【正文】 。此K型熱電偶溫度傳感器的測(cè)溫基本原理是：將兩種不同材料的導(dǎo)體A和B焊接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)。因此，還需采用其他修正方法來(lái)補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響。因此要進(jìn)行溫度的檢測(cè)，溫度傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備必不可少。MAX6675是MAXIM公司開(kāi)發(fā)的一種K型熱電偶信號(hào)轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器集信號(hào)放大、冷端補(bǔ)償、A/D轉(zhuǎn)換于一體，直接輸出溫度的數(shù)字信號(hào)，使溫度測(cè)量的前端電路變得十分簡(jiǎn)單。MAX6675的測(cè)溫范圍0℃～1024℃，主要功能特點(diǎn)如下：　　1 直接將熱電偶信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)　 2 具有冷端補(bǔ)償功能　　3 簡(jiǎn)單的SPI串行接口與單片機(jī)通訊　　4 12位A/D轉(zhuǎn)換器、℃分辨率　　5 單一+5V的電源電壓　 6 熱電偶斷線檢測(cè)　 7 工作溫度范圍20℃～+85℃ MAX6675采用SO8封裝形式，有8個(gè)引腳，其功能如下： VCC 接+5V電壓 GND 接地 T 接熱電偶負(fù)極T+ 接熱電偶正極 SCK 串行時(shí)鐘輸入端 CS 片選端，能啟動(dòng)串行數(shù)據(jù)通訊 SO 串行數(shù)據(jù)輸出端 NC 未用 MAX6675的引腳如圖所示：圖31 MAX6675引腳圖 　　MAX6675是一復(fù)雜的單片熱電偶數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。U1=(41μV/℃)(TT0)　　上式中，U1為熱電偶輸出電壓（mV），T是測(cè)量點(diǎn)溫度；T0是周?chē)鷾囟?。這就是MAX6675進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償和測(cè)量溫度的原理。將CS變低在SO端輸出第一個(gè)數(shù)據(jù)，一個(gè)完整串行接口讀操作需16個(gè)時(shí)鐘周期，在時(shí)鐘的下降沿讀16個(gè)輸出位，第1個(gè)輸出位是D15，是一偽標(biāo)志位，并總為0；D14位到D3位為以MSB到LSB順序排列的轉(zhuǎn)換溫度值；D2位平時(shí)為低，當(dāng)熱電偶輸入開(kāi)放時(shí)為高，開(kāi)放熱電偶檢測(cè)電路完全由MAX6675實(shí)現(xiàn)，為開(kāi)放熱電偶檢測(cè)器操作，T必須接地，并使接地點(diǎn)盡可能接近GND腳；D1位為低以提供MAX6675器件身份碼，D0位為三態(tài)標(biāo)志位。通過(guò)選擇合理的加熱原件、溫度控制原件及其他輔助原件，對(duì)加熱爐的溫度進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)加熱爐的加熱功能。在高溫下耐腐蝕性好，且價(jià)格低廉，是工業(yè)電爐理想的發(fā)熱材料。3 其他控制原件的選擇以上選擇了溫度控制系統(tǒng)中的加熱電阻和雙向可控硅，但可控硅在與單片機(jī)接口連接時(shí)需要加光電隔離，而且需要單片機(jī)發(fā)出觸發(fā)脈沖來(lái)控制可控硅的導(dǎo)通角。雙向可控硅管和加熱電阻串接在交流220V、50Hz的回路中。具體電路圖如下：圖35溫度控制電路圖 看門(mén)狗電路設(shè)計(jì)提到看門(mén)狗，則必須提一下電源監(jiān)控和上電復(fù)位電路。其引腳功能如下：表33 X5045引腳功能CS電路選擇端，低電平有效SO串行數(shù)據(jù)輸出端SI串行數(shù)據(jù)輸入端SCK串行時(shí)鐘輸入端寫(xiě)保護(hù)輸入端，低電平有效RESET復(fù)位輸出端VCC電源端VSS接地端本系統(tǒng)采用的看門(mén)狗芯片就為X5045。下面具體介紹鍵盤(pán)及溫度顯示電路。通常的按鍵都是低電平有效。其接口電路是把所有顯示器的8個(gè)筆劃段ah同名端連在一起，而每一個(gè)顯示器的公共極COM是各自獨(dú)立地受I/O線控制，這種顯示方式可以起到節(jié)省系統(tǒng)I/O口的作用，但是CPU的工作量會(huì)大大增大。考慮到本系統(tǒng)的I/O口有限所以采用了動(dòng)態(tài)掃描的方法，由于是采用了74LS374和74LS145地址寄存器與數(shù)碼管相連，所以無(wú)須再連接限流電阻。