【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 6116 硬件上有 RD 和 WR 信號(hào)選通，軟件上有 MOVX類指令訪問(wèn)；而程序存儲(chǔ)器 2732 硬件上有 PESN 信號(hào)選通，軟件上有 MOVC 類指令訪問(wèn)，因而不會(huì)發(fā)生沖突。 模數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換 ADC0809 芯片 ADC0809 是 8 位逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器，帶 8 個(gè)模擬量輸入通道，有通道地址譯碼鎖存器，輸出帶三態(tài)數(shù)據(jù)鎖存器。啟動(dòng)信號(hào)為脈沖啟動(dòng)方式，其內(nèi)部設(shè)有時(shí)鐘電路，故 CLK 時(shí)鐘需外部輸入， fclk 允許范圍為 500kHZ~1MHZ,典型值為 640kHZ，煤通道的轉(zhuǎn)換大約 100~ 時(shí)鐘頻率設(shè)置為 6MHZ，經(jīng) ALE 引腳 1/6分頻后為 1MHZ，再由 74LS74 觸發(fā)器 1/2 分頻后為 500kHZ，可以送入 CLK 引腳供 ADC0809 使用。 當(dāng) 80C31 的 =0 和 WR =0 時(shí)， 80C31 可使 ALE 和 START 變?yōu)楦唠娖蕉鴨?dòng) ADC0809 工作 。在 =0和 RD =0時(shí)， 80C31 可以接收 A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字 量。其地址為 3000H， ADC0809 執(zhí)行以下程序可以啟動(dòng) ADC0809 工作。 MOV DPTR , 3000H MOVX @DPTR, A 若 80C31 改為執(zhí)行： MOV DPTR , 3000H MOVX A ， @DPTR 則可以從 ADC0809 輸入 A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。 其他電路 （ 1）報(bào)警電路 報(bào)警電路主要有聲光報(bào)警裝置，超越上限時(shí)采用紅燈和警報(bào)聲音報(bào)警，超越下限時(shí)采用紅燈報(bào)警，正常時(shí)顯示綠燈，其輸出引腳分別為 、 、 。 20 （ 2） 復(fù) 位電路 復(fù)位電路采用人工控制策略，當(dāng)人工按下復(fù)位開(kāi)關(guān)，使晶體三極管導(dǎo)通，在 RESET 端持續(xù)給出 2 個(gè)機(jī)器周期 (24 個(gè)震蕩周期 )的高電平，系統(tǒng)完成復(fù)位操作。 ( 3 )時(shí)鐘電路 在 XTAL1 和 XTAL2 引腳外接定時(shí)器件，內(nèi)部時(shí)鐘電路就會(huì)產(chǎn)生自激震蕩。定時(shí)元件采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路，電容大小可以起頻率微調(diào)的作用。 溫度控制電路 80C31 對(duì)溫度的控制是通過(guò)可控硅調(diào)功器電路實(shí)現(xiàn)的，如圖（ 7）所示。雙向可控硅和加熱絲串接在交流 220V、 50Hz 市電路回路。在給定周期 T 內(nèi)，80C31 只要給改變可控硅的接通 時(shí)間便可以改變加熱絲的功率，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。圖（ 8）給出了可控硅在給定周期 T 內(nèi)具有不同接通時(shí)間的情況。顯然，可控硅在給定周期 T 的 100%時(shí)間內(nèi)接通時(shí)的功率最大?？煽毓杞油〞r(shí)間是通過(guò)可控硅控制板上觸發(fā)脈沖加以控制的，該觸發(fā)脈沖有 80C31 在 引腳上產(chǎn)生的高電平控制，受過(guò)零同步脈沖同步后經(jīng)光耦管和驅(qū)動(dòng)器輸出送到可控硅的控制板上。 圖（ 7） 過(guò)零觸 發(fā)電路 21 圖（ 8）可控硅調(diào)功器輸出功率與通斷時(shí)間的關(guān)系 過(guò)零同步脈沖是一種 50Hz 交流電壓過(guò)零時(shí)刻的脈沖，可使可控硅在交流電壓正弦波過(guò)零時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通。過(guò)零同步觸發(fā)電路產(chǎn)生，更為詳細(xì)的電原理路見(jiàn)附圖。在圖（ 5）中， LM311 是低功耗、低失調(diào)型電壓比較器，具有全溫度范圍內(nèi)的失調(diào)電壓漂移低，輸入差動(dòng)電壓范圍等于電源電壓，能與 TTL、 DTL、ECL、 MOS 等邏輯系統(tǒng)兼容等特點(diǎn)。在圖（ 5）電路中 LM311 用于把 50Hz 交流電壓變成方波。方波的正邊沿和負(fù)邊沿分別作為兩個(gè) 可重復(fù)觸發(fā)集成 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 MC14528 的輸入觸發(fā)信號(hào)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 MC14528 輸出的兩個(gè)窄脈沖經(jīng)二極管或門混合后就可得到對(duì)應(yīng)于交流 200V 市電的過(guò)零同步脈沖，此脈沖一方面作為可控硅的觸發(fā)同步脈沖加到溫度控制電路，另一方面還作為計(jì)數(shù)脈沖加到 80C31 的 T0 和 T1 端。 % uU t 25% 50% 100% t t t u u u 22 系統(tǒng)閉環(huán)控制方框圖 第三章．溫度控制的算法和程序 溫度控制的算法 通常，電阻爐溫控制采用偏差控制法。偏差控制的原理是先求出實(shí)測(cè)爐溫對(duì)所需爐溫的偏差值，然后對(duì)偏差值處理而 獲得控制信號(hào)去調(diào)節(jié)電阻的加熱功率，以實(shí)現(xiàn)對(duì)爐溫的控制。 