畢業(yè)設(shè)計(jì)--小型回流焊機(jī)設(shè)計(jì)

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(jì)3</b></p><p>　　2.1元器件的選擇3</p><p>　　2.1.1溫度測(cè)試元件的選擇3</p><p

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

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

4、<p>　　3.1.5過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)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(jì)21</b></p><p>　　4.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思路21</p><p>　　4.2主要軟件設(shè)計(jì)流程框圖及說(shuō)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(huì)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(kāi)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(shí)回流焊技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。所謂的“回流焊”有兩種解釋?zhuān)旱谝环N是說(shuō)受熱的氣體在機(jī)箱內(nèi)循環(huán)流動(dòng)以提高溫度來(lái)達(dá)到焊接的目的；第二種說(shuō)法是焊錫膏經(jīng)過(guò)預(yù)熱、融化、潤(rùn)濕然后再冷卻而實(shí)現(xiàn)焊接的過(guò)程。回流焊與普通的焊接技術(shù)相比它的優(yōu)勢(shì)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(huì)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(jiàn)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(gè)世紀(jì)九十年代，它主要是通過(guò)熱氣流的循環(huán)使用來(lái)達(dá)到焊接的目的。由于當(dāng)時(shí)的科技還不成熟，所以其存在很多缺陷也是難免的，最常見(jiàn)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(kāi)始走向市場(chǎng)，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(guò)熱風(fēng)的

10、循環(huán)來(lái)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(guò)。在上個(gè)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(wú)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(chǎng)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(fèi)量大，而且價(jià)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(shí)用，但對(duì)于一些小規(guī)模的生產(chǎn)以及一些科研單位來(lái)說(shuō)顯然性價(jià)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(kāi)始登上舞臺(tái)，其需求量也正不斷的擴(kuò)大。</p><p>　　本課題就是關(guān)于一個(gè)小型回流焊機(jī)的設(shè)計(jì)，圖1.1為一種常見(jiàn)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(cè)與控制，這一步份設(shè)計(jì)的好與壞決定了回流焊的質(zhì)量，也就決定了一個(gè)回流焊機(jī)設(shè)計(jì)的成功與否，所以本課題的設(shè)計(jì)重心將放在溫度的測(cè)試與控制部分，這部分大體上有兩個(gè)模塊構(gòu)成，即測(cè)溫模塊與控溫模塊。這兩個(gè)模塊共同完成整個(gè)回流焊流程，測(cè)溫模塊采用p

13、t100作為測(cè)溫元件，然后將測(cè)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(jì)了溫度報(bào)警電路以及，另外還設(shè)計(jì)了獨(dú)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(xiǎn)事故。 </p><p><b>　　2總體方案設(shè)計(jì) </b></p&

14、gt;<p><b>　　2.1元器件的選擇</b></p><p>　　2.1.1溫度測(cè)試元件的選擇</p><p>　　關(guān)于測(cè)試溫度的器件有很多中，常見(jiàn)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(jià)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(diǎn)。</p><p>　　工作原理：其內(nèi)部有兩個(gè)計(jì)數(shù)器以及兩個(gè)晶體振蕩器。它首先通過(guò)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(jì)數(shù)器1，同時(shí)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(jì)數(shù)器2。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)先設(shè)定一個(gè)值，計(jì)數(shù)器1對(duì)其接收到的脈沖進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)其設(shè)定值被減到零的時(shí)候就讓溫度寄存器加1，同時(shí)計(jì)數(shù)器1又恢復(fù)到預(yù)設(shè)值，然后開(kāi)始下一輪的減計(jì)數(shù)，

16、如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2的值也減到零為止，這時(shí)溫度寄存器中的值即為所測(cè)得的溫度值。另外其內(nèi)部的斜率累加器用于測(cè)溫過(guò)程中的修正，其輸出值用以修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)設(shè)值。其工作電壓范圍3～5V，溫度測(cè)量范圍為-55℃～125℃。</p><p><b>　　（2）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(shí)，其電阻值正好為100歐姆，而在外界溫度為100℃時(shí)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(zhǎng)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(shí)，</p><p><b>　??；</b></p

