基于單片機(jī)的對加熱爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：基于單片機(jī)對加熱爐溫度控制系統(tǒng)二O一0年6月1日目錄摘要-2-緒論-3-第1章單片機(jī)對加熱爐溫度控制的簡介-4-第2章單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳作用簡介-5-2.1 單片機(jī)內(nèi)部模塊-5-2.1.1 MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)-5-2.1.2 主電源弓I腳-6-2.1.3 外接晶體引腳-6-2.1.4 MCS-51輸入/輸出引腳-6-2.1.5 MCS-51控制線-6-2.2 單片機(jī)外總線結(jié)構(gòu)-7-2.3 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展-7-第三章硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)-8-1.1.2 總體設(shè)計(jì)-8-1.2.2 程序存儲器的擴(kuò)展-9-1.3.2 溫控模塊的設(shè)計(jì)-10-1.4.2 8155接

2、口電路-11-1 8155簡介-11-1 8155的RAMI/O口地址編碼-11-1.5.2 A/D轉(zhuǎn)換電路-12-1 引腳結(jié)構(gòu)-13-1.6.2 可控硅控制電路-13-第四章軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)-15-主程序-15-T0中斷服務(wù)程序-16-米樣子程序-17-數(shù)字濾波程序-18-總結(jié)-20-參考文獻(xiàn)-21-附錄-22-程序清單-22-基于單片機(jī)對加熱爐溫度控制系統(tǒng)摘要隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們需要對各中加熱爐中溫度進(jìn)行監(jiān)測和控制。采用單片機(jī)來對他們控制不僅具有控制方便，簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大的提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。本設(shè)計(jì)采用無ROM勺8031作為主控制芯

3、片。8031的接口電路有8155、2764。8155用于鍵盤/LED顯示器接口，2764可作為8031的外部ROM?儲器。其中溫度控制電路是通過可控硅調(diào)功器實(shí)現(xiàn)的。雙向可控硅管和加熱絲串聯(lián)接在交流220V,50HZ交流試點(diǎn)回路，在給定周期內(nèi)，8031只要改變可控硅管的接通時(shí)間便可改變加熱絲功率，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。關(guān)鍵字：溫度控制；接口電路；可控硅TemperatureControlSystemofheatingfurnaceBasedonSCMAbstractAlongwithnationaleconomydevelopment,thepeopleneedtoeachheatingfurn

4、acethetemperaturecarryonthemonitorandthecontrol.Notonlyusesthemonolithicintegratedcircuittocometothemtocontrolhasthecontroltobeconvenient,simpleandflexibilitybigandsoonmerits,moreovermayenhancelargescaleisaccusedthetemperaturetechnicalspecification,thuscanbigenhancetheproductthequalityandquantity.Th

5、isdesignusesnon-ROM8031totakethemastercontrolchip.8031connectionelectriccircuitshave8155、2764.8155usesinthekeyboard/LEDmonitorconnection,2764maytake8031exteriorROMmemories,onetemperature-controlcircuitisadjuststhemeritrealizationthroughthesilicon-controlledrectifier.Thebidirectionalsilicon-controlle

6、drectifiertubeandtheheaterseriesconnectioninexchange220V,50HZexchangecityelectricityreturnroute,inassignsinthecycle,8031solongasthechangesilicon-controlledrectifiertubeputsthroughthetimethentobepossibletochangetheheaterpower,achievestheattemperationthegoal.Keywords:Temperaturecontrol；Connectionelect

7、riccircuit；Silicon-controlledrectifier溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從國內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國、德國等先進(jìn)國家相比，仍然有著較大的差距。成熟的溫控產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位”控制及常規(guī)的PID控制器為主，它們只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，而用于較高控制場合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及加入WTO我國政府及企業(yè)對此都非常重視，對相關(guān)企業(yè)資源進(jìn)行了重組，相繼建立了一些國家、企業(yè)的研發(fā)中心，開展創(chuàng)新性研究，使我國儀表工業(yè)得到了迅速的發(fā)展。隨著新技

