【正文】 。此K型熱電偶溫度傳感器的測溫基本原理是：將兩種不同材料的導體A和B焊接起來，構成一個閉合回路，當導體A和B的兩個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應。因此，還需采用其他修正方法來補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。因此要進行溫度的檢測，溫度傳感器信號轉換設備必不可少。MAX6675是MAXIM公司開發(fā)的一種K型熱電偶信號轉換器，該轉換器集信號放大、冷端補償、A/D轉換于一體，直接輸出溫度的數(shù)字信號，使溫度測量的前端電路變得十分簡單。MAX6675的測溫范圍0℃～1024℃，主要功能特點如下：　　1 直接將熱電偶信號轉換為數(shù)字信號　 2 具有冷端補償功能　　3 簡單的SPI串行接口與單片機通訊　　4 12位A/D轉換器、℃分辨率　　5 單一+5V的電源電壓　 6 熱電偶斷線檢測　 7 工作溫度范圍20℃～+85℃ MAX6675采用SO8封裝形式，有8個引腳，其功能如下： VCC 接+5V電壓 GND 接地 T 接熱電偶負極T+ 接熱電偶正極 SCK 串行時鐘輸入端 CS 片選端，能啟動串行數(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是一復雜的單片熱電偶數(shù)字轉換器，其內部結構如圖所示。U1=(41μV/℃)(TT0)　　上式中，U1為熱電偶輸出電壓（mV），T是測量點溫度；T0是周圍溫度。這就是MAX6675進行冷端溫度補償和測量溫度的原理。將CS變低在SO端輸出第一個數(shù)據(jù)，一個完整串行接口讀操作需16個時鐘周期，在時鐘的下降沿讀16個輸出位，第1個輸出位是D15，是一偽標志位，并總為0；D14位到D3位為以MSB到LSB順序排列的轉換溫度值；D2位平時為低，當熱電偶輸入開放時為高，開放熱電偶檢測電路完全由MAX6675實現(xiàn)，為開放熱電偶檢測器操作，T必須接地，并使接地點盡可能接近GND腳；D1位為低以提供MAX6675器件身份碼，D0位為三態(tài)標志位。通過選擇合理的加熱原件、溫度控制原件及其他輔助原件，對加熱爐的溫度進行控制，從而實現(xiàn)加熱爐的加熱功能。在高溫下耐腐蝕性好，且價格低廉，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接口連接時需要加光電隔離，而且需要單片機發(fā)出觸發(fā)脈沖來控制可控硅的導通角。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 看門狗電路設計提到看門狗，則必須提一下電源監(jiān)控和上電復位電路。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串行時鐘輸入端寫保護輸入端，低電平有效RESET復位輸出端VCC電源端VSS接地端本系統(tǒng)采用的看門狗芯片就為X5045。下面具體介紹鍵盤及溫度顯示電路。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個筆劃段ah同名端連在一起，而每一個顯示器的公共極COM是各自獨立地受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的工作量會大大增大?？紤]到本系統(tǒng)的I/O口有限所以采用了動態(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，所以無須再連接限流電阻。上一章，我們已經(jīng)詳細設計了此控制系統(tǒng)的硬件電路，本章將著重介紹一下整個系統(tǒng)的軟件設計。此外，軟件還應該實現(xiàn)按鍵操作，例如設置參數(shù)的功能。標度變換：主要是把數(shù)字量轉換為要顯示的物理量。 統(tǒng)資源分配89C51單片機存儲器地址空間分為程序存儲器（64KB ROM)和數(shù)據(jù)存儲器（64KB RAM)。為了便于編程，我們先把89C51單片機系統(tǒng)中，片內、外RAM，EEPROM以及I/O的地址進行分配：片內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3s時間常數(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)標志位；45H存放AD轉換狀態(tài)標志位；44H存放設置完成標志位；40H存放設置項目標志位；41H存放按鍵完成的標志位。52H，53H存儲AD值的上限。5AH，5BH存儲報警值的上限。本系統(tǒng)一共設計了四個功能鍵，分別為設置鍵、增加鍵，減少鍵和退出鍵。