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正文內(nèi)容

基于單片機(jī)的爐的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2025-02-12 13:20 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ,每一位均具有第二功能,每一位的兩個(gè)功能不能同時(shí)使用。 MCS51控制線RST/Vpd(9腳):RST即為RESET,Vpd為備用電源。該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng)單片機(jī)震蕩工作時(shí),該引腳上將出現(xiàn)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平,這時(shí)可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作,使單片機(jī)回復(fù)到初始狀態(tài)。當(dāng)Vcc發(fā)生故障,降低到低電平規(guī)定值或掉電時(shí),該引腳上可接備用電源Vpd(+5V)為內(nèi)部RAM供電,以保證RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。ALE/PROG(30腳):地址鎖存有效信號(hào)輸出端。ALE在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)輸出兩個(gè)脈沖。在訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器期間,下降沿用于控制鎖存P0輸出端的低八位地址;在不訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器期間,可作為對(duì)外輸出的時(shí)鐘脈沖或用于定時(shí)目的。 PSEN(29腳):片外程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)輸出端,低電平有效。在從外部程序存儲(chǔ)器讀取指令或常數(shù)期間,每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)該信號(hào)有效兩次,并通過(guò)數(shù)據(jù)總線P0口讀回指令或常數(shù)。在訪問(wèn)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間,該信號(hào)將不出現(xiàn)。 EA/VPP(31腳): EA為片外程序存儲(chǔ)器選通斷。該引腳有效(低電平)時(shí),只選用片外程序存儲(chǔ)器,否則單片機(jī)上電或復(fù)位后選用片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。對(duì)于片內(nèi)還有EPROM的機(jī)型,在編程期間,此引腳用作12V編程電源Vpp的輸入端。微型計(jì)算機(jī)大多數(shù)CPU外部都有單獨(dú)的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線,而MCS—51單片機(jī)由于受到芯片管腳的限制,數(shù)據(jù)線和地址線(低8位)是復(fù)用的,而且是I/O口兼用。為了將它們分離開(kāi)來(lái),以便同單片機(jī)之外的芯片正確地相連,常常在單片機(jī)外部加地址鎖存器來(lái)構(gòu)成與一般CPU相類似的三總線。 MCS51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展通常情況下,采用MCS51系列單片機(jī)的最小系統(tǒng)只能用于一些很簡(jiǎn)單的應(yīng)用場(chǎng)合,在此情況下直接使用單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、定時(shí)功能、中斷功能、I/O端口等,組成的應(yīng)用系統(tǒng)的成本較低。單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展的方法有并行擴(kuò)展法和串行擴(kuò)展法兩種。并行擴(kuò)展法是利用單片機(jī)的三種線(AB、DB、CB)進(jìn)行的系統(tǒng)擴(kuò)展;串行擴(kuò)展法是利用SPI三線總線或I2C雙總線的串行系統(tǒng)擴(kuò)展。但是,一般串行接口器件速度慢,在需要高速應(yīng)用的場(chǎng)合,還是并行擴(kuò)展法占主導(dǎo)地位。第三章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制主電路是由8031及其外圍芯片,及一些輔助的部分構(gòu)成的。803174Ls3732764過(guò)零信號(hào)發(fā)生器8155ADC0809傳感檢測(cè)電路溫控電路電爐鍵盤與顯示 總體設(shè)計(jì)原理圖 程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展8031片內(nèi)不帶ROM,采用8031芯片時(shí),須擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。用作程序存儲(chǔ)器的芯片主要有EPROM和EEPROM。由于EPROM價(jià)格低廉、性能可靠,所以本次設(shè)計(jì)用EPROM.EPROM是紫外線可擦除電可編程的半導(dǎo)體只讀存儲(chǔ)器,掉電后信息不會(huì)丟失。EPROM中程序一般通過(guò)專門編程器可寫入。常用的EPROM芯片主要有:271273276271227256等。擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器時(shí),一般擴(kuò)展容量大于256字節(jié),因此,除了由P0口提供低8位地址線外,還需由P2口提供若干地址線,最大的擴(kuò)展范圍位64K字節(jié),即需16位地址線。