8、術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用，近年來單片機(jī)發(fā)展十分迅速，一個(gè)以微機(jī)應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到電力、冶金、化工、建材、機(jī)械、食品、石油等各個(gè)行業(yè)。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且精度差，單片機(jī)的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問題能夠得到很好的解決。溫度是工業(yè)對象中的一個(gè)重要的被控參數(shù)。然而所采用的測溫元件和測量方法也不相同；產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不相同。因此對數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制方法也不相同。傳統(tǒng)的控制方式以不能滿足高精度，高速度的控制要求，如溫度控制表溫度接觸器，其主要缺點(diǎn)是溫度波動范圍大，由于他主要通過控制接觸器的通斷時(shí)間比例來達(dá)到改變加熱功率的目的

9、，受儀表本身誤差和交流接觸器的壽命限制，通斷頻率很低。近幾年來快速發(fā)展了多種先進(jìn)的溫度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法控制等。這些控制技術(shù)大大的提高了控制精度，不但使控制變得簡便，而且使產(chǎn)品的質(zhì)量更好，降低了產(chǎn)品的成本，提高了生產(chǎn)效率。本系統(tǒng)所使用的加熱器件是電爐絲，功率為三千瓦，要求溫度在4001000C。靜態(tài)控制精度為2.43C。本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)作為核心進(jìn)行控制。單片機(jī)具有集成度高，通用性好，功能強(qiáng)，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。本系統(tǒng)使用8031單片機(jī)，使溫度控制大為簡便。第1章單片機(jī)對加熱

10、爐溫度控制的簡介加熱爐是將物料或工件加熱的設(shè)備。按熱源劃分有燃料加熱爐、電阻加熱爐、感應(yīng)加熱爐、微波加熱爐等。應(yīng)用遍及石油、化工、冶金、機(jī)械、熱處理、表面處理、建材、電子、材料、輕工、日化、制藥等諸多行業(yè)領(lǐng)域。加熱爐按爐溫分布，爐膛沿長度方向可分為預(yù)熱段、加熱段和均熱段。單片機(jī)的溫度控制是數(shù)字控制系統(tǒng)的一個(gè)應(yīng)用。本系統(tǒng)所使用的加熱爐為電加熱爐，爐絲功率為3kw,系統(tǒng)要求爐膛恒溫，誤差為士2C,超調(diào)量可能小，溫度上升較快且有良好的穩(wěn)定性。單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)是以MS-51單片機(jī)為控制核心，輔以采樣反饋電路，驅(qū)動電路，品閘管主電路對電爐爐溫進(jìn)行控制的微機(jī)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的原理框圖如圖1.1所示，其基本

11、控制原理為：用鍵盤將溫度的設(shè)定值送入單片機(jī)，啟動運(yùn)行后，通過信號采集電路將溫度信號采集到后，送到A/D轉(zhuǎn)換電路將信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行PID控制運(yùn)算，將控制量輸出，控制電阻爐的加熱。圖1.1原理框圖第2章單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳作用簡介單片微型計(jì)算機(jī)(SingleChipMicrocomputer)簡稱單片機(jī)，是指在一塊芯片上集成了中央處理器CPU隨機(jī)存儲器RAM程序存儲器ROM®EPROM定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制器及用型和并行I/O接口等部件。單片機(jī)主要應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，用來實(shí)現(xiàn)對信號的檢測、數(shù)據(jù)的采集以及對應(yīng)用對象的控制。它具有體積小、重量輕、價(jià)格低、可靠性高、耗電少和

12、靈活機(jī)動等許多優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，特別適合用于智能控制系統(tǒng)?；诮?jīng)濟(jì)上的的考慮，以及本次設(shè)計(jì)的加熱爐的精度要求，選用8031單片機(jī)作為中央處理器。8031是MC&51系列單片機(jī)的一種型號，在MCS-51系列單片機(jī)中還有8051、8032、80C31等。單片機(jī)內(nèi)部模塊MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)MCS-51系列單片機(jī)組成結(jié)構(gòu)中包含運(yùn)算器、控制器、片內(nèi)存儲器、4個(gè)I/O口、串行P0.0P0.7P2.0P2.7圖2.1單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、振蕩器等功能部件。圖2.1中SP是堆棧指針寄存器,PC是程序計(jì)數(shù)器，PSW是程序狀態(tài)字寄存器，DPTR是數(shù)據(jù)

