鍋爐溫度pid控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2024-08-17 16:09本頁面
【正文】 AT89S51管腳圖P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P3口除了作為普通I/O口，還有第二功能： /RXD（串行輸入口） /TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） /T0（記時(shí)器0外部輸入） /T1（記時(shí)器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。讀端口時(shí)實(shí)際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線，經(jīng)過某種運(yùn)算或變換后再寫回到端口鎖存器。89C51的P0、PPP3口作為輸入時(shí)都是準(zhǔn)雙向口。 RST：復(fù)位輸入。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，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：來自反向振蕩器的輸出。 溫度測量電路本系統(tǒng)利用熱電阻PT100作為溫度傳感器件，然后通過運(yùn)算放大器OP07構(gòu)建差分放大將溫度信號轉(zhuǎn)換成ADC0809模擬通道的輸入的05V標(biāo)準(zhǔn)信號，再將模擬信號轉(zhuǎn)換成八位數(shù)字信號，傳送給單片機(jī)P0口。將Pt100接入到電橋中，如圖6 溫度測量信號處理電路所示，由Pt100的阻值來反映鍋爐的溫度的變化，電橋輸出電壓為：Uba=Vcc[R1_4/( R1_2+R1_4) R1_3/( R1_1+R1_3)] （其中下橋臂R1_3=100Ω，R1_4=1K，上橋臂R1_2=1K，Vcc=5V），所以Uba=5*[1K/( 1K+1K) R1_3/( R1_1+100)]=* 100/( R1_1+100)其中AR1作用是將電橋電位Vb、Va作差分比例放大作用，由差分比例運(yùn)算放大電路的計(jì)算方式：Auf = Uo1/(U1_ U1+)= R1_8/R1_6（其中R1_8=100K，R1_6=10K，U1_ U1+=Uba）從而得到：Uo1=10Uba=2550* 100/( R1_1+100)。由鉑電阻電阻溫度線性關(guān)系特性和計(jì)算公式可得以下兩個(gè)結(jié)論：(1)、PT100鉑電阻在0—600℃電阻溫度的關(guān)系線性度很好。 熱電阻pt100介紹pt100是鉑熱電阻，它是用很細(xì)的鉑絲（~）繞在云母架上制成，是國際公認(rèn)的高精度測溫標(biāo)準(zhǔn)傳感器。它的阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變。圖7 PT100鉑電阻R/T曲線它的工作原理：當(dāng)PT100在0攝氏度的時(shí)候他的阻值為100歐姆，它的阻值會(huì)隨著溫度上升而成勻速增長的。表1 Pt100分度表 A/D轉(zhuǎn)換單元 經(jīng)過溫度信號測量處理電路后所得到的0—5V電壓模擬信號要經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后才能送給單片機(jī)，如圖8 溫度信號AD轉(zhuǎn)換電路所示，電壓模擬信號輸入給IN0通道，轉(zhuǎn)換完成后，輸送給單片機(jī)的P0口。 ADC0809介紹ADC0809是M美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的8位通用A/D芯片 (1) 主要特性 1）8路輸入通道，8位A／D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。 3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs(時(shí)鐘為640kHz時(shí))，130μs（時(shí)鐘為500kHz時(shí)） 4）單個(gè)＋5V電源供電 5）模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 (2) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖9所示，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近 圖9 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 (3) 外部引腳功能特性 ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖10所示。 圖10 ADC0809引腳配置圖 IN0～I(xiàn)N7：8路模擬量輸入端。 ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路 ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。 EOC： A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ。 Vcc：電源，單一＋5V。 (4) CLOCK引腳時(shí)鐘頻率 由于ADC0809的CLOCK引腳時(shí)鐘脈沖輸入端時(shí)鐘頻率要求不高于640KHZ，而單片機(jī)的ALE（地址鎖存使能端）輸出的頻率是單片機(jī)的振蕩頻率12MHZ的1/6，即頻率是 2MHZ，所以不能直接將單片機(jī)的ALE腳接在ADC0809的CLOCK端。圖11 CD4013構(gòu)成4分頻電路一個(gè)D觸發(fā)器CD4013有6個(gè)端子：2個(gè)輸出，4個(gè)控制。 其中：(1)R和S不能同時(shí)為高電平。(3)當(dāng)S為R為0時(shí)，輸出Q一定為1。其中各種工作狀態(tài)如下表所示表2：D觸發(fā)器CD4013真值表Qn DQn+1Qn DQn+10 00 1011 01 101 CK(ALE)： Q(U3_8A)： Q\(CLK)：由以上電路可以得到以下4分頻時(shí)序圖：圖12 4分頻時(shí)序圖 輸出模塊本控制系統(tǒng)的輸出單元主要有三個(gè)：(1) 繼電器輸出控制加熱執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開與關(guān)。(3)數(shù)碼管用于顯示用戶設(shè)定的溫度、上限溫度、下限溫度和當(dāng)前溫度值。圖13 固態(tài)繼電器輸出電路當(dāng)系統(tǒng)采集到溫度信號后與設(shè)定溫度進(jìn)行比較得到一個(gè)偏差，然后通過PID運(yùn)算，PWM波形的高電平期間，固態(tài)繼電器SSR輸入端IN1為高電平，從而OUT1和OUT2兩觸點(diǎn)閉合，將加熱執(zhí)行機(jī)構(gòu)加熱絲連入到交流220V回路中，控制加熱機(jī)構(gòu)對鍋爐進(jìn)行加熱動(dòng)作，與此同時(shí)工作指示燈LED點(diǎn)亮。 固態(tài)繼電器SSR介紹由于本系統(tǒng)加熱執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開與關(guān)狀態(tài)交替比較頻繁，一般的機(jī)械式繼電器在這種工作模式下使用壽命大大降低，所以難以滿足這一要求，在此應(yīng)該選用固態(tài)繼電器SSR如圖14 固態(tài)繼電器SSR內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路所示，它是由微電子電路，分立電子器件，電
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