分的系統(tǒng)調(diào)試。</p><p>　　首先是硬件控制部分：本次設(shè)計之所以要設(shè)計硬件超溫限檢測電路，主要目的是防止在軟件控溫的過程中單片機(jī)因故障不能夠正常的控溫，而導(dǎo)致升溫過高而引發(fā)危險情況。硬件控溫的過程：先設(shè)定好溫度上下限所對應(yīng)的電壓，本設(shè)計是通過電阻分壓實現(xiàn)的，這里要注意的就是分壓電阻阻值大小的選擇，改變其阻值

71、也就改變了溫度上下限值，因此可以根據(jù)實際需要自由的設(shè)置溫限值。</p><p>　　測溫電橋電路的調(diào)試：</p><p>　　改變電橋輸出壓差大小可以同幅度調(diào)整R1和R2阻值的大?。?lt;/p><p>　　改變運放對電壓信號的放大倍數(shù)可以通過調(diào)整R5/R3的值，這使得溫度范圍的設(shè)定更加的靈活；</p><p>　　放大電路的設(shè)計中需要注意必須是

72、負(fù)反饋，否則放大電路可能不能正常的工作；</p><p>　　運放輸出放大后電壓值的計算不能夠用輸入電壓值乘以放大倍數(shù)，這樣會產(chǎn)生較大的誤差，其輸出值可由式</p><p><b>　　（5.1）</b></p><p><b>　　求得。</b></p><p>　　上式中的4.096V電壓是由T

73、L431和可調(diào)電阻VR2調(diào)節(jié)產(chǎn)生的恒定電壓源，用于給橋式電路提供穩(wěn)定的參考基準(zhǔn)。若直接接VCC，很容受到電路電壓的干擾而導(dǎo)致運放輸出的值不穩(wěn)定。</p><p>　　軟件部分的調(diào)試需要注意的就是ADC0809的CLK管腳500KHz的時鐘頻率的輸入，</p><p>　　本次軟件設(shè)計是通過設(shè)定定時器的預(yù)定值，然后進(jìn)行定時，定時到后進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，以此實現(xiàn)500KHz時鐘頻率的產(chǎn)生，但調(diào)式的時候發(fā)

74、現(xiàn)實現(xiàn)還是有點困難的，實際輸出和500KHz還是有一定的出入，不過影響不大。</p><p><b>　　6結(jié)論</b></p><p>　　本次設(shè)計在仿真過程結(jié)果還是比較明顯也基本能完成各部分功能，測溫電路測溫后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后將數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)單片機(jī)計算出對應(yīng)的溫度值，再進(jìn)行對比與實現(xiàn)相關(guān)控制都能夠正常的運行，硬件控溫電路在一定的范圍內(nèi)也能夠完成控制，總的來說設(shè)計的目

75、的還是達(dá)到了，一個回流焊機(jī)所要實現(xiàn)的功能基本能夠?qū)崿F(xiàn)，另外本設(shè)計的特色之處就是加入了獨立于單片機(jī)之外的硬件控溫電路，這無疑給回流焊機(jī)的安全使用又增添了一層保障，使得回流焊機(jī)的性能得到進(jìn)一步提升。但是還是由許多的不足之處，由于器件的選擇以及各個參數(shù)設(shè)置不夠精確，有些功能電路設(shè)計的不夠完善，導(dǎo)致實際結(jié)果于預(yù)想值有一定的差距，比如硬件的控溫電路在溫度超限過后不能夠準(zhǔn)確的控制關(guān)斷加熱電路，而是要溫度高到一定的程度后才能工作，這可能就是參考電壓計