13、指針寄存器。主電源弓I腳Vcc（40腳）：接+5V電源正端。Vss（20腳）:接+5V電源地端。外接晶體引腳XTAL1（19腳）和XTAL2（18腳）:接外部晶振的兩個(gè)引腳。MCS-51輸入/輸出引腳MCS-51單片機(jī)有4個(gè)I/O端口，共32根I/O線，4個(gè)端口都是準(zhǔn)雙向口。每個(gè)口都包含一個(gè)鎖存器，即專用寄存器P0-P3,一個(gè)輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器。為方便起見，我們把4個(gè)端口和其中的鎖存器都統(tǒng)稱P0-P3。在訪問片外擴(kuò)展存儲器時(shí)，低8位地址和數(shù)據(jù)由P0口分時(shí)傳送，高8位地址由P2口傳送。在無片外擴(kuò)展存儲器的系統(tǒng)中，這4個(gè)口的每一位均可作為雙向的I/O口使用。P0口：可作為一般的I/O口用，但應(yīng)

14、用系統(tǒng)采用外部總線結(jié)構(gòu)時(shí)，它分時(shí)作低8位地址和8位雙向數(shù)據(jù)總線用。P1口：每一位均可獨(dú)立作為I/O口。P2口：可作為一般I/O口用，但應(yīng)用系統(tǒng)采用外部系統(tǒng)采用總線結(jié)構(gòu)時(shí)，它分時(shí)作為高8位地址線。P3口：雙功能口。作為第一功能使用時(shí)同P1口，每一位均可獨(dú)立作為I/O口。另外，每一位均具有第二功能，每一位的兩個(gè)功能不能同時(shí)使用。MCS-51控制線RST/Vpd（9腳）：RST即為RESETVpd為備用電源。該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng)單片機(jī)震蕩工作時(shí)，該引腳上將出現(xiàn)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，這時(shí)可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)回復(fù)到初始狀態(tài)。當(dāng)Vcc發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時(shí)，該引腳

15、上可接備用電源Vpd（+5V）為內(nèi)部RAM電,以保證RAMfr的數(shù)據(jù)不丟失。ALE/PROG30腳）：地址鎖存有效信號輸出端。ALE在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)輸出兩個(gè)脈沖。在訪問片外程序存儲器期間，下降沿用于控制鎖存P0輸出端的低八位地址；在不訪問片外程序存儲器期間，可作為對外輸出的時(shí)鐘脈沖或用于定時(shí)目的。PSEN（29腳）：片外程序存儲器選通信號輸出端，低電平有效。在從外部程序存儲器讀取指令或常數(shù)期間，每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)該信號有效兩次，并通過數(shù)據(jù)總線P0口讀回指令或常數(shù)。在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器期間，該信號將不出現(xiàn)。EA/VPP（31腳）：EA為片外程序存儲器選通斷。該引腳有效（低電平）時(shí)，只選用片外程序存儲

16、器，否則單片機(jī)上電或復(fù)位后選用片內(nèi)程序存儲器。對于片內(nèi)還有EPROM的機(jī)型，在編程期間，此引腳用作12V編程電源Vpp的輸入端。單片機(jī)外總線結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)大多數(shù)CPU#部都有單獨(dú)的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線，而MCS-51單片機(jī)由于受到芯片管腳的限制，數(shù)據(jù)線和地址線（低8位）是復(fù)用的，而且是I/O口兼用。為了將它們分離開來，以便同單片機(jī)之外的芯片正確地相連，常常在單片機(jī)外部加地址鎖存器來構(gòu)成與一般CPlffi類似的三總線，如圖2.2所示。P2P0MCS-51ALEPSEN1服RD11/控制鎖存器A0-A7DQ-D7地址總線數(shù)總控制總線圖2.2MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展通常情況下，采用MCS-

17、51系列單片機(jī)的最小系統(tǒng)只能用于一些很簡單的應(yīng)用場合，在此情況下直接使用單片機(jī)內(nèi)部存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、定時(shí)功能、中斷功能、I/O端口等,組成的應(yīng)用系統(tǒng)的成本較低。單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展的方法有并行擴(kuò)展法和申行擴(kuò)展法兩種。并行擴(kuò)展法是利用單片機(jī)的三種線（ABDBCB進(jìn)行的系統(tǒng)擴(kuò)展；串行擴(kuò)展法是利用SPI三線總線或|2C雙總線的串行系統(tǒng)擴(kuò)展。但是，一般串行接口器件速度慢，在需要高速應(yīng)用的場合，還是并行擴(kuò)展法占主導(dǎo)地位。第三章硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制主電路是由8031及其外圍芯片，及一些輔助的部分構(gòu)成的。如圖3.1所示圖3.1總體設(shè)計(jì)原理圖程序存儲器的擴(kuò)展8031片內(nèi)不帶ROM采用8031芯片時(shí)，須擴(kuò)展

