【正文】 序流程圖 ................................19結(jié)論 ............................................................20參考文獻(xiàn) ........................................................20致謝 ............................................................21河北科技師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)1基于 51 單片機(jī)的鍋爐溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)邢瑞勛指導(dǎo)教師：藺志鵬 馬繼偉（河北科技師范學(xué)院機(jī)電科學(xué)與工程系電氣工程及其自動(dòng)化 9311060317）摘要本文主要介紹 51 單片機(jī)的鍋爐爐溫控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和部分軟件設(shè)計(jì)。控溫范圍為 0℃67℃，根據(jù)控溫需要可適當(dāng)擴(kuò)大控溫范圍。 Siliconcontrolled rectifier。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對(duì)各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制?？梢酝ㄟ^檢測(cè)裝置獲得環(huán)境參數(shù)變化過程的有關(guān)信息，經(jīng)過控制器分析、處理、作出決策，輸出控制信號(hào)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使環(huán)境參數(shù)的變化過程滿足溫度設(shè)定的要求，當(dāng)此溫度控制器應(yīng)用與不同系統(tǒng)時(shí)通過輸入不同的PID參數(shù)和更換加熱制冷器件以及相應(yīng)電源可滿足不同控制場(chǎng)合的要求，有很好的適應(yīng)性。其原理結(jié)構(gòu)框圖如下圖11所示。 圖 21 AT89C51 引腳圖傳感器 信號(hào)調(diào)整及接口電路鍵盤顯示A/D復(fù)位 控制電路數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器程序儲(chǔ)存器AT89C51河北科技師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)5輸入/輸出口引腳 P0、PP2 和 P3：P0 口（～）：該端口為漏極開路的 8 位雙向口，負(fù)載能力為 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載，它是 8 位地址線和 8 位數(shù)據(jù)線的復(fù)用端口。P3 口（～）：P3 口同樣是內(nèi)部帶上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，P3 口除了作為一般的 I/O 口使用之外，還具有其它特殊功能。程序存儲(chǔ)器外加一片2764，它是紫外線可擦除、電可編程只讀存儲(chǔ)器，單一+5V電源供電，工作電流100mA，讀出時(shí)為250ns，采用CHMOS工藝，13位地址線可尋址8K單元 [2]。其二：如果微處理機(jī)是MCS51單片機(jī)，采用8位以下的A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)，接口電路最簡(jiǎn)單。由于能對(duì)多路轉(zhuǎn)換器進(jìn)行鎖存和譯碼，加上地址線是三態(tài)輸入，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后是以鎖存的三態(tài)形式輸出，容易與多種微控制器連接使用。A/D轉(zhuǎn)換器采用詢問的方法,ADC0809的轉(zhuǎn)換信號(hào)EOC經(jīng)反。轉(zhuǎn)換的輸出允許信號(hào)OE由。大體的原理是：當(dāng) S1～S16 全部都打開時(shí)，列線均為高電平，經(jīng)與門后仍為高電平，因而不會(huì)產(chǎn)生中斷；當(dāng)其中一鍵被按下時(shí)，INTO 端變?yōu)榈碗娖剑駽PU 申請(qǐng)中端，CPU 響應(yīng)后，用掃描方法找到申請(qǐng)中斷的功能鍵，并按程序設(shè)定執(zhí)行相應(yīng)的功能。在精度、可靠性滿足系統(tǒng)要求的情況下，選擇價(jià)格適宜的傳感器。鉑電阻是利用溫度變化時(shí)鉑絲的阻值變化原理制成的溫度傳感器。鉑熱電阻的端子有不同的聯(lián)結(jié)方式，如圖 23 既 2 線式，3線式和 4 線式。恒壓法就是加在鉑熱電阻兩端電壓保持恒定，測(cè)量電流變化的方法。對(duì)于恒流法，電流與鉑熱電阻的阻值變化成正比，因此，線性化簡(jiǎn)便，但要獲得準(zhǔn)確的恒流源電路比較復(fù)雜，經(jīng)過反復(fù)比較本次設(shè)計(jì)采用恒壓法。（3）與數(shù)字控制技術(shù)相結(jié)合可以進(jìn)一步提高控制精度和穩(wěn)定性。 