76、算不夠精確以及比較電路參數(shù)的設(shè)定不夠精確。軟件部分也存在一定的編程邏輯不夠嚴(yán)謹(jǐn)而導(dǎo)致運行結(jié)果不能實現(xiàn)預(yù)期目的的情況，ADC0809的軟件實現(xiàn)500KHz頻率輸入不能夠?qū)崿F(xiàn)，這些都是需要改進(jìn)的地方。</p><p>　　總的來說本次設(shè)計還算比較成功，至于設(shè)計過程中出現(xiàn)的各種問題則是回流焊機(jī)改進(jìn)的重要指標(biāo)，能夠把這些問題都一一的解決好，設(shè)計出一個性能更優(yōu)的回流焊機(jī)也就不是問題了。</p><p&g

77、t;<b>　　7總結(jié)與體會</b></p><p>　　本次的畢業(yè)設(shè)計是對我們過去幾年里所學(xué)的專業(yè)理論知識的回憶與鞏固，是一次將理論知識結(jié)合實踐的重要機(jī)會。在完成本次設(shè)計的過程中我們不僅要回顧我們所學(xué)的知識，讓我們腦中逐漸淡去的知識得到重現(xiàn)，讓我們重新去思考學(xué)習(xí)過程中所遇到的問題，我們還需要學(xué)會獨立思考，學(xué)會獨立去解決設(shè)計中所遇到的問題，學(xué)會按時保質(zhì)完成自己所分配的任務(wù)。在完成此次的畢業(yè)設(shè)

78、計后，我明白了遇到問題如何收集解決問題的資料，如何在理解現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上行成自己獨特的構(gòu)思，找到解決問題的獨特思路與方法。同時本次設(shè)計也鍛煉了我們的抗壓能力，讓我學(xué)會了在遇到問題時要有能夠獨擋一面的魄力，培養(yǎng)了我們遇到問題迎難而上的精神。本次設(shè)計不僅鞏固了我以前學(xué)到的知識，而且在查閱各種資料的過程中我學(xué)習(xí)到了許多新的知識，明白了許多在學(xué)習(xí)過程中不曾明白的問題，這對即將畢業(yè)的我可以說是受益匪淺的。</p><p>

79、　　通過本次的畢業(yè)設(shè)計不僅鍛煉了我的綜合能力，更是完成了對精神和品質(zhì)的鍛煉；不僅提高了總知識運用的能力，而且讓我對我所學(xué)的專業(yè)知識有了更深層次的理解。我相信這對我以后的人生將有很大的幫助。</p><p><b>　　8謝辭（致謝）</b></p><p>　　在本次的畢業(yè)設(shè)計過程中我首先要感謝的人就是**老師，他給了我很大的幫助。在畢業(yè)設(shè)計選題目時我真的很茫然，我不

80、知道我能做什么，或者說是會做什么，是他認(rèn)真的給我講解回流焊機(jī)的原理以及設(shè)計要領(lǐng)。在我做畢業(yè)設(shè)計的過程中遇到了很多的問題，他都耐心的替我解答，讓我能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計，整個過程中他不僅讓我學(xué)到了許多知識，也教會我面對問題時如何解決問題的方法。在此我再次對他說聲謝謝。</p><p>　　另外在做畢業(yè)設(shè)計的過程也得到了很多同學(xué)的熱心幫助，以及各位答辯老師的寶貴意見，讓我的畢業(yè)設(shè)計更加的完善，在此對他們表示由衷的感謝。

81、</p><p><b>　　9參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 康華光．電子技術(shù)基礎(chǔ)【數(shù)字部分】．北京·高等教育出版社，2006.1</p><p>　　[2] 張毅剛 彭喜元 彭宇．單片機(jī)原理及應(yīng)用（第二版）．北京·高等教育出版社，2010.5</p><p>　　[3] 康華光．電子

82、技術(shù)基礎(chǔ)【模擬部分】．北京·高等教育出版社，2006.1</p><p>　　[4] 徐科軍．傳感器與檢測技術(shù)（第3版）．北京．電子工業(yè)出版社2011.9</p><p>　　[5] 李廣弟．單片機(jī)基礎(chǔ)[M]. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1994 </p><p>　　[6]汪學(xué)軍．多溫區(qū)自動測控系統(tǒng)控制模型的建立與研究【D】．長沙·中南大

