單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-文庫吧
2025-06-22 13:08 本頁面
【正文】 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400～1000℃。℃。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2℃,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)。，其基本控制原理為: ：用鍵盤將溫度的設(shè)定值送入單片機(jī)，啟動(dòng)運(yùn)行后，通過信號(hào)采集電路將溫度信號(hào)采集到后，送到A/D 轉(zhuǎn)換電路將信號(hào)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。給定值采樣電路輸出溫度被控對象晶閘管主電路驅(qū)動(dòng)電路8031控制電路 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)（Single Chip Microputer）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(chǔ)器RAM、程序存儲(chǔ)器ROM或EPROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制器及串型和并行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(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MCS－51系列單片機(jī)的一種型號(hào)，在MCS－51系列單片機(jī)中還有80580380C31等。 MCS51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)MCS51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(chǔ)器、4個(gè)I/O口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、振蕩器等功能部件。，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)指針寄存器。 主電源引腳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。 MCS51 輸入/輸出引腳MCS51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P0P3，一個(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P0P3。 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。 MCS51控制線RST/Vpd（9腳）：RST即為RESET，Vpd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)，該引腳上可接備用電源Vpd（+5V）為內(nèi)部RAM供電，以保證RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。ALE/PROG（30腳）：地址鎖存有效信號(hào)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)器選通信號(hào)輸出端，低電平有效。在從外部程序存儲(chǔ)器讀取指令或常數(shù)期間，每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)該信號(hào)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(chǔ)器期間，該信號(hào)將不出現(xiàn)。 EA/VPP（31腳）： EA為片外程序存儲(chǔ)器選通斷。該引腳有效（低電平）時(shí)，只選用片外程序存儲(chǔ)器，否則單片機(jī)上電或復(fù)位后選用片內(nèi)程序存儲(chǔ)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。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，常常在單片機(jī)外部加地址鎖存器來構(gòu)成與一般CPU相類似的三總線。 MCS51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展通常情況下，采用MCS51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(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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。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。803174Ls3732764過零信號(hào)發(fā)生器8155ADC0809傳感檢測電路溫控電路電爐鍵盤與顯示 總體設(shè)計(jì)原理圖 程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展8031片內(nèi)不帶ROM，采用8031芯片時(shí)，須擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。用作程序存儲(chǔ)器的芯片主要有EPROM和EEPROM。由于EPROM價(jià)格低廉、性
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