基于ATC单片机电烤箱的温度控制新版专业系统设计和实现.doc

基于单片机电烤箱控制系统设计学生：XXX 指导老师：XX内容摘要：伴随社会不停发展，大家改造自然能力也在不停提升。机器诞生，为我们降低了部分或全部脑力劳动和体力劳动。电子技术诞生更是带来了翻天覆地改变。机电控制系统成为机械技术和微电子技术集成共性关键技术。大家经过它能够使机械完全根据自己意愿来实施。伴随机电控制技术发展，关键表现出了单片机和PLC两种控制方法。本设计采取单片机控制。单片机在日常生活中利用越来越广泛。温度控制在工业生产中常常碰到。从石油化工到电力生产，从冶金到建材，从食品到机械全部要对温度进行控制.甚至在有些产品生产过程中温度控制直接影响到产品质量。单片机温度控制不管是现在还是未来全部会起到关键作用。本文介绍了以AT89C51单片机为关键电烤箱温度控制系统。电烤箱温度控制系统有两个部分组成：硬件部分和软件部分。其中硬件部分包含：单片机电路、传感器电路、放大器电路、转换器电路、和键盘和显示电路。软件部分包含：主程序、运算控制程序、和各功效实现模块程序。文章最终对本设计进行了总结。对温度控制系统发展提出了几点提议。关键词 ：单片机 温度 电烤箱 控制Single-chip based on the ovens temperature control system designAbstract: With the continuous development of society, peoples ability to transform nature of the advance has been. The birth of the machine for us to reduce some or all of the mental and physical. The birth of electronic technology has brought even more earth-shaking changes. Electrical and mechanical engineering control systems become integrated with the microelectronic technology common key technologies. People can make through its machinery in full accordance with the wishes of their own to implement. With the development of electrical and mechanical control techniques, mainly reflecting the two types of single-chip computer and PLC control. The design uses a single-chip control. Single-chip microcomputer use in their daily lives more and more widely. Temperature control in industrial production are often encountered. Chemicals from oil to electricity production, Or even some products in the production process control of temperature directly affects the quality of the product. Single-chip temperature control both now and will play an important role in the future. This paper introduces the AT89C51 