單相交流調(diào)功電路設(shè)計.doc

xxxx大學(xué)畢 業(yè) 論 文（設(shè)計） 題 目： 單相交流調(diào)功電路設(shè)計 姓 名： 學(xué) 院： 機電工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 2006.01 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 2010 年 6 月 18 日畢業(yè)論文（設(shè)計）誠信聲明本人聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計）是在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果，論文中引用他人的文獻、數(shù)據(jù)、圖表、資料均已作明確標注，論文中的結(jié)論和成果為本人獨立完成，真實可靠，不包含他人成果及已獲得青島農(nóng)業(yè)大學(xué)或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。論文（設(shè)計）作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)論文（設(shè)計）版權(quán)使用授權(quán)書本畢業(yè)論文（設(shè)計）作者同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文（設(shè)計）的復(fù)印件和電子版，允許論文（設(shè)計）被查閱和借閱。本人授權(quán)青島農(nóng)業(yè)大學(xué)可以將本畢業(yè)論文（設(shè)計）全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本畢業(yè)論文（設(shè)計）。本人離校后發(fā)表或使用該畢業(yè)論文（設(shè)計）或與該論文（設(shè)計）直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時，單位署名為青島農(nóng)業(yè)大學(xué)。論文（設(shè)計）作者簽名： 日期： 年 月 日指 導(dǎo) 教 師 簽 名： 日期： 年 月 日 目 錄摘 要IAbstractII1 緒論11.1 課題的背景與意義11.2 課題的應(yīng)用與展望21.3 系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容32 單相交流調(diào)功電路總體設(shè)計42.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計42.2 具體設(shè)計考慮43 硬件電路設(shè)計63.1 主機設(shè)計63.1.1 AT89C52單片機63.1.2 單片機復(fù)位電路的設(shè)計83.1.3 報警電路的設(shè)計93.2 LED動態(tài)掃描顯示電路的設(shè)計103.2.1 LED數(shù)碼管103.2.2 LED數(shù)碼管的顯示方式103.2.3 LED數(shù)碼管的驅(qū)動電路113.3 鍵盤電路的設(shè)計123.4過零檢測電路的設(shè)計133.4.1電壓比較器LM393133.4.2 電壓過零點檢測電路143.5 晶閘管觸發(fā)電路的設(shè)計153.5.1 晶閘管的工作原理153.5.2 可控硅觸發(fā)電路163.6 溫度檢測電路設(shè)計173.6.1 DS18B20數(shù)字溫度傳感器173.6.2 DS18B20工作原理183.7 光電隔離驅(qū)動電路設(shè)計194 系統(tǒng)軟件設(shè)計214.1 鍵盤掃描及LED顯示子程序的設(shè)計214.2 DS18B20溫度讀取程序的設(shè)計224.3 系統(tǒng)主控程序的設(shè)計255 系統(tǒng)調(diào)試275.1 硬件調(diào)試275.2 軟件調(diào)試286 結(jié)論29參考文獻30致謝31附錄1：程序清單32附錄2：系統(tǒng)硬件總體電路原理圖39單相交流調(diào)功電路設(shè)計摘 要本文主要從硬件和軟件兩方面介紹了AT89C52單片機的電阻爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計思路。選用單片機作為系統(tǒng)的主控制器，溫度傳感器用來將采集的溫度反饋信號送人單片機中進行處理，由單片機輸出信號控制晶閘管的導(dǎo)通，以此來控制電阻爐的溫度，調(diào)節(jié)其輸出功率，從而達到交流調(diào)功的目的。本單片機溫度控制系統(tǒng)的具體指標要求是，對電阻爐加熱溫度調(diào)整范圍為4080，溫度控制精度小于3,系統(tǒng)可設(shè)定最高限和最低限的報警溫度值，軟件設(shè)計須能進行人機對話?？紤]到本系統(tǒng)控制對象為電阻爐，是一個大延遲環(huán)節(jié)，且溫度調(diào)節(jié)范圍較寬，所以本系統(tǒng)對過渡過程時間不予要求。關(guān)鍵詞： 單片機；電阻爐；溫度傳感器；溫度控制The single phase AC adjusts the merit circuit designAbstractThe design of single-chips temperature control system is introduced from hardware and software. Using the single chip as main controller, the temperature sensor is used to give as gifts collected temperature feedback signal processing microcomputer, and the output signal from the microcontroller controls the thyristors conduction, resistance furnace in order to control the temperature and adjust the output power, so as to achieve the purpose of sharing power adjust. The Temperature Control System of the specific target requirement is adjusted for resistance furnace heating temperature range which is 