【正文】 是讀取溫度數(shù)據(jù)在對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)各單元進(jìn)行控制，執(zhí)行各種指令。電路部分有時(shí)鐘電路、報(bào)警電路，復(fù)位電路、顯示電路、按鍵電路等。 系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo) 本系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)要求如下： 制溫度均可以數(shù)字顯示； 0～ 1000℃，精度為177。 本文以電阻爐為控制對(duì)象，以單片機(jī) STC89C52 為硬件核心元件，采用 PID 控制，該系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、控制算法成熟穩(wěn)定、系統(tǒng)性能優(yōu)良 。 PID 控制器對(duì)小型實(shí)驗(yàn)用的電阻爐控制效果良好，但對(duì) 于大型工業(yè)用電阻爐，就難以保證電阻爐溫度控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性及精度等問題。 PID 控制溫度系統(tǒng)的效果，主要取決于 P、 I、 D 三個(gè)參數(shù)。 它主要作用于： ①機(jī)械零件的淬火、退火、滲碳等熱處理 ； ②各種材料的干燥、加熱、燒結(jié)、熔化等。而在各個(gè)領(lǐng)域測(cè)溫儀器的實(shí)際應(yīng)用表明，智能化儀器已經(jīng)是現(xiàn)代電阻爐溫度控制系統(tǒng)發(fā)展的主要方向 [1]。 SCM STC89C52。 經(jīng) PID 運(yùn)算后，比例調(diào)節(jié)輸出量改變 晶閘管控制量，變晶閘管的導(dǎo)通角，從而控制電阻爐的加熱強(qiáng)度。電阻爐廣泛地應(yīng)用在化工、冶金等行業(yè)。電阻爐是通過電流流過電阻體產(chǎn)生熱量來加熱或熔化物料的一種電爐。 該系統(tǒng) 利用 K 型熱電偶溫度傳感器，把檢測(cè)到的電阻爐溫度的信號(hào)送入 MAX6675 芯片，經(jīng)過 信號(hào)放大等一系列轉(zhuǎn)換后， 再將信號(hào)送到 單片機(jī) STC89C52 內(nèi)進(jìn)行 PID 運(yùn)算， 同時(shí)可以通過鍵盤調(diào)節(jié) PID 參數(shù)。 MAX6675。在這些工業(yè)生產(chǎn)中，溫度的測(cè)量及控制影響著生產(chǎn)安全、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率等重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，電阻爐溫度控制的穩(wěn)定性、精度、可靠性等要求也逐步提高。它的特點(diǎn)是： ①電路簡(jiǎn)單； ②對(duì)爐料種類的限制較少；（小型電阻爐可用來加熱食品、干燥木材）； ③爐溫控制精度高； ④容易在真空中加熱等特點(diǎn)。 電阻爐的溫度控制主要有： 傳統(tǒng) PID 控制； 智能控制。目前國(guó)內(nèi)較成熟的電阻爐溫度控制系統(tǒng)中，以 PID 控制器為主。具有自適應(yīng)、自協(xié)調(diào)、自學(xué)習(xí)等能力，使控制系統(tǒng)的控制精度、穩(wěn)定性、抗干擾能力等性能得到保證。通過 PID 調(diào)節(jié)不斷重復(fù)該過程，使溫度值始終保持在給定溫度值，并在符合要求的精度之內(nèi)，并且使 LED 顯示器顯示電阻爐的溫度。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 本系統(tǒng)由單片機(jī)、 D/A 轉(zhuǎn)換器、 MAX667電阻爐、熱電偶傳感器等主要器件組成。然后單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)偏差進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)，并且在 LED顯示器上顯示該溫度值， D/A 轉(zhuǎn)換器將運(yùn)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為模擬電壓，功率放大器把電壓信號(hào)放大，送到晶閘管，使晶閘管的導(dǎo)通角的大小發(fā)生改變，從而電阻爐的加熱電壓也發(fā)生改變，起到控制溫度的作用。 人機(jī)交互及串口通信：人機(jī)交互主要是為了提高系統(tǒng)的友好性和實(shí)用性。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，使用自動(dòng)溫度控制系統(tǒng)， 溫度進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，充分保證產(chǎn)品的質(zhì)量，還能節(jié)省能源的消耗。