83、學(xué)，2007</p><p>　　[7] 祝瑞花．SMT設(shè)備的運行與維護(hù)，天津大學(xué)出版社，2009．10</p><p>　　[8] 周德儉．SMT組裝質(zhì)量檢測與控制，國防工業(yè)出版社，2009．2</p><p>　　[9] 秦紅磊. 自動測試系統(tǒng)，高等教育出版社，2007.10</p><p>　　[10] 徐科軍. 傳感器與檢測技術(shù)，電子

84、工業(yè)出版社，2011.9</p><p>　　[11] 曹承志. 微型計算機(jī)控制技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社，2008.1</p><p><b>　　附錄一：原理圖</b></p><p>　　附錄二：相關(guān)PCB圖</p><p>　　附錄三：外文資料翻譯</p><p>　　溫度傳感器芯片簡化設(shè)計 &

85、lt;/p><p>　　當(dāng)選擇一個溫度傳感器時，將不再局限于模擬輸出或數(shù)字輸出設(shè)備?，F(xiàn)在有的傳感器類型，會讓你有很大的選擇空間。在市場上的所有的溫度傳感器提供模擬輸出。熱敏電阻、 RTDs 和熱電偶是另一種模擬輸出設(shè)備，硅溫度傳感器。在大多數(shù)應(yīng)用程序中，不幸的是，這些模擬輸出設(shè)備需要比較器、 ADC 或在他們的輸出放大器。因此，當(dāng)更高的級別，集成的變得可行，數(shù)字接口的溫度傳感器成為可用。這些芯片在多種形式出售，從簡單

86、信號在特定溫度時的設(shè)備已超過那些報告同時提供警告在升溫設(shè)置的遠(yuǎn)程和本地的溫度。選擇現(xiàn)在不是簡單地之間模擬輸出和數(shù)字輸出的傳感器 ；有范圍廣泛的傳感器類型可供選擇。</p><p><b>　　溫度傳感器的種類 </b></p><p>　　圖 1 傳感器和 IC 制造商目前提供溫度傳感器的四的類 </p><p>　　在圖1中舉例說明四種溫度傳

87、感器類型。一種理想的模擬傳感器提供輸出電壓，這是一個完美的線性溫度 （A） 的功能。在數(shù)字 I/O 類的傳感器 (B) 中，溫度多 1 和 0 的表單中的數(shù)據(jù)傳遞到微控制器，通常是通過串行總線。沿著相同的總線，數(shù)據(jù)被發(fā)送到溫度傳感器的微控制器，通常設(shè)置的警報針的數(shù)字輸出將旅行的溫度限制。警報中斷微控制器時已經(jīng)超過溫度限制。這種類型的設(shè)備，還可以提供風(fēng)扇控制。 </p><p>　　"模擬正量"

88、傳感器(C)被應(yīng)用在多種類型的數(shù)字輸出上。當(dāng)超過特定溫度的時候，Vout對溫度曲線是一個數(shù)字輸出。在這種情況下，增加到模擬溫度傳感器的“正信號”只不過是一個比較器的參考電壓。其他的類型“正信號”部分在以頻率和方波的形式儲存以后被延遲，這些將會在以后討論。 </p><p>　　系統(tǒng)監(jiān)視器 （D） 是四種類型當(dāng)中最復(fù)雜的集成電路。除了功能由數(shù)字 I/O 類型提供外，當(dāng)電壓上升或下降到通過I/O 總線設(shè)置的極限的時候