線性標度變換是最常用的標度變換方式，其前提條件是參數(shù)值與A/D轉換結果（采樣值）之間應呈線性關系。由于本系統(tǒng)采用的MAX6675內部經(jīng)過激光矯正，因此其轉換結果與對應溫度值有很好的線性關系，其數(shù)字量最小值為0，對應的溫度值為0℃，數(shù)字量最大值為4095，℃，即Ao=0，Am =，No =0，Nm =4095。每個定時器都可以由軟件設置為工作方式或計數(shù)方式及其他靈活多樣的可控功能方式。對M1和M0位的設置對應于4種工作模式，即模式0、模式模式模式3。它具有原理簡單，易于實現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨立，參數(shù)的選定比較簡單等優(yōu)點；而且在理論上可以證明，對于過程控制的典型對象──“一階滯后＋純滯后”與“二階滯后＋純滯后”的控制對象，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；只要e(t)不為0，積分項會因積分而使控制器的輸出變化；只要e(t)有變化的趨勢，控制器就會在微分作用下，在偏差出現(xiàn)且偏差不大時提前給輸出一個較強的控制作用。從信號的復線性來考慮，采樣周期不宜過長或者說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，所含最高頻率的兩倍。總的來說，當計算機精度足夠時，采樣周期與對象控制回路的過渡過程時間和主要擾動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際應用中比較麻煩。最后根據(jù)T，,諸參數(shù)優(yōu)選的結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4位的數(shù)碼管顯示器，鍵盤上一共有四個按鍵，分別是設“+”、“—”、“設置”、“退出”，還設有四個工作指示燈，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：長按設定按鍵即可進入設定狀態(tài)，第一次長按設定按鍵(3s左右），進入溫度上限值設定，同時溫度上限指示等亮，此時按“+”、“—”鍵便可對溫度上限值進行設定，設定好數(shù)值后按退出鍵，系統(tǒng)退出設置模式，LED顯示器顯示加熱爐溫度值。在系統(tǒng)總裝以后，首先要進行實驗室條件下的系統(tǒng)硬件聯(lián)調；聯(lián)調成功以后，有了硬件操作保證，就很容易發(fā)現(xiàn)軟件的錯誤，在軟件調試過程中，有時也會發(fā)現(xiàn)硬件故障，軟件故障完畢，硬件中的隱藏問題也能被發(fā)現(xiàn)和糾正；在進入現(xiàn)場以前，還必須在實驗室條件下把存在的問題充分暴露，并加以解決，通常是用模型代替實際系統(tǒng)進行完全仿真調試，通過后進行連續(xù)不停機的48h考機運行，正確無誤后再進入現(xiàn)場安裝，運行成功并經(jīng)過一定時間的使用，最終驗收合格才算完成整個系統(tǒng)的設計工作。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；二是組裝錯誤造成元件失效，如電解電容、二極管的極性錯誤、集成電路安裝方向錯誤等。 聯(lián)機調試 通過脫機調試可排除一些明顯的硬件故障，但有些故障還必須通過聯(lián)機調試才能發(fā)現(xiàn)和排除。通過對波形的觀察分析，尋找故障原因并進一步排除故障。對這些問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，仔細測量各點電位是否正常，尤其應注意89C51插座上各電位是否正常，若有高壓，聯(lián)機時將損壞仿真器。調試各子程序時一定要符合現(xiàn)場環(huán)境，即入口條件和出口條件。在調試過程中不斷調試用戶系統(tǒng)的軟件和硬件，逐步通過一個個程序模塊。單步和斷點調試后，還應進行連續(xù)調試，這是因為單步運行只能驗證程序的正確與否，不能確定定時精度，CPU的實時響應等問題。結 論本設計介紹的單片機溫度控制系統(tǒng)，可了解微機系統(tǒng)硬、軟件的構成及各種控制參數(shù)變化對系統(tǒng)動、靜態(tài)特性的影響。本文的溫度控制系統(tǒng)，只是單片機廣泛應用于各行各業(yè)中的一例，相信單片機的應用會更加廣泛化。半個學期的畢業(yè)設計已圓滿結束，在這幾個月中，有很多人給了我很大幫助，在此對每位曾經(jīng)幫助過我或指導過我的人表示衷心地感謝。 此致敬禮！參考文獻[1] [J]..(12) . 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SETB WP MOV A, 6 CALL WRZ SETB CS RETWRZ: MOV R2, 8