【正文】 21 圖 43 顯示流程圖 判斷顯示指針DPX=1? 取二進制溫度值 將二進制數(shù)轉換為十進制 BCD 碼 轉換為獨立 BCD碼 送顯示緩沖區(qū) 進行消隱處理 返回 取需修改的二進制參數(shù)值 將二進制數(shù)轉換為十進制 BCD 碼 轉換為獨立 BCD碼 送顯示緩沖區(qū) 進行消隱處理 溫 度下限燈亮 是設置溫度下限嗎？ 是設置溫度上限嗎？ 是設置參數(shù)嗎？ 參數(shù)燈亮 溫度上限燈亮 設置小數(shù)點位 返回 設置小數(shù)點位 N N N N YN YN YN YN 22 定時中斷子程序 89C51 單片機片內(nèi)有兩個 16 位定時器 /計數(shù)器，即定時器 T0 和定時器 T1。在模式 0、模式 1 和模式 2時， T0 和 T1 的工作模式相同；在模式 3 時兩個定時器的工作模式不同。 由于微機控制系統(tǒng)是一種時間離散控制系統(tǒng)，故必須把微分方程 離散化為差分方程，最終寫出遞推公式才能直接應用。 通常的采樣周期都按下表的經(jīng)驗數(shù)據(jù)加以選擇： 25 表 41 采樣周期 T 的選用 物理量 采樣周期 \s 備注 流量 1— 5 優(yōu)先選用 1— 2s 壓力 3— 10 優(yōu)先選用 6— 8s 液位 6— 8 溫度 15— 20 或取純滯后時間對串級系統(tǒng)：復環(huán) T=（ — ）主環(huán) T 成分 15— 20 根據(jù)上表所示，本系統(tǒng)的 PID 控制算法選用的采樣周期 T=20s 。 在本控制系統(tǒng)中，加熱爐溫度與給定值的偏差經(jīng)過單片機 PID算法運算后控制可控硅的開度，所以應采用式（ 7）的位置式算法。連續(xù)兩次長按設定按鍵，進入溫度下限值設定，并且溫度下限值指示燈亮，此時可輸入溫度下限值。 可靠性差 引起可靠性差的原因很多，如金屬化孔、接插件接觸不良會造成系統(tǒng)時好時壞，經(jīng)不起振動；內(nèi)部和外部干擾、電源紋波系數(shù)大、器件負荷過大等造成邏輯電平不穩(wěn)定；走線和布局不合理也會引起系統(tǒng)可靠性差。可能的故障有：路線連接上有邏輯錯誤、有斷路 或短路現(xiàn)象、集成電路失效 29 等。 在脫機調(diào)試中，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)無法復位，經(jīng)檢查知電路中沒有接入復位電路，經(jīng)接入上電復位方 式的復位電路后，系統(tǒng)運行正常。 各模塊通過以后，可以把有關的功能塊聯(lián)合起來一起進行綜合 調(diào)試。調(diào)試好以后，再使各個任務程序同時運行，如果操作程序無錯誤，一般情況下就能正常運行。同時也可以發(fā)現(xiàn)用戶系統(tǒng)中的硬件故障，軟件算法及硬件設計錯誤。調(diào)試好后，檢查其電壓值、負載能力、極性等均符合要求，才能加到系統(tǒng)的各個部件上。 通電后執(zhí)行開發(fā)機的讀寫指令，對樣機的存儲器、 I/O端口進行讀寫操作、邏輯檢查，若有故障，可用示波器觀察有關波形（如選中的譯碼器輸出波形、讀寫控制信號、地址數(shù)據(jù)波形以及有關的控制電平）。這類錯誤包括錯線、開路、短路、相位錯等。并且指示燈與設定狀態(tài)相對應。 本次設計的 PID 控制參數(shù)選用經(jīng)驗法的一種 — 優(yōu)選法進行確定，具體做法為：根據(jù)經(jīng)驗，先把其他參數(shù)固定，然后用 法對其中某一參數(shù)進行優(yōu)選，待選出最佳參數(shù)后，再換另一個參數(shù)進行優(yōu)選，直到把所有的參數(shù)優(yōu)選完畢為止。 決定采樣周期 T的因素有很多，其中包括：加于對象的干擾信號頻率，對象的動態(tài)特性，使用的控制算法和執(zhí)行器的類型，控制回路數(shù)，對象所要求的控制質量等。連續(xù)系統(tǒng) PID控制器的微分方程為： y(t)= KP[e(t)+1/T1*∫ e(t)dt+TD * de(t)/dt 式中 y(t)為控制器的輸出； e(t)為控制器的輸入； KP比例放大系數(shù)； TI為控制器的積分時間常數(shù)； TD為控制器的微分時間常數(shù)。 89C51 單片機的定時 /計數(shù)器 T0 和 T1 可由軟件對特殊功能寄存器 TMOD 中控制位C/T 進行設置，以選擇定時、計數(shù)功能。 其中， Am、 Ao、 Nm、 No 對一個檢測系統(tǒng)來說是常數(shù)。 按鍵處理子程序 鍵盤是若干按鍵的集合，是向系統(tǒng)提供操作人員干預命令及數(shù)據(jù)的接口設備，也是本控制系統(tǒng)的重要部分。它的地址分配如下： 50H， 51H 存儲 AD 值的下限。 除了上述功能以外，本著操作友好、功能齊全、安全可靠的設計原則，該系統(tǒng)的程序還具有報警提示功能、鍵抖動處理功能、看門狗等功能。同時，單片機對輸入的數(shù)字量進行處理，經(jīng)過 PID 控制算法對溫度進行控制。 在輪流點亮掃描過程中，每位顯示器的點亮時間是極為短暫的（約 1ms），但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位顯示器并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感。每個獨立式按鍵單獨占有一根 I/O 口線，每根 I/O 口線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其它 I/O 口線的工作狀態(tài)。其中， X5045 是 SPI 總線格式的具有看門狗、電源監(jiān)控和 2E PROM 數(shù)據(jù)存儲的多功能芯片，目前應用較為廣泛，使用者可根據(jù)自己所選擇的具體 MCU 來配置外圍看門狗電路及電源監(jiān)控。如圖 38所示： INT0220VAC220VAC\12VAC5W7805+12V+5VC1 μFC2 μ F74041 2+5VR1R2R3 4 溫度控制電路原理圖 89C51單片機對溫度的控制是通過雙向可控硅實現(xiàn)的。其具體參數(shù)為： 類型 鐵鉻鋁電熱合金 品牌 上海合金廠 型號 GB／ T12341995 材質 25AL5 常溫電阻 （ Ω ） 功率 300180000（ W） 主要用途 加熱 產(chǎn)品認證 GB／ T12341995 33 溫度檢測電路圖 表 32 鐵鉻鋁電熱合金參數(shù) 11 最高耐溫 1400（ ℃ ） 規(guī)格 1（ mm） 鐵鉻 鋁 高電阻電熱合金具有電 阻率高、電阻溫度系數(shù)小、使用溫度高的特點。CS變低將停止任何轉換過程， CS變高將啟動一個新的轉換過程。對于 K型熱電偶，電壓變化率為 (41μ V/℃ )，電壓可由如下公式來近似熱電偶的特性。 