課程設計--基于單片機的水溫控制系統(tǒng)-文庫吧
2025-05-15 16:24 本頁面
【正文】 A 端必須接地。強制 CPU 從 外部程序存儲器讀取程序。對于內部有 ROM 的 8051 等單片機，正常運行時， EA 則需接高電平，使 CPU 先從內部的程序存儲中讀取程序，當 PC 值超過內部 ROM 的容量時，才會轉向外部的程序存儲器讀取程序。首選 8031 的理由是：價格便宜，開發(fā)環(huán)境比較成熟。 圖 4 8031引腳圖 8031 是一個 40 引腳的集成電路，引腳如圖 4所示，它有 4個輸入／輸出口（英文簡寫為 I／ O口），每個口有 8 條線共占 32個引腳。剩余 8 個引腳分別為：電源、地線、接石英晶體（兩根）、復位和三個特殊功能引 腳（ ALE、 EA、 PSEN）。各引腳功能： 4 個 I／ O 口分別為 P P P P4。每個引腳再加小標號，比如?? 等。在應用中， PO 口和 P2 口一般用于擴展存儲器； P3 口的 WR 和RD 配合擴展存儲器使用；只有 P1腳可以全部獨立使用。 系統(tǒng)元器件的選擇 傳感器的選擇：常用的溫度檢測元件主要有熱電偶、熱電阻、熱敏電阻等。熱電偶主要是利用兩種不同金屬的熱電效應，產生接觸電勢隨溫度變化而變化，從而達到測溫的目的。 測量準確，價格適中、測溫范圍寬，線性度較好。但其輸出電壓受冷端溫度影響，需要進行冷端溫度補償。本題選用熱電偶類別鎳鉻－康銅代號 WRK 分度號 E，測量范圍 0－ 800℃，基本誤差限177。 %。 執(zhí)行元件的選擇：電阻加熱爐采用晶閘管（ SCR）來做執(zhí)行元件，結合電阻爐的具體要求，為了減少爐溫的紋波，對輸出通道采用較高的分辨率的方案，因此采用零點觸發(fā)的方式。 變送器的選擇：因為系統(tǒng)要求有偏置，又需要對熱電偶進行冷端補償，所以采用常規(guī)的溫度變送器包括毫伏安變送器和電流電壓變送器，毫伏安變送器將熱電偶檢測的溫度變?yōu)?0— 10mA，電流電壓變送器將 0— 10mA 的電流變?yōu)?0— 5V的電壓送 A/D 轉換器。 控制單元：采用雙向可控硅進行控制，其功能相當于兩個單向可控硅反向連接，具有雙向導通功能，其通斷狀態(tài)由控制極 G決定。在控制極加上脈沖可使其正向或反向導通。 為了將變化的溫度值轉化為變化的電壓信號，以熱電偶作為檢測元件，根據(jù)被控溫度的測量范圍及控溫精度，選用鎳鉻－康銅熱電偶，其分度號 E，測量范圍 0－ 800℃。由于熱電偶輸出的電壓信號小而且很不穩(wěn)定，需要連接變送器，先由毫伏變送器 XTR101將熱電偶輸出的毫伏電壓轉變成為 0— 10mA的電流信號。電流電壓變送器將 0— 10mA 電流信號轉變成為 0— 5V 的電壓信號。 XTR101 在電路中的作用還有對熱電偶進行冷端溫度補償 ,并起到抑制零點漂移的作用。 因為所控制的實際溫度在 50～ 200℃左右，即（ 200－ 50＝ 150）所以選用 8位 A/D 轉換器，其分辨率約為 ℃ /字，再加放大器偏置措施實現(xiàn)（通過調整放大器的零點來實現(xiàn)偏置）。本設計采用一般中速芯片 ADC0809。 ADC0809 是帶有8位 A/D 轉換器， 8 路多路開關以及微型計算機兼容的控制邏輯的 CMOS 組件，其轉換方法為逐次逼近型。 8 路的 模擬開關由地址鎖存器和譯碼器控制，可以在 8個通道中任意訪問一個通道的模擬信號。 ADC0809 的 IN0 和變送器輸出端相連，故 I 輸入的 0～ +5V 范圍的模擬電壓經 A/D 轉換后可有單片機通過程序從 P0 口輸入到它的內部 RAM 單元中。 圖 5 8031與 ADC0809的接口電路 如圖 5 所示，當 和 WR 信號均為低電平時，通過或非門，輸出一個正脈沖，使啟動信號 START 及地址鎖存信號 ALE 有效，將地址送到地址總線。當 和 RD 均為低電平，經或非門使 DE 出現(xiàn)高電平，這 時可以從 A/D 轉換器讀取數(shù)據(jù)。 ADC0809 的 A、 B、 C分別接到單片機的 、 、 引腳上。 8031 對溫度的控制是通過雙向可控硅 [8]實現(xiàn)的。如圖 6 所示，雙向可控硅管和加熱絲串接在交流 220V、 50Hz 市電回路。在給定周期 T內， 8031 只要改變可控硅管的接通時間即可改變加熱絲的功率，以達到調節(jié)溫度的目的。可控硅接通時間可以通過可控硅控制極上觸發(fā)脈沖控制。該觸發(fā)脈沖由 8031 用軟件在 引腳上產生，經過零同步脈沖同步后再經光耦和驅動器輸出送到可控硅管的門極上。 對于這 樣的執(zhí)行機構，單片機只要輸出能控制可控硅通斷電時間的脈沖信號就可以了，因此可用一條 I/O 線與可控硅的控制端相連接，并通過程序實現(xiàn)輸出導通脈沖的寬度和導通時間 [9]。為了達到過零觸發(fā)的目的，需要交流電過零檢測電路，此電路輸出對應 50Hz 交流電壓過零時刻的脈沖，作為觸發(fā)雙向可控硅的同步脈沖，使可控硅在交流電壓過零時導通。 從 引腳輸出的控制信號和過零脈沖信號經過與非門后控制著雙向晶閘管在一個周期內的通斷比例（即占空比），進而控制電阻絲的加熱功率，以達到調節(jié)溫度的目的。 8031 對溫度的控制沒有采用 D/A 輸出 的直接
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