18、程序存儲器。用作程序存儲器的芯片主要有EPROMEEPROM由于EPROM格低廉、性能可靠，所以本次設(shè)計(jì)用EPROM.EPROM紫外線可擦除電可編程的半導(dǎo)體只讀存儲器，掉電后信息不會丟失。EPROM程序一般通過專門編程器可寫入。常用的EPROM片主要有：2716、2732、2764、27128、272561軋擴(kuò)展程序存儲器時(shí)，一般擴(kuò)展容量大于256字節(jié)，因此，除了由P0口提供低8位地址線外，還需由P2口提供若干地址線，最大的擴(kuò)展范圍位64K字節(jié)，即需16位地址線。具體方法是CPLE向EPROM1供三種信號線。即A:數(shù)據(jù)總線：P0口接EPROM!O0-OZB:地址總線：P0口經(jīng)鎖存器向EPROM

19、1供地址低8位，P2口提供高8位地址以及片選線。C:控制總線：PSEN片外程序存儲器取指令控制信號，接EPROIMJ-Oeale-接鎖存器的GeA接地。結(jié)合本次設(shè)計(jì)，選擇擴(kuò)展的型號為2764。8031與2764的連接圖如圖3.2所示。2X3OP19-T118-o+5V40|XTAlJcc.Ps0XTALjJP27803i,RESET112空CEVCPGVPMPP1271-1-丁,.I.l_H&2k20廠294672on4n.DNG5+J圖3.22764與8031連接圖溫控模塊的設(shè)計(jì)溫度檢測元件和變送器的選擇和被控溫度及精度等級有關(guān)。本設(shè)計(jì)采用鍥銘/鍥鋁熱電偶，此電偶用于0c1000c的

20、溫度測量范圍。系統(tǒng)功能和系統(tǒng)的工作工程為：反映爐溫的熱電偶，用于采集爐內(nèi)的溫度信號，將采集到的信號經(jīng)冷端補(bǔ)償后送運(yùn)算放大器放大由變送器將熱電偶信號（溫度信號）變?yōu)殡娏鬏敵?，再由高精密電?電壓變換器將電流信號變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電壓信號，將放大的電壓送入采樣保持器和轉(zhuǎn)換電路后得到與爐溫相應(yīng)的數(shù)字量。具體設(shè)計(jì)為，將溫度傳感器輸出的電流信號Iin,輸入到電流/電壓轉(zhuǎn)換電路，在采樣電阻R1上獲得對應(yīng)的電壓分量VR=R1*Iin,并將該值經(jīng)過由R2,C1構(gòu)成的帶有一定延時(shí)（時(shí)間與溫度傳感器的響應(yīng)時(shí)間相對應(yīng)）作用的低通濾波電路后，輸入到放大器A1的正相端。因?yàn)閭鞲衅鬏敵?mA時(shí)，在取樣電阻上的電壓不等于零，直接經(jīng)模

21、擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量也不等于零，所以單片機(jī)不能直接利用，這樣利用穩(wěn)壓管產(chǎn)生一個(gè)精確基準(zhǔn)電壓Vref與R3RW構(gòu)成的可調(diào)分壓電路，通過調(diào)節(jié)RW1可以獲得精確的Vx=（Rx/RW1）Vref,該值可用于抵消4m她流在取樣電阻上產(chǎn)生的壓降，所以當(dāng)溫度傳感器為最小值4mA時(shí)，A1的2腳與3腳之間的電壓差基本為0V。與A1相連的C2、R&R4R5構(gòu)成帶有積分校正的放大電路，積分校正會增加系統(tǒng)的慣性，對變化較快的信號起阻尼作用。通過適當(dāng)調(diào)整電阻就可以獲得理想的比例增益，再將經(jīng)過處理的溫度傳感器感測到的電信號VT放大后，送入下一級的差值放大電路的負(fù)相端。系統(tǒng)的爐溫工藝曲線經(jīng)分段換算后轉(zhuǎn)換為