single-chip microcomputer as the core of the oven temperature control system. Hardware components which include: Single-chip circuit, sensor circuit, amplifier circuit, converter circuit, as well as the keyboard and display circuit. Software include: the main program, operator control procedures, as well as the realization of the functional modules of the program. Finally. Keywords: Microcontroller Temperature Electric ovens Control目 录前 言11 概 述11.1 技术指标11.2 控制方案22 硬件部分设计22.1 单片机电路设计22.1.1 中央处理器CPU22.1.2 运算器32.1.3 AT89C51单片机引脚功效42.1.4 引脚功效52.1.5 控制线62.1.6 AT89C51单片机存放器结构62.1.7 AT89C51单片机并行I/O端口62.1.8 AT89C51单片机时钟电路立即序72.1.9 复位电路72.1.10 AT89C51单片机指令系统82.2 传感器电路设计82.2.1 传感器概述82.2.2 传感器基础特征92.2.3 热电阻测量电路及应用102.3 A/D转换电路设计112.3.1 逐次迫近型A/D转换器ADC0809112.4 放大器电路设计142.4.1 交流放大器电路142.4.2 直流放大器电路172.4.3 运算放大器电路172.4.4 集成运算放大器概述182.5 键盘及显示电路设计182.5.1 键盘接口电路182.5.2 LED显示器接口电路202.6 抗干扰电路设计212.6.1 电磁干扰形成原因222.6.2. 干扰分类222.6.3 单片机应用系统电磁干扰控制通常方法222.6.4 硬件抗干扰方法223 软件部分设计233.1 工作步骤233.2 功效模块243.3 资源分配243.4 功效软件设计243.4.1 键盘管理模块243.4.2 显示模块273.4.3 温度检测模块293.4.4 温度控制模块303.4.5 温度越限报警模块323.4.6 主程序和中止服务子程序334 结 论35附 录37参考文件38基于单片机电烤箱控制系统设计前 言伴随社会不停发展，大家对机械应用也越来越广，进而大家对机械运动控制要求亦越来越高。机电控制实现了以电气来控制机械。单片机出现使机电控制技术突飞猛进。单片机出现历史并不长，但发展迅猛。自1975年美国德克斯仪器企业首次推出8位单片机TMS-1000后才开始快速发展。1976年9月，美国Intel企业首次推出MCS-48系列8位单片机以后，单片机发展进入了一个新阶段。1983年Intel企业推出MCS-96系列、1987年Intel企业又推出80C96等位16位单片机。多年来各个计算机生产厂家已进入更高性能32位单片机研制、生产阶段。单片机发展之快、品种之多。其中最常见关键有：AT89系列单片机、AVR单片机Motorola企业M68HC08系列单片机和PIC单片机。伴随社会发展，单片机特点表现在体积小、可靠性高、使用方便等方面。依据温度控制特点，此次设计采取AT89C51单片机为控制关键，采取数字PID控制算法。实现对电烤箱温度控制。经过此次设计深入具体说明单片机控制系统在社会生活中应用。为以后深入应用单片机系统提供帮助。1 概 述温度控制是工业生产过程中常常碰到控制，有些工艺过程对其温度控制效果直接影响着产品质量，所以设计一个较为理想温度控制系统是很有价值。