【正文】 來消除電路的自激振蕩。所謂調(diào)功控溫就是在給定周期內(nèi)控制可控硅的導(dǎo)通時間，從而改變加熱功率，來實現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)。時，產(chǎn)生的三次諧波電流為基波電流的 50%五次諧波 也可達(dá)基波的 1/6。 實現(xiàn)可控硅調(diào)功控溫需解決 3個技術(shù)關(guān)鍵 :①獲取工頻交流電源的 過零觸發(fā)脈沖，作為觸發(fā)雙向可控硅的同步脈沖 :②將控制算法得到的控制量變?yōu)榭煽毓柙谥芷趦?nèi)的導(dǎo)通時間 :③隔離工頻交流電源強電對單片機系。為此，人們研究了各種避免電壓瞬時大幅度下降和抑制高次諧波的方法，過零觸發(fā)方式很好地解決了此類問題，它可把可控硅導(dǎo)通的起始點限制在電源電壓過零點，從而大大降低了諧波分量。移相觸發(fā)方式調(diào)功實際上是控制可控硅的導(dǎo)通角，達(dá)到調(diào)節(jié)功率的目的，此方式易造成電磁干擾且電路復(fù)雜。電容 C 的容量可根據(jù)電路的頻率特性要求來確定，經(jīng)實驗和實際應(yīng)用，電路的非線性誤差小于 %較好地解決了模擬信號不共地傳輸?shù)膯栴}。實際上是利用 G1,G2電流傳輸系數(shù)的對稱性補償了它們之間的非線性。 D/A 輸出的電流經(jīng) OP07 反相后變?yōu)?0— 10V 的電壓信號。 D/A轉(zhuǎn)換器的接口邏輯如圖 328所示。則 176?！?170176。 圖 327 顯示與鍵盤的設(shè)計圖 顯示器可顯示通道、溫度、升降溫速率、恒溫時間這幾項功能。 鍵盤接口電路 對于 8751 或 8051 型單片機來說，如果不再外擴程序存儲器的話，則可以利用 P0～P2口中的任意兩個口構(gòu)成多打 8*8 的鍵盤，其中 1 個作為輸出口， 1個作為輸入口，既可以采用掃描法，也可以采用線反轉(zhuǎn)法。反相電流驅(qū)動器經(jīng)常使用 7406；同相電流驅(qū)動器則采用 7407或 74LS244。因此對于多位 LED 數(shù)碼顯示器的接口電路來說，需要有兩個輸出口，其中一個用于輸出顯示段碼；另一個用于輸出位控信號，“位控”實際上就是對 LED 顯示器的公共端進(jìn)行控制，位控信號的數(shù)目與顯示器的位數(shù)相同。 圖 324 時鐘電路圖 鍵盤與顯示電路的設(shè)計 LED 數(shù)碼顯示器的接口電路 實際使用的 LED 數(shù)碼顯示器位數(shù)較多 ,為了簡化線路、降低成本，大多采用以軟件為主的接口方法。 振蕩電路產(chǎn)生的振蕩脈沖并不是時鐘信號，而是經(jīng)過二分頻后才作為系統(tǒng)達(dá)到時鐘信號。輸出端為引腳 XTAL2，在芯片的外部通過這兩個引腳接晶體震蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激震蕩器。這二者既有聯(lián)系又有區(qū)別。 圖 323 復(fù)位電 路 時鐘電路的設(shè)計 時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號，單片機本身就是一個復(fù)雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時鐘信號控制下嚴(yán)格地按時序進(jìn)行工作。179。 表 32 單片機的復(fù)位狀態(tài) 專用寄存器 復(fù)位狀態(tài) 專用寄存器 復(fù)位狀態(tài) PC 0000H TMOD 00H ACC 00H TCON 00H B 00H TL0 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H DPTR 000H0 TH1 00H P0～ P3 FFH SCON 00H IP 179。其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機從 0000H單元開始執(zhí)行。 一、復(fù)位 單片機的復(fù)位都是靠外部電路實現(xiàn)的，在時鐘電路工作后，只要在單片機的 RST引腳上出現(xiàn) 24 個時鐘振蕩脈沖（ 2 個機器周期）以上的高電平，單片機便實現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。其工作原理是：溫度過高時，單片機就從 口發(fā)出一個低電平信號，經(jīng)反向后使發(fā)光二極管發(fā)光，同時使蜂鳴器發(fā)音，從而達(dá)到報警的日的。下面分析看門狗電路的工作原理： 當(dāng)系統(tǒng)工作正常時，看門狗電路不起作用。 8155 的控制字的及其工作方式 1）、命令 /狀態(tài)字的格式及功能 8155 的 I/O 接口的工作方式選擇是通過 對 8155 內(nèi)部寄存器送命令來實現(xiàn)的，命令寄存器由 8 位鎖存器組成，只能寫入、不能讀出。 TIME IN：定時器 /計數(shù)器脈沖輸入端。它由命令寄存器中的控制字來決定輸入 /輸出。當(dāng) CE=0、 WR=0 時，將 CPU 輸出送到 AD0～ AD7 總線上的信息寫到片內(nèi) RAM 單元或 I/O 借口中。 