18、><p>　　在0℃≤ t <850℃時(shí)，</p><p><b>　　；</b></p><p>　　式中r為溫度t時(shí)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(jì)算公式是：r=r

19、0(1+aT);式中a=0.00392，r0為100歐姆，即0℃所對(duì)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(guò)測(cè)得其阻值而得出對(duì)應(yīng)的溫度值，其測(cè)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(shí)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(wàn)歐姆，測(cè)溫范圍是-40℃～200℃。</p><p>　　本課題是關(guān)于回流焊機(jī)的設(shè)計(jì)，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(cè)溫元件的選擇應(yīng)該是PT100溫度傳感器。</p><p>　　2.1.2開(kāi)關(guān)元件的選擇</p><p>　　常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)元件有：三極管，可控硅等。</p><p><b>　　（1）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(gè)PN節(jié)構(gòu)成基極、

22、發(fā)射極和集電極三極?？梢杂脕?lái)放大小信號(hào)，也可以用作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)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(shí)，其內(nèi)部載流子在外加電場(chǎng)的作用下移動(dòng)，形成電流，使三極管成導(dǎo)通狀態(tài)。</p><p><b>　　（2）可控硅</b></p><p>　　可控硅也是有四層半導(dǎo)體構(gòu)成三個(gè)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(yáng)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(shí)給控制極一個(gè)正向觸發(fā)電壓時(shí)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(shí)如要斷開(kāi)晶閘管可以通過(guò)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(diǎn)，所以在本課題設(shè)計(jì)中選擇可控硅作為開(kāi)關(guān)元件。</p><p>　　2.2測(cè)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(cè)溫電路，關(guān)于PT100一般有兩種測(cè)溫電路，一為橋式測(cè)溫電路，一為恒流源測(cè)溫電路。</p><p>　?。?）恒流源測(cè)溫

25、電路：顧名思義，即是要由外部給PT100提供一個(gè)恒流源，當(dāng)電流流過(guò)PT100時(shí)產(chǎn)生壓降，再將壓降信號(hào)進(jìn)行放大后，將其傳遞給AD芯片并經(jīng)過(guò)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(jì)算出實(shí)時(shí)的溫度值。</p><p>　?。?）橋式測(cè)溫電路：由PT100與另外的三個(gè)電阻構(gòu)成測(cè)量電橋，其中兩個(gè)電阻阻值相同，另一個(gè)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(shí)，電橋會(huì)輸出一

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

27、的溫度測(cè)控電路</p><p>　　該方案的設(shè)計(jì)思路是由直流穩(wěn)壓電源給檢測(cè)橋路提供恒定的電壓，溫度傳感器檢測(cè)溫度并將溫度轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后由檢測(cè)橋路將溫度傳感器傳來(lái)的電壓信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，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(dòng)電路，由驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)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(cè)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(cè)控電路</p><p>　　該方案的設(shè)計(jì)思路是以pt100作為溫度傳感器，然后用橋式測(cè)溫電路將pt100阻值變化轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)放大電路將比較微弱的電壓信號(hào)進(jìn)行放大，然后再將放大過(guò)后的電壓信號(hào)輸入給A/D轉(zhuǎn)換器將模擬的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并傳遞給單片機(jī)，再由單片機(jī)將測(cè)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(shí)，單片機(jī)發(fā)出信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路，再由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)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(cè)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(cè)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(jì)</b></p><p>　　3.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)</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(shí)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(gè)晶振。晶振電路由一個(gè)

31、晶體振蕩器和兩個(gè)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(cè)與信號(hào)放大電路</p><p>　　本設(shè)計(jì)中溫度的檢測(cè)采用的是PT100模擬溫度傳感器，然后通過(guò)測(cè)量電橋電路將PT100測(cè)得模擬溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為微弱電壓信號(hào)，再