上一章，我們已經(jīng)詳細(xì)設(shè)計(jì)了此控制系統(tǒng)的硬件電路，本章將著重介紹一下整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。此外，軟件還應(yīng)該實(shí)現(xiàn)按鍵操作，例如設(shè)置參數(shù)的功能。標(biāo)度變換：主要是把數(shù)字量轉(zhuǎn)換為要顯示的物理量。 統(tǒng)資源分配89C51單片機(jī)存儲(chǔ)器地址空間分為程序存儲(chǔ)器（64KB ROM)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（64KB RAM)。為了便于編程，我們先把89C51單片機(jī)系統(tǒng)中，片內(nèi)、外RAM，EEPROM以及I/O的地址進(jìn)行分配：片內(nèi)RAM地址分配00H～07H，R0～R7　　供主程序使用中斷向量初始地址為000H；～20H～24H LED顯示寄存器，其中20H為狀態(tài)顯示碼寄存器，21H～24H為數(shù)碼管顯示碼寄存器；25H定時(shí)3s時(shí)間常數(shù)；26H KP參數(shù)27H KI參數(shù)28H Tc參數(shù)29H e(n)參數(shù)暫存2AH e(n1)參數(shù)暫存2BH，2CH分別存放AD值的底位和高位；30H～3FH SP指針工作區(qū)40H存放狀態(tài)標(biāo)志位；45H存放AD轉(zhuǎn)換狀態(tài)標(biāo)志位；44H存放設(shè)置完成標(biāo)志位；40H存放設(shè)置項(xiàng)目標(biāo)志位；41H存放按鍵完成的標(biāo)志位。52H，53H存儲(chǔ)AD值的上限。5AH，5BH存儲(chǔ)報(bào)警值的上限。本系統(tǒng)一共設(shè)計(jì)了四個(gè)功能鍵，分別為設(shè)置鍵、增加鍵，減少鍵和退出鍵。線性標(biāo)度變換是最常用的標(biāo)度變換方式，其前提條件是參數(shù)值與A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果（采樣值）之間應(yīng)呈線性關(guān)系。由于本系統(tǒng)采用的MAX6675內(nèi)部經(jīng)過(guò)激光矯正，因此其轉(zhuǎn)換結(jié)果與對(duì)應(yīng)溫度值有很好的線性關(guān)系，其數(shù)字量最小值為0，對(duì)應(yīng)的溫度值為0℃，數(shù)字量最大值為4095，℃，即Ao=0，Am =，No =0，Nm =4095。每個(gè)定時(shí)器都可以由軟件設(shè)置為工作方式或計(jì)數(shù)方式及其他靈活多樣的可控功能方式。對(duì)M1和M0位的設(shè)置對(duì)應(yīng)于4種工作模式，即模式0、模式模式模式3。它具有原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨(dú)立，參數(shù)的選定比較簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；而且在理論上可以證明，對(duì)于過(guò)程控制的典型對(duì)象──“一階滯后＋純滯后”與“二階滯后＋純滯后”的控制對(duì)象，PID控制器是一種最優(yōu)控制。顯然，KP越大，控制器的控制作用越強(qiáng)；只要e(t)不為0，積分項(xiàng)會(huì)因積分而使控制器的輸出變化；只要e(t)有變化的趨勢(shì)，控制器就會(huì)在微分作用下，在偏差出現(xiàn)且偏差不大時(shí)提前給輸出一個(gè)較強(qiáng)的控制作用。從信號(hào)的復(fù)線性來(lái)考慮，采樣周期不宜過(guò)長(zhǎng)或者說(shuō)采樣頻率它有一定的限度，就是根據(jù)采樣定律，它必須大于或等于原信號(hào)，所含最高頻率的兩倍。總的來(lái)說(shuō)，當(dāng)計(jì)算機(jī)精度足夠時(shí)，采樣周期與對(duì)象控制回路的過(guò)渡過(guò)程時(shí)間和主要擾動(dòng)的周期相比往往要小的多，以盡量減少控制偏差的滯后性。但是這兩種方法在實(shí)際應(yīng)用中比較麻煩。最后根據(jù)T，,諸參數(shù)優(yōu)選的結(jié)果選一組最佳值即可。在控制面板上，可以清楚的看到有一個(gè)4位的數(shù)碼管顯示器，鍵盤(pán)上一共有四個(gè)按鍵，分別是設(shè)“+”、“—”、“設(shè)置”、“退出”，還設(shè)有四個(gè)工作指示燈，分別為：溫度上限值、溫度下限值、溫度值及參數(shù)值。