該溫控機系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)由溫度測量及A／D轉(zhuǎn)換電路、信號測試及處理電路、鍵盤掃描及顯示電路、控制輸出電路和電源電路等五部分組成。系統(tǒng)框圖如下圖所示。
(1)信號測試及處理電路：該溫控機的核心控制部分采用AT公司生產(chǎn)的高性價比的8位微控器AT89C2051，用它來完成數(shù)據(jù)的測量和處理，實現(xiàn)對飲品溫度的測算和控制功能。
(2)溫度測量及A／D轉(zhuǎn)換電路：下圖為溫度測量及A／D轉(zhuǎn)換電路。溫度測量電路由溫度傳感器VT與R1、R2組成的分壓電路來完成，溫度傳感器采用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻VT。MD轉(zhuǎn)換電路由壓控振蕩器來實現(xiàn)模擬量的數(shù)字轉(zhuǎn)換，溫度傳感電路為壓控振蕩器提供溫度采樣電平，通過V-F轉(zhuǎn)換，將代表溫度的電信號轉(zhuǎn)換為方波信號，由74LS629輸出至CPU 的T0腳。CPU在給定的時間內(nèi)用計數(shù)器T0對方波進行計數(shù)，并由此計算出正確的溫度。
(3)鍵盤掃描和顯示電路：下圖為鍵盤掃描和顯示電路。該部分電路是由串行通信口和P3.3、P3.6口擴展3位LED顯示器，3鍵鍵盤構(gòu)成。擴展是通過8位并行串行移位寄存器74LS164來完成。
(4)控制輸出電路：下圖是調(diào)整溫度的輸出控制電路。P1.3經(jīng)VQ2驅(qū)動12V／10A繼電器RL1控制半導(dǎo)體制冷片的工作電壓。P1.4經(jīng)VQ1驅(qū)動12V帶常開常閉雙觸點的繼電器RL2，控制并切換加在半導(dǎo)體制冷片上的工作電壓極性，實現(xiàn)加熱和制冷。
(5)電源電路：該溫控機的加熱制冷部分采用半導(dǎo)體制冷片來實現(xiàn)。為實現(xiàn)快速加熱和制冷，要求電源能提供輸出電流不小于5A的12V直流電壓，電路如下圖所示。12V直流電經(jīng)VD1隔離后，一路經(jīng)7805穩(wěn)壓供CPU使用；一路經(jīng)R13為冷卻風(fēng)扇供電，另一路為繼電器供電。
軟件設(shè)計：系統(tǒng)用MCS-51匯編語言編程程序主要由下列幾部分組成。
(1)鍵盤掃描顯示程序。鍵盤掃描由T1定時器產(chǎn)生中斷定時掃描鍵盤電路，工作于方式1狀態(tài)。顯示部分由串口驅(qū)動，工作于方式0(移位寄存器方式)。
(2)控制輸出程序。CPU用定時針數(shù)器T0對74LS629輸出的方波進行計數(shù)，并計算出正確的溫度，根據(jù)這一溫度與設(shè)定溫度比較，控制P1.3口、P1.4口輸出，改變半導(dǎo)體制冷片工作極性來實現(xiàn)加熱和制冷。
(3)主程序。主程序框圖如下
(1)信號測試及處理電路：該溫控機的核心控制部分采用AT公司生產(chǎn)的高性價比的8位微控器AT89C2051，用它來完成數(shù)據(jù)的測量和處理，實現(xiàn)對飲品溫度的測算和控制功能。
(2)溫度測量及A／D轉(zhuǎn)換電路：下圖為溫度測量及A／D轉(zhuǎn)換電路。溫度測量電路由溫度傳感器VT與R1、R2組成的分壓電路來完成，溫度傳感器采用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻VT。MD轉(zhuǎn)換電路由壓控振蕩器來實現(xiàn)模擬量的數(shù)字轉(zhuǎn)換，溫度傳感電路為壓控振蕩器提供溫度采樣電平，通過V-F轉(zhuǎn)換，將代表溫度的電信號轉(zhuǎn)換為方波信號，由74LS629輸出至CPU 的T0腳。CPU在給定的時間內(nèi)用計數(shù)器T0對方波進行計數(shù)，并由此計算出正確的溫度。
(3)鍵盤掃描和顯示電路：下圖為鍵盤掃描和顯示電路。該部分電路是由串行通信口和P3.3、P3.6口擴展3位LED顯示器，3鍵鍵盤構(gòu)成。擴展是通過8位并行串行移位寄存器74LS164來完成。
(4)控制輸出電路：下圖是調(diào)整溫度的輸出控制電路。P1.3經(jīng)VQ2驅(qū)動12V／10A繼電器RL1控制半導(dǎo)體制冷片的工作電壓。P1.4經(jīng)VQ1驅(qū)動12V帶常開常閉雙觸點的繼電器RL2，控制并切換加在半導(dǎo)體制冷片上的工作電壓極性，實現(xiàn)加熱和制冷。
(5)電源電路：該溫控機的加熱制冷部分采用半導(dǎo)體制冷片來實現(xiàn)。為實現(xiàn)快速加熱和制冷，要求電源能提供輸出電流不小于5A的12V直流電壓，電路如下圖所示。12V直流電經(jīng)VD1隔離后，一路經(jīng)7805穩(wěn)壓供CPU使用；一路經(jīng)R13為冷卻風(fēng)扇供電，另一路為繼電器供電。
軟件設(shè)計：系統(tǒng)用MCS-51匯編語言編程程序主要由下列幾部分組成。
(1)鍵盤掃描顯示程序。鍵盤掃描由T1定時器產(chǎn)生中斷定時掃描鍵盤電路，工作于方式1狀態(tài)。顯示部分由串口驅(qū)動，工作于方式0(移位寄存器方式)。
(2)控制輸出程序。CPU用定時針數(shù)器T0對74LS629輸出的方波進行計數(shù)，并計算出正確的溫度，根據(jù)這一溫度與設(shè)定溫度比較，控制P1.3口、P1.4口輸出，改變半導(dǎo)體制冷片工作極性來實現(xiàn)加熱和制冷。
(3)主程序。主程序框圖如下