32、通過(guò)LM324運(yùn)算放大器將該微弱電壓信號(hào)進(jìn)行放大，這樣就實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)溫度的采集。測(cè)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(cè)溫電路如圖3.1.2所示。</p><p>　　圖 3.1.2 橋式測(cè)溫與信號(hào)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(cè)溫電路輸入的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并將其輸入給單片機(jī)，以便單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。本設(shè)計(jì)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(lái)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(bào)警電路</b>&

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

35、<p>　　過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)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(guò)零點(diǎn)檢測(cè)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(xiǎn)的，本設(shè)計(jì)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(jì)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(lái)比較當(dāng)前溫度所對(duì)應(yīng)的電壓值與設(shè)定溫度所對(duì)應(yīng)的電壓值，溫度超限后就輸出報(bào)警信號(hào)。圖3.1.7就是一個(gè)電壓比較邏輯電路。</p><p>　　圖 3.1.7 溫度超限檢測(cè)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(cè)量等領(lǐng)域。具有功耗低，反應(yīng)靈敏，測(cè)量精確等多種優(yōu)點(diǎn)，其一般制作工藝是將鉑絲纏繞在陶瓷、玻璃以及云母類(lèi)骨架結(jié)構(gòu)上，然后在經(jīng)過(guò)精密而復(fù)雜的加工處理。市面常見(jiàn)的幾種PT100產(chǎn)品如圖3.2.1所示。</p><p>　　圖3.2.1 幾種常見(jiàn)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(cè)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(guó)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(gè)8通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)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(gè)8位的模擬開(kāi)關(guān)，用于信號(hào)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(duì)輸入模擬信號(hào)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(guò)后，將8位數(shù)字信號(hào)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(kāi)關(guān)可選通8

42、個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè)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(duì)A、B、C 3個(gè)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(guò)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(kāi)關(guān)來(lái)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(hào)對(duì)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(shí)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(hào)，一般有單片機(jī)提供。OE引腳有兩種狀態(tài)：當(dāng)OE=0時(shí)，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(shí)，表示允許數(shù)據(jù)的輸出，這時(shí)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(shí)鐘信號(hào)。由于ADC0809本身不能夠產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，所以需要

45、由外部輸入，一般維持其正常工作的時(shí)鐘信號(hào)頻率是500KHz，這個(gè)可以由單片機(jī)經(jīng)過(guò)相關(guān)編程后實(shí)現(xiàn)輸出。</p><p>　　START：用于控制A/D轉(zhuǎn)換芯片的動(dòng)作，在START信號(hào)的上升沿對(duì)ADC進(jìn)行復(fù)位，START信號(hào)下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換芯片，開(kāi)始A/D轉(zhuǎn)換；需注意的是在A/D轉(zhuǎn)換期間START信號(hào)保持低電平。</p><p>　　ADDA、ADDB、ADDC：端口選擇線，又稱(chēng)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(hào)，在其上升沿觸發(fā)，將ADDA、ADDB、ADDC三個(gè)端口的地址信號(hào)送入鎖存器。</p><p>　　EOC：轉(zhuǎn)換狀態(tài)信號(hào)，當(dāng)EOC=1時(shí)，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(hào)，也可以作為中斷信號(hào)通知單片機(jī)。</p><p>　　ADC0809轉(zhuǎn)

47、換時(shí)序</p><p>　　ADC0809轉(zhuǎn)換工作時(shí)序如圖3.2.5所示。</p><p>　　圖 3.2.5 ADC0809轉(zhuǎn)換工作時(shí)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(shí)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(diǎn)，其不