40 80 . Temperature control accuracy is less than 3 . The system can set a maximum limit and minimum alarm temperature. The software can be designed man-machine dialogue. Taking into account the system controling subjects resistance furnace is a large delay link, and the wide range of temperature control, so that the system is not required transition time.Keywords: Single Chip Microcomputer；Resistance fumier；Temperature sensor；Temperature controlling391 緒論1.1 課題的背景與意義在近四十年的時間里，電子計算機的發(fā)展經(jīng)歷了從電子管、晶體管、中小規(guī)模集成電路到大規(guī)模集成電路這樣四個階段，尤其是隨著半導(dǎo)體集成技術(shù)的飛躍發(fā)展，七十年代初誕生了一代新型的電子計算機微型計算機，使得計算機應(yīng)用日益廣泛；而單片微型計算機的問世，則更進一步推動了這一發(fā)展趨勢，使計算機應(yīng)用滲透到各行各業(yè)，達到了前所未有的普及程度。一個由微電子技術(shù)為先導(dǎo)，計算機技術(shù)為標志，包括新材料、宇航、生物工程、海洋工程等多種學(xué)科在內(nèi)的新技術(shù)革命正在興起。在國內(nèi)，由于單片機具有功能強、體積小、可靠性好、和價格低廉等獨特優(yōu)點，因此，在智能儀器儀表、工業(yè)自動控制、計算機智能終端、家用電器、兒童玩具等許多方面，都已得到了很好的應(yīng)用，因而受到人們高度重視，取得了一系列科研成果，成為傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造和新產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想機種，具有廣闊的發(fā)展前景1。隨著現(xiàn)代工業(yè)的逐步發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度、壓力、流量和液位是四種最常見的過程變量。其中，溫度是一個非常重要的過程變量。在冶金工業(yè)、化工工業(yè)、電力工業(yè)、機械加工和食品加工等許多領(lǐng)域，都需要對各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐的溫度進行控制。然而，用常規(guī)的控制方法，潛力是有限的，難以滿足較高的性能要求。采用單片機來對它們進行控制不僅具有控制方便、簡單和靈活性大的優(yōu)點，而且可以大幅度提高被測溫度的技術(shù)指標，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，單片機對溫度的控制問題是一個工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的控制問題。溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學(xué)反應(yīng)過程都與溫度密切相關(guān)，因此溫度控制是生產(chǎn)自動化的重要任務(wù)。溫度控制在工業(yè)生產(chǎn)中十分普遍，無論何種場合其溫控主電路采用晶閘管作為無觸點開關(guān)為理想選擇，溫度控制器則可采用儀表、PLC、微型機等。近來相繼出現(xiàn)的各種應(yīng)用于交、直流系統(tǒng)的晶閘管模塊，將同步觸發(fā)和晶閘管主電路集成為一體，使得晶閘管的應(yīng)用更為簡單方便2。溫度的測量和控制在工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用。 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科研以及日常生活等領(lǐng)域占有重要的地位。溫度控制系統(tǒng)是人類供熱、取暖的主要設(shè)備的驅(qū)動來源，它的出現(xiàn)迄今已有兩百余年的歷史。期間：從低級到高級，從簡單到復(fù)雜，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和對溫度控制精度要求的不斷提高，溫度控制系統(tǒng)的控制技術(shù)得到迅速發(fā)展。目前智能溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會生活、工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，成為發(fā)展國民經(jīng)濟的重要熱工設(shè)備之一。在現(xiàn)代化的建設(shè)中，能源的需求非常大，然而我國的能源利用率極低，所以實現(xiàn)溫度控制的智能化，有著極為重要的實際意義。1.2 課題的應(yīng)用與展望隨著電子技術(shù)以及應(yīng)用需求的發(fā)展，單片機技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，在高集成度，高速度，低功耗以及高性能方面取得了很大的進展。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)有了更高的飛躍，我們現(xiàn)在完全可以運用單片機和電子溫度傳感器對某處進行溫度檢測，而且我們可以很容易地做到多點的溫度檢測，如果對此原理圖稍加改進，我們還可以進行不同地點的實時溫度檢測和控制。溫度是工業(yè)控制中主要的被控參數(shù)之一，特別是在冶金、化工、建材、食品、機械等工業(yè)中，具有舉足重輕的作用，因此,溫度控制系統(tǒng)是典型的控制系統(tǒng)。對于不同場所、不同工藝、所需溫度高低范圍不同、精度不同，則采用的測溫元件、測溫方法以及對溫度的控制方法也將不同；產(chǎn)品工藝不同、控制溫度的精度不同、時效不同，則對數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，對溫度的測控方法多種多樣。隨著電子技術(shù)和微型計算機的迅速發(fā)展，微機測量和控制技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。利用微機對溫度進行測控的技術(shù)，也便隨之而生，并得到日益發(fā)展和完善，越來越顯示出其優(yōu)越性。