表 31 8155 口地址分配 AD7AD0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 選中的寄存器 X x x x x 0 0 0 X x x x x 0 0 1 X x x x x 0 1 0 X x x x x 0 1 1 X x x x x 1 0 0 X x x x x 1 0 1 命令 /狀態(tài)寄存器 A 口（ PA0PA7） B 口（ PB0PB7） C 口（ PC0PC7） 定時器 /計數(shù)器低 B 位寄存器 定時器 /計數(shù)器高 B 位寄存器及工作方式 2 位 RD：讀選通信號端。它與地址信息一起由 ALE 信號的下降沿鎖到 8155的鎖存器中。通常與 MCS51單片機的 P0 口相連。當(dāng) RESET 端加入 5us左右寬的正脈沖時， 8155 初始化復(fù)位。 179。 179。 179。其地址譯碼關(guān)系為：東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)硬件 16 A15 A14 A13 A12 A11 A10 0 1 178。在實際應(yīng)用中，往往只用其中 1個，而將另一個接成常有效；也可以將系統(tǒng)片選信號以及取反后的信號分別接至 CE1 和 CE2 端。由于動態(tài)存儲器要增加刷新電路，因此只適用于較大的系統(tǒng)，而在單片機系統(tǒng)中則很少使用。靜態(tài) RAM 只要電源加上，所存信息就能可靠保存。 MOS型集成度高、功耗低、價格便宜，但速度較慢。 圖 314 2764 與單片機的連接圖 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)硬件 15 數(shù)據(jù)存儲器的擴展 數(shù)據(jù)存儲器概述 數(shù)據(jù)存儲器即隨機存取存儲器（ Random Access Memory），簡稱 RAM，用于存放可隨時修改的數(shù)據(jù)信息。而且芯片容量愈大，所需的時間就愈多。 5ms 的負(fù)脈沖。一般照射擊 15～ 20min 即可擦除干凈。這就是用戶調(diào)試和修改程序帶來很大的方便。（ NC 為不用的管腳）。 D7～ D0： 8 位數(shù)據(jù)線。按照程序要求確定 ROM 存儲陣列中各 MOS 管狀態(tài)的過程叫做 ROM 編程。輸出允許端 OE 接地表示輸出三態(tài)門一直打開。當(dāng) OE＝ 0 時 ,三態(tài)門打開 。 圖 310 74LS373 的結(jié)構(gòu)圖 其中： 1D～ 8D為 8 個輸入端。單向的內(nèi)部有 8個三態(tài)驅(qū)動器，分成兩組，分別由控制端 1G和 2G 控制；雙向的有 16 個三態(tài)驅(qū)動器，每個方向 8個。但對于一些較大的應(yīng)用系統(tǒng)來說，單片機片內(nèi)所具有的功能將顯得不足，這時就必須在片外連接一些外圍芯片。當(dāng) Rc=200KΩ時， fLCK=140KHz。圖中 DU端和 EOC 端短接，以選擇連續(xù)轉(zhuǎn)換方式，使每一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果都輸出。因此廣泛應(yīng)用在低速微控制器應(yīng)用系統(tǒng)，智能儀表和數(shù)字三用表等領(lǐng)域。開關(guān)斷開時間： 1us(max). CC4067 引腳圖示與圖 36。 CC4067 可用模擬信號或數(shù)字信號去控制模擬開關(guān)的接通或斷開，具有低的導(dǎo)通電阻和高的斷開電阻，所控制的模擬信號最大峰值為 15V，而數(shù)字信號的幅度 3V5V . CC4067 芯片具有禁止端 inh。當(dāng)冷端溫度升高時， RCu補償電阻將隨之增大，則電橋 a、 b兩點間的電壓 Vab也增大，此時熱電偶溫差電勢卻隨冷端溫度升高而降如果 Vab 的增加量等于熱電偶溫差電勢的減小量，則熱電偶輸出電勢 VAB 的大小將保持不變，從而達(dá)到冷端補償?shù)哪康摹? 圖 35 熱電偶冷端溫度補償電橋 圖中所示的補償電橋橋臂電阻 R R R3和 RCu通常與熱電偶的冷端置于相同的環(huán)境中。 熱電偶冷端溫度補償方法 用熱電偶測量溫度時，熱電偶的工作端（熱端）被 放置在待測溫場中，而自由端（冷端）通常被放在 0℃的環(huán)境中。 圖 34 測量放大器的原理圖 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)硬件 9 測量放大器由三個運算放大器組成，其中 A A2 兩個同相放大器組成前級，為對稱結(jié)構(gòu)，輸入信號加在 A A2的同相輸入端從而具有高抑止共模干擾的能力和高輸入阻抗。熱電偶是由兩種不同材料得導(dǎo)體 A和 B連接在一起構(gòu)成得感溫元件，如圖 33 所示。其一般結(jié)構(gòu)如圖 32 所示。單片機首先對它進(jìn)行標(biāo)度變換，得支它所示、表示的溫度值。從而控制電爐的溫度，實現(xiàn)溫度的自動調(diào)節(jié)，使得溫度穩(wěn)定在設(shè)定值附近。 基于此，系統(tǒng)的大致要求有以下兩點： 1) 要有一定的控制精度和轉(zhuǎn)換精度（一般采用數(shù)字式 PID 控制）。 