89、這類型裝置的監(jiān)測系統(tǒng)會報警。風(fēng)扇監(jiān)控和/或控制包含在這種類型中的集成電路。在某些情況下，此類設(shè)備用于決定一個風(fēng)扇是否正在工作。更多復(fù)雜控制風(fēng)扇如一或更多量過的溫度的功能。系統(tǒng)監(jiān)視器傳感器這里不討論，但簡短提到溫度傳感器的類型。</p><p><b>　　模擬輸出溫度傳感器</b></p><p>　　熱電阻和硅溫度傳感器被廣泛地應(yīng)用在模擬輸出溫度傳感器上。圖 2 清

90、楚地顯示當(dāng)需要時電壓和溫度的線性關(guān)系，硅溫度傳感器是比熱敏電阻好得多。在狹窄的溫度范圍之內(nèi)，熱敏電阻可以提供合理的線性和良好的敏感特性。許多構(gòu)成原始電路的熱敏電阻已經(jīng)被硅溫度傳感器代替。 </p><p>　　圖 2 熱敏電阻和硅溫度傳感器這兩個模擬輸出溫度探測器的比較 </p><p>　　硅溫度傳感器有不同的輸出刻度和偏移量。例如，與絕對溫度成比例的輸出轉(zhuǎn)換功能，還有其他與攝氏溫度和

91、華氏溫度成比例。攝氏溫度部分提供一種組合以便溫度能被單端補(bǔ)給傳感器測試。 </p><p>　　在大多數(shù)應(yīng)用程序中，這些裝置的輸出被裝入一個比較器或 A/D 轉(zhuǎn)換器的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式。這些附加的裝置，熱電阻和硅溫度傳感器繼續(xù)被使用是由于在很多情況下它的成本低和使用方便。</p><p>　　數(shù)字 I/O 溫度傳感器 </p><p>　　大約在五年前，一種新型

92、溫度傳感器出現(xiàn)了。這種裝置包括一個允許與微控制器進(jìn)行通信的數(shù)字接口。接口通常是 I²C 或 SMBus 的串行總線，但其他的串行接口，如 SPI 是共用的。除了要報告的微控制器，溫度讀數(shù)，該接口也從微控制器接收指令。這些指令通常溫度限制，如果超出，將中斷微控制器的溫度傳感器在集成電路上的數(shù)字信號。然后微控制器可以調(diào)整風(fēng)扇速度，或減慢微處理器的速度，例如，保持溫度在控制下。 </p><p>　　這種類型

93、裝置有多樣性的特點。遠(yuǎn)程溫度傳感，為了能夠遠(yuǎn)程測量，大多數(shù)的高效處理器提供一個溫度的模擬電壓芯片晶體。（晶體管的兩個 p-n 結(jié)僅被使用）。圖 3 顯示了一個使用這種技術(shù)檢測的處理器。其他應(yīng)用利用離散的晶體管實現(xiàn)相同的功能。 </p><p>　　圖 3 設(shè)計的溫度傳感器可遠(yuǎn)程測試處理器芯片上的p-n結(jié)溫度 </p><p>　　這種類型的傳感器的另一個重要特征是測量溫度在高或低極限外有中

94、斷微控制器的能力（包括在圖 3 中所示的傳感器）。在其他的傳感器上，當(dāng)測量的溫度超過極限的時候，它會產(chǎn)生一個高或低的溫度門限，對於在圖 3 中的傳感器，那些極限經(jīng)由SMBus 接口被傳送到溫度傳感器。如果溫度移動到周圍畫線范圍上面或下面，報警信號會中斷處理器。 </p><p>　　在圖 4 中畫一種類似的裝置。而不是監(jiān)測一個p-n結(jié)溫度，它會檢測四個結(jié)和其內(nèi)部的溫度。因為Maxim的 MAX1668 消耗很小的

95、能量，它內(nèi)部的溫度接近周圍溫度。周圍溫度的測量給出關(guān)于系統(tǒng)風(fēng)扇是否正常工作的指示。 </p><p>　　圖 4 溫度傳感器可檢測自己本地的溫度和四個遠(yuǎn)程 p-n 結(jié)的溫度 </p><p>　　在圖5中顯示，控制風(fēng)扇是在遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測時集成電路的主要功能。這一部分的使用能在風(fēng)扇控制的兩種不同的模式之間進(jìn)行選擇。在 PWM 模式中，微控制器控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速是通過更改發(fā)送到風(fēng)扇的信號周期測量溫度