目前，單片微機已普遍地作用于生產(chǎn)過程的自動控制領(lǐng)域中。單片機以其體積小、價格低廉、可用其構(gòu)成計算機控制系統(tǒng)中的智能控制單元和可靠性高等特點, 受到廣大工程技術(shù)人員的重視。溫度是生產(chǎn)過程中最常見的物理量，許多生產(chǎn)過程是以溫度作為其被控參數(shù)的。因此，溫度控制系統(tǒng)是典型的控制系統(tǒng)3。溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從生產(chǎn)的溫度控制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高, 同日本、美國、德國等先進國家相比有著較大差距5。國外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速, 并在智能化、自適應(yīng)、參數(shù)自整定等方面取得成果。日本、美國、德國、瑞典等技術(shù)領(lǐng)先, 都生產(chǎn)出了一批商品化的、性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器儀表, 并在各行業(yè)廣泛應(yīng)用。目前, 國外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度、智能化、小型化等方面快速發(fā)展。在對電阻爐溫控系統(tǒng)的設(shè)計中，提出了一種以可控硅過零調(diào)功方式實現(xiàn)溫度控制。該方案采用過零觸發(fā)方式，使可控硅輸出完整的正弦波電壓，不僅無高次諧波產(chǎn)生，而且不影響電網(wǎng)電壓，不干擾通訊設(shè)備。系統(tǒng)的可控硅過零觸發(fā)與主回路控制由軟硬件協(xié)同完成，其中軟件承擔了主要的控制任務(wù)，從而簡化了硬件設(shè)計，便于檢修和維護。此外，通過對調(diào)功電路的主電路、控制電路，硬件設(shè)計，能使學(xué)生更好的了解電力電子系統(tǒng)的組成、控制思想，熟悉硬件焊接、調(diào)試等等，這無論是對今后的學(xué)習(xí)和工作都會有一個很好的幫助。1.3 系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容本文對基于AT89C52單片機溫度控制系統(tǒng)中的硬件部分的七大模塊逐一進行闡述，對其軟件部分實行模塊化設(shè)計。掌握系統(tǒng)的工作原理及原理圖，并用protel軟件繪制出系統(tǒng)原理圖，利用C語言對軟件部分中的主程序和各個子程序進行設(shè)計。在開始設(shè)計硬件電路時，應(yīng)該根據(jù)實際應(yīng)用環(huán)境及應(yīng)用需求來確定系統(tǒng)的整體設(shè)計目標及相應(yīng)功能，并選擇實現(xiàn)目標的最佳設(shè)計方案。在選擇硬件時，圍繞著低成本，低功耗，高穩(wěn)定性的目標，了解AT89C52單片機的工作原理，DS18B20數(shù)字溫度傳感器以及LM393電壓比較器電路的運行方式和主要特點，并以其為核心組成系統(tǒng)，設(shè)計系統(tǒng)的主程序和各個子模塊設(shè)計。本課題的設(shè)計內(nèi)容包括硬件和軟件兩部分。系統(tǒng)的硬件部分包括： 鍵盤電路及LED數(shù)碼管動態(tài)顯示電路設(shè)計，鍵盤用來啟動系統(tǒng)和改變預(yù)設(shè)的溫度值，數(shù)碼管用來顯示18B20采集的溫度值。過零檢測電路設(shè)計，用來生成觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通的方波。 晶閘管觸發(fā)電路設(shè)計，控制晶閘管的導(dǎo)通。 溫度檢測電路設(shè)計，運用18B20實現(xiàn)測溫。 光電隔離驅(qū)動電路設(shè)計，用光藕實現(xiàn)隔離驅(qū)動，以保護電路。 設(shè)計以AT89C52為核心的單片機控制系統(tǒng)，完成整個系統(tǒng)的控制，以及需要的外圍擴展電路。 繪制系統(tǒng)的整體電路原理圖。軟件系統(tǒng)的設(shè)計包括： 鍵盤掃描及LED顯示子程序的設(shè)計。18B20溫度讀取程序的設(shè)計。系統(tǒng)整體主程序的設(shè)計。2 單相交流調(diào)功電路總體設(shè)計 根據(jù)功能和指標要求，本系統(tǒng)可以從元件級開始設(shè)計，選用AT89C52單片機為主控機,通過擴展必要的外圍接口電路，實現(xiàn)對電阻爐溫度的測量和控制。2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計該溫控系統(tǒng)以AT89C52單片機為核心，由溫度檢測電路、鍵盤顯示電路、過零檢測電路、晶閘管觸發(fā)電路及光電隔離驅(qū)動電路共同組成。在系統(tǒng)中，預(yù)設(shè)溫度的設(shè)置，溫度值及誤差顯示，控制參數(shù)的設(shè)置、運行和復(fù)位等功能由鍵盤及顯示電路完成，如圖2-1所示。圖2-1 系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)框圖此電阻爐溫控系統(tǒng)，采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集電阻爐的溫度，用4位共陽極LED數(shù)碼管顯示即時溫度，鍵盤調(diào)整預(yù)設(shè)溫度，可實現(xiàn)系統(tǒng)的溫度調(diào)控，持續(xù)運行，使系統(tǒng)具有良好的可靠性、擴展性、人性化設(shè)計和較低的生產(chǎn)成本性能。2.2 具體設(shè)計考慮本次設(shè)計的溫度控制范圍4080，溫度誤差要求在3左右，采用高精度的數(shù)字溫度傳感器DS18B20來實現(xiàn)測溫。在傳統(tǒng)的模擬信號溫度測量系統(tǒng)中，需要很好的解決引線誤差補償問題、多點測量切換誤差問題和放大電路零點漂移誤差問題等技術(shù)問題，才能夠達到較高的測量精度。另外一般監(jiān)控現(xiàn)場的電磁環(huán)境都非常惡劣，各種干擾信號較強，模擬溫度信號容易受到干擾而產(chǎn)生測量誤差，影響測量精度。因此，在溫度測量系統(tǒng)中，采用抗干擾能力強的新型數(shù)字溫度傳感器是解決這些問題的最有效方案，新型數(shù)字溫度傳感器DS18B20具有體積更小、精度更高、適用電壓更寬、采用一線總線、可組網(wǎng)等優(yōu)點，在實際應(yīng)用中取得了良好的測溫效果4。