消毒柜微电脑控制器的设计 第2页
第一章 系统设计要求及工作原理
1.1设计内容与要求
设置三个功能键消毒、保温、停止。
(1)按消毒键，接通加热继电器加热，当测到125℃时，停止加热。
(2)按保温键，在50℃以下接通加热器，到70℃关闭，一直持续工作。
(3)按停止键，则停止工作。
1.2系统原理框图
    系统原理框图如图1.1所示

                                 图1.1 原理框图
1.3系统工作原理
本次设计过程中没有采用温度传感器来测量温度，而是采用铂热电阻PT100温度传感器实现从温度到电阻值的转换(实际操作用200欧电位器代替PT100)，PT-100的温度每上升1℃，其阻值相应增大0.38欧姆，电桥将PT-100电阻值的变化转换成电压变化，再经放大器IC7650放大成0-5V的电压（一般情况下都不会超过5Ⅴ），然后经ADC0804转换成8位数字信号送89C52单片机系统，单片机对所采集的数据进行滤波、变换等处理后送入7279显示，从而完成对温度的采集。单片机再通过7279对键盘的扫描结果和即时温度值的处理，实现对温度的实时控制，通过单片机的P1.4口和P1.5口输出控制信号，系统设计了加热，保温，停止三个键，当按下加热功能键时，经加热膜控制外电路进行动作，开始加热，当温度到达125度时加热停止；当按下保温键，温度可保持在50度~70度，温度低于50度时，加热膜开始加热，温度高于70度时，加热膜停止加热；当按下停止键，系统停止工作，最终实现温度的闭环控制。
第二章 系统方案选择与论证
2.1 模块方案比较与论证 
2.1.1 控制模块
设计可以采用可编程逻辑期件CPLD和AT89C52单片机作为控制器。CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、IO资源丰富、易于进行功能扩展。采用并行输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高，故处于经济和使用的角度放弃了此方案。AT89C52单片机，它是8位控制器，具有体积小、驱动能力高、集成度高、易扩展、可靠性高、功耗低、结构简单、中断处理能力强、处理速度高等特点。因此选用这个方案进行控制。
2.1.2 温度转换模块
(1)设计可以采用新型的温度传感器LM35，它是一种得到广泛使用的温度传感器。由于它采用内部补偿，所以输出可以从0℃开始，工作电压4～30V。在该电压范围以内，流过该芯片的电流几乎是不变的（约50μA），所以芯片自身几乎没有散热。目前，已有两种型号的LM35可以提供使用。LM35DZ温度范围为0℃～100℃，而LM35CZ温度范围为－40℃～110℃，且精度更高。
(2)设计也可以采用铂热电阻温度传感器PT-100。铂热电阻PT-100作为电桥的一个桥臂，工作过程中其温度的变化将引起PT-100电阻值的改变，最终转换成电压的变化。
由于设计要求最高的温度达到了125℃，而且LM35系列传感器达不到要求的这个温度，而且价格也偏高。故不采用。本人在电子测量设计课上已经采用铂热电阻温度传感器PT-100做过设计，并且成功的测量出了温度值，因此对铂热电阻温度传感器PT-100性能及参数都十分的了解，做起来也是非常的得心应手，对整个电路如何调试，分析，工作原理都十分的熟悉，就算是出现了什么问题也能很快，很好的得到解决，故最终决定采用铂热电阻温度传感器PT-100。
2.1.3 电压放大模块  
设计可以采用三级运放结构的测量放大器和IC7650来实现电压的放大。三级运放结构的测量放大器由两级组成，两个对称的同相放大器构成第一级，第二级为差动放大器—减法器，用三级运放结构的测量放大器实现电压放大时较稳定，但调试时比较困难。而用IC7650来实现电压的放大虽然没差分放大电路稳定，但调试时比较容易，实现功能要求的可能性较大，所以最终决定采用IC7650作为电压放大模块。
2.1.4 A/D转换模块
ADC转换电路负责将模拟输入转化为能够被8031识别的数字量输入，本设计在采样转换器上可以选择ADC0809与ADC0804。ADC0809可以应用与多通道采样，ADC0804只适合与单通道，在本次设计中只要求一路通道，两者均可以考虑选择。常用ADC0809适合与单通道与多通道，可以灵活运用，而ADC0804不易修改，在本次设计中灵活性不大，并且ADC0809对于各悬空端与接地线的要求比较高，中和考虑电路简单，决定采用ADC0804。转换电路的输出可以直接连接到CPU的数据总线上，无需附加逻辑接口电路，制作简单。    
2.1.5 显示模块
设计可以用LED二极管串并联数字显示和7279键盘扫描显示。LED二极管串并联数字显示通过几十个数码管的串并联的方式显示倒计时的天数，此方案成本较低，连接简单，但在小规模设备的外观环节上略显不足，该方案适用于大设备（如公交车等）中，因此放弃这个方案的选择。而HD7279A是一种管理键盘和LED显示器的专用智能控制芯片。HD7279A片内具有驱动电路，它可以直接驱动1英寸及以下的LED数码管，使外围电路变得简单可靠，而且通过造字形表，可以显示用户所需的字符。所以决定采用7279键盘显示电路。
2.1.6 驱动模块
设计中可以用光耦和继电器来驱动二极管工作，用光耦和继电器组成的驱动电路比较复杂，所以决定直接用7407和发光二极管模拟继电器工作。
2.2 系统设计总方案
经过反复论证，最终确定了如下方案
（1）控制模块：AT89C52
（2）温度转换模块：铂热电阻PT-100和电位器及两个电阻构成电桥
    （3）电压放大模块：IC7650
    （4）A/D转换模块：ADC0804
    （5）显示模块：7279
（6）驱动模块610

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