【正文】 ROM2764 簡介 ................................. 13 數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展 .................................... 15 數(shù)據(jù)存儲器概述 .................................. 15 靜態(tài) RAM6264 簡介 ................................ 15 數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展舉例 .............................. 15 單片機(jī) I/O 口的擴(kuò)展（ 8155 擴(kuò)展芯片） ...................... 16 8155 的結(jié)構(gòu)和引腳 .................................... 16 8155 的控制字的及其工作方式 .......................... 17 8155 與 8031 的連接 ................................... 18 看門狗、報警、復(fù)位和時鐘電路的設(shè)計 ...................... 19 看門狗電路的設(shè)計 ...................................... 19 報警電路的設(shè)計 ........................................ 20 復(fù)位電路的設(shè)計 ........................................ 20 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 目錄 III 時鐘電路的設(shè)計 ....................................... 21 鍵盤與顯示電路的設(shè)計 .................................... 22 LED 數(shù)碼顯示器的接口電路 ............................. 22 鍵盤接口電路 ......................................... 23 DAC7521 數(shù)模轉(zhuǎn)換接口 ..................................... 24 隔離放大器的設(shè)計 ........................................ 25 可控硅調(diào)功控溫 .......................................... 26 過零觸發(fā)調(diào)功器的組成 ................................. 25 主要電路介紹 ......................................... 27 單片機(jī)開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計 .................................. 28 第 4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 .......................................................... 30 主要程序的框圖 .......................................... 30 主程 序框圖 ............................................ 30 顯示子程序 ............................................ 31 鍵盤中斷服務(wù)子程序 .................................... 32 恒溫及升溫測控子程序 .................................. 33 降溫測控子程序 ........................................ 34 模糊自整定 PID 控制算法 ................................. 35 參考文獻(xiàn) .......................................................................... 38 設(shè)計總結(jié) .......................................................................... 38 致謝 ............................................................................... 