48、僅采用了新型的加密技術(shù)，同時(shí)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(wàn)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(chǎng)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(diǎn)：</p><p>　?。?）增強(qiáng)型 8051CPU，單時(shí)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>　　（3）片內(nèi)大容量字節(jié)的SRM,大容量片內(nèi)EEPROM；</p><p>　　（4）在系統(tǒng)可編程或者在應(yīng)用可編程，無(wú)需編程器和仿真器；</p><p>　?。?）高速8通道10位ADC，3路PWM輸出。</p><p>　?。?）3通道比較單元，可實(shí)現(xiàn)3個(gè)外部中斷或者3個(gè)定時(shí)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(jí)聯(lián)擴(kuò)展</p><p>　?。?1）四種低功耗設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)管腳。</p><p>　　ADC0~ADC7： ADC輸入通道。</p><p>　　CCP：外部信號(hào)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(hào)。</p><p>　　ECI：為CCP/PC1計(jì)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(shí)鐘信號(hào)。</p><p>　　XTAL1、XTAL2：內(nèi)部時(shí)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(shí)鐘源時(shí)，此引腳可浮空，此時(shí)XTAL2實(shí)際將XTAL1的輸入的時(shí)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(shí)器/計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸出，可通過(guò)設(shè)置INT_CLKO位將該管腳配置為T(mén)CLKO,也可對(duì)T管腳外部時(shí)鐘輸入進(jìn)行分頻輸出。</p><p>　　RD：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(shuō)明</p><p>　　P1.6、P1.7：由于其可作普通I/O口但同時(shí)也可作外部晶振電路或時(shí)鐘電路的接口，所以在上電復(fù)位過(guò)后不一定就是準(zhǔn)雙向口/弱上拉模式。上電過(guò)后單片機(jī)會(huì)先將其設(shè)為高阻輸入，然后單片機(jī)會(huì)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(shí)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(guò)后單片機(jī)就會(huì)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(jì)</b></p><p>　　4.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思路</p><p>　　作為一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)要能夠完整的執(zhí)行它的功能，當(dāng)然一個(gè)完整的功能完善的硬件設(shè)計(jì)是必須要的，但同時(shí)一個(gè)合理的軟件設(shè)計(jì)也是必不可少的，因?yàn)橛布軌蛘_的形式其功能是需要得到軟件的支持，隨著微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用的飛速發(fā)展，許多以前需要由硬件來(lái)完成的工作，現(xiàn)在都可以通過(guò)編寫(xiě)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。也正是因?yàn)檫@樣

62、讓電路大大的簡(jiǎn)化。本次設(shè)計(jì)就是結(jié)合外部各個(gè)硬件電路，根據(jù)51系列單片機(jī)匯編語(yǔ)言編程的模塊化思路進(jìn)行程序編寫(xiě)，以實(shí)現(xiàn)各個(gè)硬件部分的協(xié)調(diào)工作。</p><p>　　編程語(yǔ)言大致分為3種，分別是機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言。所謂的機(jī)器語(yǔ)言即二進(jìn)制碼，這是機(jī)器唯一能“懂”的語(yǔ)言。而用匯編語(yǔ)言或高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的程序最終都將翻譯成二進(jìn)制碼，然后才能被計(jì)算機(jī)識(shí)別，最后逐一執(zhí)行。但作為一個(gè)程序編寫(xiě)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(wèn)題以及先關(guān)計(jì)算過(guò)程的高級(jí)語(yǔ)言，高級(jí)語(yǔ)言的功能是十分強(qiáng)大的，往往一句簡(jiǎn)單程序語(yǔ)句就可以代表很多條計(jì)算機(jī)指令，而且編程者不需要過(guò)多了解計(jì)算機(jī)的性能以及工作過(guò)程，而且由于高級(jí)語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言編程的模塊化，使得在計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)程序員找出錯(cuò)誤位置進(jìn)行修改錯(cuò)誤變得十分容易。</p><p>　　本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟件編寫(xiě)就采用了匯編語(yǔ)言，匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序空間占有量比較小，對(duì)于容量較小的51單片機(jī)很適用，同