22、對應(yīng)的電壓數(shù)據(jù)，再經(jīng)過進(jìn)制轉(zhuǎn)換后存入E2PROMo當(dāng)系統(tǒng)投入運(yùn)行后，為了實(shí)現(xiàn)誤差測量，單片機(jī)依據(jù)時(shí)鐘定時(shí)器，按一定的時(shí)間間隔將數(shù)據(jù)通過總線傳至DAC0832的數(shù)據(jù)寄存器，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后的模擬電壓VTS從運(yùn)放A2送入由A3、R6R7、R8和R9構(gòu)成的差值檢測放大電路的正相端，與經(jīng)過轉(zhuǎn)換的采樣電壓值VT作差，得到的差值VT放大后送入A/D轉(zhuǎn)換器0809。另外，變送器由毫伏變送器和電流/電壓變送器組成：毫伏變送器用于把熱電偶輸出的0-41.32mV變換成0-10mA范圍內(nèi)的電流；電流/電壓變送器用于把毫伏變送器輸出的0-10MA電流變換成0-5V范圍的電壓。為了提高精度，變送器可以進(jìn)行零點(diǎn)遷移。例如

23、：若溫度測量范圍為400c1000C,則熱電偶輸出為16.4mV-41.32mV,毫伏變送器零點(diǎn)遷移后輸出0-10mV范圍電流。這樣，采用8位A/D轉(zhuǎn)換器就可以使量化誤差達(dá)到正負(fù)2.34度以內(nèi)。8155接口電路8155簡介8155是Intel公司研制的通用I/O接口芯片。MCS-51和8155相連不僅可為外部設(shè)備提供兩個(gè)8位I/O端口（A口和B口）和一個(gè)6位（CD）,而且也可為CPU®供一個(gè)256字節(jié)RAMff儲器和一個(gè)14位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，所以8155廣泛用于MCS-51系統(tǒng)中。MCS-51單片機(jī)可以和8155直接連接而不需要任何外加邏輯器件，就可為系統(tǒng)增加256個(gè)字節(jié)片外RAM

24、22位I/O口線以及一個(gè)14位定時(shí)器。P0口輸出的低8位地址不必再另加鎖存器，可直接與8155的AD0-AD7t目連，既可作低8位地址總線，又可作數(shù)據(jù)總線。從P0口傳送過來的地址信息在ALE的作用下在8155內(nèi)部被鎖存。高8位地址由及IO/的地址控制線決定，因此在圖中的連接狀態(tài)下，可以確定各個(gè)端口的地址：RAM勺地址范圍：FC00HFCFFH命令/狀態(tài):FD00H;PA口:FD01H;PB口:FD02H;PC口:FD03H;定時(shí)器低8位：FD04H;定時(shí)器高8位：FD05H8155的RAMF口I/O口地址編碼8155在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中是16位地址數(shù)據(jù)，其高8位由片選線提供，而低8位地址為片內(nèi)地

25、址。當(dāng)IOM/=0時(shí)，單片機(jī)對8155內(nèi)RAMt/寫，RAMf氐8位編址為00FFH當(dāng)IO/M=1時(shí)，單片機(jī)對8155中的I/O口進(jìn)行讀/寫。8031與8155的連接如圖和鍵盤顯示連接圖如圖3.3所示8155器動驅(qū)齡PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA08031P2.7P2.0ALERDWRP0CEIO/MRDWRPC0PC1PC2PC308:16/1L77P252/202夕26，3J11；227/42/Io28513:21Z29/6/14/22/30/75.1k115-23-C=M31=D0D7EL艮R日.日.R日.E.-+5VPB7PB6PB5PB4PB3RESETPB2PB1P

26、B0固ALRDWRP2,電RSTQ-TTnulAnPAALEPBRDKW10/NTCETIMERTIMEROUT8155RESETaRESTET1圖3.3A/D轉(zhuǎn)換電路ADC08091一個(gè)典型的A/D轉(zhuǎn)換芯片，為逐次逼近式8位CMO型A/D轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)有8路模擬選通開關(guān)、三態(tài)輸出鎖存器以及相應(yīng)的通道地址鎖存與譯碼電路。ADC0809可處理8路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出能力，既可與各種微處理器相連，也可單獨(dú)工作。輸入輸出與TTL兼容。8路8位AZD轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位。具有轉(zhuǎn)換起停控制端。轉(zhuǎn)換時(shí)間為100ps,單個(gè)+5V電源供電，模擬輸入電壓范圍0+5V,不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。首先輸入3位地址，并