40 附錄 ............................................................................... 41 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 緒論 1 第 1章 緒論 引言 工業(yè)生產(chǎn)中使用的熱處理設(shè)備種類繁多，如窖爐、鼓風(fēng)爐、烘爐、退火爐、鍋爐等。所以廣泛應(yīng) 用于電子儀表、家用電器、節(jié)能裝置、機(jī)器人、工業(yè)控制等諸多領(lǐng)域，使產(chǎn)品小型化、智能化，既提高了產(chǎn)品的功能和質(zhì)量，又降低了成本，簡化了設(shè)計。本文研究的 電爐是一種具有純滯后的大慣性系統(tǒng)，傳統(tǒng)的加熱爐控制系統(tǒng)大多建立在一定的模型基礎(chǔ)上，難以保證加熱工藝要求。如鍋爐、焦?fàn)t等。 根據(jù)不同的目的，將材料及其制件加熱到適宜的溫度。 電爐溫度控制技術(shù)發(fā)展日新月異，從模擬 PID、數(shù)字 PID 到最優(yōu)控制、自適 應(yīng)控制，再發(fā)展到智能控制，每一步都使控制的性能得到了改善。它以誤差 e和誤差變化 ec作為輸入，可以滿足不同時刻的 e和 ec 對參數(shù)自整定的要求。 從以上的分析可知模糊自整定 PID 控制應(yīng)用在具有明顯的純滯后、非線性、參數(shù)時變類似于電爐這樣特點的控制對象可以獲得很好的控制性能。由于工廠原有的溫度控制系統(tǒng)是一個完全依靠值班人員手動控制的系統(tǒng)，所以對該系統(tǒng)技術(shù)改造的要求是在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，設(shè)計一套溫度自動控制系統(tǒng)，克服由于采用單純手動控制系統(tǒng)進(jìn)行控制帶來的控制不方便，從而降低了能源消耗和資源浪費(fèi)，提高設(shè)備的可維護(hù)性和運(yùn)行的可靠性，以達(dá)到降低溫控的人力、財力成本和提高生產(chǎn)管理水平的目的。 （ 3） 數(shù)據(jù)處理功能利用計算機(jī)技術(shù)可以實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器無法實現(xiàn)的各種復(fù)雜的處理和運(yùn)算功能。產(chǎn)品工藝不同，控制溫度的精度也不同，因而對數(shù)據(jù)采集的精度和所采用的控制算法也不同。 基于此，系統(tǒng)的大致要求有以下兩點： 1) 要有一定的控制精度和轉(zhuǎn)換精度（一般采用數(shù)字式 PID 控制）。單片機(jī)首先對它進(jìn)行標(biāo)度變換，得支它所示、表示的溫度值。熱電偶是由兩種不同材料得導(dǎo)體 A和 B連接在一起構(gòu)成得感溫元件，如圖 33 所示。 熱電偶冷端溫度補(bǔ)償方法 用熱電偶測量溫度時，熱電偶的工作端（熱端）被 放置在待測溫場中，而自由端（冷端）通常被放在 0℃的環(huán)境中。當(dāng)冷端溫度升高時， RCu補(bǔ)償電阻將隨之增大，則電橋 a、 b兩點間的電壓 Vab也增大，此時熱電偶溫差電勢卻隨冷端溫度升高而降如果 Vab 的增加量等于熱電偶溫差電勢的減小量，則熱電偶輸出電勢 VAB 的大小將保持不變，從而達(dá)到冷端補(bǔ)償?shù)哪康?。開關(guān)斷開時間： 1us(max). CC4067 引腳圖示與圖 36。圖中 DU端和 EOC 端短接，以選擇連續(xù)轉(zhuǎn)換方式，使每一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果都輸出。但對于一些較大的應(yīng)用系統(tǒng)來說，單片機(jī)片內(nèi)所具有的功能將顯得不足，這時就必須在片外連接一些外圍芯片。 圖 310 74LS373 的結(jié)構(gòu)圖 其中： 1D～ 8D為 8 個輸入端。輸出允許端 OE 接地表示輸出三態(tài)門一直打開。 D7～ D0： 8 位數(shù)據(jù)線。這就是用戶調(diào)試和修改程序帶來很大的方便。 5ms 的負(fù)脈沖。 圖 314 2764 與單片機(jī)的連接圖 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)硬件 15 數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展 數(shù)據(jù)存儲器概述 數(shù)據(jù)存儲器即隨機(jī)存取存儲器（ Random Access Memory），簡稱 RAM，用于存放可隨時修改的數(shù)據(jù)信息。靜態(tài) RAM 只要電源加上，所存信息就能可靠保存。在實際應(yīng)用中，往往只用其中 1個，而將另一個接成常有效；也可以將系統(tǒng)片選信號以及取反后的信號分別接至 CE1 和 CE2 端。 179。 179。通常與 MCS51單片機(jī)的 P0 口相連。 