【正文】 D 控制算法送出 1個具有相應寬，讓一定數量的觸發(fā)脈沖在高電平奇跡通過控制門去觸發(fā)可控硅，對被測溫度調節(jié)開度的門控脈沖。C 。C ，控制精度 1176。 系統的技術要求 （ 1）溫度范圍： 40℃ ～ 1500℃ （ 2）供電電壓：三相交流 380V （ 3）調節(jié)溫度的超調量小于 30% （ 4）功率范圍： 4 kW 東華理工學院畢業(yè)設計 (論文 ) 溫度控制硬件系統設計 8 3. 溫度控制硬件系統設計 硬件電路的設計系統規(guī)范 原理圖主要由設計、診斷與檢查組成。 原理圖的設計、診斷與檢查在 Protel DXP 軟件環(huán)境下完成。 主要芯片功能介紹 （ 1） AT89C52 AT89C52 是美國 ATMEL 公司生產的低電壓 ,高性能 CMOS8 位單片機 ,片內含 8K BYTES 的可反復擦寫的只讀程序存儲器 (PEROM)和 256BYTES 的隨機存取數據存儲器(RAM),器件采用 ATMEL 公司的高密度 ,非易失性存儲技術生產 ,與標準 MCS51 指令系統及 8052 產品引腳兼容 ,片內置通用 8位中央處理器 (CPU)和 Flash 存儲單元 ,功能強大 AT89C52 單片機適合于許多較為復雜控制應用場合 . AT89C52 主 要性能參數： 與 MCS51 產品指令和引腳完全兼容 8K字節(jié)可重擦寫 Flash 閃速存儲器 1000 次擦寫周期 全靜態(tài)操作 :0Hz～ 24Hz 三級加密程序存儲器 256*8 字節(jié)內部 RAM 32個可編程 I/O 口線 3個 16位定時 /計數器 圖 31 AT89C52引腳分布 8個中斷源 東華理工學院畢業(yè)設計 (論文 ) 溫度控制硬件系統設計 9 可編程串行 UART 通道低功耗空閑和掉電模式 管腳說明 — VCC：供電電壓。 P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據 /地址的第八位。在 FLASH編程和校驗時，P1口作為第八 位地址接收。在給出地址“ 1”時，它利用內部上拉的優(yōu)勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時， P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。作為輸入時，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流 (ILL)，也是由于上拉的緣故。 東華理工學院畢業(yè)設計 (論文 ) 溫度控制硬件系統設計 10 — PROGALE / ：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個 ALE脈沖。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無效。 — VPPEA/ ：當 EA 保持低電平時，訪問外部 ROM；注意加密方式 1時， EA 將內部鎖定為 RESET；當 EA 端保持高電平時，訪問內部 ROM。 AT89C52 的基本操作 如圖所示， 在 X1和 X2之間接一只石英振蕩晶體構成了單片機的時鐘電路，它還有另一種接法， 是把外部振蕩器的信號直接連接到 XTAL1 端， XTAL2 端懸空不用。 復位后， PC 指向 0000H 單元，使單片機從起始地址 0000H 單元開始重新執(zhí)行程序。按鈕復位又分為按鈕電平復位和按鈕脈沖復位。 振蕩器特性： XTAL XTAL2為片內振蕩器的反相放大器的輸入和輸出端。 8279 是 Intel 公司為 8 位微處理器設計的通用鍵盤 /顯示器接口芯片，其功能是：接收來 自鍵盤的輸入數據并作預處理；完成數據顯示的管理和數據顯示器的控制。 