【正文】 0 高溫加熱爐溫度控制器設計 摘要 ： 溫度控制在現(xiàn)代生產生活中得到了廣泛的應用。本文設計了一種基于單片機的溫度控制器 。 控制電路是以 8051 單片機為控制核心 ， 整個系統(tǒng)硬件部分包括溫度采樣電路， A/D 轉換器，按鍵電路，驅動電路，和 8段譯碼器， LED 數(shù)碼顯示器。實現(xiàn)溫度轉換的基本功能。首先，對溫度控制器 的基本原理進行了闡述，主要從其總體設計方案，系統(tǒng)硬件框 圖，系統(tǒng)硬件接線圖等幾個方面進行設計 。 系統(tǒng) 采用 K 型熱電偶作為 測溫元件 ，經(jīng)運算放大器和 AD574 將信號輸入單片機 。 并經(jīng)數(shù)碼管將溫度顯示出來。 其次，設計了溫度控制器的 軟件，利用傳統(tǒng)的匯編語言對包括各種接口子程序在內的相關程序進行了編程 。 關鍵字 ： 溫度控制器 、 8051 單片機 、 溫度采樣 、 A/D 轉換器 、 顯示器 Abstract： Temperature control in the production of modern life has been widely used. This paper introduces a design based on singlechip microputer temperature controllers. Control circuit is 8051 singlechip processor core, the whole system hardware parts including temperature sampling circuit, A/D converter circuit, drive circuit, buttons, and 8 section decoder, LED digital display. The basic function of realizing the temperature conversion. Firstly, the basic principle of temperature controller, mainly from the overall design scheme, system hardware diagram, system hardware design hookup etc. System using K type as temperature sensor, thermocouple by amplifier and AD574 will signal input microcontroller. And the digital temperature display of. Secondly, the design of the software, and the temperature controller using traditional assembler language to include various after cut procedures relevant procedures for the programming. 1 目錄 ： 第 1 章 前言 課程設計的意義 國內外研究狀況 主要任務 第 2 章 程序框圖的設計 第 3 章溫度測量 熱電偶溫度傳感器 冷端補償方法 AD574 采樣電路 第 4 章 單片機最小系統(tǒng)設計 第 5 章鍵盤與顯示電路設計 鍵盤掃描 輸出顯示 第 6 章控制電路設計 第 7 章程序流程圖 第 8 章整機電路 參考文獻 附錄 2 一、前言： 課程 設計的 意義 ： 單片機課程設計是在教學及實驗基礎上，對課程所學理論知識的深化和提高。因此，要求學生能綜合應用 所學知識，設計與制造出具有較復雜功能的小型單片機系統(tǒng)，并在實踐的基本技能方面進行一次系統(tǒng)的訓練。 能夠較全面地鞏固和應用“單片機”課程中所學的基本理論和基本方法，并初步掌握小型單片機系統(tǒng)設計的基本方法。 培養(yǎng)獨立思考、獨立收集資料、獨立設計規(guī)定功能的單片機系統(tǒng)的能力；培養(yǎng)分析、總結及撰寫技術報告的能力。 國內外研究狀況 隨著國內外工業(yè)的日益發(fā)展，溫度檢測技術也有了不斷的進步。溫度測量系統(tǒng)主要由兩部分組成，一部分是傳感器，它將溫度信號轉換為電信號。另一部分是電子裝置，它主要完成對信號的接收、處理、對測 點進行控制、溫度顯示等功能。對應于不同的溫度段及測量精度要求，測溫裝置也不盡相同，從傳感器方面看，己出現(xiàn)有各種金屬材料、非金屬材料、半導體材料制成的傳感器，也有紅外傳感器。儀器本身也趨向小型化，多采用集成度較高的芯片或元件組成電路。未來主要的研究方向將是如何擴大它的溫度適用范圍 ,以及智能化、網(wǎng)絡化等方面。 目 前國內外的溫度控制方式越來越趨向于智能化，溫度測量首先是由溫度傳感器來實現(xiàn)的。測溫儀器由溫度傳感器和信號處理兩部分組成。溫度測量的過程就是通過溫度傳感器將被測對象的溫度值轉換成電的或其它形式的信號 ,傳遞 給信號處理電路進行信號處理轉換成溫度值顯示出來。溫度傳感器隨著溫度變化而引起變化的物理參數(shù)有 : 膨脹、電阻、電容、熱電動勢 ,磁性能、頻率、光學特性及熱噪聲等等。隨著生產的發(fā)展 ,新型溫度傳感器還會不斷出現(xiàn) ,目前 ,國內外通用的溫度傳感器及測溫儀大致有以下幾種 : 熱膨脹式溫度計、電阻溫度計、熱電偶、輻射式測溫儀表、石英溫度傳感器測溫儀。 主要任務： 本次設計主要利用單片機完成對爐溫的控制， 要求將爐溫控制在 600~1000℃，精度在3℃以內。 其中包括鍵盤設定，數(shù)據(jù)采集，數(shù)碼顯示以及控制電路。 二、 系統(tǒng)框圖的設 計 本次設計的熱處理加熱爐溫度控制器是為實驗室電阻爐配備的專門控溫設備，它由檢測端的傳感器將溫度信號轉換成電信號，經(jīng)放大輸送給控制單元，由控制單元來控制執(zhí) 3 行部件對電阻爐供電，是能對電阻爐的溫度進行預置、測量、顯示及自動控制的簡單溫度控制器。 三、 溫度測量 熱電偶溫度傳感器 目前常用的溫度傳感器約有二十余種，它們能測量零下幾百度到零上幾千讀的溫度，但是各種材料制成的溫度傳感器只能在一定的溫度范圍內使用，本課程設計采用熱電偶溫度傳感器。 熱電偶的測溫 范圍很寬，一般為 50~+1600℃ ,最低可達 200℃，最高達 2800℃。在良好的測量電路配合下，它可實現(xiàn)高精度的測量。根據(jù)熱偶電極線徑和對應的溫度范圍熱電偶可分為七類，即 K E J T B R S 幾種工業(yè)標準。測量溫度一般有熱電偶的線徑?jīng)Q定，線徑越粗所能測量的溫度就越高。因為本設計要測量的溫度在 600~1000℃，所以選擇 K型熱電偶傳感器。 單 片 機 溫度設定 LED 數(shù)碼管 顯示 加 熱 爐 溫度傳感器 數(shù)據(jù)輸出 鍵盤輸入 爐溫控制 4 167U6BADOP07R51KR6R7300KC1R810KU16WREV K 型熱電偶的放大電路和元件， A1 是正輸入的比例放大器， A1 為高精度、低溫漂的的ADOP07 運算放大器。 要求該電路實現(xiàn) 0~1000℃對應的電勢進行放大，根 據(jù)表 1— 7 所示的 K型熱電偶的溫差電勢，在 0℃時，溫差電勢為 0v，在 1000℃時溫差電勢為 。如果要求該放大電路對應于 0~1000℃溫差電勢，在放大器 A1 的輸出端輸出 0~10v,那么，運算放大器的增益應為 24 31 倍；該增益只要調節(jié) R R2和 W1 就能達到，所以元件參數(shù)選為：R1=,R2=300K,W1=10K。要注意的是濾波電容 C1，他若有較大的漏電流，將會產生很大的偏移電壓，這是不希望有的。 表 1— 7 K 型熱電偶溫差電勢 溫度（ ℃ ） 0 100 200 300 4