【正文】 工 UART 的串行 I/O 口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單片機(jī)與 PC 機(jī)之間的串行通信。本系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)采集、溫度顯示、爐溫控制、故障檢測(cè)以及報(bào)警功能，智能控制器由單片機(jī)完成，采用規(guī)則 自尋優(yōu)的控制算法進(jìn)行過(guò)程控制。 該系統(tǒng)具體的工作原理是這樣的：?jiǎn)纹瑱C(jī)定時(shí)對(duì)爐溫進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng) A／ D 轉(zhuǎn)換后得到相應(yīng)的數(shù)字量，送到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)依據(jù)給定的控制規(guī)則算法進(jìn)行判斷和運(yùn)算，得到應(yīng)有的控制量去控制加熱系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。以單片機(jī)為核心的小型自控系統(tǒng)具有造價(jià)低廉，可靠性高，適用于各種環(huán)境條件下運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，并且在系統(tǒng)硬件組成不變的情況下通過(guò)更改軟件設(shè)置來(lái)適應(yīng)多種運(yùn)行方式的需要，是傳統(tǒng)繼電器控制的理想替代品。 （ 2）常規(guī)智能控制系統(tǒng) 目前應(yīng)用比較廣泛的是在以單片機(jī)或 PLC 為核心的控制系統(tǒng)中采用常規(guī)算法（如PID 算法）來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)爐溫的智能控制。由于我國(guó)人口基數(shù)大，所以人均占有資源量相對(duì)很少。 電阻爐以電為熱源，通過(guò)電熱元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能，在爐內(nèi)對(duì)金屬進(jìn)行加熱。在低溫爐內(nèi)則以對(duì)流傳熱方式加熱，電熱元件裝在風(fēng)道內(nèi)，通過(guò)風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫爐內(nèi)氣體循環(huán)流動(dòng)，以加強(qiáng)對(duì)流傳熱。 16 參考文獻(xiàn) 14 系統(tǒng)干擾渠道 14 硬件方面抗干擾措施 14 解決空間干擾的措施 15 供電系統(tǒng)抗干擾措施 15 配置去耦電容提高系統(tǒng)穩(wěn)定性 16 結(jié)束語(yǔ) 5 溫度檢測(cè)電路 5 LED 顯示電路圖 7 鍵盤(pán)輸入電路 9 時(shí)鐘電路 10 固態(tài)繼電器控制方法 10 固態(tài)繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 10 PWM 控制原理 11 單片機(jī)與 PC 機(jī)串口通信電路 12 輔助電路 13 手動(dòng)復(fù)位電路 13 報(bào)警電路 13 4 抗干擾措施 PWM control 基于單片機(jī)的電阻爐爐溫控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 目 錄 1 引言 本文以 AT89C51 單片機(jī)為控制核心，進(jìn)行了電阻爐爐溫控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，并重點(diǎn)完成了溫度檢測(cè)電路、鍵盤(pán)顯示電路、報(bào)警電路、時(shí)鐘電路、以及溫度控制電路的設(shè)計(jì)任務(wù)。工業(yè)上用的電阻爐一 般由電熱元件、砌體、金屬殼體、爐門(mén)、爐用機(jī)械和電氣控制系統(tǒng)等組成。 電熱元件具有很高的耐熱性和高溫強(qiáng)度，很低的電阻溫度系數(shù)和良好的化學(xué)穩(wěn)定性。國(guó)外在爐溫自動(dòng)控制技術(shù)和設(shè)備的研究上發(fā)展迅速，美國(guó)微型電子計(jì)算機(jī)普及和單片機(jī)的應(yīng)用使自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)生了根本的變化，因而達(dá)到了較高的自動(dòng)化程度。