課程設(shè)計--基于單片機的水溫控制系統(tǒng)(文件)
【正文】 T 及地址鎖存信號 ALE 有效，將地址送到地址總線。本設(shè)計采用一般中速芯片 ADC0809。由于熱電偶輸出的電壓信號小而且很不穩(wěn)定，需要連接變送器，先由毫伏變送器 XTR101將熱電偶輸出的毫伏電壓轉(zhuǎn)變成為 0— 10mA的電流信號。 變送器的選擇：因為系統(tǒng)要求有偏置，又需要對熱電偶進行冷端補償，所以采用常規(guī)的溫度變送器包括毫伏安變送器和電流電壓變送器，毫伏安變送器將熱電偶檢測的溫度變?yōu)?0— 10mA，電流電壓變送器將 0— 10mA 的電流變?yōu)?0— 5V的電壓送 A/D 轉(zhuǎn)換器。但其輸出電壓受冷端溫度影響，需要進行冷端溫度補償。在應(yīng)用中， PO 口和 P2 口一般用于擴展存儲器； P3 口的 WR 和RD 配合擴展存儲器使用；只有 P1腳可以全部獨立使用。 圖 4 8031引腳圖 8031 是一個 40 引腳的集成電路，引腳如圖 4所示，它有 4個輸入／輸出口（英文簡寫為 I／ O口），每個口有 8 條線共占 32個引腳?？臻g地址為 64kB，此時單片機的 EA 端必須接地。在選擇程序存儲器芯片時，首先 必須滿足程序容量，其次在價格合理情況下盡量選用容量大的芯片。系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖 3： 圖 3 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖 單片機的選擇 單片機機型： MCS— 51 8031（不包含 ROM、 EPROM）。在保溫段當(dāng)溫度高于 202℃或低于 198℃時要報警，在升溫和降溫階段也要進行控制，使?fàn)t內(nèi)溫度按照曲線的斜率升或降。 在本設(shè)計中，要求電阻爐爐內(nèi)的溫度，按照圖 2所示的規(guī)律變化，從室溫開始到 50℃為自由升溫階段，當(dāng)溫度一旦到達(dá) 50℃，就進入系統(tǒng)調(diào)節(jié)，當(dāng)溫度到達(dá) 200℃時進入保溫段，要始終在系統(tǒng)控制下，以保證所需的爐內(nèi)溫度的精度。 2℃。本控制對象電阻加熱爐功率為 8KW，由 220V 交流電源供電，采用雙向可控硅進行控制。進行系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)考慮如下問題：爐溫變化規(guī)律的控制，即爐溫按預(yù)定的溫度～時間關(guān)系變化，這主要在設(shè)計控制程序時加以考慮。電阻爐爐溫控制系統(tǒng)的控制過程是：單片機定時對爐溫進行檢測，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換芯片得到相應(yīng)的數(shù)字量，經(jīng)過計算機進行數(shù)據(jù)處理，得到應(yīng)有的控制量，去控制電阻爐進行加熱，從而實現(xiàn)對溫度的控制。 電阻加熱爐用于合金鋼產(chǎn)品熱力特性實驗，電阻加熱爐用電阻絲提供熱功率，使其在預(yù)定的時間內(nèi)將爐內(nèi)溫度穩(wěn)定到給定的溫度值。 5℃，保溫階段溫度控制精度為177。 微機監(jiān)控功能：顯示當(dāng)前被控量的設(shè)定值、實際值、控制量的輸出值，參數(shù)報警時有燈光報警。過渡過程時間：即從開始控制到進入保溫階段的時間要小于 600s。 其工作過程為：熱電偶將爐溫變換為模擬電壓信號 ,經(jīng)低通濾波濾掉干擾信號后送放大器 ,信號放大為 0～ 5V 后送 A/D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送入 計算機 。對于內(nèi)部無 ROM 的 8031 單片機，它的程序存儲器必須進行外部擴展。前者確定了地址線的位數(shù)是 12位（ A0～ A11），后者確定了數(shù)據(jù)線的位數(shù)是 8位（ O0～O7）。首選 8031 的理由是：價格便宜，開發(fā)環(huán)境比較成熟。每個引腳再加小標(biāo)號，比如?? 等。 測量準(zhǔn)確，價格適中、測溫范圍寬，線性度較好。 執(zhí)行元件的選擇：電阻加熱爐采用晶閘管（ SCR）來做執(zhí)行元件，結(jié)合電阻爐的具體要求，為了減少爐溫的紋波，對輸出通道采用較高的分辨率的方案，因此采用零點觸發(fā)的方式。 為了將變化的溫度值轉(zhuǎn)化為變化的電壓信號，以熱電偶作為檢測元件，根據(jù)被控溫度的測量范圍及控溫精度，選用鎳鉻－康銅熱電偶，其分度號 E，測量范圍 0－ 800℃。 因為所控制的實際溫度在 50～ 200℃左右，即（ 200－ 50＝ 150）所以選用 8位 A/D 轉(zhuǎn)換器，其分辨率約為 ℃ /字，再加放大器偏置措施實現(xiàn)（通過調(diào)整放大器的零點來實現(xiàn)偏置）。 ADC0809 的 IN0 和變送器輸出端相連，故 I 輸入的 0～ +5V 范圍的模擬電壓經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后可有單片機通過程序從 P0 口輸入到它的內(nèi)部 RAM 單元中。 8031 對溫度的控制是通過雙向可控硅 [8]實現(xiàn)的。該觸發(fā)脈沖由 8031 用軟件在 引腳上產(chǎn)生，經(jīng)過零同步脈沖同步后再經(jīng)光耦和驅(qū)動器輸出送到可控硅管的門極上。 8031 對溫度的控制沒有采用 D/A 輸出 的直接方式，而是采用控制雙向晶閘管的間接控制方式。方波的正跳沿和負(fù)跳沿分別作為兩個單穩(wěn)觸發(fā)器的觸發(fā)信號，單穩(wěn)觸發(fā)器輸出的窄脈沖經(jīng)二極管或門混合，就得到對應(yīng)于 220V 市電過零時刻的同步脈沖。在單片機控制系統(tǒng)中，除了需要顯示單個狀態(tài)之外，往往還需要顯示一些數(shù)值 [12]。動態(tài)驅(qū)動法使用硬件少，但顯示過程需要用軟件來維持，一旦顯示 子程序不再執(zhí)行，顯示內(nèi)容亦立即消失，因此，其應(yīng)用受到一定的限制。這樣可以充分利用串行口，而將并行口用到最需要的地方去；同時軟件程序不需要對 LED 顯示器進行掃描，這樣8031 有更多的時間處理其他事情。 當(dāng)用串行口擴展鍵盤、顯示器接口時，通過采用串行輸入 /并行輸出移位寄存器 74L
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