【正文】 2的TXD端就可以發(fā)送數(shù)據(jù)（工作邏輯與RTS端相似）。筆者采用這種方案巧妙地利用光電耦合器的隔離特性和RS232工作時RTS線與TXD線之間的電平關(guān)系，給出了簡單、可靠的電路設(shè)計。（2）通過PCI多串口卡，可以直接選用輸出信號為RS485類型的擴展卡。其采用的是半雙工工作方式，任何時候只能有一點處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號加以控制。它采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。因此RS232很適合于本地設(shè)備之間的連接。由于發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大約為15米，最高速率為20Kbps。正無數(shù)據(jù)傳輸時，線上為TTL，從開始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)束，線上電平從TTL電平到RS232電平再返回TTL電平。收、發(fā)端的數(shù)據(jù)信號是相對于信號地。其被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標準。輸出端電容()用以濾除輸出端的高頻信號，改善電路的暫態(tài)響應(yīng)。其中濾波電容一般選取幾百～幾千微法。而W7900系列則輸出負極性電壓，其輸出電壓及電流則與W7800一樣。W7800、W7900系列三端式集成穩(wěn)壓器的輸出電壓是固定的，在使用中不能進行調(diào)整。，此電源共有四個電源，兩個正電源+12V，+5V和兩個負電源12V，5V。 非線性校正電路其中非線性校正由運放和兩個100K、兩個500K電阻組成，這是溫度檢測變換電路的第一級，經(jīng)過3號通道的100K.，500K兩個電阻構(gòu)成負反饋回路，2號通道的100K，500K兩個電阻構(gòu)成正反饋回路，為了維持電路的平衡，運放的正負反饋回路皆會產(chǎn)生電流，負反饋回路產(chǎn)生對地的電流。溫度檢測元件Pt100的電阻值與溫度的關(guān)系為Rt=R0+（1+at+bt2），式中a=℃，b=℃2。顯然，外界溫度變化對連接導線電阻的影響在橋路中相互抵消了。這類材料具有性能穩(wěn)定、抗氧化能力強和測量精度高等特點。主要設(shè)備:熱電偶或熱電阻，智能PID溫控儀，可控硅觸發(fā)調(diào)功器等。（一般采用晶閘管調(diào)節(jié)器為執(zhí)行器）。5) 比例積分微分（PID）調(diào)節(jié)比例積分調(diào)節(jié)會使調(diào)節(jié)過程增長，溫度的波動幅值增大，為此再引入微分（D）調(diào)節(jié)。比例調(diào)節(jié)器的輸入、輸出量之間任何時刻都存在對應(yīng)的比例關(guān)系，因此爐溫變化經(jīng)比例調(diào)節(jié)達到平衡時，爐溫不能加復到給定值時的偏差稱“靜差”。3）比例調(diào)節(jié)（P調(diào)節(jié)）調(diào)節(jié)器的輸出信號（M）和偏差輸入（e）成比例。 2）三位式調(diào)節(jié)它有上下限兩個給定值，當爐溫低于下限給定值時招待器全開；當爐溫在上、下限給定值之間時執(zhí)行器部分開啟；當爐溫超過上限給定值時執(zhí)行器全閉。1)二位式調(diào)節(jié)它只有開、關(guān)兩種狀態(tài)，當爐溫低于限給定值時執(zhí)行器全開；當爐溫高于給定值時執(zhí)行器全閉。在等待T1中斷時，將本次采樣值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的溫度值放入顯示緩沖區(qū)，然后調(diào)用顯示子程序。在中斷服務(wù)程序中啟動A/D，讀入采樣數(shù)據(jù)，進行數(shù)字濾波、上下限報警處理，PID計算，然后輸出控制脈沖信號。系統(tǒng)控制程序采用兩重中斷嵌套方式設(shè)計。加熱電路用來實現(xiàn)對系統(tǒng)的升溫加熱達到預定的溫度。過零同步脈沖是一種50HZ交流電壓過零時刻的脈沖，可使可控硅在交流電壓正弦波過零時觸發(fā)導通。而可控硅的接通時間可以通過可控硅極上觸發(fā)脈沖控制。AT89C51通過可控硅調(diào)功能電路實現(xiàn)對溫度的控制。被控制對象為一電加熱爐，輸入為加在電爐兩端的電壓，輸出為電加熱爐內(nèi)的溫度。