【正文】 0 V)。圖311 74LS164外部引腳圖引腳說明：DSA、DSB：數(shù)據輸入。時鐘 (CP) 每次由低變高時，數(shù)據右移一位，輸入到 Q0， Q0 是兩個數(shù)據輸入端（DSA 和 DSB）的邏輯與，它將上升時鐘沿之前保持一個建立時間的長度。數(shù)據通過兩個輸入端（DSA 或 DSB）之一串行輸入；任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據輸入。74LS164是高速硅門 CMOS 器件，與低功耗肖特基型 TTL (LSTTL) 器件的引腳兼容。S1鍵為確定鍵；S2鍵為運行鍵；S3鍵為溫度的上限調整鍵；S4鍵為溫度的下限調整鍵；S5鍵為1號爐鍵；S6鍵為2號爐鍵；09鍵為數(shù)字鍵。鍵盤顯示電路如圖310所示設定部分主要是鍵盤輸入，—。通常的按鍵都是低電平有效。獨立式鍵盤是指直接用I/O口線構成的單個按鍵電路。圖39溫度控制電路 鍵盤顯示電路 鍵盤電路鍵盤是向系統(tǒng)提供操作人員干預命令及數(shù)據的接口設備，鍵盤可分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種類型。單片機輸出為高電平時，固態(tài)繼電器的主觸點打開，電源為熱阻絲供電，開始加熱。它的使用非常簡單，只要在控制端TTL電平，即可實現(xiàn)對繼電器的開關。過零控制電路吸收電路開關電路觸發(fā)電路輸出光電耦合電路輸入圖38 SSR40DA內部結構圖用于在閉環(huán)控制系統(tǒng)中對被控對象實施控制，被控對象為加熱爐，采用對加在電熱杯兩端的電壓進行通斷的方法進行控制，以實現(xiàn)對水加熱功率的調整，從而達到對水溫控制的目的。 固態(tài)繼電器內部采用電壓過零時開啟，負載過零時關斷的特性，在負載上可以得到一個完整的正弦波形。主要使用有大功率晶體三極管（開關管Transistor），單向可控硅（Thyristor或SCR），雙向可控硅（Triac），功率場效應管（MOSFET），絕緣柵型雙極晶體管（IGBT）。(2)隔離（耦合）固態(tài)繼電器的輸入與輸出電路的隔離和耦合方式有光電耦合和變壓器耦合兩種。 固態(tài)繼電器由三部分組成：輸入電路，隔離（耦合）和輸出電路。用隔離器件實現(xiàn)了控制端與負載端的隔離。 5. 轉換結束標志EOC:轉換結束標志EOC端經反向器與單片機的/INT1相連，即轉換一旦結束，外部中斷1則申請中斷。只有 ，OE端才為高電平?？捎貌樵兒椭袛嗟姆椒ㄟM行數(shù)據讀取處理?；蚍情T74LS02的兩個輸入端/，其輸出為高電平，執(zhí)行外部I/O口的寫操作。3. ADC0809啟動：ADC0809的啟動端START、地址所存端ALE均為高電平有效。單片機采用12MHz/s的晶振，ALE輸出2MHz/s時鐘信號，經74LS74觸發(fā)器4分頻，得到500KHz的時鐘信號，與ADC0809的時鐘端CLK相連。ADC0809采用+5V電源供電，外接工作時鐘。它由8路模擬開關、8位A/D轉換器、三態(tài)輸出鎖存器及地址鎖存譯碼器等組成。在中斷工作方式下，該信號往往是CPU發(fā)出的中斷請求響應信號。（8）OE——輸出允許信號，高電平有效。該信號可作為被CPU查詢的狀態(tài)信號，也可作為對CPU的中斷請求信號。（7）EOC——轉換結束信號，高電平有效。加于該端的脈沖的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿開始A/D轉換。在使用時，該信號常和START信號連在一起，以便同時鎖存通道地址和啟動A/D轉換。（5）ALE——地址鎖存允許信號，高電平有效。（4）VR(+)、VR()——正、負參考電壓輸入端，用于提供片內DAC電阻網絡的基準電壓。（3）ADDA、ADDB、ADDC——模擬通道選擇地址信號，ADDA為低位，ADDC為高位。（2）D7～D0——A/D轉換后的數(shù)據輸出端，為三態(tài)可控輸出，故可直接和微處理器數(shù)據線連接。2) 內部結構和外部引腳ADC0809的內部結構和外部引腳分別如圖35和圖36所示。（7）啟動轉換控制為脈沖式(正脈沖)，上升沿使所有內部寄存器清零，下降沿使A/D轉換開始。10V(需外加一定電路)。（5）模擬輸入電壓范圍： 單極性0～5V；雙極性177。（3）轉換時間： 取決于芯片時鐘頻率，如CLK=500kHz時，TCONV=128μs。（2）總的不可調誤差：177。利用它可直接輸入8個單端的模擬信號分時進行A/D轉換，在多點巡回檢測和過程控制、運動控制中應用十分廣泛。 A/D模數(shù)轉換電路本設計采用AD0809作為數(shù)模轉換的主芯片。：圖34溫度檢測原理圖，經過溫度補償，再經過橋式電路抑制工模干擾。處理過程為：首先要把溫度信號經運算放大器進行放大，然后用A/D轉換器八方的后的模擬信號轉換為數(shù)字信號輸入單片機。補償導線與溫度傳感器熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。 在使用熱電偶溫度傳感器補償導線時必須注意型號相配。必須指出，熱電偶溫度傳感器補償導線的作用只起延伸熱電極，是溫度傳感器熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。