依据温度改变快慢特点，而且控制精度不易掌握等特点，本文电烤箱温度控制为模型，设计了以AT89C51单片机为检测控制中心温度控制系统。温度控制采取PID数字控制算法，显示采取3位LED静态显示。该设计结构简单，控制算法新奇，控制精度高，有较强通用性。1.1 技术指标电烤箱具体指标以下：a.电烤箱由2 千瓦电炉加热，最高温度为500。 b.电烤箱温度可预置，烤干过程恒温控制，温度控制误差小于或等于2。c.预置时显示设定温度，烤干时显示实时温度，显示正确到1。d.温度超出预置温度5时发声报警。e.对升降温过程线性是没有要求。1.2 控制方案产品工艺不一样，控制温度精度也不一样，所以所采取控制算法也不一样。就温度控制系统动态特征来讲，基础上全部是含有纯滞后一阶步骤，当系统精度及温控线性性能要求较高时，多采取PID算法来实现温度控制。本系统是一个经典闭环控制系统。从技术指标能够看出，系统对控制精度要求不高，对升降温过程线性也没有要求，所以，系统采取最简单通断控制方法，当烘干箱温度达成设定值时断开加热电炉，当温度降到低于某值时接通电炉开始加热，从而保持恒温控制。 2 硬件部分设计系统硬件部分包含单片机电路、A/D转换器、放大器、传感器、键盘及显示电路五大部分。其各部分连接关系图2-1所表示。 图2-1 电烤箱温度控制系统结构2.1 单片机电路设计伴随社会发展，单片机以其体积小、可靠性高、使用方便特点在社会生活中达成广泛应用。依据温度控制特点，此次设计采取AT89C51。以下对其进行具体介绍。AT89C51单片机是美国Intel企业8位高级单片机系列。也是现在应用最为广泛一个单片机系列。其内部结构简化框图以下所表示。AT89C51系列单片机关键有CPU、存放器，IO接口电路立即钟电路等部分组成。2.1.1 中央处理器CPU中央处理器CPU是单片机关键。是计算机控制指挥中心。同通常微机CPU类似。AT89C51单片机内部CPU包含控制器和运算器。图2.1.2-12.1.2 运算器AT89C51运算器电路以算术逻辑单元ALU为关键。有累加器ACC、寄存器B、暂存器1、暂存器2、程序状态寄存器PSW和布尔处理机共同组成。它关键完成数据算术运算、逻辑运算、位变量处理和数据传输操作。运算结果状态由程序寄存器PSW保留。A. 算术逻辑单元ALU和累加器ACC、寄存器B算术逻辑单元ALU不仅能完成8位二进制加、减、乘、除等算数运算。而且还能对8位变量进行逻辑“和”“或”“异或”循环位移等逻辑运算。累加器ACC(简称累加器A) 为一个8位寄存器，它是CPU中使用最频繁寄存器。专门存放操作数或运算结果。图2.1.2-1 AT89C51单片机内部结构简化框图B程序状态寄存器程序状态寄存器PSW是一个8位状态寄存器。用于存放标志寄存器。用于存放指令实施后状态，以供程序查询和判别。PSW各位状态通常是在指令实施过程中自动设置。但能够由用户依据需要指令加以改变。状态寄存器共有进位标志位CY、辅助进位标志位（或称半进位）AC、用户自定义标志位F0、工作寄存器组选择位RS1、RS0、溢出标志位OV、奇偶标志位P.C. 控制器控制部件是单片机神经中枢。它包含程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、数据指针DPTR、堆栈指针SP、缓冲器和定时器控制电路。它先以主振频率为基准发出CPU时序对指令进行译码，然后发出多种控制信号。完成一系列定时控制微操作。用来协调单片机各部分正常工作。2.1.3 AT89C51单片机引脚功效AT89C51系列单片机封装形式有两种：一个是双列直插方法封装；另一个是方形封装。AT89C51单片机40个引脚及总线结构图以下所表示。其CMOS工艺制造低地功耗芯片也有采取方形封装。但为44个引脚，其中4个引脚是不使用。因为at89C51单片机是高性能单片机。同时受到引脚数目标限制，所以有部分引脚含有第二功效。图2.1.3-1单片机引脚图。a.主电源引脚主电源引脚两根：VCC接+5V电源正端；VSS接+5V电源地端。b.