具體操作如下：長(zhǎng)按設(shè)定按鍵即可進(jìn)入設(shè)定狀態(tài)，第一次長(zhǎng)按設(shè)定按鍵(3s左右），進(jìn)入溫度上限值設(shè)定，同時(shí)溫度上限指示等亮，此時(shí)按“+”、“—”鍵便可對(duì)溫度上限值進(jìn)行設(shè)定，設(shè)定好數(shù)值后按退出鍵，系統(tǒng)退出設(shè)置模式，LED顯示器顯示加熱爐溫度值。在系統(tǒng)總裝以后，首先要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室條件下的系統(tǒng)硬件聯(lián)調(diào)；聯(lián)調(diào)成功以后，有了硬件操作保證，就很容易發(fā)現(xiàn)軟件的錯(cuò)誤，在軟件調(diào)試過(guò)程中，有時(shí)也會(huì)發(fā)現(xiàn)硬件故障，軟件故障完畢，硬件中的隱藏問(wèn)題也能被發(fā)現(xiàn)和糾正；在進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)以前，還必須在實(shí)驗(yàn)室條件下把存在的問(wèn)題充分暴露，并加以解決，通常是用模型代替實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行完全仿真調(diào)試，通過(guò)后進(jìn)行連續(xù)不停機(jī)的48h考機(jī)運(yùn)行，正確無(wú)誤后再進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)安裝，運(yùn)行成功并經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的使用，最終驗(yàn)收合格才算完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。元器件失效 有兩方面的原因：一是器件本身已損壞或性能不符合要求；二是組裝錯(cuò)誤造成元件失效，如電解電容、二極管的極性錯(cuò)誤、集成電路安裝方向錯(cuò)誤等。 聯(lián)機(jī)調(diào)試 通過(guò)脫機(jī)調(diào)試可排除一些明顯的硬件故障，但有些故障還必須通過(guò)聯(lián)機(jī)調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)和排除。通過(guò)對(duì)波形的觀察分析，尋找故障原因并進(jìn)一步排除故障。對(duì)這些問(wèn)題一定要查出原因并加以排除。在不插芯片的情況下，加電檢查各插件上引腳的電位，仔細(xì)測(cè)量各點(diǎn)電位是否正常，尤其應(yīng)注意89C51插座上各電位是否正常，若有高壓，聯(lián)機(jī)時(shí)將損壞仿真器。調(diào)試各子程序時(shí)一定要符合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，即入口條件和出口條件。在調(diào)試過(guò)程中不斷調(diào)試用戶系統(tǒng)的軟件和硬件，逐步通過(guò)一個(gè)個(gè)程序模塊。單步和斷點(diǎn)調(diào)試后，還應(yīng)進(jìn)行連續(xù)調(diào)試，這是因?yàn)閱尾竭\(yùn)行只能驗(yàn)證程序的正確與否，不能確定定時(shí)精度，CPU的實(shí)時(shí)響應(yīng)等問(wèn)題。結(jié) 論本設(shè)計(jì)介紹的單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)，可了解微機(jī)系統(tǒng)硬、軟件的構(gòu)成及各種控制參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)動(dòng)、靜態(tài)特性的影響。本文的溫度控制系統(tǒng)，只是單片機(jī)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中的一例，相信單片機(jī)的應(yīng)用會(huì)更加廣泛化。半個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)已圓滿結(jié)束，在這幾個(gè)月中，有很多人給了我很大幫助，在此對(duì)每位曾經(jīng)幫助過(guò)我或指導(dǎo)過(guò)我的人表示衷心地感謝。 此致敬禮！參考文獻(xiàn)[1] [J]..(12) . 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SETB WP MOV A, 6 CALL WRZ SETB CS RETWRZ: MOV R2, 8