田丰：基于单片机的温度控制器的设计
根据奈奎斯特采样定理，如果采样频率 fs 大于或等于 2fmax(fmax 为 x(t) 对于采样信号 x(t)， 最高频率成分)，则可以无失真地重建恢复原始信号 x(t)。实际上，由于模数转换器器 件的非线性失真、量化噪声及接收机噪声等因素的影响采样速率一般取 fs=2.5fmax。通常采样脉冲的宽度 tw 是很短的，故采样输出是断续的窄脉冲。
2．要把一个采样输出信号数字化，需要将采样输出所得的瞬时模拟信号保持一段时间，这就是保持过程。
3．量化是将连续幅度的抽样信号转换成离散时间、离散幅度的数字信号，量化的主要问 题就是量化误差。假设噪声信号在量化电平中是均匀分布的，则量化噪声均方值与量化 间隔和模数转换器的输入阻抗值有关。
4．编码是将量化后的信号编码.成二进制代码输出，这些过程有些是合并进行的，例如采集样本和保持就是利用同一个电路完成的，量化和编码也是在转换的过程中同时进行的，所用掉的时间是保持时间的组成成分[13]。 3.3.2显示模块电路 显示模块电路原理图如图3-3
1R1VCC2GNDVCC34VORESVRP25P26P27P00P01P02P03RS567DB0RWE8910DB1DB2DB3DB4P04P05P06P071112DB513DB6141516DB7BG VCCVCCBG GND
图3-3 显示模块电路原理图
显示模块电路说明
本课题主要使用1602液晶屏进行采集数据的显示，电路原理图如图4-4所示，根据1602液晶屏的特征，本系统中采用并行数据传输方式。因此，LCD1602的引脚7到引脚14直接接到单片机的P0口用于并行数据传输，电位器用于液晶屏对比度的设置。管脚2、15、16为电源供电接入
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3.3.3供电系统电路
（1）电源电路原理图如图3-4
RBVCCRes21K Header1p2121PBHeader78l0523VCC123SSSSWSPST
图3-4 电源电路原理图
电源电路说明在本系统中提供了两种供电方式，方便系统在不同的环境中使用。供电系统原理图上图所示。其中一种供电方式为外部电源供电方式，一种为电源线供电方式。外部电源供电在电路设计中通过插针引出两个引脚负责外接其他电源，而电源要求供电必须在5V，因为此时接入的电路并没有相应的保护电路。电源线电源供电使用了三端稳压芯片7805进行稳压后再输入到系统，使整个系统的工作电压稳定在5V左右。因为稳压芯片7805的输入极限值最大为36V。因此，按照理论值通过外部电源供电时，可输入引脚最大电压为36V。因为单片机的工作电压是3.3V至5.5V，因此输入小于4.8V时单片机一样能工作，只要7805芯片的输出电压在3.3V至5V之间，单片机均可正常工作。另外需要说明的是电源线接口不具备数据传输功能，只是单纯的供电输入[14] 3.4报警电路 3.4.1报警电路原理图 报警电路原理图如图3-5
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VCCR4Res21kLS1LEDD1Res2BELLR2500Res2R3LED2500
图3-5 报警电路原理图
3.4.2报警电路说明
说明本课题采用的报警电路主要分为两个部分：一个部分是使用三极管作为开关作用，用于驱动蜂鸣器报警；第二不是是LED报警指示灯。设计中采用PNP三级管作为驱动电路的组成，其发射极接上高电平，集电极对接上蜂鸣器的正极，通过对基极电流和电压的输出，来控制三级管的截止、放大、饱和状态。当其处于饱和状态的瞬间，将驱动蜂鸣器报警，集电极输出一个高电平给蜂鸣器。此时对应的LED1和LED2分别为两路温控系统的报警指示灯。当蜂鸣器响时，相应的报警指示灯将会根据程序的要求进行闪烁，从而达到报警的状态。三极管的基极上接有个1K的偏置电阻，用以提供相应的偏置电压，控制三极管的工作状态。单片机的P1.0管脚接的是三级管的基极。P2.2、P2.3分别是的是两路温控通道的LED1和LED2报警指示灯。 3.5时钟电路 3.5.1时钟电路原理图
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XTAL1XTAL2YIRSTP3.7(RD)C112MC2P3.6(WR)
图3-6 时钟电路原理图
3.5.2时钟电路说明
实时时钟模块主要用于实时时间显示以及测量数据时间的记录。电路原理图如图4-5所示。根据51系列单片机的芯片说明，在单片机XTAL1和XTAL2引脚上跨接上一个晶振和两个稳频电容，可以与单片机片内的电路构成一个稳定的自激振荡器。晶振的取值范围一般为0~24MHz，常用的晶振频率有6MHz、12 MHz、11.0592 MHz、24 MHz等。一些新型的单片机还可以选择更高的频率。外接电容的作用是对振荡器进行频率微调，使振荡信号频率与晶振频率一致，同时起到稳定频率的作用，一般选用20~30pF的瓷片电容。而本设计采用12MHZ晶振和30PF的电路。 3.6 复位电路 3.6.1复位电路原理图
SW-PBRCS2VCCC3图3-7复位电路原理图
R5
3.6.2复位电路说明
单片机最小系统复位电路的极性电容C1的大小直接影响单片机的复位时间，一般采用10~30uF，51单片机最小系统容值越大，需要的复位时间越短。无论是在单片机刚开始接上电源时，还是运行过程中发生故障都需要复位。复位电路用于将单片机内部各电路的状态恢复到一个确定的初始值，并从这个状态开始工作。单片机的复位条件：必须使其RST引脚上持续出现两个（或以上）机器周期的高电平。按键复位电路中，当
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按键没有按下时，电路同上电复位电路。如在单片机运行过程中，按下RESET键，已经充好电的电容会快速通过200Ω电阻的回路放电，从而使得RST引脚上的电位快速变为高电平，此高电平会维持到按键释放，从而满足单片机复位的条件实现按键复位。 3.7按键电路 3.7.1按键电路原理图
SW-PBSW-PBSW-PBSW-PBVCCP3.2(INT0)P3.3(INT1)P3.4(T0)P3.5(T1)EA/VPP在
图3-8按键电路原理图
3.7.2按键电路说明
键盘电路设计是用四个控制键盘组成，它具有单片机最简单的输入设备通过键盘输入数据或命令，实现简单的人机对话，本设计由于单片机I/O口资源丰富，故采用独立键盘的形式，而不需要采用矩阵键盘，使用矩阵键盘能大量的节约单片机的I/O资源，方便快捷独立键盘虽然占用了I/O资源，但是运用灵活，很适用键盘少的电路。将以上各模块按照要求进行组线连接绘制成总电路图，总电路图见附录A。
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