外接晶体引脚两根XTAL1:接外部石英体和微调电源一端。XTAL2:接外部晶体和微调电容另一端。其中，对用外部时钟时，对于HMOS单片机,XTAL1脚接地，XTAL2脚作为外部振荡信号输入端。对CHMOS单片机XTAL1脚作为外部振荡信号输入端，XTAL2脚空不接。图2.1.3-1 单片机引脚图2.1.4 引脚功效IO引脚共32根。APO口：P0.0-P0.7统称为PO口是8位双向I/O口线。P0口即可作为地址/数据总线使用，又可作为通用I/O口线。在不接片外存放器和不扩展I/O口时，可作为准双向输入/输出口。在接有片外存放器或扩展I/O时，P0口分时复用为低8位地址总线和双向数据总线。BP1口：P1.0-P1.7统称为P1口。是8位准双向I/O口线。P1口作为通用I/O口使用。CP2口：P2.0-P2.7统称为P2口。是8位准双向I/O口线。P2口即可作为通用I/O口使用。也可作为片外存放器高8位地址线。和P0口组成16位片外存放器单元地址。P3口第二功效以下表所表示：P3口第二功效P3.0 RXD 串行口输入P3.1 TXD 串行口输出P3.2 外部中止0输入P3.3 外部中止1输入P3.4 T0 定时/计数器0计数输入P3.5 T1 定时/计数器1输入P3.6 片外RAM写选通信号（输出）P3.7 片外RAM读选通信号（输出）2.1.5 控制线控制线共四根。A：ALE/PROG 地址锁存有效信号输出率。B：PSEN 片外程序存放器读选通信号输出端低电平有效。C：RST/VPD 复位信号备用电源输入信号。D：EA/VPP 片外程序存放器选择端。2.1.6 AT89C51单片机存放器结构AT89C51单片机存放器物理结构上分为片内数据存放器、片内程序存放器、片外数据存放器和片外程序存放器等4个存放空间。2.1.7 AT89C51单片机并行I/O端口AT89C51单片机有4个8位并行I/O端口（P0、P1、P2、P3）每个端口全部各有8条I/O口线，每条I/O口线全部独立地用作输入输出，在含有片外扩展存放器系统中，P2口送出高8位地址，P0口分时送出低8位地址和8位数据。各端口功效不一样，结构上也有差异，不过每个端口8位结构是完全相同。图 2.1.7-1 I/O口位结构图所表示。a.P0口，P0口是一个三态双向口，可作为地址/数据分时复用口，也可作为通用I/O接口。b.P1口，P1口为准双向口，它在结构上和P0口区分在和输出驱动部分。其输出驱动部分由场效应管V1和内部上拉电阻组成，当某位输出高电平时，能够提供上拉电流负载，无须像P0口上那样需要外接上拉电阻。c.P2口，P2口也为准双向口。其含有通用I/O接口或高8位地址总线输出两种功效，所以其输出驱动结构比P1口输出驱动结构多了一个输出模拟转换开关MUX和反相器3。d.P3口P3口输出驱动由和非门3和V1组成，比P0、P1、P2口结构多了一个缓冲器4。P3口除了可为通用准双向I/O接口外，每一根线还含有第二功效。图 2.1.7-1 I/O口位结构图2.1.8 AT89C51单片机时钟电路立即序a.时钟电路AT89C51单片机时钟信号通常有两种方法产生：一个是内部方法，一个是外部方法。图2.1.8-1、2.1.8-2所表示。b.时序AT89C51单片机指令字节数和机器周期数可分为六类。即单字节单机器周期指令、单字节双机器周期指令、单字节四机器周期指令、双字节单机器指令、双字节双机器周期指令和三字节双机器周期指令。图2.1.8-1 内部方法时钟电路 图2.1.8-2 外部方法时钟电路2.1.9 复位电路复位是经过某种方法，使单片机内各寄存器值变为初值状态操作，AT89C51单片机在时钟电路工作以后，在RST/VPD端连续给出两个机器周期高电平就能够完成复位操作。复位分为上电复位和按键手动复位两种方法。