64、時(shí)，面對(duì)大量的邏輯控制問(wèn)題，這就對(duì)位處理要求很高，用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)能很好的解決這方面的問(wèn)題，也能夠充分體現(xiàn)匯編語(yǔ)言的簡(jiǎn)單明了、執(zhí)行時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　4.2主要軟件設(shè)計(jì)流程框圖及說(shuō)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(guò)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(shí)，打開(kāi)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(dòng)報(bào)警電路，同時(shí)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(shí)，程序自動(dòng)跳轉(zhuǎn)回讀溫度模塊。通過(guò)不斷循環(huán)來(lái)實(shí)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(duì)ADC0809進(jìn)行復(fù)位，然后對(duì)三位地址線A、B、C賦初值，由于本設(shè)計(jì)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(dòng)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(kāi)始運(yùn)行后先將START置1，產(chǎn)生一個(gè)上升沿，使A/D轉(zhuǎn)換器初始化，然后經(jīng)過(guò)延時(shí)后再將START置0，因?yàn)樾枰诘碗娖较翧/D轉(zhuǎn)換才能夠正常進(jìn)行，然后最關(guān)鍵的就是時(shí)鐘頻率，一般為500KHz,由單片機(jī)經(jīng)過(guò)程序編寫(xiě)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(yùn)行時(shí)由單片機(jī)來(lái)查詢此位，若此位為低電平，則進(jìn)行延時(shí)；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(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)的采集。</p><p><b>　　5系統(tǒng)調(diào)試</b></p&

70、gt;<p>　　本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)調(diào)試主要分為兩個(gè)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(jì)之所以要設(shè)計(jì)硬件超溫限檢測(cè)電路，主要目的是防止在軟件控溫的過(guò)程中單片機(jī)因故障不能夠正常的控溫，而導(dǎo)致升溫過(guò)高而引發(fā)危險(xiǎn)情況。硬件控溫的過(guò)程：先設(shè)定好溫度上下限所對(duì)應(yīng)的電壓，本設(shè)計(jì)是通過(guò)電阻分壓實(shí)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(shí)際需要自由的設(shè)置溫限值。</p><p>　　測(cè)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??；</p><p>　　改變運(yùn)放對(duì)電壓信號(hào)的放大倍數(shù)可以通過(guò)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(jì)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(yùn)放輸出放大后電壓值的計(jì)算不能夠用輸入電壓值乘以放大倍數(shù)，這樣會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，其輸出值可由式</p><p><b>　?。?.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(yùn)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(shí)鐘頻率的輸入，</p><p>　　本次軟件設(shè)計(jì)是通過(guò)設(shè)定定時(shí)器的預(yù)定值，然后進(jìn)行定時(shí)，定時(shí)到后進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，以此實(shí)現(xiàn)500KHz時(shí)鐘頻率的產(chǎn)生，但調(diào)式的時(shí)候發(fā)

74、現(xiàn)實(shí)現(xiàn)還是有點(diǎn)困難的，實(shí)際輸出和500KHz還是有一定的出入，不過(guò)影響不大。</p><p><b>　　6結(jié)論</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)在仿真過(guò)程結(jié)果還是比較明顯也基本能完成各部分功能，測(cè)溫電路測(cè)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(jì)算出對(duì)應(yīng)的溫度值，再進(jìn)行對(duì)比與實(shí)現(xiàn)相關(guān)控制都能夠正常的運(yùn)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(lái)說(shuō)設(shè)計(jì)的目

75、的還是達(dá)到了，一個(gè)回流焊機(jī)所要實(shí)現(xiàn)的功能基本能夠?qū)崿F(xiàn)，另外本設(shè)計(jì)的特色之處就是加入了獨(dú)立于單片機(jī)之外的硬件控溫電路，這無(wú)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(gè)參數(shù)設(shè)置不夠精確，有些功能電路設(shè)計(jì)的不夠完善，導(dǎo)致實(shí)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(guò)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(jì)

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(yùn)行結(jié)果不能實(shí)現(xiàn)預(yù)期目的的情況，ADC0809的軟件實(shí)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(lái)說(shuō)本次設(shè)計(jì)還算比較成功，至于設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題則是回流焊機(jī)改進(jìn)的重要指標(biāo)，能夠把這些問(wèn)題都一一的解決好，設(shè)計(jì)出一個(gè)性能更優(yōu)的回流焊機(jī)也就不是問(wèn)題了。</p><p&g

