【正文】 當(dāng)設(shè)定的上、下限溫度為同一值時進入恒溫工作模式，當(dāng)設(shè)定的上、下限溫度為不同 值時進入有溫度范圍的工作模式。變壓器是這一電源電路的起始部分，將 220V 的電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楸驹O(shè)計所需的較低的電壓，就可以進行下一階段的整流部分。系統(tǒng)的連接圖如圖 36 和 37 所示。固態(tài)繼電器采用低電壓輸 入方式，一般為 DC 3～ 10V。溫度 /數(shù)字轉(zhuǎn)換時間的典型值為 。最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計是單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)。它是用半導(dǎo)體器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)電接點作為切換裝置的具有繼電器特性的無觸點開關(guān)器件，單相 SSR為四端有源器件，其中兩個輸入控制端，兩個輸出端，輸入輸出間為光隔離，輸入端 加上直流或脈沖信號到一定電流值后，輸出端就能從斷態(tài)轉(zhuǎn)變成通態(tài)。 ?READPOWERSUPPLY 命令代碼［ B4H］：在本命令送到 DS1280 之后的每一個讀數(shù)據(jù)間隙，指出電源模式： “ 0” 為寄生電源； “ 1” 為外部電源。同時，計數(shù)器復(fù)位在當(dāng)前溫度值上，電路對振蕩器的溫度系數(shù)進行補償，計數(shù)器重新開始計數(shù)直到回零。該器件既可以由單線總線供電，也可選用外部 +5V 電源（允許電壓范圍是 ～ ），進行溫度 /數(shù)字轉(zhuǎn)換時的工作電流約為 ，待機電流僅為25181。 1602 液晶顯示模塊可以和單片機 AT89C51 直接連接，其連接圖如 圖 25 所示 。 指令 4：顯示開關(guān)控制。 RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， ALE 脈沖將會跳過。 在 flash編程和校驗時， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。由 P0 口作數(shù)據(jù)線， P0 口和 P2 口共同作地址線。當(dāng)實際溫度超過用戶設(shè)定的上、下限溫度時，系統(tǒng)還會通過聲音 、警報燈來報警，同時啟動相應(yīng)的降升溫措施。校正分為模擬電路校正和微處理器數(shù)字化校正，模擬校正有很多現(xiàn)成的電路，其精度不高且易受溫漂等干擾因素影響，數(shù)字化校正則需要在微處理系統(tǒng)中使用，將 Pt 電阻的電阻值和溫度對應(yīng)起來后存入 EEPROM 中，根據(jù)電路中實 測的 AD 值以查表方式計算相應(yīng)溫度值 [11]。 （ 3）溫度 控制系統(tǒng) 的仿真 以 Proteus 為基礎(chǔ)，畫出電路圖加載各模塊，加載程序并模擬實際電路的運行狀態(tài)進行仿真。 由于我國改革開放的發(fā)展，國內(nèi)引進和生產(chǎn)了一些比較先進的控制設(shè)備，但是從整體上講，我們的電阻爐溫度控制技術(shù)比國外發(fā)達國家要落后四、五十年，一些中小型企業(yè)的控制技術(shù)仍以模擬儀表 系統(tǒng)控制為主導(dǎo)地位，這種系統(tǒng)的控制參數(shù)由人工選擇，需要配置專門的儀表調(diào)試人員，費時、費力且不準確，一旦生產(chǎn)環(huán)境發(fā)生變化就需要重新設(shè)置。 因此，本課題以電爐爐溫為研究對象，以單片機為主要硬件平臺，編制基于智能化的溫控軟件，對電機上的絕緣漆進行烘干的電阻爐溫度實時監(jiān)視控制系統(tǒng)，以提高控制精度，達到控制要求，從而提高企業(yè)效益。實時控制 系統(tǒng)完成實時數(shù)據(jù)采集處理、存儲、反饋的功能；監(jiān)視系統(tǒng)完成對各個監(jiān)控點的全天候的監(jiān)視，能在多操作控制點上自動或手動切換多路圖像，能遙控前端設(shè)備，能使攝像鏡頭自動對焦等；管理信息系統(tǒng)完成各類所需信息的采集、接收、傳輸、加工、處理，是整個系統(tǒng)的控制核心。溫度的變化影響各種系統(tǒng)的自動運作，例如 冶金、機械、食品、化工各類工業(yè)中，廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等 ， 對工件的處理溫度要求嚴格控制 [1]。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 I 摘要 在工業(yè)生產(chǎn) 過程 中， 往往 需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐的溫度進行檢測和調(diào)節(jié)，因此需要一種合適的系統(tǒng)對其溫度進行精確控制。對于不同控制系統(tǒng)，其適宜的溫度總是在一個范圍。 目前 的圖形實時監(jiān)控軟件通常用 VC或 VC++開發(fā)，它具備編譯各種可視化程序的功能，可以使計算機通過監(jiān)控界面達到對被控對象的各種實時操控 [4]。 爐溫控制的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 電阻爐是熱處理生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的加熱設(shè)備，它在機械、冶金等行業(yè)的生產(chǎn)中占有十分重要的地位。