AT89C51单片机复位状态以下所表示： 寄存器 复位状态 寄存器 复位状态 PC 0000H ACC 00H B 00H PSW 00H SP 07H DPTR 0000H P0-P1 OFFH IP XXX00000B IE 0XX00000B TMOD 00H TCON 00H TL0、TL1 00H TH0、TH1 00H SCON 00H SBUF 不定 PCON 0XXX0000B2.1.10 AT89C51单片机指令系统控制计算机和操作指令是一组二进制编码，称之为机器语言。计算机只能识别和实施机器语言指令。AT89C51单片机指令和指令系统共有111条指令，从功效上可分成数据传输类指令、算术运算指令、逻辑运算和移位指令、程序控制转移类指令和位操作指令五大类。2.2 传感器电路设计2.2.1 传感器概述依据国家标准，传感器定义是：能感受要求被测量并根据一定得规律转换成可用输出信号器件或装置。传感器通常由敏感元件，转换元件和转换电路三部分组成。其组成框图如2.2.1-1所表示。图2.2.1-1 传感器组成框图敏感元件：它是直接感受被测量并输出和被测量成确定关系某一个量元件。转换元件：敏感元件输出就是它输入，它把输入转换成电路参量。转换电路，上述电路参数接入转换电路，便可转换成电量输出。传感器按其工作原理可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。物理传感器是利用一些变换元件物理性质，及一些动作功效材料特殊物理性能制成传感器。化学传感器是利用电化反应原理，把无机和有机化学物质成份。浓度等转换为电信号传感器。生物传感器是一个利用生物活性物质选择性来识别和测定生物化学物质传感器。伴随科学技术发展和社会进步需要，推进着传感器技术快速发展。现在传感器技术发展方向关键有开发新型传感器、开发新材料、采取新工艺、集成化多功效化和智能化等多个方面。2.2.2 传感器基础特征依据被测量改变状态，能够把传感器输入量分为静态量和动态量两大类。静态量指传感器输入量位程序状态信号或改变及其缓慢准静态信号；动态量指传感器输入量为周期信号、瞬变信号或随机信号等时间改变信号。其中，传感器静态特征是指传感器在被测量处于稳定状态下输出输入关系。传感器静态特征是在静态标准工作条件测定。衡量传感器静态静态特征关键技术指标有量程、线性度、迟滞、反复性、灵敏度、漂移。传感器动态特征是指传感器对随时间改变输入量响应特征。A.传感器技术性能指标及改善性能路径传感器技术性能指标传感器动态性能指标量程指标：包含测量范围、过载能力。灵敏度指标：包含灵敏度、分辨力、满量程输出、输出输入阻抗。A. 精度相关指标：包含精度（误差）、反复性、线性、滞后、灵敏度误差、阀值稳定性、漂移。B. 动态性能指标：包含固有频率阻尼系数、时间常数、频响范围、频率特征、临界频率、临界速度、稳定时间。C. 环境参数指标a.温度指标包含工作温度范围、温度误差、温度漂移、温度系数、热滞后。b.抗冲击振动指标：包含各向冲击振动频率、振幅、加速度、冲击振动引入误差。c.其它环境参数：包含抗潮湿、抗介质腐蚀能力、抗电磁场干扰能力。C.可靠性指标：包含工作寿命，平均故障时间、保险期、疲惫性能、绝缘电阻耐压弧性能。D其它指标：a使用方面：包含供电方法、电压幅度和稳定性功效、各项分布参数。b结构方面：名手外形尺寸质量、壳体材质、结构特点。c. 要装连接方面：包含安装方法、馈成、电缆。改善传感器性能技术途经：a差动技术 b.平均技术 c.零示法和微差法 d.闭环技术 e.屏蔽隔离子干扰抑制 f.赔偿修正技术 g.稳定性处理。依据本设计要求选择热电式传感器。将被测量改变转换成热生电动势传感器称热电式传感器、热电式传感器可将温度及温度相关信号转化为电量输出、热电式传感器有热电阻、热敏电阻、热电效方法等多种类型。依据电烤箱特点采取热电阻传感器。热电阻利用金属导体电阻值随温度升高而增大特征来来进行了温度测量，常见测量范围为-20。C +150。C。伴随其技术发展，其测温范围也不停扩大，低温已可测量1K3K,高温则可测量+1000。C +1300。C热电阻力传感器关键优点有：A.测量精度高，热电阻材料电阻温度特征稳定，反复性好， 不存在热电偶参比端误差问题；B.