在對(duì)目前幾種傳統(tǒng)電加熱方式做比較后我們發(fā)現(xiàn)，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)： 基于單片機(jī)的電阻爐爐溫控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 2 （ 1）電磁繼電器控制，即操作人員通過(guò)電磁繼電器來(lái)控制加熱爐電源開(kāi)關(guān)的閉合來(lái)控制加熱爐的加熱過(guò)程。而基于精確數(shù)學(xué)模型的常規(guī)控制難以滿足加熱工藝曲線的要求。它的存在，提高了電器的品質(zhì)，增加了智能溫度測(cè)量與控制電器的功能；并在智能溫度測(cè)量與控制電器中執(zhí)行模擬人類智能的進(jìn)程。 2℃ ； (3)實(shí)時(shí)顯示被測(cè)溫度； (4)故障報(bào)警。 （ 2）片內(nèi) 256 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM/SFR，用以存放可以讀 /寫(xiě)的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等。 以上各個(gè)部分通過(guò)片內(nèi)八位數(shù)據(jù)總線相連接。 （ 5） P3 口（ 10～ 17腳）： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O多功能口。在閑置模式下， CPU 停止工作。溫度數(shù)據(jù)通過(guò) SPI 端口輸出給單片機(jī)，其冷端補(bǔ)償?shù)姆秶?0℃ —— 80℃，測(cè)量范圍是 0—— ℃。 MC14495 是 BCD— 7段十六進(jìn)制鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)芯片。 LED 顯示器工作于靜態(tài)工作方式時(shí)，各位的共陰極接地；若為共陽(yáng)極，公共端則接+5V 電源。否則，轉(zhuǎn)為數(shù) 字鍵處理程序。初始化時(shí)，使鍵盤(pán)行輸入口全部為 0，當(dāng)有鍵按下時(shí)， INT1 端為低電平，向 CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，執(zhí)行掃描 式鍵盤(pán)輸入子程序。 固態(tài)繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 交流固態(tài)繼電器為四端元件，兩個(gè)輸出端，兩個(gè)輸入端?？刂圃砣鐖D 7 所示，在控制脈沖的高電平期間，固態(tài)繼電器接通電阻爐電源， 電阻爐加熱；在控制脈沖的低電平期問(wèn)，固態(tài)繼電器斷開(kāi)電阻爐電源。 圖 8 PC上位機(jī)串行通信 電路 圖 基于單片機(jī)的電阻爐爐溫控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 13 輔助電路 手動(dòng)復(fù)位電路 為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。 圖 9 復(fù)位電 路圖 報(bào)警電路 為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及安全性，我們必須要對(duì)電阻爐的溫度有一個(gè)上下限溫度的設(shè)定。 (2)供電系統(tǒng)干擾 大功率設(shè)備，大感性負(fù)載設(shè)備的啟停會(huì)使得電網(wǎng)電壓大幅度漲落（浪涌），電網(wǎng)電壓的欠壓 或過(guò)壓常常達(dá)到額定電壓的 15% 以上。有時(shí)這種通過(guò)感應(yīng)產(chǎn)生的干擾電壓會(huì)達(dá)到幾十伏以上，使單片機(jī)系統(tǒng)無(wú)法工作。 [12] 供電系統(tǒng)抗干擾措施 在此系統(tǒng)中為提高供電系統(tǒng)質(zhì)量 ,防止竄入干擾建議采用如圖 11 所示形式和如下 8點(diǎn)措施。例如主機(jī)電源先用 7809 穩(wěn)到 9V，再用 7805 穩(wěn)到 5V。 配置去耦電容提高系統(tǒng)穩(wěn)定性 印制 板上裝有多個(gè)集成電路，而當(dāng)其中有些元件耗電很多時(shí)，地線上會(huì)出現(xiàn)很大的電位差。 如遇到印刷電路板空隙小裝不下時(shí)，可每 4～ 10 個(gè)芯片安置一個(gè) 1～ 10μ F 的限噪聲用的鉭電容器。硬件電路由單片機(jī)接口電路，溫度檢測(cè)電路， LED 顯示電路，鍵盤(pán)輸入電路， PWM 控制電路，以及報(bào)警復(fù)位 等輔助電路構(gòu)