【正文】 高，而本文則以單片機(jī)為核 心、 PID算法為控制方式而設(shè)計(jì)的 電阻爐 溫度控制系統(tǒng)。對于不同生產(chǎn)情況和工藝要求下的溫度控制，所采用的加熱方式，選用的燃料，控制方案也有所不同。目 錄 第 1 章 引言 .......................................................................................................................3 課題背景及研究意義 ……………………… …………… ……………… .……… 3 計(jì)算機(jī)在熱處理爐爐溫控制中的應(yīng)用 …………… …………… ……… .……… 3 第 2 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) …………………………………… ……… .…………………… 8 溫度檢測及 變送器 …………………… ……… …………………… …………… .… .8 控制機(jī)構(gòu) …………………………………………………………… …………… .… .9 A/D轉(zhuǎn)換電路 ……………………………………………… …………… ..………… 10 溫度控制電路 ………………………………………………… …………… ..…… ..14 部分 接口電路 …………………………………………………… …………… ..… ..16 第 3 章 溫度控制的算法和程序 ..…………………………… … ……… …………… 18 溫度控制的算法 …………………………………………… …………… ..……… ..18 溫度控制的程序 ………………………………………… …………… ..………… ..20 第 4 章 對于抗干擾的探究 ………………………………………… ……… …… .… ..34 抗干擾的措施 …………………………………………………… …………… .… ...34 結(jié)束語 ……………………………………………………………………… ………… ....… .35 致謝 …………………………………………… …………………… …………… ………… .36 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………… …… .…… …… ...37 附錄 1 電路圖 ……………………………………… ………………… ………………… ..38 附錄 2 英文專業(yè)文摘及翻譯 …………………………………… … ………………… .39 2 基于單片機(jī)的電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 ： 主要以 51 系列單片機(jī)為核心對電阻爐爐溫進(jìn)行控制，使其溫度穩(wěn)定在某一個(gè)值上。例如冶金、機(jī)械、食品、化工等各類工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等；燃料有煤氣、天然氣、油、電等；控制方案有直接數(shù)字控制（ DDC），推斷控制，預(yù)測控制，模糊 控制（ Fuzzy），專家控制 (Expert Control)，魯棒控制（ Robust Control），推理控制等。 計(jì)算機(jī)在爐溫控制中的應(yīng)用 以前，人們是通過模擬儀表對爐溫進(jìn)行控制，采用人工手動(dòng)操作，依據(jù)個(gè)人的工作經(jīng)驗(yàn)和控制系統(tǒng)返回的數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)相應(yīng)的設(shè)備，控制效果不太理想，生產(chǎn)也不穩(wěn)定。 圖 1－ 1 計(jì)算機(jī)采樣處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖 2 直接數(shù)字控制系統(tǒng) (direct digital control, DDC) 直接數(shù)字控制由計(jì)算機(jī)直接對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，計(jì)算機(jī)取代模擬調(diào)節(jié)器作為生產(chǎn)過程控制裝置，計(jì)算機(jī)按控制規(guī)律進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，并經(jīng)過輸出通道 (D/A)直接控制生產(chǎn)過程。 (distributed control) 集散控制即分散控制，信息集中管理的分布控制系統(tǒng)。性能價(jià)格比較好。 溫度檢測 和變送器 溫度檢測元件和變送器的類型選擇和被控溫度及其精度等級有關(guān)， 選用鎳鉻一鎳 鋁熱電偶作為溫度傳感器，測量溫度范圍 0－ 1000℃， 相應(yīng)輸出電壓為 。由于受引腳數(shù)目的限制，所以有一些引腳具有第二功能。 XTAL2：接外部晶體的另一端。在訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，它分時(shí)提供低 8位地址和作 8位雙向數(shù)據(jù)總線。 ～ ： P3口是八位準(zhǔn)雙向 I/O端口。 11 圖 23 《 ADC0809 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)》 圖中多路開關(guān)可選通 8個(gè)模擬通道，允許 8 路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這是一種經(jīng)濟(jì)的多路數(shù)據(jù)采集方法。 