96、的一種功能。它允許電力消耗遠(yuǎn)少于該部分的線性模式控制所提供的。因為某些風(fēng)扇在PWM信號控制它的頻率下發(fā)出一種聽得見的聲音，這種線性模式可以是有利的，但是需要較高功率的消耗和附加的電路。額外的功耗是整個系統(tǒng)功耗的一小部分。 </p><p>　　圖 5 風(fēng)扇控制器/溫度傳感器集成電路也可使用PWM或一個線性模式控制方案 </p><p>　　當(dāng)溫度超出指定界限的時候，在這個集成電路提供中斷

97、微控制器的警告信號。這個被叫做過熱溫度的信號形式里，安全特征也被提供。如果溫度升到一個危險級別的時候或軟件被鎖定，警報信號將不再有用。然而，溫度經(jīng)由 SMBus升高到一個水平，過熱能被直接用去關(guān)閉這個系統(tǒng)電源，沒有控制和阻止?jié)撛诘臑?zāi)難性故障。 </p><p>　　這種數(shù)字設(shè)備的 I/O 類廣泛使用在查找服務(wù)器、 電池組和硬磁盤驅(qū)動器中。為了增加服務(wù)器的可靠性，溫度在很多位置被檢測：在主板 （本質(zhì)上是在底盤內(nèi)部的

98、周圍溫度），在處理器鋼模之內(nèi)，和在其他發(fā)熱原件例如圖形加速器和硬磁盤驅(qū)動器。出于安全原因電池組結(jié)合溫度傳感器和使其最優(yōu)化以達(dá)到電池最大壽命。 </p><p>　　檢測依靠中心馬達(dá)的速度和周圍溫度的硬盤驅(qū)動器的溫度有兩個好的理由：在驅(qū)動器中讀取錯誤增加溫度極限。而且硬盤 MTBF 大大改善溫度控制。通過測量系統(tǒng)里面的溫度，就能控制馬達(dá)速度將可靠性和性能最佳化。驅(qū)動器也能被關(guān)閉。在高端系統(tǒng)中，警告能為系統(tǒng)管理員指出

99、溫度極限或數(shù)據(jù)可能丟失的狀況。 </p><p><b>　　模擬正溫度感應(yīng)器 </b></p><p>　　“模擬正量”傳感器通常匹配比較簡單的測量應(yīng)用軟件。這些集成電路產(chǎn)生邏輯輸出量 來自被測溫度，而且區(qū)別于數(shù)字輸入/輸出傳感器，因為他們在一條單線上輸出數(shù)據(jù)，與串行總線相對。 </p><p>　　在一個模擬正量傳感器的最簡單的實例中，當(dāng)

100、特定的溫度被超過時，邏輯輸出出錯；其它，是當(dāng)溫度降到一個溫度極限的時候。當(dāng)其他傳感器有確定的極限的時候，這些傳感器中的一些允許使用電阻去校正溫度極限。 </p><p>　　在圖6中，裝置顯示購買一個特定的內(nèi)在溫度極限。這三個電路說明這種類型的設(shè)備的常見用途： 提供警告，關(guān)閉儀器，或開啟風(fēng)扇。 </p><p>　　圖 6 溫度超過某一界限的時候，集成電路信號能報警和進(jìn)行簡單的

