基于單片機(jī)的對(duì)加熱爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-24 19:41 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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(zhuān)門(mén)編程器可寫(xiě)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。P0口輸出的低8位地址不必再另加鎖存器，可直接與8155的AD0AD7相連，既可作低8位地址總線，又可作數(shù)據(jù)總線。從P0口傳送過(guò)來(lái)的地址信息在ALE的作用下在8155內(nèi)部被鎖存。高8位地址由及IO/的地址控制線決定，因此在圖中的連接狀態(tài)下，可以確定各個(gè)端口的地址：RAM的地址范圍：FC00H~FCFFH命令/狀態(tài)口： FD00H； PA口： FD01H；PB口： FD02H； PC口： FD03H；定時(shí)器低8位： FD04H； 定時(shí)器高8位：FD05H 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(xiě)，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(xiě)。 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。ADC0809 可處理8 路模擬量輸入， 且有三態(tài)輸出能力， 既可與各種微處理器相連， 也可單獨(dú)工作。輸入輸出與TTL 兼容。8 路8 位A／D 轉(zhuǎn)換器， 即分辨率8 位。具有轉(zhuǎn)換起停控制端。轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs， 單個(gè)＋5V 電源供電， 模擬輸入電壓范圍0～＋5V， 不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。首先輸入3 位地址， 并使ALE＝1， 將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8 路模擬輸入之一到比較器。START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換， 之后EOC 輸出信號(hào)變低， 指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A／D 轉(zhuǎn)換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖剑?指示A／D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器， 這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)OE 輸入高電平時(shí)， 輸出三態(tài)門(mén)打開(kāi)， 轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。A/D轉(zhuǎn)換是把從熱電偶接收到的溫度模擬量轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)字量輸送到單片機(jī)里，以便可以用單片機(jī)進(jìn)行控制。 （1）IN7~IN0：8條模擬量輸入通道 （2）地址輸入和控制線：4條 （3）數(shù)字量輸出及控制線：11條 （4）電源線及其他：5條 輸入為8個(gè)可選通的模擬量IN0IN7。至于ADC轉(zhuǎn)換器接收哪一路輸入信號(hào)由地址A、B、C控制的8路模擬開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)。 同一時(shí)刻，ADC0809只接收一路模擬量輸入，不同時(shí)刻對(duì)8路模擬量進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。 0809與8031的連接 0809與80
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