爐溫信號則通過溫度檢測及變送，變成電信號，與溫度設(shè)定值進行比較，計算溫度偏差和溫度的變化率△e，再由智能控制算法進行推理，最終得控制量u，可控硅輸出部分根據(jù)調(diào)節(jié)電加熱爐的輸出功率，即改變可控硅管的接通時間，使電加熱爐輸出溫度達到理想的設(shè)定值。調(diào)節(jié)加熱爐的溫度，在工業(yè)上是通過在設(shè)定周期范圍內(nèi)，將電路接通幾個周波，然后斷開幾個周波，改變晶閘管在設(shè)定周期內(nèi)通斷時間的比例，來調(diào)節(jié)負載兩端交流平均電壓即負載功率，這就是通常所說的調(diào)功器或周波控制器；調(diào)功器是在電源電壓過零時觸發(fā)晶閘管導通的，所以負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)導通的電壓周波。被控制對象具有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。就微機控制系統(tǒng)而言，一般可按如下步驟進行設(shè)計：確定系統(tǒng)整體控制方案、確定控制算法、選用微型計算機、系統(tǒng)總體設(shè)計和軟件設(shè)計等。微機控制系統(tǒng)是將采集到的各工作設(shè)備的工作狀況顯示要素轉(zhuǎn)換成計算機能接受的數(shù)據(jù)信息，通過預置的程序處理對其狀態(tài)的性質(zhì)與變化程度作出分析與判斷，并對相關(guān)工作設(shè)備發(fā)出指令，維持或調(diào)整工作狀態(tài)。微處理機，簡稱CPU，是一個大規(guī)模集成電路（LSI）器件或超大規(guī)模集成電路（VLSI）器件，包括數(shù)據(jù)通道、多個寄存器、控制邏輯和運算邏輯部件等，是完成計算機對信息的處理與控制等功能的中央處理器件?？刂瞥绦蚴怯脕韺Ρ豢剡M行采樣，數(shù)據(jù)處理，根據(jù)控制算法進行計算和輸出等。整個程序包括管理程序和控制程序兩部分。PID基本可滿足系統(tǒng)要求。最終再通過控制電路中的鍵盤顯示器電路實現(xiàn)人機對話功能。除上述電路，AT89C51還要有MC14499﹑74HC4060﹑RS232RS485﹑和MAX197等芯片接口電路。主要由溫度檢測和變送器組成。當溫度沒有達到要求，控制電路利用雙向可控硅的通斷特性來決定加熱電路的通電與斷電。該脈沖一方面作為可控硅的觸發(fā)同步脈沖加到控制電路中，另一方面還作為計數(shù)脈沖加到AT89C51的T0和T1端。受過零同步脈沖同步后經(jīng)光耦合管和驅(qū)動管輸出送到可控硅的控制極上。在給定的周期T內(nèi)，AT89C51只要改變可控硅管的接通時間便可改變加熱絲的功率，從而達到調(diào)節(jié)溫度的目的?？刂齐娐肥怯蓡纹瑱C來處理給定信號和反饋信號，發(fā)出相應(yīng)的指令來控制可控硅，是系統(tǒng)的核心。本系統(tǒng)是對在0～100℃范圍內(nèi)的電爐溫度進行精密測量。本設(shè)計是以AT89C51單片機為系統(tǒng)的控制核心，實現(xiàn)對溫度的采集、檢測和控制。軟件設(shè)計主要由溫度控制的算法和溫度控制程序組成。本設(shè)計的溫度系統(tǒng)有以下要求：1. 測溫范圍 ：0℃100℃2． 測溫分辨力=℃3. 測溫準確度：177。本設(shè)計的目的是通過本課題設(shè)計，懂得綜合運用單片機及接口技術(shù)、微機原理、微電子技術(shù)和鍛煉動手操作能力，掌握運用能力，學習論文的寫作方法和步驟。在工業(yè)生產(chǎn)的很多領(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行檢測和控制。在工業(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)。尤其在工業(yè)控制、自動化儀器儀表、計算機系統(tǒng)接口、智能化外設(shè)等領(lǐng)域發(fā)展很快。單片機控制系統(tǒng)由微機和工業(yè)生產(chǎn)對象兩大部分組成。的整體結(jié)構(gòu) 23 MCGS軟件的功能和特點 23 MCGS組態(tài)過程 24第7章 系統(tǒng)的程序設(shè)計 26 26 36 37第8章 附錄 41 41 41 42 44第9章 總結(jié) 45第1章 緒論近年來隨著計算機在社會各領(lǐng)域的滲透，單片機的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時也帶動了傳統(tǒng)控制檢測的更新與發(fā)展。