101、開/關(guān)風(fēng)扇控制 </p><p>　　當(dāng)需要讀實際溫度時，微控制器是可以利用的，在單線上傳送數(shù)據(jù)的傳感器可能是有用的。用微處理器的內(nèi)部計數(shù)器，來自于這個類型溫度傳感器的信號容易被轉(zhuǎn)換的溫度來測量。圖7中傳感器輸出頻率與周圍溫度成正比例的方波。圖8中的設(shè)備很相似，但方波周期是與周圍溫度成比例的。 </p><p>　　圖 7 熱控制電路部分在絕對溫標(biāo)形式下，頻率與被測溫度成比例的產(chǎn)生方波的

102、溫度傳感器 </p><p>　　圖 8 這個溫度傳感器傳送它的周期與被測溫度成正比例的方波。因為只發(fā)送溫度數(shù)據(jù)需要一條單一線，就需要單一光絕緣體隔離信道。 </p><p>　　圖9，在這條公共線上允許連接達(dá)到8 個溫度傳感器。當(dāng)微控制器的 I/O端口同時關(guān)閉在這根線上的所有傳感器的時候，開始提取來自這些傳感器的溫度數(shù)據(jù)。微控制器很快地重新裝載接受來自每個傳感器的數(shù)據(jù)。在傳感器關(guān)閉期間，

103、數(shù)據(jù)被編碼。在特定時間范圍內(nèi)每個傳感器對閘門脈沖之后的時間編碼。分配給每個傳感器自己允許的時間范圍，這樣可以避免碰撞。</p><p>　　圖 9 用一條公共線與8個溫度傳感器連接的微控制器，而且從同一條線上接收每個傳感器傳送得溫度數(shù)據(jù)。 </p><p>　　通過這個方法達(dá)到的準(zhǔn)確性令人驚訝：0.8 °C 是典型的室溫，正好與被傳送方波頻率的電路相匹配，同樣適用于方波周期的裝置

104、。 </p><p>　　這些裝置在電線應(yīng)用中非常突出的。例如，當(dāng)一個溫度傳感器被微控制器隔離的時候，成本被保持在一個最小量，因為只需要一個光絕緣體。這些傳感器在汽車制造HVAC應(yīng)用中也是很有效的，因為它們減少了銅的損耗數(shù)量。 </p><p>　　預(yù)期的溫度傳感器發(fā)展 </p><p>　　集成電路溫度傳感器提供各式各樣的功能和接口。同樣的這些裝置繼續(xù)發(fā)展，系統(tǒng)設(shè)

105、計師將會看到更多特殊應(yīng)用就像傳感器與系統(tǒng)接口連接的新方式一樣。最后，在相同的鋼模區(qū)域內(nèi)集成更多電子元件，芯片設(shè)計師的能力將確保溫度傳感器很快會包括新功能和特殊的接口。</p><p>　　原文 ： </p><p>　　Temperature Sensor ICs Simplify Designs </p><p>　　When you

106、 set out to select a temperature sensor, you are no longer limited to either an analog output or a digital output device. There is now a broad selection of sensor types, one of which should match your system's needs.

107、 </p><p>　　Until recently, all the temperature sensors on the market provided analog outputs. </p><p>　　Thermistors, RTDs, and thermocouples were followed by another analog-output device, the s

108、ilicon temperature sensor. In most applications, unfortunately, these analog-output devices require a comparator, an ADC, or an amplifier at their output to make them useful.</p><p>　　Thus, when higher level

109、s of integration became feasible, temperature sensors with digital interfaces became available. These ICs are sold in a variety of forms, from simple devices that signal when a specific temperature has been exceeded to t

110、hose that report both remote and local temperatures while providing warnings at programmed temperature settings. The choice now isn't simply between analog-output and digital-output sensors; there is a broad range of

111、 sensor types from which to choose.</p><p>　　Classes of Temperature Sensors </p><p>　　Four temperature-sensor types are illustrated in Figure 1.An ideal analog sensor provides an output voltage

112、that is a perfectly linear function of temperature (A). In the digital I/O class of sensor (B), temperature data in the form of multiple 1s and 0s are passed to the microcontroller, often via a serial bus. Along the same