77、t;<b>　　7總結(jié)與體會(huì)</b></p><p>　　本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們過(guò)去幾年里所學(xué)的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)的回憶與鞏固，是一次將理論知識(shí)結(jié)合實(shí)踐的重要機(jī)會(huì)。在完成本次設(shè)計(jì)的過(guò)程中我們不僅要回顧我們所學(xué)的知識(shí)，讓我們腦中逐漸淡去的知識(shí)得到重現(xiàn)，讓我們重新去思考學(xué)習(xí)過(guò)程中所遇到的問(wèn)題，我們還需要學(xué)會(huì)獨(dú)立思考，學(xué)會(huì)獨(dú)立去解決設(shè)計(jì)中所遇到的問(wèn)題，學(xué)會(huì)按時(shí)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(jì)后，我明白了遇到問(wèn)題如何收集解決問(wèn)題的資料，如何在理解現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上行成自己獨(dú)特的構(gòu)思，找到解決問(wèn)題的獨(dú)特思路與方法。同時(shí)本次設(shè)計(jì)也鍛煉了我們的抗壓能力，讓我學(xué)會(huì)了在遇到問(wèn)題時(shí)要有能夠獨(dú)擋一面的魄力，培養(yǎng)了我們遇到問(wèn)題迎難而上的精神。本次設(shè)計(jì)不僅鞏固了我以前學(xué)到的知識(shí)，而且在查閱各種資料的過(guò)程中我學(xué)習(xí)到了許多新的知識(shí)，明白了許多在學(xué)習(xí)過(guò)程中不曾明白的問(wèn)題，這對(duì)即將畢業(yè)的我可以說(shuō)是受益匪淺的。</p><p>

79、　　通過(guò)本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅鍛煉了我的綜合能力，更是完成了對(duì)精神和品質(zhì)的鍛煉；不僅提高了總知識(shí)運(yùn)用的能力，而且讓我對(duì)我所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)有了更深層次的理解。我相信這對(duì)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(jì)過(guò)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(jì)選題目時(shí)我真的很茫然，我不

80、知道我能做什么，或者說(shuō)是會(huì)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(jì)要領(lǐng)。在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到了很多的問(wèn)題，他都耐心的替我解答，讓我能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，整個(gè)過(guò)程中他不僅讓我學(xué)到了許多知識(shí)，也教會(huì)我面對(duì)問(wèn)題時(shí)如何解決問(wèn)題的方法。在此我再次對(duì)他說(shuō)聲謝謝。</p><p>　　另外在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)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(jiàn)，讓我的畢業(yè)設(shè)計(jì)更加的完善，在此對(duì)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(cè)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(dòng)測(cè)控系統(tǒng)控制模型的建立與研究【D】．長(zhǎng)沙·中南大

83、學(xué)，2007</p><p>　　[7] 祝瑞花．SMT設(shè)備的運(yùn)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(cè)與控制，國(guó)防工業(yè)出版社，2009．2</p><p>　　[9] 秦紅磊. 自動(dòng)測(cè)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(cè)技術(shù)，電子

84、工業(yè)出版社，2011.9</p><p>　　[11] 曹承志. 微型計(jì)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(jiǎn)化設(shè)計(jì) &

85、lt;/p><p>　　當(dāng)選擇一個(gè)溫度傳感器時(shí)，將不再局限于模擬輸出或數(shù)字輸出設(shè)備。現(xiàn)在有的傳感器類(lèi)型，會(huì)讓你有很大的選擇空間。在市場(chǎng)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(jí)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(jiǎn)單

86、信號(hào)在特定溫度時(shí)的設(shè)備已超過(guò)那些報(bào)告同時(shí)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(jiǎn)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(lèi)型可供選擇。</p><p><b>　　溫度傳感器的種類(lèi) </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(lèi) </p><p>　　在圖1中舉例說(shuō)明四種溫度傳