因此本系統(tǒng)采用 MAX6675 作為溫度傳感器的信號轉換設備。必須指出，熱電偶溫度傳感器補償導線的作用只起延伸熱電極，使溫度傳感器熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。 3% — mm 0— 1000 0— 1300 〉 400℃ 177。 根據(jù)要求，本系統(tǒng)的溫度檢測電路主要由溫度傳感器、運算放大器及 A/D 轉換器組成。 PSEN（ 29）：外部程序存儲器的選通信號。 AT89C51 的主要特性如下： 壽命達 1000 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 全靜態(tài)工作： 0Hz－ 24MHz 三級程序存儲器鎖定 128 8 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線 2個 16 位定時器 /計數(shù)器 6個中斷源 可編程串行通道 低功耗閑置和掉電模式 1片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 89C51 單片機的接法及引腳功能為 : VCC（ 40）： 接 ＋ 5V 電源 GND（ 20）：接地 P0 口（ 39－ 32）： P0口為 8位漏極開路雙向 I/O 口，每 個 引腳可吸收 8 個 TTL 門電流。 E、輸出報警信息。 C、溫度給定電路 ,主要通過鍵盤輸入。 本系統(tǒng)通過改變雙 向可控硅的導通角實現(xiàn)對溫度的控制。通過連接外圍控制電路，實現(xiàn)對加熱爐溫度的測量 和控制。 ，保留一位小數(shù)。 本次設計：加熱爐溫度控制系統(tǒng)的設計，正是運用單片機和溫度傳感器對溫度進行控制。 （ 4） 可改變調(diào)節(jié)品質，提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質量。它的控制過程為：將被測參數(shù)即溫度值，由傳感器變換成統(tǒng)一的標準信號送入調(diào) 節(jié)器。 關鍵詞： 單片機 溫度傳感器 溫度檢測 溫度控制 PID算法 Abstract The design of singlechip’s temperature control system is introduced from hardware and software, and simply explains how to actualize the temperature control. The hardware principle and software case fig are described. Some important techniques in a design scheme of the hardware and the software of the temperature control by singlechip microputer are introduced. The system mostly takes 89C51 singlechip microputer as core, it is structured by temperature testing circuit, A/D switch circuit, zero passage testing circuit, warning and indication circuit, opticalelectrical isolation and power amplifier circuit and so on. The main content of this design is temperature testing circuit that uses AT89C51 singlechip microputer .It is a part of the whole design that cannot be lacked. The system is used to collect and control temperature in real time. The temperature automatic control system based on singlechip microputer is described in the article including system scheme， parts of an apparatus choice, theoretical analysis， the design of hardware and software, system testing， and the main technical performance parameters． Key Words： Single— Chip Microputer Temperature sensor Temperature collecting Temperature controlling PID algorithm 目 錄 1 前言 ...................................................................................................................................... 1 2 系統(tǒng)方案設計 ................................................................................................................... 2 課題要求與內(nèi)容 ......................................................................................................... 2 總體方案設計 ............................................................................................................. 2 系統(tǒng)結構 .......................................................................................................... 3 具體設計考慮 .................................................................................................. 3 硬件和軟件功能劃分 ...................