表 31 8155 口地址分配 AD7AD0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 選中的寄存器 X x x x x 0 0 0 X x x x x 0 0 1 X x x x x 0 1 0 X x x x x 0 1 1 X x x x x 1 0 0 X x x x x 1 0 1 命令 /狀態(tài)寄存器 A 口（ PA0PA7） B 口（ PB0PB7） C 口（ PC0PC7） 定時器 /計數(shù)器低 B 位寄存器 定時器 /計數(shù)器高 B 位寄存器及工作方式 2 位 RD：讀選通信號端。它由命令寄存器中的控制字來決定輸入 /輸出。 8155 的控制字的及其工作方式 1）、命令 /狀態(tài)字的格式及功能 8155 的 I/O 接口的工作方式選擇是通過 對 8155 內(nèi)部寄存器送命令來實現(xiàn)的，命令寄存器由 8 位鎖存器組成，只能寫入、不能讀出。其工作原理是：溫度過高時，單片機(jī)就從 口發(fā)出一個低電平信號，經(jīng)反向后使發(fā)光二極管發(fā)光，同時使蜂鳴器發(fā)音，從而達(dá)到報警的日的。其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機(jī)從 0000H單元開始執(zhí)行。179。這二者既有聯(lián)系又有區(qū)別。 振蕩電路產(chǎn)生的振蕩脈沖并不是時鐘信號，而是經(jīng)過二分頻后才作為系統(tǒng)達(dá)到時鐘信號。因此對于多位 LED 數(shù)碼顯示器的接口電路來說，需要有兩個輸出口，其中一個用于輸出顯示段碼；另一個用于輸出位控信號，“位控”實際上就是對 LED 顯示器的公共端進(jìn)行控制，位控信號的數(shù)目與顯示器的位數(shù)相同。 鍵盤接口電路 對于 8751 或 8051 型單片機(jī)來說，如果不再外擴(kuò)程序存儲器的話，則可以利用 P0～P2口中的任意兩個口構(gòu)成多打 8*8 的鍵盤，其中 1 個作為輸出口， 1個作為輸入口，既可以采用掃描法，也可以采用線反轉(zhuǎn)法?！?170176。 D/A轉(zhuǎn)換器的接口邏輯如圖 328所示。實際上是利用 G1,G2電流傳輸系數(shù)的對稱性補(bǔ)償了它們之間的非線性。移相觸發(fā)方式調(diào)功實際上是控制可控硅的導(dǎo)通角，達(dá)到調(diào)節(jié)功率的目的，此方式易造成電磁干擾且電路復(fù)雜。 實現(xiàn)可控硅調(diào)功控溫需解決 3個技術(shù)關(guān)鍵 :①獲取工頻交流電源的 過零觸發(fā)脈沖，作為觸發(fā)雙向可控硅的同步脈沖 :②將控制算法得到的控制量變?yōu)榭煽毓柙谥芷趦?nèi)的導(dǎo)通時間 :③隔離工頻交流電源強(qiáng)電對單片機(jī)系。所謂調(diào)功控溫就是在給定周期內(nèi)控制可控硅的導(dǎo)通時間，從而改變加熱功率，來實現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)。但是，由于光電隔離器件的電流傳輸 系數(shù)是非線性的，直接用來傳輸模擬量時，非線性失真較大、精度差，我們利用光電耦合器件與運(yùn)算放大器結(jié)合設(shè)計一個線性度較好的模擬量光隔離放大器電路如圖329 所示。 = x176。 DAC7521 數(shù)模轉(zhuǎn)換接 口 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的主要任務(wù)是 :將模糊自整定 PID 控制器輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成可控硅過零觸發(fā)電路所需的模擬控制量。由于位控信號控制的是 LED顯示器的公共端，驅(qū)動電流較大， 8 段全亮?xí)r需要 40～ 60mA。這樣雖然在任一時刻只有 1 位顯示器被點亮，但是由于人眼具有視覺殘留效應(yīng)，看起來與全部顯示器持續(xù)點亮 的效果基本一樣（在亮度上要有差別）。 我們可以用示波器測出 XTAL2 上的波形。 一、 時鐘電路 在介紹單片機(jī)引腳時，我們已經(jīng)敘述過有關(guān)振蕩器的概念。 000000B SBUF 不定 IE 0179。只要 RST 保持高電平，則 MCS51 單片機(jī)就循環(huán)復(fù)位。 圖 321 看門狗電路 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)硬件 20 報警電路的設(shè)計 當(dāng)溫度過大地超了給定 的溫度時，系統(tǒng)就會發(fā)出報警信號。 Vcc： +5 電源端。 ALE 信號的下降沿將 AD0～ AD7 總線上的地址信息和 CE及 IO/M 的狀態(tài)信息都鎖存到 8155 內(nèi)部鎖存器中。 IO/M=0 時，選中 8155 的片內(nèi) RAM， AD0～ AD7 為 RAM東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)硬件