测量范围较宽，尤其在低温方面；C.易于在自动测量或远距离测量中使用；常见热电阴材料有铂、铜、镍、铁等。2.2.3 热电阻测量电路及应用热电阻常见接入电桥使用引出线有两、三线式和四线式三种形式。采取两线式接法时（图2.2.3-1所表示Rt接法）引出导线接于电桥一个臂上，当因为环境温度或通以电流引发导成温度改变时，将产生附加电阻、引发测量误差，所以，当热电阻值较小时，常采取三线式、四线式接法，以消除接线电阻和引线电阻影响。三线式接法是将两条含有相同温度特征导成接于相邻两桥臂上，此时因为附加电阻引发电阻改变是相同，依据电桥特征，电桥输出将相互抵消。 图2.2.3-1 热电阻传感器接线方法四线式接法R2=R3为固定电阻，R1可调，热电阻Rt,经过电阻为r1、r2、r3、r4四要导线和电桥连接，r1、r4分别串联在相邻两桥臂内，r2、r3和电源去路串联，将开关接通，调整R1使电桥平衡，则：R1+r1=Rt+r4再将开关接通B，重新调整R1，使电桥达成新平衡，则：R1+r1=Rt+r1两式相加得：Rt=四线式测量方法比较麻烦，通常见于精度要求较高场所。2.3 A/D转换电路设计2.3.1 逐次迫近型A/D转换器ADC0809a.ADC0809内部逻辑结构（图2.3.1-1）图，多路开关可达通讯员89模拟通道，许可8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进行转换。地址锁存和译码电路完成对A、B、C三个地址供进行锁存和译码，其译码输出用于通道选择。8位A/D转换器是逐次迫近式，由控制时序电路，逐次迫近寄存器，树状开关和其256R电阻下型网络等组成输出锁存器用于存放和输出转换得到数字量b.ADC0809引脚及各引脚功效图2.3.1-1 ADC0809内部逻辑结构图ADC0809引脚入各引脚双引直插式封装，其引脚排列见图2.3.1-2所表示各引脚功效以下：A、INT2NO：8咱模拟量输入引脚，ADC0809对输入模拟量要求关键有二信号单极性，电压范围0+5V；若信号过小还需要进行放大。另外，在A/D转换过种中，模拟量输入值不应改变太快，所以，对改变速度快模拟量在输入前应增加采样保持电路。B、A、B、C:地址线，A为低位地址，C为高位地址用于对模拟通道进行选择。C、ALE：地址锁存许可信号，在对应ALE 跳转，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。图2.3.1-2 ADC0809引脚功效图D、Vref：参考电压正端参考电压用来和输入模拟信号进行比较，作为逐次迫近基准，其曲型值为+5V（Vref（+）=+5V，Vref(-)=0）D、START：转换开启信号。START上跳转时，全部内部寄存器清0；START下跳转时，开始进行A/D转换；在A/D转换期间，START应保持低电平。E、DTD0：数据输出线，其为三态缓冲输出形式，能够和单片机数据线直接相连。F、DE：输出许可信号，ADC0809内部设有时钟电路，所需时钟，信号由外界提供，所以有时钟信号引脚。通常使用频率为500KHZ时钟信号。I、Vcc：+5电源2.3.2 AT89C51单片机和ADC0809接口A.8路模拟通道选择:A、B、C分别接地址锁存器提供低三位地址。只要把三位地址写入0809中地址锁存器就实现了模拟通道选择。对系统来说，地址锁存器是一个输出口，为了把三位地址写入，还要提供口地址。B.数据传输方法：定时传输方法；查询方法；中止方法。2.4 放大器电路设计传感器是将待测物理量或化学量转换成电信号输出。但其输出信号通常全部很小，需要进行放大。传感器信号放大，依据具体情况可采取分立元件放大器（晶体管放大器）和集成元件放大器（运算放大器）。2.4.1 交流放大器电路a.共发射极放大电路A.工作点不稳定状态静态工作点： ，, 交流等效电路： 图2.4.1-1 工作点不稳定状态放大电路输入电阻： rsrrbe（当rbeRb时）输出电阻： rscRce放大倍数： K=此放大器特点：放大倍数大。