通道端口選擇線， A 為低地址， C為高地址，引腳圖中為 ADDA，ADDB 和 ADDC。 D0為最低位， D7 為最高 OE—— 輸出允許信號。 A． 定時(shí)傳送方式 對于一種 A/D轉(zhuǎn)換其來說，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。 不管使用上述那種方式，只要一旦確認(rèn)轉(zhuǎn)換結(jié)束， 便可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 14 圖 26 ADC0809 的部分信號連接 圖 27 信號的時(shí)間配合 ADC0809 的 0 通道和變送器的輸出端相連，所以從通道 0（ IN0）上輸入的 0V+5V 范圍的模擬電壓經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后可由 8031 通過程序從 P0 口輸入到它的內(nèi)部 RAM 單元，在=0 和 WR=0 時(shí)， 8031 可使 ALE 和 START 變?yōu)楦唠娖蕉鴨?dòng) ADC0809 工作；在=0和 RD=0時(shí)， 8031可以從 ADC0809接收 A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。 U ％ t u 25% t u 50% t u 100％ t 圖 2－ 8可控硅調(diào)功器輸出功率和通斷時(shí)間的關(guān)系 可控硅接通時(shí)間可以通過可控硅控制硅控制極上觸發(fā)脈沖控制。 8155用于鍵盤 /LED顯示器接口，2732可以作為 8031的外部 ROM存儲(chǔ)器， ADC0809為溫度測量電路的輸入接口。對于那些數(shù)學(xué)模型不易精確求得、參數(shù)變化較大的被控對象，采樣 PID調(diào)節(jié)器也往往能得到滿意的控制效果。 通常，符合上述功能的溫度控制程序由主程序和 T0中斷服務(wù)程序組成，現(xiàn)分述如下： （ 1）主程序 主程序應(yīng)包括 8031本身的初始化等等。 清累加器 A MOV 2FH, A 。 MOV DISM1, A 。 CLR PT0 。 引腳上輸出的該同步觸發(fā)脈沖寬度由 T1計(jì)算器的溢出中斷控制， 8031利用 T1溢出中斷空隙時(shí)間（形成 ）完成把本次采樣值轉(zhuǎn)換成顯示值而放入顯示緩沖區(qū)和調(diào)用溫度顯示程序。保護(hù)現(xiàn)場 保護(hù)現(xiàn)場 Ui(K)=Umax? 采樣爐溫 數(shù)字濾波 bo Ui(K） Umax? 清上次越限標(biāo)志 返回 恢復(fù)現(xiàn)場 溫度顯示 溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換 初始化 從 輸出 求補(bǔ) 計(jì)算 PID 求補(bǔ) 取最大 PID值輸出 下限報(bào)警 越限計(jì)算器加 1 Ui(K)=Umin? Ui(K） Umax? 上次越限 越限 N 次？ （ D5H）＝ 1？ 上限報(bào)警 清越限標(biāo)志 恢復(fù)現(xiàn)場返回 上限處理 本次越限標(biāo)志送5FH清零 5EH單元 置本次越限標(biāo)志 23 PUSH DPL 。 CLR 5EH 。清上次越限標(biāo)志 CJNE A,43H,MTPL 。 T1賦初值 MOV TH1,0FFH SETB PT1 。 恢復(fù)現(xiàn)場 POP ACC 。轉(zhuǎn) NM執(zhí)行 TPL1: SETB 5EH 。否則，越上限聲光報(bào)警 CLR 5EH 。中值濾波及只需對 2CH、 2DH和 2EH中三次采樣值進(jìn)行比較，取中間值存放到 2AH單元內(nèi)，以作為溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換時(shí)使用。 CMP2: MOV A,2DH 。(2EH)送 A CJNE A,2CH,CMP5 。 MOV R3,2AH 。KI送 R5R4 MOV R0,4AH 。求 [E（ K）－ E（ K－ 1） ] MOV R5,33H 。 ACALL DSUM 。計(jì)算 E（ K）＋ E（ K－ 2） MOV R5,R7 。 MOV R3,3BH 。求得 PD MOV R5,49H 。 MOV R5,2FH 。 E（ K）送 E（ K－ 1)單元 MOV 3CH,3AH 。 MOV R7,A 。對 R5求補(bǔ) CPL A ADDC A,00H MOV R5,A POS2: ACALL MULT 。 MOV A,R0 CPL A ADD A,01H MOV R0,A INC R0 MOV A,R0 CPL A ADDC A,00H MOV R0,A TPL: RET MLTY: MOV A,R6 MOV B,R4 MUL AB ； b d=BA MOV R0,A 。若 Cy=1,則存 R1 NEXT: MOV A,R7 MOV B,R5 MUL AB ； a c=BA ADD A,R2 。R2+acL送（ R0＋ 2） MOV A,B ADDC A,R1 INC R0 MOV R0,A 。加法形成 Cy MOV R3,A 。兩乘數(shù)皆為負(fù)？ ANL C,SIGN2 。被乘數(shù)符號送 SIGN1 JNC POS1 。 最低字節(jié) 次低字節(jié) 次高字節(jié) 最高字節(jié) 根據(jù) E（ K）＝ UR－ Ui(K) 計(jì)算 E（ K) 29 46H 47H 積分單元 48H 49H 4AH 4BH積分單元 4CH 4DH