【正文】 2021 年 7 月 5日 第 47題 貴州大學(xué)明德學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì) III 基于單片機(jī)對(duì) 精餾 塔的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 精餾法是 把 混合物中 各 成分 分離出來，并分別達(dá)到規(guī)定純度的方法； 精餾法是石油，化工等生產(chǎn)過程中最常用的方法。 溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的工藝參數(shù)之一 ，我們需要 對(duì)塔中 溫度進(jìn)行 嚴(yán)格的 監(jiān)測(cè) 和 控制。 本設(shè)計(jì)采用無 ROM的 8031作為主控制芯片。8155 用于鍵盤 /LED 顯示器接口， 2764 可作為 8031 的外部 ROM存儲(chǔ)器。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(shí)間便可改變加熱絲功率，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。單片機(jī)具有集成度高，通用性好，功能強(qiáng)，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。 關(guān)鍵字：溫度控制；接口電 路 ； MCS51單片機(jī) 8031。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖可表示為 :系統(tǒng)采用單閉環(huán)形式，其基本控制原理為 :將溫度設(shè)定值 (即輸入控制量 )和溫度反饋值同時(shí)送入控制電路部分，然后經(jīng)過調(diào)節(jié)器運(yùn)算得到輸出控制量，輸出控制量控制驅(qū)動(dòng) 電路得到控制電壓施加到被控對(duì)象上，反應(yīng)塔內(nèi) 因此達(dá)到一定的溫度。 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(duì) 信號(hào)的檢測(cè)、數(shù)據(jù)的采集以及對(duì)應(yīng)用對(duì)象的控制。 單片機(jī)內(nèi)部模塊 在本設(shè)計(jì)中 ,從經(jīng)濟(jì)上以及性能上考慮，我選用 8031作為 CPU。 MCS51單片機(jī)的類型有： 805 803 8751等。它其中包含 CPU、震蕩器和時(shí)序電路、4KB 的 ROM、 256B 的 RAM、兩個(gè) 16定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0 和 T 4個(gè) 8 位 I/O 端口（ P0、P P P3）、串行口等組成。 圖 8031 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 3 單片機(jī)外總線結(jié)構(gòu) 如圖 ,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。 圖 芯片的擴(kuò)展設(shè)計(jì) [7] 1）程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展設(shè)計(jì) ； (A)程序存儲(chǔ)器簡(jiǎn)介 常見的 EPROM 有： 2716（容量 2K 8位）、 2732（容量 4K 8位）、 2764（容量 8K 8 位）、 27128（容量 16K 8位）、 27256（容量 32K 8位）、 27512（容量 64K 8位）。在 8031 的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)低 128 字節(jié) RAM 中 30H~7FH 共80 個(gè) 存儲(chǔ)單元使用戶 RAM 區(qū)，完全可以容納下 24 個(gè)數(shù)據(jù)以及其運(yùn)算過程中的臨時(shí)數(shù)據(jù)，故不需要在另外擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。連接如圖 所示 圖 2764 與 8031 連接圖 單片機(jī)溫控模塊 溫度檢測(cè)元件和變送器的選擇和被控溫度及精度等級(jí)有關(guān)。 [5] 400℃～ 1000℃，則熱電偶輸出為 ,毫伏變送器零點(diǎn)遷移后輸 5 出 010mV 范圍電流。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)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。 圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖 8155接口電路 圖 所示， 8155 芯片內(nèi)具有 256個(gè)字節(jié)的 RAM，兩個(gè) 8位、一個(gè) 16位的 6 可編程 I/O口和一個(gè) 14 位計(jì)數(shù)器。 圖 帶有 I/O 接口和計(jì)時(shí)器的靜態(tài) RAM8155 8155 用作鍵盤 /LED 顯示器接口電路，當(dāng) IO/M 為高電平時(shí)， 8155 選通片內(nèi)的 I/O 端口。 MCS－ 51單片機(jī)可以和 8155直接連接，不需要任何外加電路，給系統(tǒng)增加了 256 個(gè)字節(jié)的 RAM、 22 位 I/O 線及一個(gè)計(jì)數(shù)器。相應(yīng)地址分配為： [2] 0000H00FFH 8155 內(nèi)部 RAM 0100H 命令 /狀態(tài)口 0101H A 口 0102H B 口 7 0103H C 口 0104H 定時(shí)器低八位口 0105H 定時(shí)器高八位口 A/D 轉(zhuǎn)換電路 圖 A/D 轉(zhuǎn)換電路圖 ADC0809的 IN0上輸入的 0V+5V范圍的模擬電壓經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換后可由 8031 通過程序從 P0 口輸入到它的內(nèi)部 RAM 單元。然后輸入啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制信號(hào) START 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。如圖 所示， 8 圖 可控硅功輸出與通斷時(shí)間關(guān)系 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。圖 示出了可控硅管在給定周期 T內(nèi)具有不同接通時(shí)間 的 情況。 可控硅接通時(shí)間可以通過可控硅控制板上控制脈沖控制。通常，電阻爐爐溫控制采用偏差控制法。 TD— 微分時(shí)間 : T 積分時(shí)間 。 50H 送 SP CLR 5EH 。為了系統(tǒng)正常工作， T1 中斷服務(wù)程序的執(zhí)行時(shí)間必須滿足 T0的制一時(shí)間要求，因?yàn)?T1 的中斷是嵌套在 T0中斷之中的。 引腳上輸出的該同步脈沖寬度由 T1計(jì)數(shù)器的溢出中斷控制， 8031利用等待 T1 溢出中斷空隙時(shí)間完成把本次采樣數(shù)值轉(zhuǎn)換成顯示值而放入顯示緩沖區(qū)和調(diào)用溫度顯示程序， 8031 從 T1 中斷服務(wù)程序返回后便可以恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)和返回主程序，以等待下次 T0中斷。 本設(shè)計(jì)采用中值濾波，程序如下： FILTER: MOV A,2CH CJNE A,2DH,CAMP1 AJMP CMP2 CMP1: JNC CMP2 XCH A,2DH XCH A,2CH CMP2 MOV A,2DH CJNE A,2EH,CMP3 MOV 2AH,A RET CMP3: JC CMP4 MOV 2QH,A RET CMP4: MOV A,2EH CJNE A,2CH,CMP5 MOV 2AH,A RET CMP5: JC CMP6 17 XCH A,2CH CMP6: MOV 2AH,A RET 圖 數(shù)字濾波程序流程圖 Y N N Y Y Y Y N Y Y N (2CH)送 A (2CH)≠ (2DH)? (2CH)(2DH)?