23 在工業(yè)，偏差控制又稱“ PID 控制”，這是工業(yè)控制中應(yīng)用最廣泛的一種控制形式，一般都能收到令人滿意的效果。 控制論告訴我們， PID 控制的理想微分方程為： )([)( tektu p? +dt tdeTtdteTi dt )()()(10?? ] (31) 式中： )()()( tytrte ?? 稱為偏差值，可作為溫度調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)，其中 )(tr 為給定值， )(ty 為被測(cè)變量值； pK 為比例系數(shù)； Ti 為積分時(shí)間常數(shù)；Td 為微分時(shí)間常數(shù)； )(tu 為調(diào)節(jié)器的輸出控制信號(hào)。 因計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字信號(hào)，故上述數(shù)學(xué)方程必須加以變換。若設(shè)溫度采樣周期為 T，第 n 次采樣得到的輸入偏差為 en ，調(diào)節(jié)輸出為 un ， 則有： Teedttde nn 1)( ??? (微分用差分代替 ) Tedtte nok kt ?? ???0 )( (積分用求和代替 ) 這樣，式（ 31）便可改寫為： ]1[ 10 T eeTTeTeku nndnk kinpn ?? ????? ? 寫成遞推形式為： )]2([)]1()2([211121101211???????????????????????????????nnndninnpnnnnkkinnnndninnpneeeTTeTTeekuTeeTTeTeeeetTeTTeeku 改寫成： )]}2()1(2)([)()1()({)1( ??????????? nEnEnEKnEKnEnEknuu DIpn DIP PPPnu ????? )1( 溫度控制程序 24 溫度控制程序的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下問(wèn)題：①鍵盤掃描、鍵碼識(shí)別 和溫度顯示；②爐溫采樣，數(shù)字濾波；③數(shù)字處理時(shí)把所有數(shù)按定點(diǎn)小數(shù)補(bǔ)碼形式轉(zhuǎn)換，然后把 8 位溫度采樣值， umax和 umin都變成 16 位參加運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果取 8 位有效值；④越限報(bào)警和處理；⑤ PID 計(jì)算，溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換。 通常，符合上述功能的溫度控制程序由主程序和 T0 中斷服務(wù)程序兩部分組成。 主程序： 程序清單為： ORG 0100H AJMP MAIN 0030H MAIN： DISM0 DATA 7AH DISM1 DATA 7BH DISM2 DATA 7CH DISM3 DATA 7DH MOV SP， 50H ； 50H 送 SP MOV 31H， URH MOV 32H， URL ； UR 賦值給定值電壓 MOV 33H， KPH MOV 34H， KPL ； KP賦值 MOV 35H， K(I)H MOV 36H， K(I)L ； K(I)賦值 MOV 37H， K(D)H MOV 38H， K(D)L ； K(D)賦值 CLR 5EH ；清本次越限標(biāo)志 CLR 5FH ；清上次越限標(biāo)志 MOV 42H， umax ；最大值 25 MOV 43H， umin ；最小值 MOV 45H， PID ； PID 最大值 CLR A ；累加器 A清零 MOV 2FH， A ； MOV 30H， A ； MOV 3BH， A ； MOV 3CH， A ； MOV 3DH， A ； MOV 3EH， A ； MOV 44H， A ；清暫存單元 MOV DISM0， A ； MOV DISM1， A ； MOV DISM2， A ； MOV DISM3， A ；清顯示緩沖區(qū) MOV TMOD， 56H ； T0計(jì)數(shù)方式 2， T1計(jì)數(shù) ；方式 1 MOV TH0， 06H ； MOV TL0， 06H ；計(jì) 250 個(gè)過(guò)零同步觸發(fā) ；脈沖 CLR PT0 ；令 T0 為低中斷優(yōu)先級(jí) SETB TR0 ； 啟動(dòng) T0工作 SETB ET0 ；允許 T0 中斷 SETB EA ；開(kāi) CPU 中斷 LOOP： ACALL DISPLY ；調(diào)用顯示器子程序 26 ACALL SCAN ；調(diào)用掃描程序 AJMP LOOP ；等待中斷 圖 (9) 主程序流程圖 T0 中斷服務(wù)程序 CT0 TO 中斷服務(wù)程序是溫度控制系統(tǒng)的主體程序，用于啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換、讀入采取數(shù)據(jù)、數(shù)字濾波、越限溫度報(bào)警 和越限處理、 PID 計(jì)算和輸出可控硅的同步觸發(fā)脈沖等。 引腳上輸出的同步脈沖寬度由 T1 計(jì)數(shù)器的溢出中斷控制， 8031 利用等待 T1 溢出中斷空隙時(shí)間（形成 輸出脈沖頂寬）完成本次采樣值轉(zhuǎn)換成顯示值而放入顯示緩沖區(qū)和調(diào)用溫度顯示程序。 8031 從 T1 中斷服務(wù)程序返回后便可以恢復(fù)和返回主程序，以等待下次 T0 中斷。 程序流程圖如下圖所示 設(shè)定堆棧指針 清標(biāo)志和暫存單元 清顯示緩沖區(qū) T0 初始化 開(kāi) CPU中斷 掃描鍵盤 溫度顯示 Ui(k)=Umax? 采樣爐溫 數(shù)字濾波 本次越限標(biāo)志送 5FH 27 N N N N Y Y Y Y N N Y N N 28 T0 中斷服務(wù)程序程序清單為： ORG 000BH AJMP CT0 CT0： PUSH ACC ； PUSH DPL ； PUSH DPH ；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) SETB D5H ；置標(biāo)志位 ACALL SAMP ；調(diào)用采樣子程序 ACALL FILTER ；調(diào)用數(shù)字濾波程序