87、感器類(lèi)型。一種理想的模擬傳感器提供輸出電壓，這是一個(gè)完美的線性溫度 （A） 的功能。在數(shù)字 I/O 類(lèi)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(guò)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(bào)針的數(shù)字輸出將旅行的溫度限制。警報(bào)中斷微控制器時(shí)已經(jīng)超過(guò)溫度限制。這種類(lèi)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(lèi)型的數(shù)字輸出上。當(dāng)超過(guò)特定溫度的時(shí)候，Vout對(duì)溫度曲線是一個(gè)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(hào)”只不過(guò)是一個(gè)比較器的參考電壓。其他的類(lèi)型“正信號(hào)”部分在以頻率和方波的形式儲(chǔ)存以后被延遲，這些將會(huì)在以后討論。 </p><p>　　系統(tǒng)監(jiān)視器 （D） 是四種類(lèi)型當(dāng)中最復(fù)雜的集成電路。除了功能由數(shù)字 I/O 類(lèi)型提供外，當(dāng)電壓上升或下降到通過(guò)I/O 總線設(shè)置的極限的時(shí)候

89、這類(lèi)型裝置的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)報(bào)警。風(fēng)扇監(jiān)控和/或控制包含在這種類(lèi)型中的集成電路。在某些情況下，此類(lèi)設(shè)備用于決定一個(gè)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(guò)的溫度的功能。系統(tǒng)監(jiān)視器傳感器這里不討論，但簡(jiǎn)短提到溫度傳感器的類(lèi)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(shí)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(gè)模擬輸出溫度探測(cè)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(duì)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(cè)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(gè)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(gè)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(bào)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(hào)。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(lèi)型

93、裝置有多樣性的特點(diǎn)。遠(yuǎn)程溫度傳感，為了能夠遠(yuǎn)程測(cè)量，大多數(shù)的高效處理器提供一個(gè)溫度的模擬電壓芯片晶體。（晶體管的兩個(gè) p-n 結(jié)僅被使用）。圖 3 顯示了一個(gè)使用這種技術(shù)檢測(cè)的處理器。其他應(yīng)用利用離散的晶體管實(shí)現(xiàn)相同的功能。 </p><p>　　圖 3 設(shè)計(jì)的溫度傳感器可遠(yuǎn)程測(cè)試處理器芯片上的p-n結(jié)溫度 </p><p>　　這種類(lèi)型的傳感器的另一個(gè)重要特征是測(cè)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(cè)量的溫度超過(guò)極限的時(shí)候，它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高或低的溫度門(mén)限，對(duì)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(dòng)到周?chē)?huà)線范圍上面或下面，報(bào)警信號(hào)會(huì)中斷處理器。 </p><p>　　在圖 4 中畫(huà)一種類(lèi)似的裝置。而不是監(jiān)測(cè)一個(gè)p-n結(jié)溫度，它會(huì)檢測(cè)四個(gè)結(jié)和其內(nèi)部的溫度。因?yàn)镸axim的 MAX1668 消耗很小的

95、能量，它內(nèi)部的溫度接近周?chē)鷾囟?。周?chē)鷾囟鹊臏y(cè)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(cè)自己本地的溫度和四個(gè)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(cè)時(shí)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(guò)更改發(fā)送到風(fēng)扇的信號(hào)周期測(cè)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?yàn)槟承╋L(fēng)扇在PWM信號(hào)控制它的頻率下發(fā)出一種聽(tīng)得見(jiàn)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(gè)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(gè)線性模式控制方案 </p><p>　　當(dāng)溫度超出指定界限的時(shí)候，在這個(gè)集成電路提供中斷

97、微控制器的警告信號(hào)。這個(gè)被叫做過(guò)熱溫度的信號(hào)形式里，安全特征也被提供。如果溫度升到一個(gè)危險(xiǎn)級(jí)別的時(shí)候或軟件被鎖定，警報(bào)信號(hào)將不再有用。然而，溫度經(jīng)由 SMBus升高到一個(gè)水平，過(guò)熱能被直接用去關(guān)閉這個(gè)系統(tǒng)電源，沒(méi)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(lèi)廣泛使用在查找服務(wù)器、 電池組和硬磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中。為了增加服務(wù)器的可靠性，溫度在很多位置被檢測(cè)：在主板 （本質(zhì)上是在底盤(pán)內(nèi)部的