定時器包含一些計數器，其中有一個可編程的 5位計數器（計數值在 2～ 31間），對 CLK 輸入的時鐘信號進行分頻，產生 100 KHz 的內部定時信號（此時掃描時間為，消抖時間為 ）。 8顯 示 R A M顯 示寄 存 器R E S E TC L K D B 0 ～ D B 7W RR DC S A 0 I R QS L 0 ～ S L 3B DO U T A 0 ～ O U T A 3O U T B 0 ～ O U T B 3R L 0 ～ S L 7C N T L / S T BS H I F T顯 示 輸 出鍵 盤 輸 入掃 描 輸 出至 C P U內 部 數 據 總 線東華理工學院畢業(yè)設計 (論文 ) 溫度控制硬件系統設計 12 接作為鍵盤和顯示器的掃描信號。輸入數據即為 RL7~RL0。只要 FIFO RAM 不空，狀態(tài)邏輯將置中斷請求 IRQ=1； 在傳感器矩陣方式，作為傳感器 RAM，當檢 測出傳感器矩陣的開關狀態(tài)發(fā)生變化時，中斷請求信號 IRQ=1。 顯示 RAM用來存儲顯示數據，容量是 16179。 顯示地址寄存器用來寄存 CPU 讀 /寫顯示 RAM 的地址，可以 設置為每次讀出或寫入后自動遞增。 OUTB3～ OUTB0、 OUTA3～ OUTA0。 CNTL/STB 為控制 /選通輸入線。由于該系統對實時性及速度要求并不十分高，所以時鐘頻率采用 6MHz 已足夠了，故程序時鐘命令字取為 2AH，用以保證 100kHz的內部工作頻率。程序框圖如圖 及 程序代碼 。 ○ 4 大于 2021V 的隔離電壓。 型號參數 OMRON G3NAD210B (內 部電路圖如下 ) 輸入參數 控制 額定 電壓 DC 5～ 24V AC 100～ 240V 耐壓 (輸入與輸出之間 ) AC2,500V 50/60Hz 1min 漏電流 5mA 以下 (AC100V) 控制電流 ≤28 mA 啟動電流 ≥6 mA 關閉電壓 ≤1 VDC 通斷時間 ≤15 mS 輸出參數 負載電壓 180～ 528 VAC 最大負載電流 1 A 3 A 6 A 通態(tài)壓降 ≤ V 斷態(tài)電壓 ≥ 400 V ≥ 800 V 性能參數 隔離電壓 ≥ 2021 V 絕緣電阻 ≥ 10 0 MΩ 工作溫度 － 20 ～ 75 ℃ 東華理工學院畢業(yè)設計 (論文 ) 溫度控制硬件系統設計 16 電源頻率 50/60 HZ 負載電流安全系數 阻性負載取 5060%, 感性負載取 3040% :(僅供參考 ) 圖 36 固態(tài)繼是器示意圖 圖 28 固態(tài)繼電器內部電路圖 （ 4）微打 (采用 北京思普特科技發(fā)展有限公司的 SP 系列微型面板式打印機 ) 主要特點 : ○ 1 采用針式撞擊點陣打印方法。 ○ 5 打印字模 :全部 96 個 5*7點陣 ASCII 字符和 352個 5*7 或 6*8 點陣其它字符或圖符 ,32 個用戶可定義 6*8 點陣字符。 ○ 9 在線 /離線選擇按鍵和走紙按鍵。 圖 37 微打示意圖 圖 38 微打外 部接線端口 微型打印機在單片機應用系統中屬于一種智能外設，它與微機接口方便并擁有相關的指令系統和字型庫，具有多種打印模式可以永久性保存數據，因此得到廣泛的應用。當選 7位數據時，只允許偶校驗。