【正文】 設(shè)采取 (控制 )周期為 T,在 T 周期內(nèi)工頻交流電的半周波數(shù)為 N，如全導(dǎo)通時(shí)額定加熱功率為 PH則實(shí)際的平均加熱功率 與 T 周期內(nèi)實(shí)際導(dǎo)通的半周波數(shù)n成正比，即 NPnP H?__ （ 312） 過零觸發(fā)調(diào)功器的組成 目前，采用可控硅進(jìn)行功率調(diào)節(jié)的觸發(fā)方式有兩種 :過零觸發(fā)、移相觸發(fā)。 /，即 ????? 8 （ 35） 可見控制器的控制平滑度和精度，都有較大的余量。因此必須在 C口與 LED 的位控線之間增加電流驅(qū)動(dòng)器以提高驅(qū)動(dòng)能力，常用的有 SN75452（反相）、 7406（反相）或 7407（同相）等。電路中的 C1 和 C2一般取 30PF 左右而晶體震蕩器的頻率范圍通常是 ～ 12 MHZ，晶體震蕩器的頻率越高，振蕩頻率就越高。 000000B PCON 0179。在這方面的設(shè)計(jì)中我們采用了如圖 322 所示的報(bào)警電路。 PA7～ PA0： A口通用輸入 /輸出線。采用時(shí)方法區(qū)分地址及數(shù)據(jù)信息。 179。 按工作方式， RAM 分為靜態(tài)（ SRAM）和動(dòng)態(tài)（ DRAM）兩種。當(dāng)上述信號(hào)穩(wěn)定后，在 PGM 端加上 50177。 圖 312 2764 的引腳 其中： A12～ A0： 13 位地址線 。 圖 39 74LS244 的引腳 二、地址鎖存器 74LS373 74LS373 是一種帶輸出三態(tài)門的 8D鎖存器 ，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 310 所示。為了提高電源抗干擾的能力，正，負(fù)電源分別通過去耦電容 、 與 Vss（ VAG）相連。若電橋在 20℃時(shí)處于平衡狀態(tài)。 溫度傳感器種類繁多，但在微機(jī)溫度控制系統(tǒng)中使用得傳感器，必須是能夠?qū)⒎请娏孔儞Q成電量得傳感器，此次設(shè)計(jì)中選用的是熱電偶傳感器，熱電偶傳感器是工業(yè)溫度測(cè)量中應(yīng)用最廣泛得一種傳感器，具有精確度高、測(cè)量范圍廣、構(gòu)造簡單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，控制各種外圍的設(shè)備，使整個(gè)系統(tǒng)能高效準(zhǔn)確的運(yùn)行，以達(dá)到溫度控制的目的。 （ 2） 數(shù)字濾波功能利用 計(jì) 算機(jī)軟件對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以抑制各種干擾和脈沖信號(hào)。 人們運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)的基本理論和方法，把規(guī)則的條件操作用模糊集表示并把這些模糊控制規(guī)則及有關(guān)信息 (如評(píng)價(jià)指標(biāo)、初始 PID 參數(shù)等 )作為知識(shí)存入計(jì)算機(jī)知識(shí)庫中，然后計(jì)算機(jī)根據(jù)控制系統(tǒng)的實(shí)際響應(yīng)情況運(yùn)用模糊推理，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì) PID 參數(shù)的最佳調(diào)整。 80 年代由于適用的控制理論的完善以及高性能微機(jī)的使用，才使得自整定控制器得以開發(fā)，PID 控制器參數(shù)的自動(dòng)整定技術(shù)設(shè)想已慢慢實(shí)現(xiàn)。 2． 燃料爐 這類設(shè)備通過燃燒燃料發(fā)熱而升溫，調(diào)節(jié)加入爐子的燃料量則改變爐內(nèi)的溫度。本文主要介紹單片機(jī)在熱處理爐溫度控制中的應(yīng)用，對(duì)溫度控制模塊的組成及主要所選器件進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。 電爐是熱處理生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的加熱設(shè)備，通過布置在爐內(nèi)的電熱元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能 ,借助輻射與對(duì)流的傳 熱方式加熱工件。但模糊控制器本身消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的性能比較差，難以達(dá)到較高的控制精度。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 方案簡介 4 第 2章 方案簡介 課題背景與意義 在工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。因此，它實(shí)質(zhì)上是一種閉環(huán)控制系統(tǒng)東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 方案簡介 5 系統(tǒng)方案概述 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)的一個(gè)簡單應(yīng)用。從而控制電爐的溫度，實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，使得溫度穩(wěn)定在設(shè)定值附近。 圖 34 測(cè)量放大器的原理圖 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)硬件 9 測(cè)量放大器由三個(gè)運(yùn)算放大器組成，其中 A A2 兩個(gè)同相放大器組成前級(jí)，為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，輸入信號(hào)加在 A A2的同相輸入端從而具有高抑止共模干擾的能力和高輸入阻抗。 