98、周?chē)鷾囟龋?，在處理器鋼模之?nèi)，和在其他發(fā)熱原件例如圖形加速器和硬磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)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(cè)依靠中心馬達(dá)的速度和周?chē)鷾囟鹊挠脖P(pán)驅(qū)動(dòng)器的溫度有兩個(gè)好的理由：在驅(qū)動(dòng)器中讀取錯(cuò)誤增加溫度極限。而且硬盤(pán) MTBF 大大改善溫度控制。通過(guò)測(cè)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(dòng)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(jiǎn)單的測(cè)量應(yīng)用軟件。這些集成電路產(chǎn)生邏輯輸出量 來(lái)自被測(cè)溫度，而且區(qū)別于數(shù)字輸入/輸出傳感器，因?yàn)樗麄冊(cè)谝粭l單線上輸出數(shù)據(jù)，與串行總線相對(duì)。 </p><p>　　在一個(gè)模擬正量傳感器的最簡(jiǎn)單的實(shí)例中，當(dāng)

100、特定的溫度被超過(guò)時(shí)，邏輯輸出出錯(cuò)；其它，是當(dāng)溫度降到一個(gè)溫度極限的時(shí)候。當(dāng)其他傳感器有確定的極限的時(shí)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(gòu)買(mǎi)一個(gè)特定的內(nèi)在溫度極限。這三個(gè)電路說(shuō)明這種類(lèi)型的設(shè)備的常見(jiàn)用途： 提供警告，關(guān)閉儀器，或開(kāi)啟風(fēng)扇。 </p><p>　　圖 6 溫度超過(guò)某一界限的時(shí)候，集成電路信號(hào)能報(bào)警和進(jìn)行簡(jiǎn)單的

101、開(kāi)/關(guān)風(fēng)扇控制 </p><p>　　當(dāng)需要讀實(shí)際溫度時(shí)，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(jì)數(shù)器，來(lái)自于這個(gè)類(lèi)型溫度傳感器的信號(hào)容易被轉(zhuǎn)換的溫度來(lái)測(cè)量。圖7中傳感器輸出頻率與周?chē)鷾囟瘸烧壤姆讲?。圖8中的設(shè)備很相似，但方波周期是與周?chē)鷾囟瘸杀壤摹?</p><p>　　圖 7 熱控制電路部分在絕對(duì)溫標(biāo)形式下，頻率與被測(cè)溫度成比例的產(chǎn)生方波的

102、溫度傳感器 </p><p>　　圖 8 這個(gè)溫度傳感器傳送它的周期與被測(cè)溫度成正比例的方波。因?yàn)橹话l(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(gè)溫度傳感器。當(dāng)微控制器的 I/O端口同時(shí)關(guān)閉在這根線上的所有傳感器的時(shí)候，開(kāi)始提取來(lái)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(lái)自每個(gè)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(shí)間范圍內(nèi)每個(gè)傳感器對(duì)閘門(mén)脈沖之后的時(shí)間編碼。分配給每個(gè)傳感器自己允許的時(shí)間范圍，這樣可以避免碰撞。</p><p>　　圖 9 用一條公共線與8個(gè)溫度傳感器連接的微控制器，而且從同一條線上接收每個(gè)傳感器傳送得溫度數(shù)據(jù)。 </p><p>　　通過(guò)這個(gè)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(gè)溫度傳感器被微控制器隔離的時(shí)候，成本被保持在一個(gè)最小量，因?yàn)橹恍枰粋€(gè)光絕緣體。這些傳感器在汽車(chē)制造HVAC應(yīng)用中也是很有效的，因?yàn)樗鼈儨p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(jì)師將會(huì)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(jì)師的能力將確保溫度傳感器很快會(huì)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