熱電偶將不同兩種的金屬 A和 B構(gòu)成一個(gè)回路，當(dāng)兩個(gè)接觸端溫度不同時(shí)，回路中產(chǎn)生熱 電 勢(shì)。在每一個(gè)脈沖信號(hào)的下降沿 SO 輸出一個(gè)數(shù)據(jù)， 16 個(gè)脈沖信號(hào)完成一串完整的數(shù)據(jù)輸出，先輸出高電位 D15，最后輸出的是低電位 D0， D14D3 為相應(yīng)的溫度轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，共 12 位，其最小值為 0，對(duì)應(yīng)的溫度值為 0℃；最大值為 4095，對(duì)應(yīng)的溫度值為 ℃，分辨率為 ℃。 物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 圖 溫度檢測(cè)電路 單片機(jī) STC89C52 是 STC 公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。 本部分主要介紹單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本電路的小系統(tǒng)主要由三部分組成，一塊 STC89C52 芯片、復(fù)位電路及時(shí)鐘電路。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 PO 口（ Pin39～ Pin32）： 8 位雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P1 口（ Pin1～ Pin8）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P2 口（ Pin21～ Pin28）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P3 口（ Pin10～ Pin17）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ STC89C52 的 P3 口的特殊功能介紹如下所示： 物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 /RXD 串行數(shù)據(jù)接收； /TXD 串行數(shù)據(jù)發(fā)送； /INT0 外部中斷 0 申請(qǐng)； /INT1 外部中斷 1 申請(qǐng)； T0 定時(shí)計(jì)數(shù)器 0 輸入； T1 定時(shí)計(jì)數(shù)器 1 輸入； /WR 外部 RAM 寫選通； /RD 外部 RAM 讀選通； 本設(shè)計(jì) STC89C52 單片機(jī)的 口和 口接 LED 顯示， X1 和 X2 接的是晶振電路，RESET 接復(fù)位電路。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。 復(fù)位電路 整個(gè)復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與 Vcc 電源接通而實(shí)現(xiàn)的。計(jì)算機(jī)與外界的數(shù)據(jù)傳送大部分都是串行的，其傳送距離可以從幾米到幾千米。陽極作為二極管的正極端，還叫做正極，陰極就是二極管的負(fù)極端，也稱作負(fù)極。他是利用了人的眼睛的視覺暫留特點(diǎn)，按次序通給每個(gè)數(shù)碼管公共端加上有效的信號(hào)，這個(gè)時(shí)候給該數(shù)碼管加有用的數(shù)據(jù)信號(hào)，等到全段掃描的速度大于視覺暫留速度時(shí)，它就會(huì)顯示出來。 物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖 74LS164 管腳圖 A 和 B 為 74LS64 的串行輸入端； QAQH 為 74LS64 的并行輸出端； CLK 是串行時(shí)鐘輸入端； CLR是串行輸出清零端； VCC： +5V； GND：接地端。共陰極公共端接地，高電平有效（燈亮），共陰極數(shù)碼管內(nèi)部發(fā)光二極管的陰極 (負(fù)極 )都聯(lián)在一起，此數(shù)碼管陰極 (負(fù)極 )在外部只有一個(gè)引腳。矩陣式鍵盤適用于按鍵數(shù)量多的場(chǎng)合，按鍵位于行線和列線的交叉點(diǎn)上。電路中共 16 個(gè)按鍵，其中 0到 9 為數(shù)字鍵， A(設(shè)置鍵 )、 3 個(gè)溫度參數(shù)和時(shí)間設(shè)置鍵、 E(增加鍵 ) 、 F(減小鍵 )。 DAC0832 是一個(gè) 8位 D/A 轉(zhuǎn)換器。 DAC0832 轉(zhuǎn)換器芯片為 20 引腳，雙列直插式封裝，其引腳排列如圖 所示 。 (8) Iout2：電流輸出 2 DAC 轉(zhuǎn)換器的特性之一是： Iout1+Iout2=常數(shù)。 (2) CPU 同時(shí)控制各路的 DAC 寄存器，使得輸入寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)入 DAC 寄存器，實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換輸出。