課程設計--基于單片機的水溫控制系統(tǒng)-展示頁
2025-01-22 18:38本頁面
【正文】 展。這樣做的話，使用的芯片少，從而接線簡單，芯片存儲容量大，程序調(diào)整余量也大。前者確定了地址線的位數(shù)是12位（A0～A11），后者確定了數(shù)據(jù)線的位數(shù)是8位（O0～O7）。強制CPU從外部程序存儲器讀取程序。首選8031的理由是：價格便宜，開發(fā)環(huán)境比較成熟。剩余8個引腳分別為：電源、地線、接石英晶體（兩根）、復位和三個特殊功能引腳（ALE、EA、PSEN）。每個引腳再加小標號，……。傳感器的選擇：常用的溫度檢測元件主要有熱電偶、熱電阻、熱敏電阻等。測量準確，價格適中、測溫范圍寬，線性度較好。本題選用熱電偶類別鎳鉻－康銅代號WRK分度號E，測量范圍0－800℃，基本誤差限177。執(zhí)行元件的選擇：電阻加熱爐采用晶閘管（SCR）來做執(zhí)行元件，結(jié)合電阻爐的具體要求，為了減少爐溫的紋波，對輸出通道采用較高的分辨率的方案，因此采用零點觸發(fā)的方式。控制單元：采用雙向可控硅進行控制，其功能相當于兩個單向可控硅反向連接，具有雙向?qū)üδ?，其通斷狀態(tài)由控制極G決定。為了將變化的溫度值轉(zhuǎn)化為變化的電壓信號，以熱電偶作為檢測元件，根據(jù)被控溫度的測量范圍及控溫精度，選用鎳鉻－康銅熱電偶，其分度號E，測量范圍0－800℃。電流電壓變送器將0—10mA電流信號轉(zhuǎn)變成為0—5V的電壓信號。因為所控制的實際溫度在50～200℃左右，即（200－50＝150）所以選用8位A/D轉(zhuǎn)換器，℃/字，再加放大器偏置措施實現(xiàn)（通過調(diào)整放大器的零點來實現(xiàn)偏置）。ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器，8路多路開關以及微型計算機兼容的控制邏輯的CMOS組件，其轉(zhuǎn)換方法為逐次逼近型。ADC0809的IN0和變送器輸出端相連，故I 輸入的0～+5V范圍的模擬電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后可有單片機通過程序從P0口輸入到它的內(nèi)部RAM單元中。經(jīng)或非門使DE出現(xiàn)高電平，這時可以從A/D轉(zhuǎn)換器讀取數(shù)據(jù)。8031對溫度的控制是通過雙向可控硅[8]實現(xiàn)的。在給定周期T內(nèi)，8031只要改變可控硅管的接通時間即可改變加熱絲的功率，以達到調(diào)節(jié)溫度的目的。經(jīng)過零同步脈沖同步后再經(jīng)光耦和驅(qū)動器輸出送到可控硅管的門極上。為了達到過零觸發(fā)的目的，需要交流電過零檢測電路，此電路輸出對應50Hz交流電壓過零時刻的脈沖，作為觸發(fā)雙向可控硅的同步脈沖，使可控硅在交流電壓過零時導通。8031對溫度的控制沒有采用D/A輸出的直接方式，而是采用控制雙向晶閘管的間接控制方式。過零脈沖信號是由過零脈沖信號發(fā)生器得到的。方波的正跳沿和負跳沿分別作為兩個單穩(wěn)觸發(fā)器的觸發(fā)信號，單穩(wěn)觸發(fā)器輸出的窄脈沖經(jīng)二極管或門混合，就得到對應于220V市電過零時刻的同步脈沖。圖6 電阻爐溫度控制電路鍵盤顯示接口：8031的串行口既可作為通信用，也可以用于擴展鍵盤、顯示器接口[10]，串行口采用靜態(tài)顯示方式。在單片機控制系統(tǒng)中，除了需要顯示單個狀態(tài)之外，往往還需要顯示一些數(shù)值[12]。目前常用的數(shù)碼管是八段的，八段LED數(shù)碼管有共陰極和共陽極之分。動態(tài)驅(qū)動法使用硬件少，但顯示過程需要用軟件來維持，一旦顯示子程序不再執(zhí)行，顯示內(nèi)容亦立即消失，因此，其應用受到一定的限制。兩種方法都可使用并行口或串行口控制[13]。這樣可以充分利用串行口，而將并行口用到最需要的地方去；同時軟件程序不需要對LED顯示器進行掃描，這樣8031有更多的時間處理其他事情。串行口靜態(tài)驅(qū)動方式的LED顯示電路原理如圖7所示。當用串行口擴展鍵盤、顯示器接口時，通過采用串行輸入/并行輸出移位寄存器74LS164擴展并行輸出口，每連接一片74LS164可擴展一個8位并行輸出口，用于連接一個LED段選口作靜態(tài)顯示或作鍵盤中的8根列線使用。鍵盤中，每擴展一根行線，可增加8個按鍵，“與”門控制74LS164的CK端，“與”門控制74LS164的CLR端。串行數(shù)據(jù)由TXD端輸入或輸出。REN=0，禁止接收；REN=1，允許接收，當軟件置REN為“1”時，即開始從TXD端輸入數(shù)據(jù)，當接收到8位數(shù)據(jù)時，置中斷標志R1為“1”。報警時報警燈亮，電笛響，同時發(fā)送中斷信號至CPU進行處理。（如圖9所示）圖7 串行口擴展的鍵盤、顯示器接口電路圖8 報警電路圖圖9 溫度控制系統(tǒng)原理圖通常，電阻爐爐溫控制都采用偏差控制法[14]。在工業(yè)上，偏差控制又稱PID控制，這是工業(yè)控制過程中應用最廣泛的一種控制形式，目前工業(yè)自動化水平已成為
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