【正文】 ...3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 .................................................3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 .................................................3 系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ...........................................3 系統(tǒng)的總統(tǒng)方案設(shè)計(jì) .............................................4 硬件的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ...........................................42．電加熱爐溫度單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ....................................6 系統(tǒng)概述........................................................6 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)..................................................6 系統(tǒng)的基本工作原理..............................................6 系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)..................................................73．溫度控制硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) ..............................................8...........................................8 芯片功能介紹....................................................8 分模塊詳述系統(tǒng)各部分的實(shí)現(xiàn)方法.................................20 溫度采集電路...............................................20 控制芯片...................................................22 加熱器控制電路.............................................27 抗干擾電路(看門(mén)狗電路) ....................................28 A/D轉(zhuǎn)換器.................................................29 溫度檢測(cè)和變送器...........................................34 固態(tài)繼電器控溫電路.........................................354．系統(tǒng)軟件與模型 ...................................................39 數(shù)學(xué)模型建立...................................................39 控制系統(tǒng)的算法設(shè)計(jì).............................................39 編程模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).............................................40 軟件設(shè)計(jì).......................................................415．系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù) .................................................... 42 硬件調(diào)試.......................................................42 軟件調(diào)試.......................................................42結(jié)論 ................................................................43致謝 ................................................................44參考文獻(xiàn) ............................................................45附錄1 源程序 .......................................................46附錄2 硬件電路總圖 .................................................59 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 緒論緒論單片微型計(jì)算機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛，在很多的電子產(chǎn)品中扮演著各式各樣的控制角色。本文主要介紹單片機(jī)在溫度控制中的應(yīng)用，該控制系統(tǒng)具有硬件成本低、控溫精度較高、可靠性好、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。傳統(tǒng)的以普通雙向晶閘管(SCR) 控制的高溫電加熱爐采用觸發(fā)電路改變晶閘管導(dǎo)通角的大小來(lái)調(diào)節(jié)輸出功率, 達(dá)到自動(dòng)控制電爐溫度的目的。在其控制系統(tǒng)中，溫度控制是其中的關(guān)鍵部分，目前國(guó)內(nèi)電加熱爐普遍采用PID模擬控制算法，而這種算法一般溫差大，很難保證溫度控制在≤177。其次是設(shè)計(jì)可靠的控制方案，并具有各種安全保護(hù)措施，如報(bào)警、事故預(yù)測(cè)、事故處理和不間斷電源等。 （4）抗干擾性和可靠性設(shè)計(jì)。 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 電加熱爐溫度單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2. 電加熱爐溫度單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)概述一般的電加熱爐 控制系統(tǒng)（如溫度控制表控制接觸器）的主要缺點(diǎn)是溫度波動(dòng)范圍大。用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的電加熱爐溫度控制系統(tǒng)如圖22放大濾波熱電偶AD574A聲光報(bào)警雙向可控硅SSR功率放大冷端補(bǔ)償AT89C52地址鎖存和譯碼EPROM2732顯示器鍵盤(pán)8279多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電加熱爐微打 圖21電加熱爐系統(tǒng)總框圖 系統(tǒng)的基本工作原理工作原理：爐溫控制程序及溫度與熱電偶電勢(shì)之間的對(duì)于關(guān)系表存放在EPROM2732中，雙向可控硅采用過(guò)零觸發(fā)方式。