熱電偶溫度傳感器就是利用這一效應來工作的。此熱電偶是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護套管，用起來非常方便。此熱電偶溫度傳感器從400℃~1000℃均可測量。因溫度傳感器熱電偶直接與被檢查對象接觸，不受中間介質的影響。3％℃ 此熱電偶溫度傳感器是工業(yè)最常用溫度檢測元件之一。 由于本次設計的加熱爐溫度范圍為4001000℃，加熱溫度高，而本系統(tǒng)對加熱爐溫度控制精度的要求為177。 根據要求，本系統(tǒng)的溫度檢查電路主要有傳感器、運算放大器及A/D轉換器組成。圖33 復位電路圖 溫度檢測及變送電路溫度檢測電路是本次設計的主要內容，是整個單片機溫度控制系統(tǒng)設計中不角兒缺少的一部分。單片機也一樣，當單片機系統(tǒng)在運行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候，按下復位按鈕內部的程序自動從頭開始執(zhí)行。本電路采用12M晶振發(fā)生器。而且單片機每條指令的運行都是嚴格按照機器周期來執(zhí)行的，機器周期就是由晶振電路（如圖32）提供的。有源晶振不需要芯片的內部振蕩器，可以提供高精度的頻率基準，信號質量也較無源晶振要好。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 　　振蕩器特性:XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。 　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。但在訪問外部數(shù)據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 　/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，口管腳備選功能： RXD（串行輸入口）， TXD（串行輸出口）， /INT0（外部中斷0）， /INT1（外部中斷1） 　　 T0（記時器0外部輸入）， T1（記時器1外部輸入）， /WR（外部數(shù)據存儲器寫選通）， /RD（外部數(shù)據存儲器讀選通），P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。1amp。當P3口寫入amp。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。8221。8220。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。8221。8220。在FLASH編程和校驗時，P1口作為低八位地址接收。 　　P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據存儲器，它可以被定義為數(shù)據/地址的低八位。 　　P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。圖31 AT89C51引腳圖管腳說明：VCC：供電電壓。Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROMamp。系統(tǒng)結構框圖如圖21所示 圖21 系統(tǒng)結構框圖第3章 系統(tǒng)硬件設計 單片機部分單片機是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術把具有數(shù)據處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。系統(tǒng)可通過鍵盤對電阻爐溫度進行預設，單片機根據當前爐內監(jiān)測和處理后的溫度和預設溫度進行比較結果，在進行PID運算，并由此控制固態(tài)繼電器的導通和關斷來調節(jié)電熱絲的加熱功率，當爐內溫度過高與過低的時，蜂鳴器將進行報警，從而使爐內溫度迅速達到預設值并保持恒定。報警電路采用聲光報警。溫度控制電路采用固態(tài)繼電器SSR40DA。 方案設計本課題擬采用以AT89C51為核心，所設計的溫度控制主要由單片機、溫度檢測及變送模塊、溫度控制模塊、溫度顯示模塊、按鍵設定模塊、報警模塊等五部分組成。具有原理簡單，易于實現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨立，參數(shù)的選定比較簡單等優(yōu)點；而且在理論上可以證明，對于過程控制的典型對象——“一階滯后＋純滯后”與“二階滯后＋純滯后”的控制對象，PID控制器是一種最優(yōu)控制。（2）控制算法的確定PID調節(jié)是連續(xù)系統(tǒng)中技術最成熟的、應用最廣泛的一種控制算方法。同樣的任務用單片機與PLC都能完成，顯然采用PLC方案會增加控制系統(tǒng)的成本。但實際上，PLC內部使用的單片機芯片一般都是工業(yè)級的，而且其它構成元件也都經過了標準化處理，所以PLC的穩(wěn)定性和抗干擾性要遠遠優(yōu)于普通的民用級單片機芯片。第2章 總體方案設計 方案論證