摘 要
本文主要内容是冷干机电脑控制器的硬件，软件设计及I2C总线在本设计中的应用。鉴于I2C总线的内容较多且相对独立，所以专用第五章进行系统介绍。硬件设计在第四章，软件设计在第六章。因此，第四，五六章的内容是本文的主题部分。下面对以上三章进行简单的介绍。
第四章：硬件系统的设计。首先介绍了温度测量及控制环节的设计。分析了温度环节的传感器。分析了温度环节的传感器，A/D转换器等部分的原理及功能实现。最后是系统“看门狗”电路的设计，整机电源及控制继电器的选择，及时钟芯片DS1307的简介。
第五章：I2C总线的应用。本系统设计的一大特色为采用了I2C总线数据传送的模拟简单介绍了I2C总线的原理，一般特性和采用I2C模拟所带来的优势，详细介绍了I2C总线模拟传送的通用子程序。
第六章：系统的软件设计思想和主程序及主要子程序的流程图。
本文的最后对系统设计做了简要的归纳和总结。
关键词：冷干机，AT89C51，温度控制，I2C总线
目 录
第一章 绪论···········1
1．1 选题背景········1
1．2 冷干机的工作原理和结构简介2
1．2．1 冷干机的工作原理·····2
1．2．2 冷干机结构简介··3
1．3电脑控制器技术要求···3
第二章 方案论证···6
第三章 单片机····9
3．1 AT89C51单片机简介···9
3．1 主要特性···9
3．2 单片机的外部结构···9
3．3 管脚说明··10
3．4 振荡器特性···11
3．5 芯片擦除···11
第四章 硬件电路设计··13
4．1 温度测量环节··13
4．1．1 集成温度传感器··13
4．1．2 电压跟随器─通用运放UA741··15
4．1．3 运算放大器··16
4．1．4 双积分3位半A/D转换器··16
4．2 可编程I/O口的扩展─8255A19
4．2．1 8255A的内部结构··19
4．2．2 8255A的工作模式··21
4．3 “看门狗”电路··22
4．3．1 DS1232的结构及特点··23
4．3．2 DS1232的功能··23
4．3．3 使用注意事项··24
4．4 键盘及显示环节部分··25
4．4．1 键盘部分··25
4．4．2 显示环节部分···25
4．5 电源系统设计··26
4．6 驱动器的选用··28
4．7 光电隔离··29
4．8 控制电路的分析与设计···30
4．8．1 电磁继电器的选择··30
4．8．2 压力继电器的选择··30
4．8．3 热继电器··30
4．9 时钟芯片··30
第五章 I2C总线数据传送模拟··33
5．1 概述··33
5．2 I2C总线在单片机应用中系统设计中的意义··33
5．3 I2C总线的一般应用特性··34
5．4 I2C总线数据传送的典型信号模拟··34
第六章 软件设计··42
6．1 汇编语言概述··42
6．2 程序设计准则··42
6．3 程序的功能设计和程序流程··42
总结··72
结束语···73
参考文献··74
附录A：器件明细表
附录B：程序
附录C：原理图
附录D：流程图
第一章 绪论
1．1 选题背景
本设计是冷冻式压缩空气干燥机电脑控制器。简称冷干机电脑控制器。
冷干机是我国目前各行业技术改造和进行设备引进所急需的配套设备，也是提高产品质量，企业升级的重要设备。广泛的应用于汽车，电力，机械，纺织，化工，仪器仪表，电子，冶金，船舶，食品加工，制药，医疗卫生等行业。在工业上，压缩空气作为一种仅次于电力的第二大动力源，已被广大企业界所公认。压缩空气被广泛应用机械、电子、冶金、石化、橡胶、化纤纺织、医药、食品等。而未经处理的压缩空气，由于含水、含油、含尘、含臭等缺陷，不仅对各种气动机械、仪器仪表管道造成不应有的损坏，停工停产，而且也直接影响产品质量的提高，国际市场的竞争。所以大多数工业部门均要求供给干燥的压缩空气，因而必须设置压缩空气的干燥系统-压缩空气干燥机。目前工业上常用的干燥方法，有冷冻式干燥法和吸咐式干燥法，冷冻式干燥机在发达国家使用面最广，因为操作简单、成本低、维护方便。据了解，我国的大型重点工程如宝钢、金山石化均采用冷冻式干燥机。而目前国内同行业冷在使用传统的技术设备。整个生产线的技术含金量都不高。为了提高自己产品的市场竞争力，从市场角度出发，要求为其设计电脑控制器，以提高产品的工作精度及可靠性，以便使自己在市场竞争中处于有力地位。
国外在五十年代就使用了加热再生式吸附干燥机，这类干燥机基本满足了当时气动仪表及其他启动系统的要求。六十年代起，无热再生式吸附干燥机问世，由于避开了复杂的加热设备，吸附剂又可再生，大大降低了成本和运行费用，因此，一经出现，就在工业发达国家得到了广泛的应用。
七十年代后期，因制冷机的成本降低，而可靠性得到提高，使冷干机的应用日益增多。进入八十年代，法、英与美国相继对冷干机的空气换热器与蒸发器进行了改进，使机组在体积上大大减小，性能进一步提高。当今，国外与空压机配套的冷干机组配套率达到30℅，并且空气净化已形成系列。
国内在这方面大约晚起步十年。六十年代加热再生式吸附干燥剂才开始在我国应用，七十年代末，开始研制无热再生式吸附干燥机，八十年代初，长春启动元件厂生产出第一台冷干机，八个月后，无锡气源净化设备厂也研制成功。目前我国在空气净化与干燥方面的应用尚属起步阶段，冷干机与空压机的配套率在86年前仅为2℅，现已达6℅，发展很迅速，九三年冷干机的全国各厂家销售额已为每年3500万元左右。正因为冷干机有造价低、性能可靠、维护方便、析出水分的同时还能除去油污，以及产品质量特别适合一般工业需要等这样许多吸附式无法比的优点，所以国内外生产和使用的大多是冷干机。
传统的测控方法，由于从测量到显示采用模拟方式，数据采集速度慢，不具备实时性，抗干扰能力差。测量精度完全依赖于硬件特性，因为不具备软件线性化处理功能，传感器的非线性严重处理功能，传感器的非线性严重影响测控精度。而采用线性化好的传感器又增加测控系统成本，因此，为保证安全生产，提高生产效率，必须对传统的测控方法加以改进。
自单片机问世以来，与其相关的测控仪器也应运而生，尤其是数字测试技术于单片机的结合。单片机技术的发展更是以其高效率，高精度，多功能的优势逐渐取代传统工业生产过程的模拟测试手段。与传统的测控技术相比，智能化测控系统具有以下几个有点：
（1）具有高精度，高灵敏性和高可靠性等特点。
（2）具有读书直观，操作方便等功能。
（3）具有很强的抗干扰能力。
（4）可高速采集数据，具有实时性。
（5）具有数据智能化处理功能，一般具有自动校零和自动处理功能。
（6）具有自动循环检测和自动诊断能力。