從圖2-1我們可以看出，整個系統(tǒng)也可劃分為控制電路部分、加熱電路部分和測溫電路三部分?？刂齐娐肥怯蓡纹瑱C來處理給定信號和反饋信號，發(fā)出相應(yīng)的指令來控制可控硅，是系統(tǒng)的核心。AT89C52對溫度的控制是通過可控硅調(diào)功電路實現(xiàn)的。在給定的周期T內(nèi)，單片機只要改變可控硅的接通時間便可改變電阻爐的功率，調(diào)節(jié)電阻爐的溫度，從而達到調(diào)功的目的。而可控硅的導(dǎo)通可以通過可控硅極上觸發(fā)脈沖控制。該觸發(fā)脈沖由單片機用軟件在P2.1和P2.2引腳上產(chǎn)生，受過零同步脈沖同步后經(jīng)光耦合管和驅(qū)動管輸出送到可控硅的門極上。過零同步脈沖是一種50HZ交流電壓過零時刻的脈沖，可使可控硅在交流電壓正弦波過零時觸發(fā)導(dǎo)通。該脈沖一方面作為可控硅的觸發(fā)同步脈沖加到控制電路中，另一方面還可作為計數(shù)脈沖加到單片機的P2.3口5-6。加熱電路用來實現(xiàn)對系統(tǒng)的升溫加熱達到預(yù)設(shè)的溫度。本次設(shè)計的溫度控制范圍4080，當溫度沒有達到要求時，單片機將控制反并聯(lián)晶閘管的通斷特性來決定加熱電路的導(dǎo)通與關(guān)斷。系統(tǒng)可設(shè)定最高限和最低限的報警溫度值，當預(yù)設(shè)溫度超出調(diào)整范圍時系統(tǒng)會顯示錯誤和發(fā)出報警聲。3 硬件電路設(shè)計3.1 主機設(shè)計3.1.1 AT89C52單片機AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含3個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口。片內(nèi)含8K bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，內(nèi)置功能強大的微型計算機的AT89C52提供了高性價比的解決方案7。AT89C52的主要特性如下： 壽命達1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：10年 全靜態(tài)工作：0Hz24MHz 三級程序存儲器鎖定2568位內(nèi)部RAM 32可編程I/O線 3個16位定時器/計數(shù)器5個中斷源可編程串行通道低功耗閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時鐘電路AT89C52引腳排列如圖3-1所示，引腳功能如下： 圖3-1 AT89C52引腳排列VCC（40）：5VGND（20）：接地P0口（3932）：P0口為8位漏極開路雙向I/O口，每個引腳可吸收8個TTL門電流。P1口（18）：P1口是從內(nèi)部提供上拉電阻器的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收和輸出4個TTL門電流。 P2口（2128）：P2口為內(nèi)部上拉電阻器的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收和輸出4個TTL門電流。 P3口（1017）：P3口是8個帶有內(nèi)部上拉電阻器的雙向I/O口，可接收和輸出4個TTL門電流，P3口也可作為AT89C52的特殊功能口。 RST（9）：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位時，要保持RST引腳2個機器周期的高電平時間。ALE/PROG（30）：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)儲存器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低位字節(jié)，在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6，它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的，要注意的是，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過1個ALE脈沖。 /PSEN（29）：外部程序存儲器的讀選通信號。當AT89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次/PSEN有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次/PSEN信號。/EA/VPP（31）：外部訪問允許。當/EA端保持低電平（接地）時，外部程序存儲器地址為（0000HFFFFH）不管是否有內(nèi)部程序存儲器，當/EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。FLASH存儲器編程期間，此引腳也用于施加上+12V的編程允許電源（VPP）。 XTAL1（19）：反向振蕩器放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2（18）：來自反向振蕩器的輸出。 3.1.2 單片機復(fù)位電路的設(shè)計復(fù)位是單片機的初始化操作，只需要給單片機的復(fù)位引腳RST加上大于2個機器周期（即24個時鐘振蕩周期）的高電平就可以使AT89C52復(fù)位。另外，在復(fù)位有效期間，AT89C52的ALE的引腳為高電平，且內(nèi)部RAM的狀態(tài)不受復(fù)位的影響。除PC之外，復(fù)位操作還對其他一些寄存器有影響。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡單的上電自動復(fù)位電路，其是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。當電源VCC接通時只要電壓上升時間不超過1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位。本系統(tǒng)采用按鈕復(fù)位的方式，電路圖如圖3-2所示。圖3-2 單片機復(fù)位電路 3.1.3 報警電路的設(shè)計報警電路由一個三極管和蜂鳴器組成。當溫度值在設(shè)定的范圍時，系統(tǒng)AT89C52的P1.5引腳始終保持低電平；當系統(tǒng)溫度超過了設(shè)定的溫度限度時，AT89C52的P1.5引腳會發(fā)出高電平信號，使三極管接通，蜂鳴器被接通后會發(fā)出報警提示。圖3-3為報警電路的電路圖。圖3-3 報警電路3.2 LED動態(tài)掃描顯示電路的設(shè)計3.2.1 LED數(shù)碼管LED顯示器是由一些發(fā)光二極管組成的顯示器，由于其成本低廉，配置靈活，并且與單片機接口方便，因此得到了廣泛的使用。