【正文】 I 基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設計 摘 要 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，人們需要對各中加熱爐、熱處理爐、反應爐和鍋爐中溫度進行監(jiān)測和控制。采用單片機來對他們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， 8031 只要改變可控硅管的接通時間便可改變加熱絲功率，以達到調節(jié)溫度的目的。 關鍵字 ：溫度控制；接口電路；可控硅 Design of Temperature Control System Based on SCM Abstract Along with national economy development, the people need to each heating furnace、 the heattreatment furnace、 in the reactor and the boiler the temperature carry on the monitor and the control. Not only uses the monolithic integrated circuit to e to them to control has the control to be convenient, simple and flexibility big and so on merits, moreover may enhance large scale is accused the temperature technical specification, thus can big enhance the product the quality and quantity. This design uses nonROM 8031 to take the master control chip. 8031 connection electric circuits have 8155 、 uses in the keyboard /LED monitor connection, 2764 may take 8031 exterior ROM memories,one temperaturecontrol circuit is adjusts the merit realization through the siliconcontrolled rectifier. The bidirectional siliconcontrolled rectifier tube and the heater series connection in exchange 220V,50HZ exchange city electricity return route, in assigns in the cycle, 8031 so long as the change siliconcontrolled rectifier tube puts through the time then to be possible to change the heater power, achieves the attemperation the goal. Key words:Temperature control； Connection electric circuit； Siliconcontrolled rectifier II 目 錄 緒 論 ............................................................ 1 第一章 單片機溫度控制系統(tǒng)方案簡介 ............................... 2 第二章 單片機 ................................................... 3 單片機內部模塊 ............................................................................................. 3 MCS51 單片機內部結構 ...................................................................... 3 MCS51 輸入 /輸出端口的結構與功能 ................................................ 3 MCS— 51 單片機的引腳及其功能 ........................................................ 4 8031 系統(tǒng)擴展設計 .............................................................................. 5 單片機外總線結構 ......................................................................................... 5 芯片的擴展設計 ............................................................................................. 5 單片機溫控模塊 ............................................................................................. 7 第三章 系統(tǒng)硬件設計 ............................................. 8 系統(tǒng)總體設計 ................................................................................................. 8 8155 接口電路 ................................................................................................ 8 A/D 轉換電路 ................................................................................................ 10 可控硅控制電路 ........................................................................................... 10 第四章 系統(tǒng)軟件設計 ............................................ 13 主程序流程圖 ............................................................................................... 13 T0 中斷服務程序 .......................................................................................... 14 采樣子程序 ................................................................................................... 18 數(shù)字濾波程序 ............................................................................................... 19 總 結 ........................................................ 21 參考文獻 ........................................................ 22 基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設計 緒論 1 緒 論 溫度控制系統(tǒng)在國內各行各業(yè)的應用雖 然已經(jīng)十分廣泛，但從國內生產(chǎn)的溫度控制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國、德國等先進國家相比，仍然有著較大的差距。成熟的溫控產(chǎn)品主要以“點位”控制及常規(guī)的 PID控制器為主，它們只能適應一般溫度系統(tǒng)控制，而用于較高控制場合的智能化、自適應控制儀表，國內技術還不十分成熟，形成商品化并廣泛應用的控制儀表較少。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展及加入 WTO，我國政府及企業(yè)對此都非常重視，對相關企業(yè)資源進行了重組，相繼建立了一些國家、企業(yè)的研發(fā)中心，開展創(chuàng)新性研究，使我國儀表工業(yè)得到了迅速的發(fā)展。 隨著新技術的不斷開發(fā)與應用 ，近年來單片機發(fā)展十分迅速，一個以微機應用為主的新技術革命浪潮正在蓬勃興起，單片機的應用已經(jīng)滲透到電力、 冶金、化工、建材、機械、食品、石油 等各個行業(yè)。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費時費力，而且精度差，單片機的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問題能夠得到很好的解決。 溫度是工業(yè)對象中的一個重要的被控參數(shù)。然而所采用的測溫元件和測量方法也不相同；產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不相同。因此對數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制方法也不相同。 傳統(tǒng)的控制方式以不能滿足高精度，高速度的控制要求，如溫度控制表溫度接觸器，其主要缺點是溫度波動 范圍大，由于他主要通過控制接觸器的通斷時間比例來達到改變加熱功率的目的，受儀表本身誤差和交流接觸器的壽命限制，通斷頻率很低。近幾年來快速發(fā)展了多種先進的溫度控制方式，如： PID 控制，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡及遺傳算法控制等。這些控制技術大大的提高了控制精度，不但使控制變得簡便，而且使產(chǎn)品的質量更好，降低了產(chǎn)品的成本，提高了生產(chǎn)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℃。靜態(tài)控制精度為℃。 本設計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。 基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設計 單片機溫度控制系統(tǒng)方案簡介 2 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)是數(shù)控系統(tǒng)的一個簡單應用。在冶金、化工、建材、機械、食品、石油等各類工業(yè)中，廣泛使用著加熱爐、熱處理爐、反應爐等，因此，溫度是工業(yè)對象中一個主要的被控參數(shù)。由于爐子的種類不同，因而所使用的燃料和加熱方法也不同，例如煤氣、天然氣、油、電等 。由于工藝不同，所需要的溫度高低不同，因而所采 用的測溫元件和測溫方法也不同 。產(chǎn)品工藝不同，控制溫度的精度也不同，因而對數(shù)據(jù)采集的精度和所采用的控制算法也不同。 單片微型計算機的功能不斷的增強，為先進的控制算法提供的載體，許多高性能的新型機種應運而生。 本系統(tǒng)所使用的加熱爐為電加熱爐，爐絲功率為2kw，系統(tǒng)要求爐膛恒溫，誤差為士 VC,超調量可能小，溫度上升較快且有良好的穩(wěn)定性 . [6] 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)過調節(jié)器運算得到輸出控制量，輸出控制量控制驅動電路得到控制電壓施加到被控對象上，電爐因此達到一定的溫度。 圖 控制電路的設計 給定值 8031 控制電路 驅動 電路 晶閘管 主電路 被控 對象 輸出 溫度 采樣電路 基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設計 單片機 3 第二章 單片機 單片機是單片微型計算機 SCM(single chip microputer)的譯名簡稱，在國內也常簡稱為“單片機”。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、耗電少和靈活機動等許多優(yōu)點，單片微型計算機 (簡稱單片機 )是微