【正文】 等。PID調(diào)節(jié)規(guī)律是連續(xù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)校正的一種有效方法，它的參數(shù)整定方式簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)改變靈活，所以該系統(tǒng)采用PID控制算法。其中溫度檢測(cè)及變送電路主要有熱電偶傳感器和運(yùn)算放大器等組成。溫度顯示電路采用LED顯示器（數(shù)碼管）。溫度檢測(cè)電路采用了熱電偶溫度傳感器，對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)返回給單片機(jī)。系統(tǒng)通過(guò)顯示電路來(lái)顯示當(dāng)前溫度，直觀易懂，讓人一目了然。 AT89C51簡(jiǎn)介硬件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)圖31 AT89C51系列基本組成及特性。8212。AT89C51是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。GND：接地。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須接上拉電阻。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫amp。1amp。時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址amp。1amp。時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。8220。8221。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 　　RST：復(fù)位輸入。 　　ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。 　/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 　XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。 晶振電路 晶振電路晶振是為電路提供頻率基準(zhǔn)的元器件，通常分成有源晶振和無(wú)源晶振兩個(gè)大類，無(wú)源晶振需要芯片內(nèi)部有振蕩器，并且晶振的信號(hào)電壓根據(jù)起振電路而定，允許不同的電壓，但無(wú)源晶振通常信號(hào)質(zhì)量和精度較差，需要精確匹配外圍電路（電感、電容、電阻等），如需更換晶振時(shí)要同時(shí)更換外圍的電路。如下圖18口接單片機(jī)的XTAL2口，19口接單片機(jī)的XTAL1口,在XTAL1和XTAL2兩端跨接石英晶體及兩個(gè)電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器電，并產(chǎn)震蕩時(shí)鐘，為單片機(jī)提供穩(wěn)定的時(shí)鐘。容器C2和C3通常取值為30PF，對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小及起振速度有少許影響。圖32晶振電路 復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位電路（如圖33）就好比電腦的重啟部分，當(dāng)電腦在使用中出現(xiàn)死機(jī)，按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開始執(zhí)行。按鍵復(fù)位就是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個(gè)開關(guān)，當(dāng)開關(guān)按下時(shí)電容被放電、RST也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會(huì)保持一段時(shí)間的高電平來(lái)使單片機(jī)復(fù)位。本系統(tǒng)要求對(duì)加熱爐內(nèi)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與檢測(cè)，在充分保證安全的情況下對(duì)代加工器件進(jìn)行熱處理。經(jīng)固定周期對(duì)加熱爐內(nèi)溫度進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)加熱功能，并是系統(tǒng)安全穩(wěn)定。3℃，為滿足設(shè)計(jì)要求選用K型熱電偶溫度傳感器，其具體參數(shù)如下：名稱：鎳鉻—鎳硅 型號(hào)：WRN 分度號(hào)：B 測(cè)溫范圍：01300℃ 允許偏差177。其優(yōu)點(diǎn)是： （1） 檢測(cè)精度高。（2） 測(cè)量范圍廣。（3） 構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便。此K型熱電偶溫度傳感器的測(cè)溫基本原理是：將兩種不同的材料的導(dǎo)體A和B焊接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，因而在回路中形成一個(gè)大小的電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。由于熱電偶溫度傳感器的材料一般都比較貴重，而測(cè)溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把溫度傳感器熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到儀表端子上。因此，還需要用其他修正方法來(lái)補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響。極性不能接錯(cuò)。由于溫度傳感器測(cè)量的溫度信號(hào)為模擬信號(hào)，且測(cè)量信號(hào)比較微弱，因此必須要對(duì)此溫度信號(hào)進(jìn)行處理。因此要進(jìn)行溫度的檢測(cè)，溫度傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備必不可少。最后經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大器，將熱電偶輸出的毫伏信號(hào)放大為可輸入A\D轉(zhuǎn)換的模擬量信號(hào)。ADC0809是CMOS器件，不僅包括一個(gè)8位的逐次逼近型的ADC部分，而且還提供一個(gè)8通道的模擬多路開關(guān)和通道尋址邏輯，因而有理由把它作為簡(jiǎn)單的“數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”。1) 主要技術(shù)指標(biāo)和特性（1）分辨率： 8位。1LSB。（4）單一電源： +5V。5V,177。（6）具有可控三態(tài)輸出緩存器。（8）使用時(shí)不需進(jìn)行零點(diǎn)和滿刻度調(diào)節(jié)。內(nèi)部各部分的作用和工作原理在內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖中已一目了然，在此就不再贅述，下面僅對(duì)各引腳定義分述如下： 圖35 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖（1）IN0～I(xiàn)N7——8路模擬輸入，通過(guò)3根地址譯碼線ADDA、ADDB、ADDC來(lái)選通一路。8位排列順序是D7為最高位，D0為最低位。地址信號(hào)與選中通道對(duì)應(yīng)關(guān)系如表32所示。在單極性輸入時(shí)，VR(+)=5V，VR()=0V；雙極性輸入時(shí)，VR(+)、VR()分別接正、負(fù)極性的參考電壓。