在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是7段LED，這7段LED顯示塊中有8個發(fā)光二極管，故也稱做8段數(shù)碼管。其中7個發(fā)光二極管構(gòu)成7筆字形”8”，一個發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點的“”。七段發(fā)光二極管，再加上一個小數(shù)點位，共計8段，因此提供給LED顯示器的字形數(shù)據(jù)正好一個字節(jié)。8段數(shù)碼管的引腳圖如3-3所示。圖3-3 數(shù)碼管引腳圖LED數(shù)碼管又可分為共陰極和共陽極兩種，共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管陰極共地，當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮；共陽極LED顯示器的發(fā)光二極管陽極并接（在系統(tǒng)中，接驅(qū)動電源），當某個發(fā)光二極管的陰極為低電平時，發(fā)光二極管點亮。3.2.2 LED數(shù)碼管的顯示方式在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，LED數(shù)碼管顯示方式有兩種：靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個顯示器各筆畫段都要獨占具有鎖存功能的輸出口線，CPU把欲顯示的字形代碼送到輸出口上，就可以使顯示器顯示出所需的數(shù)字或符號，此后，即使CPU不再去訪問它，顯示的內(nèi)容也不會消失（因為各筆畫段接口具有鎖存功能）。靜態(tài)顯示的優(yōu)點是顯示程序十分簡單，顯示亮度大，由于CPU不必經(jīng)常掃描顯示器，所以節(jié)約了CPU的工作時間。但靜態(tài)顯示也有其缺點，主要是占用I/O口線較多，硬件成本也較高，所以靜態(tài)顯示常用在顯示器數(shù)目較少的應(yīng)用系統(tǒng)中。動態(tài)掃描顯示是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的顯示方式之一。本設(shè)計采用數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示方式，動態(tài)掃描顯示是把所有顯示器的8個筆畫段的各同段名端互相并接在一起，并把它們接到字段輸出口上。為了防止各個顯示器同時顯示相同的數(shù)字，各個顯示器的公共端COM還要受到另一組信號控制，即把它們接到位輸出口上。這樣，對于一組LED數(shù)碼管需要由兩組信號來控制：一組是字段輸出口輸出的字形代碼，用來控制顯示的字形，稱為斷碼；另一組是位輸出口輸出控制信號，用來選擇第幾位數(shù)碼管工作，稱為位碼。在這兩組信號的控制下，可以一位一位地輪流點亮各個數(shù)碼管顯示各自的數(shù)碼，以實現(xiàn)動態(tài)掃描顯示。在輪流點亮一遍的過程中，每位顯示器點亮的時間則是極為短暫的（15ms）。由于LED具有余輝特性以及人眼視覺的暫留性，盡管各位數(shù)碼管實際上是分時斷續(xù)地顯示，但只要適當選取掃描頻率，給人眼的視覺印象就會是連續(xù)穩(wěn)定地顯示，并不察覺有閃爍現(xiàn)象。動態(tài)掃描顯示由于各個數(shù)碼管的字段線是并聯(lián)使用的，因而簡化了硬件線路8。3.2.3 LED數(shù)碼管的驅(qū)動電路LED數(shù)碼管一般要通過集成電路驅(qū)動才能正常顯示，本電路采用了三極管8550來驅(qū)動LED數(shù)碼管。8550是電子電路中常用到的小功率PNP型晶體三極管，其引腳圖如3-4所示。圖3-4 8550引腳圖LED數(shù)碼管的正向壓降Vf一般為2V左右，每一段工作電流為510mA，則七段全亮電流為3570mA，若用8550直接驅(qū)動，每段電流將超過LED的最大額定電流值，容易燒壞數(shù)碼管。因此使用時，必須在每段分別串入幾百歐的限流電阻，將每段電流限制在510mA為宜。8550驅(qū)動數(shù)碼管顯示原理圖如圖3-5所示：圖3-5 8550驅(qū)動數(shù)碼管顯示原理圖P3口輸出端通過1K限流電阻連接到8550的基極上，產(chǎn)生位選通信號，以控制要在哪一位上顯示數(shù)字，P0口則通過限流電阻連接到LED段選線上，來控制要顯示什么樣的數(shù)字。3.3 鍵盤電路的設(shè)計對于一個優(yōu)秀的、完整的的控制系統(tǒng)來說，人機對話功能是必不可少的，鍵盤是人機對話的重要接口，用鍵盤實現(xiàn)設(shè)溫，具有快捷、方便等特點，便于用戶操作。本系統(tǒng)采用一種44矩陣式鍵盤電路，矩陣式鍵盤適用于按鍵數(shù)量較多的場合，它由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點上，行線、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。矩陣式鍵盤如圖3-6所示。圖3-6 矩陣式鍵盤電路它使用AT89C52的P1口，通過鍵盤掃描讀取鍵值，并執(zhí)行相應(yīng)的操作。本設(shè)計共用了2個按鍵，分別用來調(diào)整溫度的預(yù)設(shè)值。3.4 過零檢測電路的設(shè)計本設(shè)計采用電壓過零檢測電路的設(shè)計，電壓過零檢測電路通過電壓比較器對輸出電壓過零點進行檢測，進而得到同步方波，從而作為晶閘管控制極的觸發(fā)信號。在本畢業(yè)設(shè)計中采用LM393電壓比較器來實現(xiàn)電壓的過零點檢測9。3.4.1電壓比較器LM393LM393是由兩個獨立的、高精度電壓比較器組成的集成電路，失調(diào)電壓低，它專為獲得寬電壓范圍、單電源供電而設(shè)計，也可以雙電源供電，而且無論電源電壓大小，電源消耗的電流都很小。它的引腳排列如圖3-7所示，引出端的名稱、功能和用法見表1 。圖3-7 LM393內(nèi)部方框圖表1 LM393引出端功能該電路的特點如下： 1）工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作，2）單電源： 236V；3）雙電源：118V； 4）消耗電流小，ICC=0.8mA； 5）輸入失調(diào)電壓小，VIO=2mV； 6）共模輸入電壓范圍寬，VIC=0VCC-1.5V； 7）輸出與TTL，DTL，MOS，CMOS等兼容； 8）輸出可以用開路集電極連接“或”門； 9）采用雙列直插8腳塑料封裝（DIP8）和微形的雙列8腳塑料封裝（SOP8） 。