出廠時為 K4=OFF，兩種握手方式的說明如圖： 東華理工學院畢業(yè)設計 (論文 ) 溫度控制硬件系統設計 19 握手方式 數據方向 RS232C 接口信號 標志控制 數據可以進入 信號線 1和 8為 SPACE 狀態(tài) 數據不可以進入 信號線 1和 8為 MARK 狀態(tài) XON/XOFF 控制 數據可以進入 在信號線 2 上發(fā) XON 碼 11H 數據不可以進入 在信號線 2 上發(fā) XOFF 碼 13H 圖 310 握手方式 圖 311 標志控制方式時序 圖 312 XON/XOFF 協議方式時序 串行連接方式的操作過程如下： （ 1） 用 DIP開關 K1K3 選擇波特率； （ 2） 用 DIP開產 K5， K6選擇奇偶校 驗； （ 3） 用 DIP開關 K4選擇標志控制或是 XON/XOFF 控制握手方式； （ 4） 當數據緩沖區(qū)還剩 32 個字節(jié)，信號線 DCD（信號線 1）和 CTS（信號線 8）由打印機設置為忙狀態(tài)，即 MARK 狀態(tài)。晶振 東華理工學院畢業(yè)設計 (論文 ) 溫度控制硬件系統設計 20 。模式 3 SETB TR1 。判斷忙 MOV C, CPL C MOV TB8, C 。該種熱電偶正極的明義成分為含銠 10%的鉑銠合金（代號為 SP），負為純鉑（代號為 SN）。在所有的熱電偶中，它的準確度等級最高，通常用作標準或作為測量高溫的熱電偶，它的使用溫度范圍廣、均質性及互換性好。鉑銠 10鉑熱電偶的分度以前為 LB3，現為 S，外觀如下圖所示 : 圖 313 熱電偶 （ 2）熱電偶溫度變送器 本熱電偶溫度變送器儀表與各種不同型號的熱電偶配套使用（采用全隔離萬能輸入， 1～ 3通道信號輸入），具有 128179。且具有斷偶報警功能（輸入信號大于 5V 或小 1V）。具體接幾兆晶體是基于機器周期考慮。因而選擇 12MHz 的晶體振蕩器。為了確認電路進入工作狀態(tài)，還在設計時加入了一個發(fā)光二極管，用于顯示電源是否正常工作，如果電路處于接電狀態(tài)，二極管就會導通而發(fā)光。 （ 3)顯示部分的設計 由 LED 組成的 7段發(fā)光管顯示器是不太復雜的單片機應用系統常用外部設備之一，在這里我們就選用兩個 4數碼管一體化來顯示當前溫度值和設定溫度值 . ① 7 段發(fā)光管顯示器由 7 段發(fā)光線段組成，并按“日”字形排列，每一段都是一個發(fā)光二極管，如圖所示。加在 7 段陽極上的電壓可以用數字量表示，如果某一段的陽極為數字量 1，則這個段就發(fā)光；如為 0，則不發(fā)光。這種顯示方法屬于靜態(tài)顯示。在這種方法中，只要恰當地選擇點亮時間和間隔時間，就會給人以這樣一種假相：似乎各位 LED 是“同時”顯示的。 （ 4)LED 驅動電路的設計 LED 是電流控制的顯示器件，若想使 LED 發(fā)光則必須保證有足夠大的電流流過LED的各段。 動態(tài)顯示電路的驅動電路分為段驅動電路和位驅動電路兩種。由于這里采用動態(tài)輸出，且 單片機的內部結構決定了數碼管可以直接由單片機驅動。 LED 顯示器為東華理工學院畢業(yè)設計 (論文 ) 溫度控制硬件系統設計 26 共陽極，字段線并聯，共用 8279 的 OUTA0～ 3 和 OUTB0～ 3 口 (輸出字段碼 )，每位LED的公共端由的 SL0～ SL2 口控制，即由其編碼后口輸出位碼，經過開關三極管控制位選。 單片機系統所用的鍵盤有編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種。 ② 非編碼鍵盤的按鍵是排列成行、列矩陣形式的。 ③ 按鍵在閉合和斷開時，觸點會存在抖動現象： (如下圖所示的抖動曲線 ) 消抖電路如下所示 : 圖 318 消抖電路 基于鍵數少的原因我采用獨立式鍵盤接口與單片機相連接，因為它占用的 I/O口不多。 加熱器控制電路 （ 1)溫度控制思路 : 溫度調節(jié)方式主要有 : ① 手動 ② 雙位控制 (開關控制 ) ③ 時間比例控制 ④ 比例溫度控制 ⑤ PID 控制 本控制系統比較以上幾種控制方式后博采眾長選用比例積分微分 (PID)溫度控制 ,因為相比于其它幾種控制方式如 P 控制溫度系統能使溫度穩(wěn)定在某一具體值上 (熱平衡狀態(tài) ),但當某作用量發(fā)生變化時 (如電源電壓變化時