當(dāng)此信號(hào)有效時(shí)，A、B、C三位地址信號(hào)被鎖存，譯碼選通對(duì)應(yīng)模擬通道。（6）START——A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，正脈沖有效。如正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)又接到新的啟動(dòng)脈沖，則原來(lái)的轉(zhuǎn)換進(jìn)程被中止，重新從頭開始轉(zhuǎn)換。該信號(hào)在A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程中為低電平，其余時(shí)間為高電平。在需要對(duì)某個(gè)模擬量不斷采樣、轉(zhuǎn)換的情況下，EOC也可作為啟動(dòng)信號(hào)反饋接到START端，但在剛加電時(shí)需由外電路第一次啟動(dòng)。當(dāng)微處理器送出該信號(hào)時(shí)，ADC0809的輸出三態(tài)門被打開，使轉(zhuǎn)換結(jié)果通過(guò)數(shù)據(jù)總線被讀走。圖36 ADC0809外部引腳圖ADC0809是一個(gè)典型的逐次逼近型8位A/D轉(zhuǎn)換器。它允許8路模擬量分時(shí)輸入，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量輸出是三態(tài)的（總線型輸出），可以直接與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線連接。：由于ADC0809無(wú)片選端，因此電路增加了或非門74LS02，以便對(duì)ADC0809進(jìn)行讀/寫控制。2. 通道選擇：三位通道選擇端ADDA、ADDB、用數(shù)據(jù)線進(jìn)行通道選擇，、。將START和ALE連在一起，與74LS02的輸出端相連。4. 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀?。寒?dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，EOC端輸出高電平。輸出允許OE端為高電平，8位轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)D0~D7輸出到數(shù)據(jù)線上。執(zhí)行外部I/O口讀操作/ RD為低電平。圖37 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 控制電路固態(tài)繼電器（Solid State Relay,縮寫SSR），是由微電子電路，分立電子器件，電力電子功率器件組成的無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)。固態(tài)繼電器的輸入端用微小的控制信號(hào)，達(dá)到直接驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載。(1)輸入電路按輸入電壓的不同類別，輸入電路可分為直流輸入電路，交流輸入電路和交直流輸入電路三種。 （3） 輸出電路SSR的功率開關(guān)直接接入電源與負(fù)載端，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載電源的通斷切換。 固態(tài)繼電器SSR40DA是由固態(tài)元件組成的無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)，具有工作安全可靠、壽命長(zhǎng)、無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)火花、無(wú)污染、高絕緣、高耐壓（）、低觸發(fā)電流、開關(guān)速度快、可與數(shù)字電路巨配，以阻燃型環(huán)氧樹脂為原料，采用灌封技術(shù)，使與外界隔離，具有良好的耐壓、防潮、防腐、抗震動(dòng)等性能。因此電路的射頻干擾很小，可降低感性負(fù)載（如風(fēng)扇、三相電動(dòng)機(jī)等）的反電動(dòng)勢(shì)以及驅(qū)動(dòng)阻性負(fù)載（如白熾燈、發(fā)熱絲等）時(shí)可顯著降低浪涌電流等優(yōu)點(diǎn),其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖38所示。對(duì)電爐絲通斷的控制采用SSR40DA固態(tài)繼電器。當(dāng)單片機(jī)RXD 、TXD口線輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)反相器后輸入固態(tài)繼電器。當(dāng)單片機(jī)RXD、TXD口線輸出為高電平時(shí)，固態(tài)繼電器主觸點(diǎn)斷開，系統(tǒng)加熱停止。本系統(tǒng)采用的是簡(jiǎn)單的獨(dú)立式非編碼按鍵。每個(gè)獨(dú)立式按鍵單獨(dú)占有一根I/O口線，每根I/O口線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他I/O口線的工作狀態(tài)。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵必須占用一根I/O口線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，I/O口線浪費(fèi)較大，故在按鍵數(shù)量不多時(shí)常采用這種按鍵電路，由于我所做的設(shè)計(jì)按鍵數(shù)量少，因此可以選用此按鍵結(jié)構(gòu)。它由16個(gè)按鍵構(gòu)成，直接與單片機(jī)I/O口相連。 LED顯示電路本設(shè)計(jì)采用了74LS164芯片。74LS164 是 8 位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。兩個(gè)輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空。圖310 鍵盤電路主復(fù)位 (MR) 輸入端上的一個(gè)低電平將使其它所有輸入端都無(wú)效，同時(shí)非同步地清除寄存器，強(qiáng)制所有的輸出為低電平。Q0～Q7：輸出端。VCC： 正電源。/M/R：中央復(fù)位輸入（低電平到高電平邊沿觸發(fā)）。常用的LED發(fā)光器件有兩類：數(shù)碼管和點(diǎn)陣。常見數(shù)碼管有10根管腳。其中COM為公共端，根據(jù)內(nèi)部發(fā)光二極管的接線形式可分為共陰極和共陽(yáng)極兩種。每段發(fā)光二極管需5—10mA的驅(qū)動(dòng)電流才能正常發(fā)光，一般需要加限流電阻控制電流的大小。靜態(tài)顯示的接口電路采用一個(gè)并行口接一個(gè)數(shù)碼管，數(shù)碼管的公共端按共陰極或共陽(yáng)極分別接地或者接Vcc。利用串入移位寄存器74LS164可以實(shí)現(xiàn)串行接口的擴(kuò)展。具體接線圖如圖312所示。但對(duì)于某些緊急狀態(tài)或者反常狀態(tài)，為了使操作人員不致忽視，以便于及時(shí)采取措施，往往還需要有某種更能引人注意、提起警覺(jué)的報(bào)警信號(hào)。D1為1號(hào)爐報(bào)警燈，D2為2號(hào)爐報(bào)警燈，同時(shí)蜂鳴器將會(huì)發(fā)出聲音報(bào)警。發(fā)生組件采用壓電蜂鳴器，只需在其兩條引線上加3V~24V的直流電壓，蜂鳴震蕩音響。本電路的設(shè)計(jì)中，要考慮與發(fā)光二極管串聯(lián)的限流電阻大小的確定，阻值選擇不當(dāng)會(huì)影響二極管的壽命。PID控制的原理框圖如圖41所示。該系統(tǒng)有模擬PID控制器和被控對(duì)象組成。因?yàn)槭剑?1）表示的是調(diào)節(jié)