CC4067 可用模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)去控制模擬開關(guān)的接通或斷開，具有低的導(dǎo)通電阻和高的斷開電阻，所控制的模擬信號(hào)最大峰值為 15V，而數(shù)字信號(hào)的幅度 3V5V . CC4067 芯片具有禁止端 inh。當(dāng) Rc=200KΩ時(shí)， fLCK=140KHz。當(dāng) OE＝ 0 時(shí) ,三態(tài)門打開 。（ NC 為不用的管腳）。而且芯片容量愈大，所需的時(shí)間就愈多。由于動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器要增加刷新電路，因此只適用于較大的系統(tǒng)，而在單片機(jī)系統(tǒng)中則很少使用。 179。它與地址信息一起由 ALE 信號(hào)的下降沿鎖到 8155的鎖存器中。 TIME IN：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器脈沖輸入端。 一、復(fù)位 單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的，在時(shí)鐘電路工作后，只要在單片機(jī)的 RST引腳上出現(xiàn) 24 個(gè)時(shí)鐘振蕩脈沖（ 2 個(gè)機(jī)器周期）以上的高電平，單片機(jī)便實(shí)現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。 圖 323 復(fù)位電 路 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。 圖 324 時(shí)鐘電路圖 鍵盤與顯示電路的設(shè)計(jì) LED 數(shù)碼顯示器的接口電路 實(shí)際使用的 LED 數(shù)碼顯示器位數(shù)較多 ,為了簡化線路、降低成本，大多采用以軟件為主的接口方法。 圖 327 顯示與鍵盤的設(shè)計(jì)圖 顯示器可顯示通道、溫度、升降溫速率、恒溫時(shí)間這幾項(xiàng)功能。 D/A 輸出的電流經(jīng) OP07 反相后變?yōu)?0— 10V 的電壓信號(hào)。為此，人們研究了各種避免電壓瞬時(shí)大幅度下降和抑制高次諧波的方法，過零觸發(fā)方式很好地解決了此類問題，它可把可控硅導(dǎo)通的起始點(diǎn)限制在電源電壓過零點(diǎn)，從而大大降低了諧波分量。運(yùn)放 A1連接反饋電容 C，用來消除電路的自激振蕩。所需移相電壓增量為 mV?？紤]到 LED 顯示器的段電流為8mA 左右，不能用 8155 的 A 口直接驅(qū)動(dòng)，因此要加 1級(jí)電流驅(qū)動(dòng)。 二、時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生 XTAL1（ 19 腳）是按外部晶體管的一個(gè)引腳。 8． 復(fù)位操作還對(duì)單片機(jī)的個(gè)別引腳信號(hào)有影響，例如把 ALE 和 PSEN 信號(hào)變?yōu)闊o效狀態(tài)，即 ALE=0,PSEN=1。與控制字相反，狀態(tài)字寄存器只能讀出、不能寫入，其格式及定義如圖 318， 319 所示：東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)硬件 18 圖 318 8155 狀態(tài)字格式 圖 319 8155 狀態(tài)字定義 8155與 8031的連接 如圖 320所示為 8155 與 8031 的連接?xùn)|華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)硬件 19 圖 320 8155 與 8031 的連接 看門狗、報(bào)警、復(fù)位和時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 看門狗電路的設(shè)計(jì) 為提高系統(tǒng)的可靠性 ,由硬件的 “看門狗”。當(dāng) CE=0、 RD=0 時(shí)，將 8155 片內(nèi) RAM 單元或 I/O接口的內(nèi)容傳送到 AD0～ AD7 總線上。 所占用的地址為 : 第一組 4000H～ 5FFFH (A13＝ 0) 第二組 6000H～ 7FFFH (A13＝ 1) 圖 316 擴(kuò)展 一片 RAM6264 的連接圖 單片機(jī) I/O 口的擴(kuò)展 （ 8155 擴(kuò)展芯片） 8155 的結(jié)構(gòu)和引腳 Intel 8155 是一種多功能的可編程的可編程接口芯片，它具有 3 個(gè)可編程 I/O（ A口和 B口是 8位， C 口是 6 位）、 1 個(gè)可編程定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器和 256B 的 RAM，能方便地進(jìn)行 I/O 擴(kuò)展和 RAM 擴(kuò)展，其組成框圖及引腳如圖 317 所示。 圖 316 為外擴(kuò) 1片 6264 的連接圖。 RAM 為易失性存儲(chǔ)器，斷電后所存信息立即消失。干凈的標(biāo)志通常是一個(gè)存儲(chǔ)單元的內(nèi)容都是 FFH。只讀存儲(chǔ)器的特點(diǎn)是信息一旦寫入之后就不能隨意跟更改，特別是不能在程序運(yùn)行過程中寫入新的內(nèi)容，而只能讀出 其中的內(nèi)容，故稱之為只讀存儲(chǔ)器；只讀存儲(chǔ)器的另一個(gè)特點(diǎn)是斷電以后信息不會(huì)消失，能夠長久保存。 