【正文】 觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通的，所以負(fù)載上得到的是完 整的正弦波，調(diào)節(jié)的只是設(shè)定周期 Tc內(nèi)導(dǎo)通的電壓周波。 溫控系統(tǒng)主要由溫度傳感器、溫度調(diào)節(jié)儀、執(zhí)行裝置、被控對象四個部分組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 1所示。 ：如 0～ 1000℃，這就涉及到測溫元件、電爐功率的選擇等。 熱處理爐爐溫控制系統(tǒng)的控制過程是：單片機定時對爐溫進(jìn)行檢測，經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換芯片得到相應(yīng)的數(shù)字量，經(jīng)過計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，得到應(yīng)有的控制量，去控制加熱功率，從而實現(xiàn)對溫度的控制。 ， 3 第二章 系統(tǒng)方案的設(shè)計 這次課程設(shè)計題目為熱電偶構(gòu)成的 熱處理爐的溫度控制系統(tǒng)， 技術(shù)要求： 0～ 999176。采用 MCS51單片機來對溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。例如：在冶金工業(yè)、化 工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測和控制。隨著單片機技術(shù)的飛速發(fā)展，通過單片機對被控對象進(jìn)行控制日益成為今后自動控制領(lǐng)域的一個重要發(fā)展方向。隨著微電子技術(shù)及電力電子技術(shù)的發(fā)展，采用功能強、體積小、價格低的智能化溫度控制裝置控制加熱爐已成為現(xiàn)實。 1 目錄 第一章 設(shè)計背景及設(shè)計意義 ……………………………………… 2 第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計 ………………………………………………… 3 第三章 硬件 ……………………………………………………………… .5 溫度檢測和變送器 …………………………………………………… 5 溫度控制電路 ………………………………………………………… 6 A/D 轉(zhuǎn)換電路 ………………………………………………………… 7 報警電路 ………………………………………………………… 8 看門狗電路 …………………… ……………………………………… 8 顯示電路 …………………………………………………………… 10 電源電路 ……………………………………………………………… 12 第四章 軟件設(shè)計 ……………………………………………………… 14 軟件實現(xiàn)方法 ……………………………………………………… 14 總體程序流程圖 …………………………………………………… 15 程序清單 …………………………………………………………… 19 第五章 設(shè)計感想 ……………………………………………… ………… 29 第六章 參考文獻(xiàn) …………………………………………………………… 30 第七章 附錄 ………………………………………………………………… 31 硬件清單 …………………………………………………………… 31 硬件布線圖 ………………………………………………………… 31 2 第一章 設(shè)計背景及研究意義 機械制造行業(yè)中，用于金屬熱處理的加熱爐，需要消耗大量的電能，而且溫度控制是純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)。現(xiàn)有企業(yè)多采用常規(guī)儀表加接觸器的斷續(xù)控制，隨著科技進(jìn)步和生產(chǎn)的發(fā)展，這類設(shè)備對溫度的控制要求越來越 高，除控溫精度外，對溫度上升速度及下降速度也提出了可控要求，顯而易見常規(guī)控制難于滿足這些工藝要求。 自動控制系統(tǒng)在各個領(lǐng)域尤其是工業(yè)領(lǐng)域中有著及其廣泛的應(yīng)用，溫度控制是控制系統(tǒng)中最為常見的控制類型之一。 在現(xiàn)代化的工業(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)。對工件的處理溫度要求嚴(yán)格控制，計算機溫度控制系統(tǒng)使溫度控制指標(biāo)得到了大幅度提高。因此，單片機對溫度的控制問題是一個工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到的問題。 0～ 999176。