3.4.2 電壓過零點檢測電路輸入電壓通過降壓變壓器后得到一個50Hz的交流信號，電壓過零點檢測電路圖如圖3-8所示：圖3-8 電壓過零檢測電路本論文中選用的降壓變壓器為220V：3V，變壓器輸出電壓經(jīng)過R1接到電壓比較器的正向輸入端；5V通過R2、R3分壓得到兩個比較器的基準電壓；R3和C1組成了RC低通濾波器；其中R2為10K，來調(diào)節(jié)由于RC低通濾波器產(chǎn)生的微小相位偏移；R3為10K，所以LM393的2、5腳電壓約等于0。R4、R5為上拉電阻。電壓過零檢測電路的輸出為同步方波，其1腳、7腳輸出分別如圖3-9、圖3-10所示。圖3-9 電壓過零檢測輸出端1輸出電壓波形圖3-10 電壓過零檢測輸出端2輸出電壓波形從圖3-9和圖3-10可得，輸出端1輸出電壓波形和輸出端2輸出電壓波形相反。3.5 晶閘管觸發(fā)電路的設(shè)計3.5.1 晶閘管的工作原理晶閘管有三個極，分別為陽極A，陰極K和門極（控制極）G，晶閘管內(nèi)部是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，分別命名為P1、N1、P2、N2四個區(qū)。P1區(qū)引出陽極A，N2區(qū)引出陰極K，P2區(qū)引出門極G，四個區(qū)形成J1、J2、J3三個PN結(jié)。如果正向電壓（陽極高于陰極）加到器件上，則J2處于反向偏置狀態(tài)，器件A、K兩端之間處于阻斷狀態(tài)，只能流過很小的漏電流。如果反向電壓加到器件上，則J1和J3反偏，該器件也處于阻斷狀態(tài)，僅有極小的反向漏電流流過。晶閘管導(dǎo)通的的工作原理可以用雙晶體管模型來解釋，如圖3-11所示。如在器件上取一傾斜的截面，則晶閘管可以看作由P1N1P2和N1P2N2構(gòu)成的兩個晶體管V1、V2組成。如果外電路向門極注入電流IG，也就是注入驅(qū)動電流，則IG 流入晶體管V2的基極，即產(chǎn)生集電極電流IC2，它構(gòu)成晶體管V1的基極電流，放大成集電極電流IC1，又進一步增大V2的基極電流，如此形成強烈的正反饋，最后V1和V2進入完全飽和狀態(tài)，即晶閘管導(dǎo)通。此時如果撤掉外電路注入門極的電流IG，晶閘管由于內(nèi)部已形成了強烈的正反饋會仍然維持導(dǎo)通狀態(tài)。而若要使晶閘管關(guān)斷，必須去掉陽極所加的正向電壓，或者給陽極施加反壓，或者設(shè)法使流過晶閘管的電流降低到接近于零的某一數(shù)值以下，晶閘管才能關(guān)斷。所以，對晶閘管的驅(qū)動過程更多的是稱為觸發(fā)，產(chǎn)生注入門極的觸發(fā)電流IG的電路稱為門極觸發(fā)電路。也正是由于通過其門極只能控制其開通，不能控制其關(guān)斷，所以晶閘管才被稱為半控型器件10。圖3-11 晶閘管導(dǎo)通的的工作原理綜上分析可知，晶閘管正常工作時的特性如下：當晶閘管承受反向電壓時，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導(dǎo)通；當晶閘管承受正向電壓時，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能導(dǎo)通；晶閘管一旦導(dǎo)通，門極就失去控制作用，不論門極觸發(fā)電流是否還存在，晶閘管都保持導(dǎo)通；若要使已導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷，只能利用外加電壓和外電路的作用使流過晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下。3.5.2 可控硅觸發(fā)電路單片機對溫度的控制是通過兩個反并聯(lián)二極管實現(xiàn)的。如單片機溫度控制系統(tǒng)電路原理圖所示，反并聯(lián)二極管和加熱爐串接在交流220V、50Hz的主電路。在給定周期T內(nèi)，單片機只要改變可控硅管的接通時間即可改變加熱爐的功率，以達到調(diào)節(jié)溫度的目的。可控硅接通時間可以通過可控硅控制極上觸發(fā)脈沖控制。該觸發(fā)脈沖由單片機用軟件在P3.2引腳上產(chǎn)生，在過零同步脈沖同步后經(jīng)光電耦合管和驅(qū)動器輸出送到可控硅的控制極上11-12。該觸發(fā)信號經(jīng)電壓過零檢測電路通過電壓比較器對輸出電壓過零點進行檢測，得到同步方波，此同步方波連接到單片機的P2.3口，經(jīng)過單片機的控制，由P2.1和P2.2輸出后，經(jīng)光電隔離驅(qū)動電路輸出到可控硅的控制極上。采用過零觸發(fā)方式，使可控硅輸出完整的正弦波電壓，不僅無高次諧波產(chǎn)生，而且不影響電網(wǎng)電壓，因此，不用考慮諧波污染帶來的問題，簡化了電路設(shè)計。3.6 溫度檢測電路設(shè)計3.6.1 DS18B20數(shù)字溫度傳感器DS18B20數(shù)字溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，他能直接讀取被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式13。DS18B20的性能特點如下：獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信；多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能；無須外部器件；可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.05.5V；零待機功耗；溫度以9或12位數(shù)字；用戶可定義報警設(shè)置；報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件；負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒壞，但不能正常工作；DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的外形及管腳排列如下圖3-12，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖3-13所示。圖3-12 DS18B20的外形及管腳排列DS18B20引腳定義：(1)DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端； (2)GND為電源地； (3)VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。3.6.2 DS18B20工作原理DS18B20測溫原理如圖3-14所示。器件中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入。