關(guān)鍵詞：電加熱爐；單片機；溫度控制；雙向可控硅。軟件設(shè)計主要由溫度控制的算法和溫度控制程序組成，其原理是先求出實測爐溫對所需爐溫的偏差值，而后對偏差值的處理而獲得控制信號去調(diào)節(jié)加熱爐的加熱功率，以實現(xiàn)對爐溫的控制。本設(shè)計為基于單片機的電加熱爐溫度控制系統(tǒng)，通過采用硬件與軟件的結(jié)合實現(xiàn)對電加熱爐溫度的自動控制。單片機以其高可靠性、高性能價格比、控制方便簡單和靈活性大等優(yōu)點，在工業(yè)控制系統(tǒng)、智能化儀器儀表等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。基于單片機的電加熱爐溫度控制摘要電加熱爐隨著科學技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)水平的提高，已經(jīng)在冶金、化工、機械等各類工業(yè)控制中得到了廣泛應(yīng)用，并且在國民經(jīng)濟中占有舉足輕重的地位。對于這樣一個具有非線性、大滯后、大慣性、時變性、升溫單向性等特點的控制對象，很難用數(shù)學方法建立精確的數(shù)字模型，因此用傳統(tǒng)的控制理論和方法很難達到好的控制效果。采用單片機進行爐溫控制，可以提高控制質(zhì)量和自動化水平。硬件電路主要包括：加熱及控制電路部分，數(shù)據(jù)采集和模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換處理部分，鍵盤和顯示器部分，單片機與各部分的接口處理部分。其中控制電路部分利用雙向可控硅的通斷特性來決定加熱電路的通電與斷電該系統(tǒng)具有硬件成本低，控溫精度高，可靠性好，抗干擾能力強等特點。目錄摘要 1第1章 緒論 4 4 4 5第2章 溫度控制系統(tǒng)的概述 7 7 7 8第3章 系統(tǒng)電路分析硬件 9 9 9 RS232/485轉(zhuǎn)換電路 10 PWM式鍵盤接口電路 12 13第4章 芯片介紹 15 15 MC14499芯片介紹 15 MAX197芯片 16 74HC4060芯片 17第5章 系統(tǒng)控制算法仿真 18 18 PID算法仿真 19第6章 MCGS組態(tài) 23在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及具體應(yīng)用對象特點的軟件結(jié)合，以作完善。隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用，近來單片機發(fā)展十分迅速，其應(yīng)用已經(jīng)滲透到電力、冶金、化工、建材、機械、食品、石油等各個行業(yè)。它的應(yīng)用對于產(chǎn)品升級換代、機電一體化都具有重要意義。其中，溫度控制也越來越重要。采用單片機對溫度進行控制不僅具有控制方便、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，從而能夠大大的提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。掌握電加熱爐溫度控制系統(tǒng)的組成及原理，掌握各部分的功能及作用，了解單片機的發(fā)展前景。1℃4. 測溫點數(shù)：可以擴展到8點5. 溫度顯示：采用4個7段段數(shù)碼管6. 溫限則進行靈活設(shè)定 分析硬件電路主要包括：加熱及控制電路部分，數(shù)據(jù)采集和模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換處理部分，鍵盤和顯示器部分，單片機與各部分的接口處理部分。溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學反應(yīng)過程都與溫度密切相關(guān)，因此溫度控制是生產(chǎn)自動化的重要任務(wù)。被控制對象為一電加熱爐，輸入為加在電爐兩端的電壓，輸出為電加熱爐內(nèi)的溫度。整個系統(tǒng)也可劃分為控制電路部分、加熱電路部分和測量電路三部分。AT89C51對溫度的控制是通過可控硅調(diào)功能電路實現(xiàn)的。而可控硅的接通時間可以通過可控硅極上觸發(fā)脈沖控制。