C范圍內(nèi)的各種電加熱爐的溫度進(jìn)行精密測(cè)量，同時(shí)，八位LED顯示器直接跟蹤顯示被控對(duì)象的溫度值和設(shè)定值，準(zhǔn)確度高，顯示清晰，穩(wěn)定可靠，使用方便（在具體設(shè)計(jì)編程、調(diào)試過(guò)程中，為了調(diào)試方便，編程把溫度范圍設(shè)在0～1500176。輸出控制部分主要是數(shù)碼管顯示控制。對(duì)加工好的印制板還要進(jìn)行仔細(xì)的檢查，最后將器件、插座及元件等逐一焊 接在印制板上。P1口管腳寫(xiě)入“1”后，電位被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。但在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。復(fù)位不影響RAM的內(nèi)容。本系統(tǒng)采用的是按鍵脈沖復(fù)位，具體電路和原理將在下面的章節(jié)介紹。控制和定時(shí)寄存器用于寄存鍵盤(pán)和顯示器的工作方式，鎖存操作命令，通過(guò)譯碼器產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，使8279的各個(gè)部件完成相應(yīng)的控制功能。數(shù)據(jù)格式為：位76543210RL7 RL6RL5RL4RL3RL 2RL1RL0FIFO/傳感器RAM是具有雙功能的88 RAM。DB7～DB0為雙向外部數(shù)據(jù)總線(xiàn) ； IRQ為中斷請(qǐng)求輸出線(xiàn)。CLK為外部時(shí)鐘輸入線(xiàn)。開(kāi)始清楚命令8279 讀8279狀態(tài)字DU=1？方式命令8279顯示緩沖器地址R1長(zhǎng)度R2取顯示緩沖器地址8279顯示R1+1R2DU=1？ 圖35 鍵顯流程圖初始化程序如下： INIT: MOV DPTR，7FFFH ；置8279命令/狀態(tài)口地址 MOV A，0D1H ；置清顯示命令字 MOVX DPTR，A ；送清顯示命令 WEIT: MOVX A，DPTR ；讀狀態(tài) JB ，WEIT ；等待清顯示RAM結(jié)束 MOV A，34H ；置分頻系數(shù)，晶振12MHz MOVX DPTR，A ；送分頻系數(shù) MOV A，00H ；置鍵盤(pán)/顯示命令 MOVX DPTR，A ；送鍵盤(pán)/顯示命令 MOV IE，84H ；允許8279中斷 RET（3） 固態(tài)繼電器(OMRON G3NAD210B)產(chǎn)品特點(diǎn)：輸入與輸出回路之間光隔離。特別為安裝在儀器或設(shè)備的垂直面板上而設(shè)計(jì)。在線(xiàn)/離線(xiàn)狀態(tài)指示。檢驗(yàn)方式可以通過(guò)機(jī)內(nèi)DIP開(kāi)關(guān)的K5和K6來(lái)選定。,。偶校驗(yàn) MOV SBUF, A JNB TI, $ 。S型熱電偶的缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，電極絲直徑很細(xì)（～），機(jī)械強(qiáng)度較低；與其它熱電偶相比，它的熱電勢(shì)比較小，熱電動(dòng)勢(shì)率平均為9μV/℃，因此需配用靈敏度高的顯示儀表；該種熱電偶不適合于在還原性氣氛或含金屬蒸氣的條件下使用，尤其應(yīng)避免接觸有機(jī)物、鐵、硅、H2及CO等等。 DC周?chē)諝庵胁缓懈g性氣體消耗功率： 圖314 溫度變送器 控制芯片（1）單片機(jī)工作部分如圖可知AT89C52的基本操作電路。（2)電源部分 ①穩(wěn)壓電路:如圖所示，電源接入采用5V的直流電對(duì)整個(gè)系統(tǒng)供電，使用了LM7805CT芯片來(lái)對(duì)輸入電壓進(jìn)行穩(wěn)壓， LM7805CT三端集成穩(wěn)壓器，耗電電流為100MA左右，輸入電壓為12V直流電，輸出為電路的工作電壓5V。反之為共陽(yáng)極接法。其二，是動(dòng)態(tài)顯示。為L(zhǎng)ED顯示器提供電流的電路稱(chēng)為L(zhǎng)ED的驅(qū)動(dòng)電路。具體顯示部分電路如圖所示。只要按下編碼鍵盤(pán)的某一個(gè)鍵，它就能產(chǎn)生這個(gè)鍵的代碼，并稱(chēng)為鍵碼，與此同時(shí)還產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，以通知CPU接收鍵碼，編碼鍵盤(pán)的優(yōu)點(diǎn)是使用比較方便，亦不需要編寫(xiě)太復(fù)雜的程序。上拉電阻保證按鍵沒(méi)被按下時(shí)，I/O口輸入高電平。 ①單片機(jī): AT89C52（CMOS型）首選理由：價(jià)格便宜，功耗低(可設(shè)置節(jié)電和掉電工作模式),有開(kāi)發(fā)環(huán)境 ，采用FLASH式的存儲(chǔ)器。其電路連接如下圖所示。（1）AD574A12位A/D轉(zhuǎn)換器AD574/AD1674。1LSB；AD574AK為177。10V的模擬輸入端。00V）只需要外接一只適當(dāng)阻值的電阻，便可向DAC部分的解碼網(wǎng)絡(luò)提供Iref，轉(zhuǎn)換操作所需的時(shí)鐘信號(hào)由內(nèi)部提供，不需要任何元器件。在轉(zhuǎn)換期間：AO=0時(shí)，高8位數(shù)據(jù)有效；AO=1時(shí)，低4位數(shù)據(jù)有效，中間4位為0，高4位為三態(tài)。REF IN：內(nèi)部解碼網(wǎng)絡(luò)所需要參考電壓輸入端。DB0 – DB11：數(shù)字量輸出。AD574A的工作狀態(tài)由CE、CS、R/C、12/A0五個(gè)控制信號(hào)決定，這些控制信號(hào)的組合控制功能如表所示表34 AD574A控制信號(hào)的組合功能CECSR/C12/8A0A工作狀態(tài)01111110000000111接1腳（+5V）接地接地0101禁止禁止啟動(dòng)12位轉(zhuǎn)換啟動(dòng)8位轉(zhuǎn)換12位并行輸出有效高8位并行輸出有效低4位加上尾隨4個(gè)0有效由上表可見(jiàn)，當(dāng)CE=1，CS=0同時(shí)滿(mǎn)足時(shí)，AD574A才能處于工作狀態(tài)。必須指出12/8端與TTL電平不兼容，故只能用通過(guò)布線(xiàn)接至+5V或0V以上。附圖所示為AD574A與AT89C52CPU的接口電路，由于片內(nèi)有時(shí)鐘，故無(wú)需外加時(shí)鐘信號(hào)。當(dāng)STS=0為低電平時(shí)，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束，AT89C52通過(guò)兩次讀外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作，讀取12位的轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)。熱電偶(鉑銠10鉑銠熱電偶)適合01500℃溫度檢測(cè)范圍。 （1）轉(zhuǎn)換電路因?yàn)闇囟茸兯推鞯妮敵鰹?～5VDC，而A/D接受的信號(hào)為—5～+5VDC，所以要加入一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換電路。⑤相關(guān)程序設(shè)計(jì)假如AD574A的片選CS地址為1F20H，AD574A的程序設(shè)計(jì)如下：ADC： LD BX，1F20H ；口地址BX STB AL，[BX] ；啟動(dòng)ADADC1： JBS ,ADC1 ；檢測(cè)STS INC BX ；使R/C=1 LDB