【正文】 課程設計 題目：基于單片機對精餾塔溫度的控制系統(tǒng)設計 學 院： 貴州大學明德學院 專 業(yè)： 機械 設計 與制造 班 級： 機 電 091 學 號： 092021111048 學生姓名： 楊 政 坤 指導教師： 王 許 2021 年 7 月 5 日 貴州大學明德學院單片機課程設計 I 貴州大學 明德學院本科課 程 設計 誠信責任書 本人鄭重聲明：本人所呈交的 課程 設計 ，是在導師的指導下獨立進行研究所 完成 。 設計 中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點等，均已明確注明出處。 特此聲明。 論文 （設計） 作者簽名： 楊政坤 日 期： 課程設計 任務書 機電系 院系 學 號 092021111048 學生姓名 楊政坤 專業(yè)（班級） 機電 091 設計題目 基于單片機對精餾塔溫度的控制系統(tǒng)設計 主 要 內(nèi) 容 設計實時在線檢測反應塔測量控制系統(tǒng) 1單片機溫度控制系統(tǒng)方案簡介 2單片機的內(nèi)部模塊 3系統(tǒng)的硬件設計 4系統(tǒng)的軟件設計 貴州大學明德學院單片機課程設計 II 設 計 要 求 1：能進行在線檢測； 2：要求采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的控制精度； 3：采用顯示器實時顯示檢測值； 4：但檢測參數(shù)越程時，系統(tǒng)自動報警功能。 5：測量誤差為177。 工 作 量 工 作 計 劃 1：確定設計思路 2：查 閱資料 3：整理規(guī)劃 4：開始設計 5：設計完成 參 考 資 料 《單片機原理及接口技術》清華大學出版社，段晨東 主編 《數(shù)字電路與邏輯設計》 林宏 編著 《 EAD技術及應用實踐》 高有堂 編著 2021 年 7 月 5日 第 47題 貴州大學明德學院單片機課程設計 III 基于單片機對 精餾 塔的溫度控制系統(tǒng)設計 摘 要 精餾法是 把 混合物中 各 成分 分離出來，并分別達到規(guī)定純度的方法； 精餾法是石油，化工等生產(chǎn)過程中最常用的方法。精餾 需要 在 精餾反應 塔 中 進行 ，反應塔中必然會產(chǎn)生溫度 ，而且溫度很高 。 溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的工藝參數(shù)之一 ，我們需要 對塔中 溫度進行 嚴格的 監(jiān)測 和 控制。 由于溫度很高，為了安全起見，我們 需要 采用單片機對他們 進行遠距離 控制 ， 單片機控制 不僅具有控制方便，簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術指標，從而能夠大大的提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。 本設計采用無 ROM的 8031作為主控制芯片。 8031的接口電路有 815 2764。8155 用于鍵盤 /LED 顯示器接口， 2764 可作為 8031 的外部 ROM存儲器。 其中 溫度控制電路是通過可控硅調(diào)功器實現(xiàn)的。雙向可控硅管和加熱絲串聯(lián)接在交流220V， 50HZ 交流試點回路，在給定周期內(nèi)， 8031只要改變可 控硅管的接通時間便可改變加熱絲功率，以達到調(diào)節(jié)溫度的目的。 使用單片機作為核心進行控制。單片機具有集成度高，通用性好，功能強，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強和使用方便等獨特優(yōu)點，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。本系統(tǒng)所使用的單片機 8031 有 128K的 RAM，使溫度控制大為簡便。 關鍵字：溫度控制；接口電 路 ； MCS51單片機 8031。貴州大學明德學院單片機課程設計 I 第一章 單片機溫度控制系統(tǒng)方案簡介 單片機溫度控制系統(tǒng)是以 MS5l單片機為控制核心，輔以采樣反饋電路，驅(qū)動電路，晶閘管主電路對電爐爐溫進行控制的微機控 制系統(tǒng)。其系統(tǒng)結(jié)構框圖可表示為 :系統(tǒng)采用單閉環(huán)形式，其基本控制原理為 :將溫度設定值 (即輸入控制量 )和溫度反饋值同時送入控制電路部分，然后經(jīng)過調(diào)節(jié)器運算得到輸出控制量，輸出控制量控制驅(qū)動 電路得到控制電壓施加到被控對象上，反應塔內(nèi) 因此達到一定的溫度。 圖 控制電路的設計 第二章 單片機 單片機是單片微型計算機簡稱，它包括中央處理器 CPU、隨機存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、中斷系統(tǒng)、定時器 /計數(shù)器、串行口和 I/O 等 。 單片機主要應用于工業(yè)控制領域，用來實現(xiàn)對 信號的檢測、數(shù)據(jù)的采集以及對應用對象的控制。它具有體積小、重量輕、價格低、可靠性高、耗電少和給定值 8031 控制電路 驅(qū)動 電路 晶閘管 主電路 被控 對象 輸出 溫度 采樣電 路 2 靈活機動等許多優(yōu)點，單片微型計算機 (簡稱單片機 )是微型計算機的一個重要分支，也是一種非常活躍和頗具生命力的機種，特別適合用于智能控制系統(tǒng)。 單片機內(nèi)部模塊 在本設計中 ,從經(jīng)濟上以及性能上考慮，我選用 8031作為 CPU。 8031是MCS－ 51 系列單片機的一種型號。 MCS51單片機的類型有： 805 803 8751等。 MCS51 單片機內(nèi)部結(jié)構 8031 單片機內(nèi)部結(jié)構見圖 。它其中包含 CPU、震蕩器和時序電路、4KB 的 ROM、 256B 的 RAM、兩個 16定時 /計數(shù)器 T0 和 T 4個 8 位 I/O 端口（ P0、P P P3）、串行口等組成。其中震蕩時序與時鐘組成定時控制部件。 圖 8031 單片機的內(nèi)部結(jié)構 3 單片機外總線結(jié)構 如圖 ,微型計算機大多數(shù) CPU 外部都有單獨的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線，而 MCS— 51 單片機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，以便同單片機之外的芯片正確地相連，常常在單片機外部加地址鎖 存器來構成與一般 CPU 相類似的三總線。 圖 芯片的擴展設計 [7] 1）程序存儲器擴展設計 ； (A)程序存儲器簡介 常見的 EPROM 有： 2716（容量 2K 8位）、 2732（容量 4K 8位）、 2764（容量 8K 8 位）、 27128（容量 16K 8位）、 27256（容量 32K 8位）、 27512（容量 64K 8位）。 2） 數(shù)據(jù)存儲器設計 由于算法的需要，在存儲器中需要存儲 24 個從 A/D 片出來的數(shù)據(jù)，即需要 4 24 單元的存儲單元。在 8031 的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲區(qū)低 128 字節(jié) RAM 中 30H~7FH 共80 個 存儲單元使用戶 RAM 區(qū)，完全可以容納下 24 個數(shù)據(jù)以及其運算過程中的臨時數(shù)據(jù)，故不需要在另外擴展片外數(shù)據(jù)存儲器。我選用的 EPROM 芯片為 2764。連接如圖 所示 圖 2764 與 8031 連接圖 單片機溫控模塊 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。本設計采用鎳鉻 /鎳鋁熱電偶，此電偶用于 0℃～ 1000℃的溫度測量范圍，相應的輸出電壓為 . 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 變換成 010mA 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 010MA 電流變換成 05V 范圍的電壓。 [5] 400℃～ 1000℃，則熱電