摘 要：系统的硬件由电源电路、模数接口转换电路与单片机系统等部分组成。系统的电源电路为整个系统提供电能；而模数接口转换电路输出的数字信号输入单片机系统，单片机系统再根据输入的数字信号以模糊控制算法为基础求出其控制值，再由控制执行器进行运行和温度的显示。本文对AT89C2051单片机温度控制系统的硬件进行了设计。
　　关键词：恒温控制，单片机，硬件，AT89C2051
　　1. 系统硬件主电路设计
　　系统总电路图包括了：电源电路、显示电路、键盘电路、单片机等，具体的设计图纸在附图中。
　　（1）電源电路
　　由于整个系统都是用单片机和各类芯片及电阻、电容组成的，其工作电压为+5V，不需要负电压，可应用三端固定正电压集成稳压器的芯片7850。5V的输出电压和0.5A和1.0A的输出电流，转换成功率则分别为2.5W和5W。从分析和设计整个系统的运行来看，有功率集成芯片和在约2W和多个电阻和电容等器件的几片，所以考虑整个系统的功率容量，78M05应作为整个系统的电源芯片。
　　电源电路输入电压为交流220V，经过变压器转变后其输出电压为9.5V，再进行电流整流，通过四个二极管进行全波整流，接电容C1、C2为滤波电容进行滤波，电解电容需要有一定的容量，否则不能起到很好的滤波效果。本次设计电路中使用的电容为470uf，耐压为25V。而78M05的输出级接上两个滤波电容，用来改变电源波动对系统造成的影响，可用容量为100uf耐压为25V，再接入0.1？F电容器，就可以减少电源波动影响并进一步滤去纹波，可以很好地改善负载的瞬态响应。不过此时产生了一个弊端：一旦78M05的输入出现短路时，输出端的大电容上存储的电荷，将会由集成稳压器内部放电，造成一定内部电路的损坏，此时应该在两者之间接一个二极管，提供放电通路，对集成稳压器起到了一定的分流保护作用。
　　（2） 显示电路
　　显示电路采用了7段共阴数码管扫描电路，节约了单片机的输出端口，便于程序的编写。
　　图1 显示电路图
　　（3） 键盘电路
　　键盘输入是系统控制的基础，本设计的键盘采用串行接口，由一个74HC164，其8个
　　图2 键盘电路 图3单片机电路引脚图
　　输出口作为矩阵键盘的列线，再由AT89C2051的P1.1、P1.2作为行线组成，为了降低干扰和影响，每根线上都加一个上拉电阻。整个键盘共设16个键，见图1。
　　（4）单片机电路
　　其定义的数据格式如下表：
　　AT24C01智能卡是美国ATMEL公司生产的低功耗CMOS串行E2PROM，内含128×8位存储空间，工作电压为（2.5～5.5V），具有擦写次数大于10000次、写入速度小于10ms等特点。而在系统中，采用AT24C01存储用户设定的温度，上限温度和下限温度。当系统断电再通电以后，系统将会自动读出AT24C01中的保存值，根据其保存值进行加热，直到达到了设定的温度。从而具备了断电后再加热的目的。实际电路的连接图如图4所示，电阻R7、R8为I2C的上拉电阻。
　　图4 AT24C01接口 图5 报警电路
　　（2） 报警电路
　　本设计系统为电路设置了两路报警信号，为两路红色的发光二极管，当系统超越上下限时或者输入错误时报警。
　　当系统的温度高于工作人员所设定的上限温度或者低于所设定的下限温度时，则系统报警灯（LED1）点亮，提示系统操作出现了越限报警，这时工作人员应该注意是否有意外情况的发生。当系统从低温开始加热，到达下限温度之前系统都会出现越限报警，而此时我们应该忽略。
　　错误输入报警（LED2）主要是由于键盘引起的，当用键盘设定温度的恒定上、下限温度时，如果工作人员没有按要求的步骤进行操作，就是所谓的错误操作。当出现错误操作时导致报警灯点亮，此时应当进行输入检查并更正输入。
　　系统的越限报警和错误输入报警分别由P1.0和P1.5口引出，所接的电阻为限流电阻，防止因为电流的过大而引起的发光二极管烧毁。
　　参考文献：
　　[1] 王丽娟.模糊控制技术在电热锅炉温度控制系统中的应用研究[J].湖南大学学报.2007.
　　[2] 杨效春.微电脑孵化机控制器设计[M].江苏：江苏大学出版社.2012.
　　[3] 杨南芬.恒温箱控制系统的研究与设计[J].江苏大学学报.2011.