控制不方便，控制精度不高，從而造成產(chǎn)品質(zhì)量低、廢品率真高、工作人員的勞動強度大、勞動效率低等，這些都縮減了企業(yè)的效益。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 5 2 系統(tǒng)總體分析與設(shè)計 系統(tǒng)方案選擇 主控芯片單片機的選型 建立單片機爐溫控制系統(tǒng)可以采用 8031 作為控制核心，以使用最為普遍的器件ADC0809 作模數(shù)轉(zhuǎn)換，控制上使用對電阻絲加電使其升溫。 采用數(shù)字可編程溫度傳感器 DS18B20 作為溫度檢測元件。 系統(tǒng)基本硬件結(jié)構(gòu)框圖如 圖 22所示，其功能和原理如下。P2口地址高 8位， P0 口地址低 8位 。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。 P1 口第二功能有， ： T2（定時器 /計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入，時鐘輸出） ： T2EX（定時器 /計數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制） ： MOSI（在系統(tǒng)編程用） ： MISO（在系統(tǒng)編程用） ： SCK（在系統(tǒng)編程用） P3 口：本設(shè)計中 P3 口將用于接收溫 度 信號。如果需要，通過將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置“ 1”， ALE 操作將無效。 RW 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 。 圖 25 1602 液晶模塊與 8951 單片機連接圖 液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。A ，典型功耗為 5mW。如果門電路仍然未關(guān)閉，則重復(fù)以上過程。 DS18B20 的使用方法： 由于 DS18B20 采用的是 1－ Wire 總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對 AT89S51 單片機來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對 DS18B20 芯片的訪問 [16]。 用隔離器件實現(xiàn)了河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 19 控制端與負載端的隔離。 AT89S52 的復(fù)位輸入引腳 RST 為單片機提供了初始化的手段，可以使程序從指定處開始執(zhí)行，在 AT89S52 的時鐘電路工作后，只要 RST 引腳上出現(xiàn)超過兩個機器周期以上的高電平時，即可產(chǎn)生復(fù)位的操作，只要 RST 保持高電平，則 AT89S52 循環(huán)復(fù)位，只有當(dāng) RST 由高電平變成低電平以后， AT89S52 才從 0000H 地址開始執(zhí)行 程序，本系統(tǒng)采用上電加按鍵復(fù)位 方式的復(fù)位電路。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 22 根據(jù)定義，單線總線只有一根線，這意味著總線上每個器件只能分時驅(qū)動單線總線，并要求每個器件必須有漏極開路輸出或三態(tài)輸出的特性。本設(shè)計采用直流 +5V 輸入方式。 本設(shè)計由 89S52 芯片控制的 4 鍵鍵盤和液晶顯示器組成，以實現(xiàn)用戶的 輸入與數(shù)據(jù)輸出。 本設(shè)計運用橋式整流電路， 就是將交流電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為所需直流電壓 ，為各部分電路提供恒定的 +5V 直流。 系統(tǒng)初始化程序的流程圖如下圖 42所示。用戶可通過第一個鍵選擇設(shè)定時間，然后配合使用第三個鍵（加 1）和第四個鍵（減 1）對進行時間設(shè)定；也可通過第二個鍵選擇設(shè)定上、下限溫度，然后 配合第三個鍵（加 1）和第四個鍵（減 1）對上、下限溫度進行設(shè)定。 由于沒有直接的 +5V 電壓，而直流電源的輸入電壓為 220V 的電網(wǎng)電壓，在正常情況下，這一電網(wǎng)電壓遠遠高于本設(shè)計所需的電壓值，因而需要先使用變壓器，將 220V的電網(wǎng)電壓降低后，再進行下一階段的處理。同時，還考慮了用戶操作界面有較好的容錯能力，提高了系統(tǒng)的整體綜合能力 [23]。 T/ ℃ t/s 圖 34 DDC 控制下的現(xiàn)場溫度曲線 升溫控制系統(tǒng)使用固態(tài)繼電器來進行控制。其工作在在 12 位模式下時，所對應(yīng)的溫度分辨力高達 ℃。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 20 3 硬件系統(tǒng)設(shè)計 單片機的最小應(yīng)用系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)包括晶振電路和復(fù)位電路。 圖 211 DS18B20 的讀時序圖 圖 212 DS18B20 的寫時序圖 固態(tài)繼電器 固態(tài)繼電器（亦稱固體繼電器）英文名稱為 Solid State Relay，簡稱 SSR。 ?RECALL EE 命令代碼［ B8H］：將 EERAM 中的數(shù)值拷貝到溫度寄存器中。計數(shù)器設(shè)置為 55℃時的值，如果計數(shù)器到達 0 之前，門電路未關(guān)閉，則溫度寄存器的值將增加，這表示當(dāng) 前溫度高于 55℃。 （ 6）內(nèi)含寄生電源。 指令 11： 讀數(shù)據(jù)。高電平表示有效，低電平則無效 。 1602 采用標準的 16 腳接口，其中 VSS 為地電源， VDD 接 5V 正電源， VEE 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，可通過一個 10KΩ的電位器調(diào)整對比度。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。此外， 和 分別作定時器 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸（ ）和時器 /計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ）。對 P0 端口寫 “ 1” 時，引腳用作高阻抗輸入。 系統(tǒng)主要元件介紹 本設(shè)計采用采用總線型結(jié)構(gòu)的設(shè)計。反之，如果實際溫度高于用戶設(shè)定的下限值時，系統(tǒng)處于降溫狀態(tài)。但鉑電阻的電阻值與溫度成非線性關(guān)系，所以需要進行非線性較正。 （ 2）溫度 控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計 借助 Keil C51 開發(fā)工具， 以 C 語言為開發(fā)語言， 開發(fā)了單片機系統(tǒng)的溫度檢測與控制程序模塊、 對溫度傳感器模塊、顯示模塊、溫度控制模塊進行控制， 鍵盤 導(dǎo)入設(shè)定的溫度，使其與實際溫度進行運算并輸出 。日本山武、霍尼韋爾公司在 1995 年開發(fā)出了商品化的 SDC30 系列智能型數(shù)字調(diào)節(jié)器，由人工神經(jīng)元和模糊控制來整定 PID控制器參數(shù) [10]。可見溫度控制電路廣泛應(yīng)用于社會生活的各個領(lǐng)域，所以對溫度進行控制是非常有必要和有意義的 [8]。現(xiàn)場電視監(jiān)控系統(tǒng)由實時控制系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)及管理信息系統(tǒng)組成。 temperature control 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 i 目錄 1 緒論 .................................................................... 1 課題背景 .......................................................... 1 選題的目的和意義 .................................................. 2 爐溫控制的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ................................ 2 本系統(tǒng)的任務(wù)和本文的主要內(nèi)容 ...................................... 4 2 系統(tǒng)總體分析與設(shè)計 ...................................................... 5 系統(tǒng)方案選擇 ...................................................... 5 主控芯片單片機的選型 ......................................... 5 溫度傳感器的選擇 ............................................. 5 系統(tǒng)的組成和工作原理 .............................................. 6 系統(tǒng)主要元件介紹 .................................................. 7 AT89S52 單片機簡介 ........................................... 7 1602 液晶顯示器 ............................................. 10 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器 ...................................... 14 固態(tài)繼電器 .................................................. 18 本章小結(jié) ......................................................... 19 3 硬件系統(tǒng)設(shè)計 ........................................................... 20 單片機的最小應(yīng)用系統(tǒng) ............................................. 20 溫度采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng) ................................................. 21 升溫驅(qū)動控制系統(tǒng) ................................................. 22 鍵盤顯示系統(tǒng) .......................