具體方法是CPU應(yīng)向EPROM提供三種信號(hào)線。即A:數(shù)據(jù)總線:P0口接EPROM的O0O7。B:地址總線:P0口經(jīng)鎖存器向EPROM提供地址低8位,P2口提供高8位地址以及片選線。C:控制總線:PSEN片外程序存儲(chǔ)器取指令控制信號(hào),接EPROM的OE,ALE—接鎖存器的G。EA接地。結(jié)合本次設(shè)計(jì),選擇擴(kuò)展的型號(hào)為2764。 2764與8031連接圖溫度檢測(cè)元件和變送器的選擇和被控溫度及精度等級(jí)有關(guān)。本設(shè)計(jì)采用鎳鉻/鎳鋁熱電偶,此電偶用于0℃~1000℃的溫度測(cè)量范圍。系統(tǒng)功能和系統(tǒng)的工作工程為:反映爐溫的熱電偶, 用于采集爐內(nèi)的溫度信號(hào),將采集到的信號(hào)經(jīng)冷端補(bǔ)償后送運(yùn)算放大器放大, 由變送器將熱電偶信號(hào)(溫度信號(hào))變?yōu)殡娏鬏敵?,再由高精密電?電壓變換器將電流信號(hào)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào),將放大的電壓送入采樣保持器和轉(zhuǎn)換電路后得到與爐溫相應(yīng)的數(shù)字量。 具體設(shè)計(jì)為,將溫度傳感器輸出的電流信號(hào)Iin,輸入到電流/ 電壓轉(zhuǎn)換電路,在采樣電阻R1 上獲得對(duì)應(yīng)的電壓分量VR=R1*Iin,并將該值經(jīng)過(guò)由R2,C1構(gòu)成的帶有一定延時(shí)(時(shí)間與溫度傳感器的響應(yīng)時(shí)間相對(duì)應(yīng)) 作用的低通濾波電路后,輸入到放大器A1 的正相端。因?yàn)閭鞲衅鬏敵?mA 時(shí),在取樣電阻上的電壓不等于零,直接經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量也不等于零,所以單片機(jī)不能直接利用,這樣利用穩(wěn)壓管產(chǎn)生一個(gè)精確基準(zhǔn)電壓Vref 與R3。RW1構(gòu)成的可調(diào)分壓電路,通過(guò)調(diào)節(jié)RW1 可以獲得精確的Vx=(Rx/RW1)Vref,該值可用于抵消4mA電流在取樣電阻上產(chǎn)生的壓降,所以當(dāng)溫度傳感器為最小值4mA 時(shí),A1的2 腳與3 腳之間的電壓差基本為0V。與A1 相連的CRRR5 構(gòu)成帶有積分校正的放大電路,積分校正會(huì)增加系統(tǒng)的慣性,對(duì)變化較快的信號(hào)起阻尼作用。通過(guò)適當(dāng)調(diào)整電阻就可以獲得理想的比例增益,再將經(jīng)過(guò)處理的溫度傳感器感測(cè)到的電信號(hào)VT 放大后,送入下一級(jí)的差值放大電路的負(fù)相端。系統(tǒng)的爐溫工藝曲線經(jīng)分段換算后轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電壓數(shù)據(jù),再經(jīng)過(guò)進(jìn)制轉(zhuǎn)換后存入E2PROM中。當(dāng)系統(tǒng)投入運(yùn)行后,為了實(shí)現(xiàn)誤差測(cè)量,單片機(jī)依據(jù)時(shí)鐘定時(shí)器,按一定的時(shí)間間隔將數(shù)據(jù)通過(guò)總線傳至DAC0832 的數(shù)據(jù)寄存器,經(jīng)D/A 轉(zhuǎn)換后的模擬電壓VTS,從運(yùn)放A2 送入由ARRR8 和R9 構(gòu)成的差值檢測(cè)放大電路的正相端,與經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換的采樣電壓值VT 作差,得到的差值△VT放大后送入A/D轉(zhuǎn)換器0809。另外,變送器由毫伏變送器和電流/電壓變送器組成:;電流/電壓變送器用于把毫伏變送器輸出的010mA電流變換成05V范圍的電壓。為了提高精度,變送器可以進(jìn)行零點(diǎn)遷移。例如:若溫度測(cè)量范圍為400℃~1000℃,,毫伏變送器零點(diǎn)遷移后輸出010mV范圍電流。這樣,采用8位A/。 8155接口電路 8155簡(jiǎn)介8155是Intel公司研制的通用I/O接口芯片。MCS51和8155相連不僅可為外部設(shè)備提供兩個(gè)8位I/O端口(A口和B口)和一個(gè)6位(C口),而且也可為CPU提供一個(gè)256字節(jié)RAM存儲(chǔ)器和一個(gè)14位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,所以8155廣泛用于MCS51系統(tǒng)中。MCS51單片機(jī)可以和8155直接連接而不需要任何外加邏輯器件,就可為系統(tǒng)增加256個(gè)字節(jié)片外RAM、22位I/O口線以及一個(gè)14位定時(shí)器。 8155的RAM和I/O口地址編碼8155在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中是16位地址數(shù)據(jù),其高8位由片選線提供,而低8位地址為片內(nèi)地址。當(dāng)IOM/=0時(shí),單片機(jī)對(duì)8155內(nèi)RAM讀/寫,RAM低8位編址為00~FFH;當(dāng)IO/M=1時(shí),單片機(jī)對(duì)8155中的I/O口進(jìn)行讀/寫。 A/D轉(zhuǎn)換電路ADC0809是一個(gè)典型的A/D轉(zhuǎn)換芯片,為逐次逼近式8位CMOS型A/D轉(zhuǎn)換器,片內(nèi)有8路模擬選通開(kāi)關(guān)、三態(tài)輸出鎖存器以及相應(yīng)的通道地址鎖存與譯碼電路。A
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