27、使AL已1,將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號可用作中斷申請。當(dāng)OE輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。A/D轉(zhuǎn)換是把從熱電偶接收到的溫度模擬量轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)字量輸送到單片機(jī)里，以便可以用單片機(jī)進(jìn)行控制。引腳結(jié)構(gòu)(1)IN7-IN0:8條模擬量輸入通道(2)地址輸入和控制線：4條(3)數(shù)字量輸出及控制線：11條(4)電源線及其他：5條輸入為8個(gè)可選通

28、的模擬量IN0-IN7。至于ADC專換器接收哪一路輸入信號由地址AB、C控制的8路模擬開關(guān)實(shí)現(xiàn)。同一時(shí)刻，ADC080只接收一路模擬量輸入,不同時(shí)刻對8路模擬量進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。0809與8031的連接ALEPQOADDHADIMrVBIFt.C'LK1*即STARTALFOE圖3.40809與8031的連接可控硅控制電路-13-圖3.5可控硅功輸出與通斷時(shí)間關(guān)系8031對溫度的控制是通過可控硅調(diào)控器實(shí)現(xiàn)的?？煽毓韫敵雠c通斷時(shí)間關(guān)系草圖如圖3.5所示。雙向可控硅管和加熱絲串聯(lián)接在交流220V,50Hz交流試點(diǎn)回路。在給定的周期T內(nèi)，8031只要改變可控硅管的接通時(shí)間便可改變加熱絲功率，以

29、達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。圖3.5示出了可控硅管在給定周期T內(nèi)具有不同接通時(shí)間的情況。顯然，可控硅在給定周期T的100%寸間內(nèi)接通的功率最大。可控硅接通時(shí)間可以通過可控硅控制板上控制脈沖控制。該觸發(fā)脈沖由8031用軟件在P1.3引腳上產(chǎn)生，受過零同步脈沖后經(jīng)光偶管和驅(qū)動器輸送到可控硅的控制極上。偏差控制的原理是先求出史冊爐溫對所需爐溫的偏差值，然后對偏差值處理而獲得控制信號去調(diào)節(jié)電阻爐的功率，以實(shí)現(xiàn)對電阻爐的爐溫控制。在工業(yè)上，偏差控制又稱為PID控制，這是工業(yè)控制中常用的控制形式，一般能收到令人滿意的效果?？刂普摳嬖V人們，PID控制的理想方程是：1de，一，、U=Kp(E+edt+TD)(3.1)

30、T1dt式中e-測量值與給定值之間的偏差；TD-微分時(shí)間：T-積分時(shí)間；TnTd(3.2)Un=Kp4e*(G-d)T1i1Tn=Kpen,K1.二.eiKd(en-eid)i1KP-調(diào)節(jié)器的放大系數(shù).將上式離散化得到數(shù)字PID位置式算法式中在位置式算法的基礎(chǔ)之上得到數(shù)字PID增量式算法：Un=Kp(enen-)*K1ei*K0(ei2en-1*2)(3.3)=KpenK©K0(en-q_1)第四章軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)這次程序的軟件設(shè)計(jì)主要運(yùn)用KeilnVison3軟件，這個(gè)軟件是彳惠國KeilSoftware公司推出的51系列兼容單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)。仙Vison3是集成的可視化Window

31、s操作界面，具提供了豐富的庫函數(shù)和各種編譯工具，能夠?qū)?1系列單片機(jī)以及和51系列兼容的絕大部分類型的單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。KeilpVison系列可以支持單片機(jī)C51程序設(shè)計(jì)語言，也可以直接進(jìn)行匯編語言的設(shè)計(jì)與編譯。KeilpVison系列的集成開發(fā)環(huán)境最高版本是pVison3,版本號為V8.08°Keil仙Vison系列是一個(gè)非常優(yōu)秀的編譯器，受到廣大單片機(jī)設(shè)計(jì)者的廣泛使用。其主要特點(diǎn)如下：支持匯編語言、C51語言等多種單片機(jī)設(shè)計(jì)語言；可視化的文件管理，界面友好；支持豐富的產(chǎn)品線，除了51及其兼容內(nèi)核的單片機(jī)外，還新增加了對ARMft核產(chǎn)品的支持；具有完善的編譯連接工具；具備豐富的仿真