圖 11 控制電路的設(shè)計 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 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 方案簡介 6 系統(tǒng)設(shè)計方案 系統(tǒng)設(shè)計要求： 該系統(tǒng)為溫度控制系統(tǒng)，在整個工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中起著關(guān)鍵性的作用，在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度是一個最重要的物理量。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。因此，它實質(zhì)上是一種閉環(huán)控制系統(tǒng)東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 方案簡介 5 系統(tǒng)方案概述 單片機溫度控制系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)的一個簡單應(yīng)用。 （ 3） 數(shù)據(jù)處理功能利用計算機技術(shù)可以實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器無法實現(xiàn)的各種復(fù)雜的處理和運算功能。因此，現(xiàn)代控制系統(tǒng)設(shè)計，特別是高精度、高性能的控制系統(tǒng)，目前已 大多數(shù) 采用計算機技術(shù)了。由于工廠原有的溫度控制系統(tǒng)是一個完全依靠值班人員手動控制的系統(tǒng)，所以對該系統(tǒng)技術(shù)改造的要求是在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，設(shè)計一套溫度自動控制系統(tǒng)，克服由于采用單純手動控制系統(tǒng)進(jìn)行控制帶來的控制不方便，從而降低了能源消耗和資源浪費，提高設(shè)備的可維護性和運行的可靠性，以達(dá)到降低溫控的人力、財力成本和提高生產(chǎn)管理水平的目的。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 方案簡介 4 第 2章 方案簡介 課題背景與意義 在工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。 從以上的分析可知模糊自整定 PID 控制應(yīng)用在具有明顯的純滯后、非線性、參數(shù)時變類似于電爐這樣特點的控制對象可以獲得很好的控制性能。另外對于 PID 控制，若條件稍有變化，則控制參數(shù)也需調(diào)整。它以誤差 e和誤差變化 ec作為輸入，可以滿足不同時刻的 e和 ec 對參數(shù)自整定的要求。但模糊控制器本身消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的性能比較差，難以達(dá)到較高的控制精度。 電爐溫度控制技術(shù)發(fā)展日新月異，從模擬 PID、數(shù)字 PID 到最優(yōu)控制、自適 應(yīng)控制，再發(fā)展到智能控制，每一步都使控制的性能得到了改善。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，人們利用人工智能的方法將操作人員的調(diào)整經(jīng)驗作為知識存入計算 機中，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，計算機能自動調(diào)整 PID 參數(shù)。 根據(jù)不同的目的，將材料及其制件加熱到適宜的溫度。 電爐是熱處理生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的加熱設(shè)備，通過布置在爐內(nèi)的電熱元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能 ,借助輻射與對流的傳 熱方式加熱工件。如鍋爐、焦?fàn)t等。如果按加溫方法分類，可將熱處理設(shè)備分為兩大類 1． 電熱爐 這類設(shè)備通過電熱元件通電發(fā)熱而升溫，調(diào)節(jié)加入 爐子的電功率則改變爐內(nèi)的溫度。本文研究的 電爐是一種具有純滯后的大慣性系統(tǒng)，傳統(tǒng)的加熱爐控制系統(tǒng)大多建立在一定的模型基礎(chǔ)上，難以保證加熱工藝要求。本文主要介紹單片機在熱處理爐溫度控制中的應(yīng)用，對溫度控制模塊的組成及主要所選器件進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。所以廣泛應(yīng) 用于電子儀表、家用電器、節(jié)能裝置、機器人、工業(yè)控制等諸多領(lǐng)域，使產(chǎn)品小型化、智能化，既提高了產(chǎn)品的功能和質(zhì)量，又降低了成本，簡化了設(shè)計?？刂凭戎苯佑绊懼a(chǎn)品質(zhì)量的好壞。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）