導(dǎo)通角控制 采集同步輸入和相位信號(hào),由單片機(jī)捕捉同步信號(hào)的上升沿,軟件濾波,消除干擾以及同步正弦信號(hào)的畸變,得到正弦信號(hào)的真實(shí)過零點(diǎn),作為控制可控硅的同步信號(hào),同時(shí)單片機(jī)檢測(cè)各反饋量,計(jì)算各反饋值,由不同的控制算法求取控制角，同步脈沖產(chǎn)生電路如圖24所示，同步脈沖產(chǎn)生原理如圖25所示，當(dāng)交流電半波到零點(diǎn)時(shí)可控硅關(guān)斷，當(dāng)電源電壓在零點(diǎn)附近電壓低于三極管觸發(fā)電壓時(shí)三極管關(guān)斷，此時(shí)由于/INT1電壓等于VCC，當(dāng)電源電壓高于三極管的觸發(fā)電壓時(shí)，三極管導(dǎo)通，/INT1管腳電壓為地端電壓，/INT1管腳得到下降沿脈沖，從而觸發(fā)中斷，開始延時(shí)，延時(shí)時(shí)間到，單片機(jī)輸出信號(hào)令可控硅導(dǎo)通，通過改變延時(shí)時(shí)間可以改變可控硅導(dǎo)通角度，從而達(dá)到控制負(fù)載輸出功率的目的 [5]。本系統(tǒng)采用同步脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生電網(wǎng)過零同步脈沖，單片機(jī)采集接收脈沖信號(hào)做為可控硅觸發(fā)信號(hào)基準(zhǔn)，通過計(jì)算確定可控硅觸發(fā)時(shí)間，從而調(diào)節(jié)加在元器件上的平均電壓 [6]。在t1 時(shí)刻單片機(jī)收到同步信號(hào)之后，對(duì)T1計(jì)數(shù)器賦初值并啟動(dòng)T1計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，T1計(jì)時(shí)器初值的確定是根據(jù)采集溫度值設(shè)置溫度值經(jīng)PID運(yùn)算之后查表得出。簡(jiǎn)便方法是利用單片機(jī)內(nèi)部資源,外部中斷INT1和定時(shí)器T1來接河北科技師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)10收同步脈沖信號(hào),T1則進(jìn)行內(nèi)部計(jì)數(shù)即定時(shí)方式。T1計(jì)滿產(chǎn)生中斷在T1中斷程序中根據(jù)加熱或，以觸發(fā)可控硅導(dǎo)通；在下次同步脈沖負(fù)邊沿引起/INT1中斷時(shí)，在/，以關(guān)斷可控硅，從而實(shí)現(xiàn)可控硅導(dǎo)通角的控制，進(jìn)而控制加熱制冷的功率以實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)。跟單向可控硅一樣,雙向可控硅觸發(fā)導(dǎo)通后,控制極G上的電壓失去作用。171。光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)的一種電光電轉(zhuǎn)換器件。其工作原理為：在光電耦合器輸入端加電信號(hào)使發(fā)光源發(fā)光，光的強(qiáng)度取決于激勵(lì)電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實(shí)現(xiàn)了電光電的轉(zhuǎn)換 [8]。根據(jù)系統(tǒng)需要我們選用了MOC3041，基本參數(shù)見表23。吸熱和放熱的大小是通過電流的大小以及半導(dǎo)體材料N、P的元件對(duì)數(shù)來決定，以下三點(diǎn)是熱電制冷的溫差電效應(yīng) [9]。本系統(tǒng)的程序按其功能可以分為五部分：主程序，采集程序，鍵盤程序，顯示程序，控制程序。08H～0FH：外部中斷 0 服務(wù)程序中工作寄存器 R0～R7。2BH～2DH：存放溫度允許偏差。41H～4FH：顯示緩沖區(qū)。查出 T1 定時(shí)器初值送存儲(chǔ)后即可從控制程序中返回，當(dāng)電網(wǎng)電壓在零點(diǎn)附河北科技師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)17近觸發(fā) INT1 中斷后 INT1 中斷程序完成開給 T1 定時(shí)器賦初值和開中斷，并且完成關(guān)斷光耦的操作，啟動(dòng) T1 計(jì)時(shí)器開始記時(shí)以便可控硅在電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)時(shí)關(guān)斷過零點(diǎn)后在定時(shí)器計(jì)時(shí)未滿時(shí)都保證可控硅的關(guān)斷，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)可控硅導(dǎo)通角的控制。溫控系統(tǒng)將熱電偶實(shí)時(shí)采集的溫度值與設(shè)定值比較，差值作為 PID 功能塊的輸入。多年以來,在過程控制中,PID 調(diào)節(jié)器是應(yīng)用最為廣泛的一種自動(dòng)控制器。然而在目前,即使在過程計(jì)算機(jī)控制中,PID 控制仍然是應(yīng)用最廣泛的控制方法 [12]。為了便于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn) PID 控制算法,必然把公式改寫成差分方程: （9）?? ????nj neTdeTineKpu0 )]}1()[/()/(){)(其中,u(n)為第 n 時(shí)刻的控制量,T 為采樣周期,n 為采樣序號(hào),n=0,1,2,…；e(n1)和e(n)分別為第(n1)和第 n 次采樣所得的偏差。采用增量型算式計(jì)算 u(n)的優(yōu)點(diǎn)是,編制程序簡(jiǎn)單,歷史數(shù)據(jù)可以遞推使用,且占用存儲(chǔ)單元少,運(yùn)算速度快 [14]。L0T 相應(yīng)于對(duì)象的滯后。隨著控制方法的發(fā)展，除經(jīng)典的 PID 調(diào)節(jié)外，還有模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等，可以采用兩種以上控制方法相結(jié)合的方法進(jìn)一步提高系統(tǒng)的控制精度。感謝學(xué)校的精心安排和指導(dǎo)老師的用心輔導(dǎo)，以及各位曾經(jīng)教育我、傳授我知識(shí)的老師，因?yàn)橛兴麄兊男燎诟冻霾庞形抑R(shí)