器件中還有一個計數(shù)門，當計數(shù)門打開時，DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進行計數(shù)進而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將-55所對應(yīng)的一個基數(shù)分別置入減法計數(shù)器1、溫度寄存器中，計時器1和溫度寄存器被預(yù)置在-55所對應(yīng)的一個基數(shù)值。減法計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當減法計數(shù)器1的預(yù)置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，計數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)器門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直到溫度寄存器值大致被測溫度值。圖3-14 DS18B20測溫原理另外，由于DS18B20單線通信功能是分時完成的，它有嚴格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對DS18B20的各種操作按協(xié)議進行。操作協(xié)議為：初始化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）發(fā)ROM功能命令發(fā)存儲器操作命令處理數(shù)據(jù)。圖3-15為系統(tǒng)的溫度檢測電路。圖3-15 溫度檢測電路3.7 光電隔離驅(qū)動電路設(shè)計這部分電路是單片機與電阻爐加熱器的接口。由于電阻爐的加熱電壓大于單片機的工作電壓，為了避免燒壞單片機系統(tǒng)，采用光電隔離電路。而由單片機產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖信號，經(jīng)單片機I/O端口輸出，能否可以直接觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，不僅與晶閘管的門極觸發(fā)參數(shù)有關(guān)，也與單片機I/O口的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動能力有關(guān)。當單片機I/O口的驅(qū)動能力不足以直接驅(qū)動晶閘管導(dǎo)通時，還必須通過光耦合器傳遞觸發(fā)驅(qū)動脈沖信號，來觸發(fā)晶閘管14。本設(shè)計驅(qū)動隔離電路應(yīng)用光耦合器（optical coupler，英文縮寫為OC）亦稱光電隔離器，簡稱光耦。光耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號放大。電信號送入光電耦合器的輸入端時，發(fā)光二極體通過電流而發(fā)光，光敏元件受到光照后產(chǎn)生電流，CE導(dǎo)通；當輸入端無信號，發(fā)光二極體不亮，光敏三極管截止，CE不通。對于數(shù)位量，當輸入為低電平“0”時，光敏三極管截止，輸出為高電平“1”；當輸入為高電平“1”時，光敏三極管飽和導(dǎo)通，輸出為低電平“ 0”。這就完成了電光電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強的共模抑制能力。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計算機數(shù)字通信及實時控制中作為信號隔離的接口器件，可以大大增加計算機工作的可靠性15-16。本設(shè)計選取P521GR作為驅(qū)動電路的光耦合器,驅(qū)動電路如圖3-15所示。圖3-15 光耦隔離驅(qū)動光耦合器的主要優(yōu)點是：信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實現(xiàn)了電氣隔離，輸出信號對輸入端無影響，抗干擾能力強，工作穩(wěn)定，無觸點，使用壽命長，傳輸效率高。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計單相交流調(diào)功電路設(shè)計由硬件和軟件組成，在完成系統(tǒng)的硬件部分后，還需要有軟件的支持，系統(tǒng)才可以實現(xiàn)各種功能，將硬件部分的功能充分發(fā)揮出來。基于單片機的控制系統(tǒng)需要對單片機進行軟件編程才可實現(xiàn)它的控制功能，本系統(tǒng)中單片機編程采用C語言，軟件設(shè)計過程中，采用合理的設(shè)計結(jié)構(gòu)是很重要的，程序設(shè)計采用模塊化思想。系統(tǒng)軟件設(shè)計的采用先部分后整體的思路，將系統(tǒng)中需要用到的功能程序分塊寫出，各個功能的程序?qū)懗勺映绦虻男问?，到最后根?jù)系統(tǒng)總體實現(xiàn)的功能將所有的模塊組合，在主程序中只需調(diào)用相應(yīng)的模塊即可。這種設(shè)計思路便于調(diào)試修改，而且整個主程序控制思路清晰明了?，F(xiàn)將本系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計步驟細分如下： 模塊的劃分：單相交流調(diào)功電路設(shè)計由鍵盤掃描模塊、數(shù)碼管顯示模塊、溫度讀取模塊和溫度比較模塊組成。在編程的過程中逐個模塊編寫調(diào)試，這樣在整體調(diào)試的過程中出現(xiàn)問題時，可以分別檢測各個模塊確定問題的所在。 控制流程的繪制：在進行模塊編程前，先將各個模塊的控制思路繪制成流程圖，在編寫程序時以此為據(jù)進行編寫，編寫的過程中再不斷完善和細化流程圖。 程序編制：程序流程圖完成后，對各個模塊進行程序的編寫，編寫程序時進行硬件資源分配，如存儲空間地址分配，將程序中用到的內(nèi)存單元進行定義，避免在最終的程序整合中修改的繁瑣。模塊化程序編寫完成后，進行主程序的編寫，將各個模塊串起來實現(xiàn)系統(tǒng)的總體功能。4.1 鍵盤掃描及LED顯示子程序的設(shè)計系統(tǒng)中的鍵盤程序采用獨立按鍵掃描的方式設(shè)計，每按下一次按鍵，按鍵計數(shù)值加1，鍵盤程序中有軟件延時去抖，且一次按鍵僅執(zhí)行一次按鍵功能操作，這樣處理可以避免重復(fù)操作。顯示系統(tǒng)是人機進行信息傳遞的接口系統(tǒng)，本系統(tǒng)作為一個溫度控制系統(tǒng)，必須通過顯示系統(tǒng)了解當前溫度值和設(shè)定溫度值。