系統(tǒng)的擴(kuò)展一般有以下幾方面的內(nèi)容： ①外部程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展； ②外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展； ③輸入 /輸出接口的擴(kuò)展； ④管理功能器件的擴(kuò)展（如定時(shí) /計(jì)數(shù)器、鍵盤 /顯示器、中斷優(yōu)先編碼等）。 圖 37 CC4067 功能框圖 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)硬件 11 A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇及連接 5G14433 是我國制造的 31/2 位模 /數(shù)變換器，是目前市場(chǎng)上廣泛流行的最典型的雙積分模 /數(shù)變換器。冷端補(bǔ)償方法較多，在本次的設(shè)計(jì)中我們采用的冷端溫度補(bǔ)償為電橋式冷端補(bǔ)償?？刂屏坑?D/A 轉(zhuǎn)換成模擬電壓，經(jīng)功率放大后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制火爐的進(jìn)氣量，使?fàn)t子的溫度按規(guī)定的工藝曲線變化東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)硬件 8 溫度檢測(cè)電路 溫度檢測(cè)是溫度控制系統(tǒng)的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到系統(tǒng)性能。 本系統(tǒng)所使用的加熱爐為電加熱爐，爐絲功率為 2kw，系統(tǒng)要求爐膛恒溫，誤差為士 VC,超調(diào)量可能小，溫度上升較快且有良好的穩(wěn)定性 . 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)是以 MS5l單片機(jī)為控制核心，輔以采樣反饋電路，驅(qū)動(dòng)電路，晶閘管主電路對(duì)電爐爐溫進(jìn)行控制的微機(jī)控制系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅 速發(fā)展，使得傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)發(fā)生了根本性的變革，即采用微機(jī)作為控制系統(tǒng)的核心，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制系統(tǒng)的傳統(tǒng)的電子線路，從而成為新一代的微機(jī)化控制系統(tǒng)。 圖 11 模糊自整定 PID 控制 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 3 電爐采用模糊自整定 PID 控制的可行性 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，電爐隨著負(fù)荷變化或干擾因素的影響，其對(duì)象特性或結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。其中有利用開環(huán)階躍響應(yīng)信息，如 CoonCohen 響應(yīng)曲線法；還有使用 Nyquist 曲線法的，如ZieglerNichols 連續(xù)響應(yīng)法。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī)； 熱處理溫度控制； 模糊 PID。因此本文將模糊控制算法引入傳統(tǒng) 的加熱爐控制系統(tǒng)構(gòu)成智能模糊控制系統(tǒng)。 控制器發(fā)展現(xiàn)狀 PID 控制器的發(fā)展現(xiàn)狀 在過去的 50 年，調(diào)節(jié) PID 控制器參數(shù)的方法獲得了極大的發(fā)展。它將模糊控制和 PID 控制器兩者結(jié)合起來，揚(yáng)長避短，既具有模糊控制靈活而適應(yīng)性強(qiáng)，調(diào)節(jié)速度快的優(yōu)點(diǎn)，又具有 PID 控制無靜差、穩(wěn)定性好、精度高的特點(diǎn)，對(duì)復(fù)雜控制系統(tǒng)和高精度伺服系統(tǒng)具有良好的控制效果。 傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)主要由測(cè)量電路和控制電路組成，所具備的功能較少，也比較弱，而且結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。 單片微型計(jì)算機(jī)的功能不斷的增強(qiáng)，為先進(jìn)的控制算法提供的載體，許多高性能的新型機(jī)種應(yīng)運(yùn)而生。然后根據(jù)給定工藝參數(shù)和溫度反饋值，按預(yù)定控制算法進(jìn)行調(diào)節(jié)運(yùn)算，確定 輸出控制量。若冷端溫度不是 0℃，則會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差，此時(shí)要進(jìn)行冷端補(bǔ)償。 242322212019181716151413Vdd89101112131415inhCD123456789101112OUT/ININ/OUT76543210ABVssIN/OUT 圖 36 CC4067 引腳圖 CC4067 功能框圖如圖 37 所示。這些外圍芯片，既可能是存儲(chǔ)器芯片，也可能是輸入 /輸出接口芯片。 圖 311 74LS373 的結(jié)構(gòu)圖 存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 只讀存儲(chǔ)器簡介 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ Random Access Memory）和只讀存儲(chǔ)器（ Read Only Memory）兩大類，前者主要用于存放數(shù)據(jù)，后者主要用于存放程序。 EPROM