基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(-文庫吧
2025-06-08 18:49 本頁面
【正文】 第一章 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)方案簡介單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)是以MS5l單片機(jī)為控制核心，輔以采樣反饋電路，驅(qū)動(dòng)電路，晶閘管主電路對電爐爐溫進(jìn)行控制的微機(jī)控制系統(tǒng)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖可表示為:系統(tǒng)采用單閉環(huán)形式，其基本控制原理為:將溫度設(shè)定值(即輸入控制量)和溫度反饋值同時(shí)送入控制電路部分，然后經(jīng)過調(diào)節(jié)器運(yùn)算得到輸出控制量，輸出控制量控制驅(qū)動(dòng)電路得到控制電壓施加到被控對象上，電爐因此達(dá)到一定的溫度。給定值采樣電路輸出溫度被控對象8031控制電路驅(qū)動(dòng)電路晶閘管主電路 控制電路的設(shè)計(jì)第二章 單片機(jī) 單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)SCM(single chip microputer)的譯名簡稱，在國內(nèi)也常簡稱為“單片機(jī)”。它包括中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行口和I/O等等。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(hào)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、耗電少和靈活機(jī)動(dòng)等許多優(yōu)點(diǎn)，單片微型計(jì)算機(jī)(簡稱單片機(jī))是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是一種非?；钴S和頗具生命力的機(jī)種，特別適合用于智能控制系統(tǒng)。 單片機(jī)內(nèi)部模塊在本設(shè)計(jì)中,從經(jīng)濟(jì)上以及性能上考慮，我選用8031作為CPU。8031是MCS－51系列單片機(jī)的一種型號(hào)。MCS51單片機(jī)的類型有：8058038751等。 MCS51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。它其中包含CPU、震蕩器和時(shí)序電路、4KB的ROM、256B的RAM、兩個(gè)16定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T4個(gè)8位I/O端口（P0、PPP3）、串行口等組成。其中震蕩時(shí)序與時(shí)鐘組成定時(shí)控制部件。 8031單片機(jī)功能方框圖 MCS51輸入/輸出端口的結(jié)構(gòu)與功能MCS51單片機(jī)有4個(gè)I/O端口，公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(dòng)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(chǔ)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(chǔ)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)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單片機(jī)的引腳及其功能MCS51單片機(jī)采用40引腳的雙列直插封裝形式。1） 主電源引腳VCC和VSSVSS（40腳）：主電源+5V，正常操作的對EPROM編程及驗(yàn)證時(shí)均接+5V電源。VSS（20腳）：接地。2） XTAL1（19腳）和XTAL2（18腳）：接外部晶振的兩個(gè)引腳。3） RST/VPD、ALE、/PROG——、PSEN——控制信號(hào)引腳。RST/VPD（9腳）：單片機(jī)復(fù)位/備用電源引腳。剛接上電源時(shí)，其內(nèi)部寄存器處于隨機(jī)狀態(tài)，在引腳上輸入持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。VCC掉電期間，此引腳可接上備用電源，一旦芯片在使用中VCC電壓突然下降或短電，能保護(hù)片內(nèi)RAN中信息不丟失，使復(fù)電后能繼續(xù)正常運(yùn)行。ALE、/PROG——（30腳）：當(dāng)訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，ALE的輸出用于鎖存低字節(jié)地址信號(hào)。即使不訪問片外存儲(chǔ)器，ALE端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)脈沖信號(hào)。其頻率為振蕩器頻率1/6。因此，它可用作對外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)的目的。應(yīng)注意的是：當(dāng)訪問片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖；ALE端可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSET負(fù)載。對含有EPROM的單片機(jī)，片內(nèi)EPROM編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（PROG——）。PROG——（29腳）：輸出訪問片外程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。CPU在從片外程序存儲(chǔ)器取指令（或常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。每當(dāng)訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的PROG——信號(hào)將不會(huì)出現(xiàn)。該端同樣可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。EA——/VPP（31腳）：當(dāng)EA ——輸入端輸入高電平時(shí)，CPU可訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器4KB的地址范圍。若PC值超出4KB地址時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向片外程序存儲(chǔ)器。當(dāng)EA ——輸入低電平時(shí)，不論片內(nèi)是否有程序存儲(chǔ)器，則CPU只能訪問片外程序存儲(chǔ)器。 8031系統(tǒng)擴(kuò)展設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展的方法有并行擴(kuò)展法和串行擴(kuò)展法兩種。并行擴(kuò)展法是利用單片機(jī)的三種線（AB、DB、CB）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I2C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。在本設(shè)計(jì)中，由于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)比較少，單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器能滿足需要，故不需再擴(kuò)展片外存儲(chǔ)器。 單片機(jī)外總線結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)大多數(shù)CPU外部都有單獨(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
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