基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)-展示頁
2025-06-29 12:43本頁面
【正文】 地址為片內(nèi)地址。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。MCS51和8155相連不僅可為外部設(shè)備提供兩個8位I/O端口（A口和B口）和一個6位（C口），而且也可為CPU提供一個256字節(jié)RAM存儲器和一個14位的定時器/計(jì)數(shù)器，所以8155廣泛用于MCS51系統(tǒng)中。這樣，采用8位A/。為了提高精度，變送器可以進(jìn)行零點(diǎn)遷移。當(dāng)系統(tǒng)投入運(yùn)行后，為了實(shí)現(xiàn)誤差測量，單片機(jī)依據(jù)時鐘定時器，按一定的時間間隔將數(shù)據(jù)通過總線傳至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)成的差值檢測放大電路的正相端，與經(jīng)過轉(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。通過適當(dāng)調(diào)整電阻就可以獲得理想的比例增益，再將經(jīng)過處理的溫度傳感器感測到的電信號VT 放大后，送入下一級的差值放大電路的負(fù)相端。RW1構(gòu)成的可調(diào)分壓電路，通過調(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，A1的2 腳與3 腳之間的電壓差基本為0V。 具體設(shè)計(jì)為，將溫度傳感器輸出的電流信號Iin，輸入到電流/ 電壓轉(zhuǎn)換電路，在采樣電阻R1 上獲得對應(yīng)的電壓分量VR=R1*Iin，并將該值經(jīng)過由R2，C1構(gòu)成的帶有一定延時(時間與溫度傳感器的響應(yīng)時間相對應(yīng)) 作用的低通濾波電路后，輸入到放大器A1 的正相端。本設(shè)計(jì)采用鎳鉻/鎳鋁熱電偶，此電偶用于0℃～1000℃的溫度測量范圍。結(jié)合本次設(shè)計(jì)，選擇擴(kuò)展的型號為2764。C：控制總線：PSEN片外程序存儲器取指令控制信號，接EPROM的OE，ALE—接鎖存器的G。即A：數(shù)據(jù)總線：P0口接EPROM的O0O7。擴(kuò)展程序存儲器時，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。EPROM中程序一般通過專門編程器可寫入。用作程序存儲器的芯片主要有EPROM和EEPROM。第三章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制主電路是由8031及其外圍芯片，及一些輔助的部分構(gòu)成的。并行擴(kuò)展法是利用單片機(jī)的三種線（AB、DB、CB）進(jìn)行的系統(tǒng)擴(kuò)展；串行擴(kuò)展法是利用SPI三線總線或I2C雙總線的串行系統(tǒng)擴(kuò)展。 MCS51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展通常情況下，采用MCS51系列單片機(jī)的最小系統(tǒng)只能用于一些很簡單的應(yīng)用場合，在此情況下直接使用單片機(jī)內(nèi)部存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、定時功能、中斷功能、I/O端口等，組成的應(yīng)用系統(tǒng)的成本較低。微型計(jì)算機(jī)大多數(shù)CPU外部都有單獨(dú)的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線，而MCS—51單片機(jī)由于受到芯片管腳的限制，數(shù)據(jù)線和地址線（低8位）是復(fù)用的，而且是I/O口兼用。該引腳有效（低電平）時，只選用片外程序存儲器，否則單片機(jī)上電或復(fù)位后選用片內(nèi)程序存儲器。在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器期間，該信號將不出現(xiàn)。 PSEN（29腳）：片外程序存儲器選通信號輸出端，低電平有效。ALE在每個機(jī)器周期內(nèi)輸出兩個脈沖。當(dāng)Vcc發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時，該引腳上可接備用電源Vpd（+5V）為內(nèi)部RAM供電，以保證RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。另外，每一位均具有第二功能，每一位的兩個功能不能同時使用。 P3口：雙功能口。P1口：每一位均可獨(dú)立作為I/O口。在無片外擴(kuò)展存儲器的系統(tǒng)中，這4個口的每一位均可作為雙向的I/O口使用。為方便起見，我們把4個端口和其中的鎖存器都統(tǒng)稱P0P3。 MCS51 輸入/輸出引腳MCS51單片機(jī)有4個I/O端口，共32根I/O線，4個端口都是準(zhǔn)雙向口。Vss（20腳）：接+5V電源地端。PC是程序計(jì)數(shù)器，PSW是程序狀態(tài)字寄存器，DPTR是數(shù)據(jù)指針寄存器。8031是MCS－51系列單片機(jī)的一種型號，在MCS－51系列單片機(jī)中還有80580380C31等。單片機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個重要分支，特別適合用于智能控制系統(tǒng)。單片機(jī)主要應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，用來實(shí)現(xiàn)對信號的檢測、數(shù)據(jù)的采集以及對應(yīng)用對象的控制。其基本控制原理為: ：用鍵盤將溫度的設(shè)定值送入單片機(jī)，啟動運(yùn)行后，通過信號采集電路將溫度信號采集到后，送到A/D 轉(zhuǎn)換電路將信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行PID 控制運(yùn)算，將控制量輸出，控制電阻爐的加熱。本系統(tǒng)所使用的加熱爐為電加熱爐，爐絲功率為3kw，系統(tǒng)要求爐膛恒溫，誤差為士2℃,超調(diào)量可能小，溫度上升較快且有良好的穩(wěn)定性。加熱爐按爐溫分布，爐膛沿長度方向可分為預(yù)熱段、加熱段和均熱段。按熱源劃分有燃料加熱爐、電阻加熱爐、感應(yīng)加熱爐、微波加熱爐等。本系統(tǒng)使用8031單片機(jī)，使溫度控制大為簡便。本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)作為核心進(jìn)行控制。本系統(tǒng)所使用的加熱器件是電爐絲，功率為三千瓦，要求溫度在0～1000℃。近幾年來快速發(fā)展了多種先進(jìn)的溫度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法控制等。因此對數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制方法也不相同。溫度是工業(yè)對象中的一個重要的被控參數(shù)。隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用，近年來單片機(jī)發(fā)展十分迅速，一個以微機(jī)應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到電力、冶金、化工、建材、機(jī)械、食品、石油等各個行業(yè)。成熟的溫控產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位”控制及常規(guī)的PID控制器為主，它們只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，而用于較高控制場合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少。雙向可控硅管和加熱絲串聯(lián)接在交流220V，50HZ交流試點(diǎn)回路，在給定周期內(nèi)，8031只要改變可控硅管的接通時間便可改變加熱絲功率，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。8155用于鍵盤/LED顯示器接口，2764可作為8031的外部ROM存儲器。本設(shè)計(jì)采用無ROM的8031作為主控制
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