在單片機系統(tǒng)中，LED顯示程序都是作為一個子程序供監(jiān)控程序調(diào)用，因而各位顯示器都掃過一遍后，就返回監(jiān)控程序。返回監(jiān)控程序后，進行一些其它操作，在調(diào)用顯示掃描程序。通過這種反復(fù)調(diào)用來實現(xiàn)LED數(shù)碼顯示器的動態(tài)掃描。流程圖如圖4-1所示。圖4-1 鍵盤掃描顯示流程圖4.2 DS18B20溫度讀取程序的設(shè)計本設(shè)計采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器來進行溫度采集，將其I/O口直接接到單片機的P2.7引腳上，在電源供給方式上，選擇了直接電源供電方式，由于對DS18B20的讀寫時序有嚴格的要求，所以在設(shè)計程序的時候，每一步操作必須嚴格按照時序規(guī)定進行。根據(jù)DS18B20的通信協(xié)議，用主機控制DS18B20以完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預(yù)定的操作。DS18B20的工作時序包括初始化時序、讀時序和寫時序。圖4-2為DS18B20的初始化和讀寫時序圖，其中a圖為初始化時序圖，b圖為讀取時序圖，c圖為寫入時序圖。圖4-3為DS18B20的讀取程序流程圖。（a）初始化時序圖（b）寫時序圖（c）讀時序圖圖4-3 DS18B20的讀取程序流程圖4.3 系統(tǒng)主控程序的設(shè)計系統(tǒng)的主控程序是將各個功能模塊組合起來實現(xiàn)整體要求的程序，因為采用模塊化的設(shè)計思想，將系統(tǒng)實現(xiàn)的功能寫成子程序的形式，所以主控程序也就是調(diào)用子程序。實際的應(yīng)用程序一般都由一個主程序（包括若干個功能模塊）和多個子程序構(gòu)成，每個功能程序模塊都能完成某一明確的任務(wù)，實現(xiàn)具體的某一功能，采用這種模塊化的程序設(shè)計方法，有下述優(yōu)點： 單一模塊結(jié)構(gòu)的程序功能單一，因而易于編寫、調(diào)試和修改。 便于分工，可有多個程序員同時編寫、調(diào)試，加快軟件研制進度。 程序可讀性好，便于功能擴充和版本升級。 程序的修改可局部進行，而其它部分則可相對保持不變。 使用頻繁的子程序可以編成子程序庫，以便于多個模塊調(diào)用。程序中，18B20采集的溫度送人到單片機中，然后與預(yù)設(shè)的溫度值比較，以此來輸出同步脈沖來控制晶閘管的導(dǎo)通。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)的要求，系統(tǒng)主控程序的流程圖見圖4-4所示。圖4-4 系統(tǒng)主控程序流程圖5 系統(tǒng)調(diào)試一個單片機系統(tǒng)經(jīng)過總體設(shè)計，完成了硬件和軟件的設(shè)計，元器件安裝后，在系統(tǒng)的程序存儲器中寫入編制好的應(yīng)用程序，系統(tǒng)即可運行。但編制好的程序或焊接好的線路不能按預(yù)計的那樣正常工作是常見的事，或多或少都會出現(xiàn)一些硬件、軟件上的錯誤。這就需要通過調(diào)試來發(fā)現(xiàn)錯誤并加以改正。調(diào)試的過程就是驗證系統(tǒng)是否按設(shè)計要求運行的過程，在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問題并解決這些問題逐步達到最初的設(shè)計要求。5.1 硬件調(diào)試過零檢測模塊過零檢測模塊主要是為了實現(xiàn)反并聯(lián)晶閘管的過零觸發(fā)，需要獲得電網(wǎng)電壓過零同步信號，輸出兩路同步方波。在焊接完電路板后，上電調(diào)試時，發(fā)現(xiàn)只輸出一路方波，仔細檢查了一下焊接的電路，發(fā)現(xiàn)其中一個引腳焊錯了。重新焊好后繼續(xù)調(diào)試，可能是有一些干擾，最終生成的兩路方波不是很規(guī)范。晶閘管觸發(fā)模塊 該模塊主要是為了觸發(fā)兩個晶閘管導(dǎo)通，剛開始調(diào)試時，忽略了光耦合器不能共地的情況，結(jié)果導(dǎo)致主回路短路了。接光耦合器的兩個電源必須是獨立電源，只用一個電源的話必然導(dǎo)致短路。光電隔離驅(qū)動模塊 該模塊是連接單片機與電阻爐的橋梁，用它來驅(qū)動保護電路。最初開始調(diào)試時，使用的是脈沖變壓器，由于對脈沖變壓器一些參數(shù)了解的不是很詳細，因此沒有實現(xiàn)電路的驅(qū)動隔離。后來查閱資料，發(fā)現(xiàn)了光耦合器，于是便用光耦開始調(diào)試，最后達到了預(yù)期的效果。主電路加熱模塊 主加熱電路用來實現(xiàn)對系統(tǒng)的升溫加熱達到預(yù)定的溫度。在調(diào)試時，由于我設(shè)計的控制對象是電阻爐，由于實驗室沒有電阻爐，因此我就用了一根電阻絲來代替了一下，雖然效果不如電阻爐明顯，但是對本系統(tǒng)來說，我在設(shè)計內(nèi)容中提到的一些溫度控制指標要求還是可以達到預(yù)期效果的。5.2 軟件調(diào)試系統(tǒng)的軟件調(diào)試是將軟件編寫完成后，在編程軟件中對程序編譯，出現(xiàn)錯誤時要及時修改。在調(diào)試過程中，單片機相應(yīng)輸入端由通用鍵盤和鼠標設(shè)定，通過仿真軟件觀察單片機的運動狀態(tài)、端口狀態(tài)等變化是否與設(shè)計相符。如有不相符的情況，就要仔細分析出現(xiàn)錯誤前后的語句，特別是那些條件、跳轉(zhuǎn)語句，找出錯誤原因，并將其改正。調(diào)試可按下列步驟進行： 源程序糾錯在編寫源程序的過程中，難免會出現(xiàn)一些書寫格式、標號未定義或多重定義、拼寫等錯誤，一般來說，編譯軟件能發(fā)現(xiàn)用戶輸入的程序出現(xiàn)的錯誤，并指定出現(xiàn)錯誤的位置和原因。因此，可根據(jù)編譯軟件提供的錯誤位置和原因，分析前后語句，將錯誤改正過來。子程序功能調(diào)試程序設(shè)計通常采用模塊程序設(shè)計，調(diào)試時可對一個個子程序分別進行調(diào)試，設(shè)置好入口條件，然后采用單步運行或斷點運行方式，檢查CPU狀態(tài)、I/O口狀態(tài)，看程序執(zhí)行結(jié)果是否符合設(shè)計要求，確保每個子程序的輸出與設(shè)計的結(jié)果相符合。整體程序綜合調(diào)試 在各功能子程序無誤的情況下，把各功能子程序整體連起來進行綜合調(diào)試，看是否能實現(xiàn)預(yù)計的功能?？傊?，系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是分不開的，因此系統(tǒng)軟硬件結(jié)合的調(diào)試才是最終的目的，因為