如下圖所示： 進(jìn) 行系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)考慮如下問題： ，即爐溫按預(yù)定的溫度 —— 時間關(guān)系變化。 、超調(diào)量等指標(biāo)，這涉及到 A/D轉(zhuǎn)換精度、控制規(guī)律選擇等。被控制對象是大容量、大慣性的電熱爐溫度對象，是典型的多階容積遲后特性，在工程上往往近似為包含有純滯后的二階容積遲后；由于被控對象電容量大，通常采用可控硅作調(diào)節(jié)器的執(zhí)行器，其具體的 電路圖如圖 2所示。如圖 3 所示，設(shè)周期 Tc內(nèi)導(dǎo)通的周期的波數(shù)為 n，每個周波的周期為 T，則調(diào)功器的輸出功率為 P=n T Pn/Tc， Pn為設(shè)定周期 Tc內(nèi)電壓全通過時裝置的輸出功率。鎳鉻/鎳鋁熱電偶適用于 0℃ 1000℃的溫度檢測范圍，相應(yīng)輸出電壓為 。 為了提高測量精度，變送器可以進(jìn)行零點遷移。這樣，采用 8位 A/D 轉(zhuǎn)換器就可使量化溫度達(dá)到 ℃以內(nèi)。如圖一所示，雙向可控硅管和加熱絲串接在交流 220V、 50Hz市電回路。 可控硅接通時間可以通過可控硅控制極上觸發(fā)脈沖控制。 圖 1：調(diào)溫電路 7 A/D轉(zhuǎn)換電路 ADC0809 是一種比較典型的 8 位 8 通道逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器， CMOS 工藝，可實現(xiàn) 8路模擬信號的分時采集，片內(nèi)有 8 路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道地址鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時間為 100μ s 左右，采用雙排 28 引腳封裝， 其主要 性 能 指 標(biāo) 如 下 ： 分 辨 率 為 8 位二進(jìn)制數(shù)； 電 壓 范 圍 在 0～ +5V，對應(yīng) A/D 值 00H～ FFH； 每路 A/D 轉(zhuǎn)換完成時間 100ms。 引 腳 功 能 如 下 ： IN0～ IN7： 8 路 0～ +5V 模擬電壓輸入（用 IN0 端 ）； DB7～ DB0： 8 位數(shù)字輸出線，輸出 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換值； STAST：啟動 A/D 轉(zhuǎn)換端； EOC： A/D 轉(zhuǎn)換完成端； OE： 允 許 數(shù) 字 量 輸 出 信 號 ； CLOCK：時鐘 500KHz； ADD A、 B、 C： IN0～ IN7 地址選擇線； ALE： 地 址 鎖 存 允 許 輸 入 信 號 。報警電路如下圖： 9 圖 1：報警電路 計 算 機 看 門 狗 控 制 卡 是 為 了 使 計 算 機 或 工 控 機 在 系 統(tǒng) 出 現(xiàn) 異常時，能自動控制計算機進(jìn)行重新啟動，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運行，保證系統(tǒng) 24 小時不間斷正常工作。像 采 用 計 算 機 作 為 存 儲 設(shè) 備 的 數(shù) 字 硬 盤 錄 像 系 統(tǒng) ，公 路卡 口 監(jiān) 控 記 錄 設(shè) 備 等 。 ● 借 電 方 便 ， 可 利 用 計 算 機 本 身 的 軟 驅(qū) 電 源 接 口 。 ● 計算機操作系統(tǒng)發(fā)生死機后， 30 秒（ 時 間 可 設(shè) 置 ）內(nèi) 控 制 卡控 制 計 算 機 重 新 啟 動 。 ● 提 供 開 發(fā) 控 件 ， 可 啟 動 看 門 狗 功 能 、 停 止 看 門 狗 功 能 、 設(shè) 置串 口 還 是 并 口 。 現(xiàn)以 MAX706 監(jiān)控電路為例（見圖 1）來說明“看門狗”硬件電路的工作過程，我們知道， MAX706 是一種性能優(yōu)良的低功耗 CMOS 監(jiān)控電路芯片，其內(nèi)部電路由上電復(fù)位、可重觸發(fā)“看門狗”定時器及電壓比較器等組成 [2]。 圖 1：看門狗電路 顯示電路 單片機與顯示器的接口電路圖 11 圖 MC14495 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)及引 腳 圖用 MC14495 組成多位 LED 靜態(tài)顯示器接口 12 程序： DIR: SETB RS0 ；保護(hù)第 0組工作寄存器 PUSH A ；保護(hù)現(xiàn)場 MOV R2, 03H ；顯示位數(shù)計數(shù) MOV R1, 00H ；設(shè)位碼初值，初態(tài)從 LED7 開始 MOV R0, DIS7 ；顯示緩沖區(qū)末地址送 R0 DIR0: MOV A, RO ；取待顯示的數(shù)據(jù)