B.工作点稳定状态a.静态工作点： 由（）交流等效电路： Rfz1=Rc1/rbe，Rfz2=Rc2/Rfz输入电阻： rsrrbe2（当rbe1R1/R2时）输出电阻： rscRc放大倍数： K= （当RC1rb2时）此放大电路特点：放大倍数大，工作点稳定。b.静态工作点： Ub，Ua=Ub-Ube， Ie=，UceEc-Ic（Re+Rc）交流等效电路： Rfz=Rc/Rfz输入电阻： rsr=rbe（当rbeRb1/Rb2）输出电阻： rscRc放大倍数： K= 图2.4.1-2 工作点稳定状态a类放大器电路此放大电路特点： rsr较大，|K|1且和晶体管参数几乎无关。图2.4.1-3 工作点稳定状态b类放大器电路C静态工作点： Ub 、Uc同左，但Ie=，UceEc-Ic（Rc+Re+RF）交流等效电路： Rfz=Rc/Rfz输入电阻： 输出电阻： （当初）放大倍数： （当）此放大电路特点： 大，小， 图2.4.1-4 工作点稳定状态c类放大器电路A. V共集电极放大电路。静态工作点： 交流等效电路： 输入电阻 放大倍数： 图2.4.1-5 共集电极放大器电路B. 反馈通常引入反馈以后使放大镜器放大倍数减小称为负反馈。反之通常引反馈以后使放大倍数增大称为正反馈赠。其中换反馈有电压串联负反馈赠，电流串联负反馈赠，电压并联负反馈赠，电流并联负反馈。2.4.2 直流放大器电路将缓慢直流量信号进行广大器件称直流放大器。它和前述交流放大器区分是交流放大器级和级之间加了三个隔离直电流电容（即耦合电容）而直流放大器级和级之间没有这个电路，故直流放大器又称直接耦合放大器2.4.3 运算放大器电路A.概述在直流差动放大器输入端子输出端之间跨接多种网络（如电阻R1、电容C等），使组成用来实现信号组合和运算运算放大器，运算放大器通常是由放大电路组成，输入级（第一级）由晶体管T1和T2组成差动放大镜电路T3和T4是T1和T2有源负载。T9是恒流源，第二级放大电路由晶体管T5和T6组成，T10是恒流源（T6有源负载），为了取得输出阻抗，输出级（第三级）由晶体管T7和T8组成，采取互补对称放大电路。运算放大器是一个含有高放大倍数，深度负反馈直流放大器。便于实现信号组合和运算。有很大灵活性，尤其在线性固体组件出现后，有含有体积小，质量轻等优点，所以在实际中应用固体组件运算放大器所组成电路是多个多样。 理想运算放大器特征：a.开环增益Ad无限大；b.输入阻抗无限大；c.输出阻抗Z为0；图2.4.3-1 运算放大器电路图d.输入电压失调电压rf为；e.带宽无限大；f.上述ae特征不随环境温度改变而改变；B.运算放大器经典电路a.反馈型号放大电路 b.加法放大电路 c.减法放大电路 d.积分电路 e.对数放大电路 f.乘法器电路 g.除法器电路h.比较器电路 i.整流器电路 j.限频器电路 k.数据放大器电路 l.弱电流放大器 m.电荷放大器电路。2.4.4 集成运算放大器概述在信号放大，信号运算（加、法、乘、除、对数、反对数、平方、开方），信号处理（滤波、调制）和波形产生和变换单元中，运算放大器是它们关键部分， 由多级直接耦合放大电路组成，关键有，总体，偏置电路、单位增益转换、电平转移、恒流反馈、消振赔偿等组成，关键参数有：差模开环增益（或差模开环放大倍数）AUD、共模开环增益AUC、共模抑制比KCMR、输入失调电压Vi0失调电压温度系数aUi0=dUi0/dT输入失调电流Ii0=I1-I，失调电流温度系数aI10=dI10/dT，单位增益宽带fBWG、转换速率Sr和其它参数。此次设计依据实际情况采取多级交流放大电路。接线图见附图。2.5 键盘及显示电路设计2.5.1 键盘接口电路A. 键盘工作原理：a.按键确实定：在单片机应用系统中，按键全部是以开关状态来设置控制功效或能入数据，键半合是否，反应在电压上就是呈高电平或低电平，假如高电平表示断开话，那么低电平就是表示闭合，所以经过电平高代状态检测，使能够克认按键接下是否。b.