過零同步脈沖是一種50HZ交流電壓過零時刻的脈沖，可使可控硅在交流電壓正弦波過零時觸發(fā)導通。加熱電路用來實現(xiàn)對系統(tǒng)的升溫加熱達到預定的溫度。測量電路功能為將測量到的信號經(jīng)過處理變成數(shù)字信號送入單片機中進行處理。溫度檢測元件和變送器的類型選擇和被控溫度及精度等級有關(guān)。其中MC14499用于LED顯示器接口，74HC4060用于鍵盤接口，RS232RS485作為串行通信口，MAX197為溫度測量電路的輸入接口，用于把連續(xù)變化的信號進行離散化。： 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖軟件設(shè)計主要為控制器部分，即溫度控制系統(tǒng)，采用PID算法，其原理是先求出實測爐溫對所需爐溫的偏差值，而后對偏差值進行處理而獲得控制信號去調(diào)節(jié)加熱爐的加熱功率，以實現(xiàn)對爐溫的控制。程序設(shè)計是本次設(shè)計的核心部分。管理程序是對顯示LED進行動態(tài)刷新，控制指示燈，處理鍵盤的掃描和響應(yīng)，進行掉電保護，執(zhí)行中斷服務(wù)程序等。第2章 溫度控制系統(tǒng)的概述微機是微型處理機、微型計算機、微型計算機系統(tǒng)的統(tǒng)稱。微型計算機，簡稱MC,是以微處理機（CPU）為中心，加上只讀存儲器（ROM）、讀寫存儲器（RAM）、輸入/輸出接口電路、系統(tǒng)總線及其他支持邏輯電路組成的計算機。在這一系統(tǒng)中，微機是工作核心，是大腦，對工作設(shè)備的有效控制起著至關(guān)重要的作用。單片機爐溫控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由單片機控制器、可控硅輸出部分、熱電偶傳感器、溫度變送器以及被控對象組成，如圖1所示。其特性為，電加熱爐的溫度調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)劑(供電能源)的斷續(xù)作用，改變電爐絲閉合時間Tb與斷開時間Tk的比值α,α=Tb/Tk。假設(shè)周期Tc內(nèi)導通的周期的波數(shù)為n，每個周波的周期為T，則調(diào)功器的輸出功率為P=nTPn/Tc，Pn為設(shè)定周期Tc內(nèi)電壓全通過時裝置的輸出功率。u T可控硅輸出部分e設(shè)定值電加熱爐de/dttt控制器溫度變送器溫度檢測部件 以AT89C51單片機為系統(tǒng)的控制核心，實現(xiàn)對溫度的采集、檢測和控制。本系統(tǒng)是對在0～100℃范圍內(nèi)的電爐溫度進行精密測量。在給定的周期T內(nèi)，AT89C51只要改變可控硅管的接通時間便可改變加熱絲的功率，從而達到調(diào)節(jié)溫度的目的。受過零同步脈沖同步后經(jīng)光耦合管和驅(qū)動管輸出送到可控硅的控制極上。該脈沖一方面作為可控硅的觸發(fā)同步脈沖加到控制電路中，另一方面還作為計數(shù)脈沖加到AT89C51的T0和T1端。當溫度沒有達到要求，控制電路利用雙向可控硅的通斷特性來決定加熱電路的通電與斷電。首先使T0計數(shù)器產(chǎn)生定時中斷，作為本系統(tǒng)的采樣周期。脈沖寬度由T1計數(shù)器溢出中斷決定。從T1中斷返回后，再從T0中斷返回主程序并且、繼續(xù)顯示本次采樣溫度，等待下次T0中斷。（執(zhí)行器一般選用接觸器）。（如管狀加熱器為加熱元件時，可采用三位式調(diào)節(jié)實現(xiàn)加熱與保溫功率的不同）。即：M=ke 式中：K比例系數(shù) 。 4）比例積分（PI）調(diào)節(jié)為了“靜差”，在比例調(diào)節(jié)中添加積分（I）調(diào)節(jié)積分，調(diào)節(jié)是指調(diào)節(jié)器的輸出信號與偏差存在隨時間的增長而增強，直到偏差消除才無輸出信號，故能消除“靜差”比例調(diào)節(jié)和積分調(diào)節(jié)的組合稱為比例積分調(diào)節(jié)。微分調(diào)節(jié)是指調(diào)節(jié)器的輸出與偏差對時間的微分成比例，微分調(diào)節(jié)器在溫度有變化“苗頭”時就有調(diào)節(jié)信號輸出，變化速度越快、輸出信號越強，故能加快調(diào)節(jié)速度，降低溫度波動幅度，比例調(diào)節(jié)、積分調(diào)節(jié)和