本章從設(shè)計(jì)思路、軟件系統(tǒng)框 圖出發(fā)，先介紹整體的思路，再逐一分析各模塊程序算法的實(shí)現(xiàn)，最終編寫出滿足任務(wù)需求的程序。流程圖如圖 。 開 始返 回初 始 化溫 度 轉(zhuǎn) 換延 時(shí)讀 M A X 6 6 7 5 的 1 6 位 轉(zhuǎn) 換 數(shù) 據(jù)啟 動(dòng) 新 的 溫 度 轉(zhuǎn) 換計(jì) 算 溫 度 數(shù) 值保 存 溫 度 數(shù) 據(jù) 圖 溫度檢測(cè)與處理子程序 報(bào)警子程序 如果溫度超過了系統(tǒng)限定值，報(bào)警子程序響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警功能，并切斷電源。按照偏差的比例、積分和微分產(chǎn)生控制作用（ PID 控制），是 過程控制中應(yīng)用最廣泛的一種控制形式。 但計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字信號(hào)，因此上述數(shù)學(xué)方程必須加以變換。無按鍵，行線處于高電平狀態(tài)，有鍵按下，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 我們一般采用軟件去抖動(dòng)的方法，具體是采用時(shí)間延遲以躲過抖動(dòng)（延時(shí)時(shí)間為 10~20ms 即可 ），待穩(wěn)定之后，再進(jìn)行列線狀態(tài)的輸入與判定。 初 始 化開 始 D / A 轉(zhuǎn) 換是 否 采 樣 完 畢 ?返 回開 始NY 圖 DA 轉(zhuǎn)換子程序流程圖 物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 本 設(shè)計(jì) 主要從硬件和軟件兩個(gè)方面具體 闡述 了基于 STC89C52單片機(jī)的電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 。 物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是在徐東輝老師的 指導(dǎo)下進(jìn)行的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在此特表示感謝。同時(shí)在 設(shè)計(jì)的過程中還得到了學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和系領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)懷，為我們的設(shè)計(jì)提供了開放式的教室和設(shè)備等諸多便利條件。 sbit DAT=P1^0。 //設(shè)定值 uchar flag=0。 bit flag2。 void key4(void)。 //偏差 float ek_1=0。 float pk_1=0。 //積分系數(shù) float kd=3。 //定義變量，存放鍵值 unsigned char l_keyold=0xFF。 void led(uchar t)。 uint temperature。t) for(j=50。i0。 for(c=0。0x01。 b[1]=t/100。 for(j=0。 } /************ MAX6675 函數(shù) ************/ //采集并返回 uint read(void) { unsigned char i。 CS=1。 delay(100)。i++) { SCK=1。 } CS=1。 dat_temp=dat_temp4。 } //==================PID 子程序 ====================// uint zlPID(uint sk) { float K,I,D。 //計(jì)算比例計(jì)算增量 D=kd/20*(ek2*ek_1+ek_2)+*D_1。 //PID 增量 pk=pk_1+ph。 //設(shè)定初值 KEY4_4=0xfe。 KEY4_4=0xfb。 KEY4_4=0XFF。 //保存鍵碼做為下次檢測(cè) for(i=0。break。break。break。 case 0xBE:break。 case 0xDE:break。 case 0xEE:break。} 物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 void key2(void) //手動(dòng)鍵 {flag=1。flagk=0。} else {flag2=!flag2。} else if((flag==3)amp。(flag1==0)amp。amp。} else if(((flag==2)||(flag==3))amp。(flagk==0)) {kd++。} else if(((flag==2)||(flag==3))amp。(flagk==0)) {kp。amp。(flag1==2)amp。 zlPID()。 } }