mcs-51單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)簡介_secret

1、摘要：本文從硬件和軟件兩方面介紹了MCS51單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計思路，對硬件原理圖和程序框圖作了簡捷的描述。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：MCS51單片機(jī)；溫度；軟硬件；硬件原理圖；程序框圖；設(shè)計0引言引言在現(xiàn)代化的工業(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)。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(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(jìn)行檢測和控制。采用MC

2、S51單片機(jī)來對溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)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(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，單片機(jī)對溫度的控制問題是一個工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到的問題。本文以它為例進(jìn)行介紹，希望能收到舉一反三和觸類旁通的效果。1硬件電路設(shè)計硬件電路設(shè)計以熱電偶為檢測元件的單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)電路原理圖如圖1所示。1.1溫度檢測和變送器溫度檢測和變送器溫度檢測元件和變送器的類型選擇與被控溫度的范圍和精

3、度等級有關(guān)。鎳鉻鎳鋁熱電偶適用于0℃1000℃的溫度檢測范圍，相應(yīng)輸出電壓為0mV41.32mV。變送器由毫伏變送器和電流電壓變送器組成：毫伏變送器用于把熱電偶輸出的0mV41.32mV變換成4mA20mA的電流；電流電壓變送器用于把毫伏變送器輸出的4mA20mA電流變換成05V的電壓。為了提高測量精度，變送器可以進(jìn)行零點遷移。例如：若溫度測量范圍為500℃1000℃，則熱電偶輸出為20.6mV41.32mV，毫伏變送器零點遷移后輸出4

4、mA20mA范圍電流。這樣，采用8位AD轉(zhuǎn)換器就可使量化溫度達(dá)到1.96℃以內(nèi)。1.2接口電路接口電路接口電路采用MCS51系列單片機(jī)8031，外圍擴(kuò)展并行接口8155，程序存儲器EPROM2764，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809等芯片。由圖1可見，在P2.0=0和P2.1=0時，8155選中它內(nèi)部的RAM工作；在P2.0=1和P2.1=0時，8155選中它內(nèi)部的三個IO端口工作。相應(yīng)的地址分配為：0000H00FFH8155內(nèi)部RAM010

5、0H命令狀態(tài)口0101HA口0102HB口0103HC口0104H定時器低8位口0105H定時器高8位口8155用作鍵盤LED顯示器接口電路。圖2中鍵盤有30個按鍵，分成六行（L0L5）五列（R0R4），只要某鍵被按下，相應(yīng)的行線和列線才會接通。圖中30個按鍵分三類：一是數(shù)字鍵09，共10個；二是功能鍵18個；三是剩余兩個鍵，可定義或設(shè)置成復(fù)位鍵等。為了減少硬件開銷，提高系統(tǒng)可靠性和降低成本，采用動態(tài)掃描顯示。A口和所有LED的八段引線

6、相連，各LED的控制端G和8155C口相連，故A口為字形口，C口為字位口，8031可以通過C口控制LED是否點亮，通過A口顯示字符。1.3溫度控制電路溫度控制電路8031對溫度的控制是通過雙向可控硅實現(xiàn)的。如圖一所示，雙向可控硅管和加熱絲串接在交流220V、50Hz市電回路。在給定周期T內(nèi)，8031只要改變可控硅管的接通時間即可改變加熱絲的功率，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的?？煽毓杞油〞r間可以通過可控硅控制極上觸發(fā)脈沖控制。該觸發(fā)脈沖由8031

7、用軟件在P1.3引腳上產(chǎn)生，在過零同步脈沖同步后經(jīng)光電耦合管和驅(qū)動器輸出送到可控硅的控制極上。3.溫度控制的算法和程序框圖溫度控制的算法和程序框圖圖3主程序框圖3.1溫度控制算法溫度控制算法通常，電阻爐爐溫控制都采用偏差控制法。偏差控制的原理是先求出實測爐溫對所需爐溫的偏差值，然后對偏差值處理獲得控制信號去調(diào)節(jié)電阻爐的加熱功率，以實現(xiàn)對爐溫的控制。在工業(yè)上，偏差控制又稱PID控制，這是工業(yè)控制過程中應(yīng)用最廣泛的一種控制形式，一般都能收到