32、調(diào)試功能，可以仿真用口、并口、A/D、D/A、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及中斷等資源，同時(shí)也可以和外部仿真器聯(lián)合進(jìn)行在線調(diào)試；內(nèi)嵌RTX-51實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)；支持在一個(gè)工作空間中進(jìn)行多項(xiàng)目的程序設(shè)計(jì)。支持多級代碼優(yōu)化。主程序主程序主要完成加熱控制系統(tǒng)各部件的初始化和實(shí)現(xiàn)各功能子程序的調(diào)用，以及實(shí)際測量中各個(gè)功能模塊的協(xié)調(diào)在無外部中斷申請時(shí)，單片機(jī)通過循環(huán)對外部溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。應(yīng)當(dāng)注意：由于T0被設(shè)定為計(jì)數(shù)器方式2,初值為06H,故它的溢出中斷時(shí)間為250個(gè)過零同步脈沖。為了系統(tǒng)正常工作，T1中斷服務(wù)程序的執(zhí)行時(shí)間必須滿足T0的制一時(shí)間要求，因?yàn)門1的中斷是嵌套在T0中斷之中的。主程序框圖如圖4.1

33、圖4.1主程序流程圖T0中斷服務(wù)程序T0中斷服務(wù)程序是溫度控制系統(tǒng)的主程序，用于啟動A/D轉(zhuǎn)換器，讀如數(shù)據(jù)采樣，數(shù)字濾波，越權(quán)溫度報(bào)警和處理，PID計(jì)算和輸出可控硅的同步觸發(fā)脈沖等。P1.3引腳上輸出的該同步脈沖寬度由T1計(jì)數(shù)器的溢出中斷控制，8031利用等待T1溢出中斷空隙時(shí)間完成把本次采樣數(shù)值轉(zhuǎn)換成顯示值而放入顯示緩沖區(qū)和調(diào)用溫度顯示程序，8031從T1中斷服務(wù)程序返回后便可以恢復(fù)現(xiàn)場和返回主程序，以等待下次T0中斷。T0中斷服務(wù)程序框圖如圖4.2所示圖4.2T0中斷服務(wù)程序流程圖4.3采樣子程序流程圖如圖4.3采樣值始址送R0采樣次數(shù)送R2NY采樣子程序框圖4.4數(shù)字濾波程序數(shù)字濾波程序

34、FILTER:用于濾去來自控制現(xiàn)場對采樣值的干擾。本設(shè)計(jì)采用中值濾波數(shù)字濾波程序框圖如圖4.4總結(jié)本設(shè)計(jì)使用無ROM勺8031作為主控芯片進(jìn)行控制，單片機(jī)具有集成度高，通用性好，功能強(qiáng)，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。其中的溫控系統(tǒng)采用鍥銘/鍥鋁熱電偶，此電偶用于0c1000c的溫度測量范圍，相應(yīng)的輸出電壓為0mV-41.32mV溫度是工業(yè)對象中的一個(gè)重要的被控參數(shù)，在本系統(tǒng)中，若采用模糊控制或者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法控制，這些控制技術(shù)會大大提高控制精度，不但使控制簡捷，降低了產(chǎn)品的成本，提高了生產(chǎn)效率.參考文獻(xiàn)1蔡振江.單

35、片機(jī)原理與應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，20082賴壽宏.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.20033王毓銀主編.數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，199920084清源計(jì)算機(jī)工作室編著.Protel99原理圖與PCB及仿真.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,5索雪松等.傳感器與信號處理電路.北京：中國水利水電出版社，20086李華等.單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20027陸子明.單片機(jī)設(shè)計(jì)與應(yīng)用基礎(chǔ)教程.北京：北京國防工業(yè)出版社,20058孫炳達(dá).自動控制原理.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20089沙占友.王曉君.數(shù)字化測量.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200910李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001附錄程序清單主程序：ORG0100HDISM0DATA78HDISM1DATA79HDISM2DATA7AHDISM3DATA7BHDISM4DATA7CHDISM5DATA7DHMOVSP,#50H;50H送SPCLR5EH;清本次越限標(biāo)