按键抖动处理：当按键被迫按下或释放时，通常伴随有一定时间触点机械抖动，然后其独占才稳定下来，抖动时间通常为510ms，在使用过程，必需去抖方法。去抖有硬件和软件两种方法，硬件方法通常采取经过RS触发器连接按键除抖，软件方法采取昝方法除抖，其过程是在检测到有按键按下时，进行一个10ms左右昝程序后，若该键仍保持闭合状态，则确定该键处于讨债状态，同理，在检测到该键释放后，也应珠步骤进行确定，从而可消除抖动影响。B. 独立工按键：独立式按键是直接用I/O口线组成单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根I/O口线，每个按键工作不会其它I/O口线状态C. 矩阵式按键：单片机系统中，若使用按键分明，通常采取矩阵式（也称行列式）键盘，图2.5.1-1所表示：一个4*4行列结构能够组成一个含有16个按键键盘。在矩阵式键盘中，行列式分别连接到按键开关两端，行式经过二伴电阻接到+5V上，当无键按下时，行式于高电平状态，当有键按下时，行列式将贯通，此时图2.5.1-1 矩阵式键盘结构行线电平，将由和此行线相连列线电平决定，这是识别按键是否按下关键，然而，矩阵键盘中行线，列线和多个键相边，各按键按下是否均影响该键反在行线和死线电平，各按键间将相互影响，所以必需将行线，列线信号配合起来作适应处理，才能确定闭合键位置。其中，矩阵式键盘有以下多个工作方法：a.编程扫描方法：编程扫描是CPU完成其它工作空余时间，调用键盘扫描子程序来响应键盘输入要求，在实施键功效程序时，CPU不再响应键输入要求，直到CPU重新扫描键盘为止。键盘扫描程序通常应饫以下内容：a：差异有没有键按下降键盘扫描取得闭合键行、列值；b：用计算法或查表法得到键值；c:判定闭合键是否释放，如释放则继续等候；d：将闭合键键号保留，同时转去实施该实施该闭合键功效。b.定时扫描方法：定时扫描方法就是每隔一段时间对键盘扫描一次，它利用单片机内部定时器产生一定时间定时，当定时时间到就产生定时溢出中止，CPU响应中止后对键盘进行扫描。 c.中止扫描方法：为提升CPU工作效率，可采取中止扫描工作方法其工作过和以下：当无键接下时，CPU处理自己工作，当有键接下时产生中止请求，CPU转去实施键盘扫描子程序，并识别键号。2.5.2 LED显示器接口电路常见LED显示器有LED状态显示器（俗称发光二极管）LED七段显示器（俗称数码管和LED十六段显示器，发光二极管可显示两种状态，用于系统显示；数码管用于数字显示；LED十六段显示器，用于字符显示）A数码管结构：数码管由8个发光二极管（以下简称字段）组成，经过不一样组合可用来显示数字0-9.字符A-F及小数点“.”。数码管又分为共阴极和共阳极两种结构。B. 数码管工作原理:共阳极数码管8个发光二级管阳极（二极管正端）连接在一起。通常会共阳极接高电平1,通常接电源1,当某个阴极接低电平时，则该数码管导通并点亮。共阴极数码管8个发光二极管阴极（二极管负端）连接在一起。公共阴极接低电平（通常接地）当某个阳极接高电平，则该数码管并点亮。C. 静态显示接口:静态显示是指数码管显示某一字符时，对应发光二极管恒定导通或恒定截止。这种显示方法各位数码管相互独立，公共端恒定接地（共阴极）获接正电源（共阳极）每个数码管8个字段分别和一个8位I/O地址相连，I/O口只要有断码输出，对应字符即显示出来并保持不变直动I/O口输出新端码采取静态显示方法。较小电流即可取得较大亮度。且占用CPU时间少编程简单，显示，便于检测和控制，但其占用口线多，硬件电路复杂、成本高，只适合于显示位数较少场所。D. 动态显示接口:动态显示是一位一位地轮番点亮各位数码管。这种逐位点亮显示方法称为位扫描。通常各位数码管段选线对应并联在一起由8位I/O口控制。各位选线（公共阴极或阳极）有另外I/O口线控制。动态方法显示时，各数码管分时轮番选通，要使稳定显示，必需采取扫描方法，即在某一时刻只选通一位数码管。并送出对应端码，在另一位数码管并送出对应端码。依此规律循环，即可使各位数码管显示