基于单片机的温度控制系统设Word文档下载推荐.docx

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接口电路；

可控硅

DesignofTemperatureControlSystemBasedonSCM

Libing

（CollegeofZhangjiajie,JishouUniversity,Jishou,Hunan416000）

Abstract

Alongwithnationaleconomydevelopment,thepeopleneedtoeachheatingfurnace、theheat-treatmentfurnace、inthereactorandtheboilerthetemperaturecarryonthemonitorandthecontrol.Notonlyusesthemonolithicintegratedcircuittocometothemtocontrolhasthecontroltobeconvenient,simpleandflexibilitybigandsoonmerits,moreovermayenhancelargescaleisaccusedthetemperaturetechnicalspecification,thuscanbigenhancetheproductthequalityandquantity.

Thisdesignusesnon-ROM8031totakethemastercontrolchip.8031connectionelectriccircuitshave8155、2764.8155usesinthekeyboard/LEDmonitorconnection,2764maytake8031exteriorROMmemories,onetemperature-controlcircuitisadjuststhemeritrealizationthroughthesilicon-controlledrectifier.Thebidirectionalsilicon-controlledrectifiertubeandtheheaterseriesconnectioninexchange220V,50HZexchangecityelectricityreturnroute,inassignsinthecycle,8031solongasthechangesilicon-controlledrectifiertubeputsthroughthetimethentobepossibletochangetheheaterpower,achievestheattemperationthegoal.

Keywords:

Temperaturecontrol；

Connectionelectriccircuit；

Silicon-controlledrectifier

绪论

温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。

成熟的温控产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它们只能适应一般温度系统控制，而用于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。

随着我国经济的发展及加入WTO，我国政府及企业对此都非常重视，对相关企业资源进行了重组，相继建立了一些国家、企业的研发中心，开展创新性研究，使我国仪表工业得到了迅速的发展。

随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业。

传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。

温度是工业对象中的一个重要的被控参数。

然而所采用的测温元件和测量方法也不相同；

产品的工艺不同，控制温度的精度也不相同。

因此对数据采集的精度和采用的控制方法也不相同。

传统的控制方式以不能满足高精度，高速度的控制要求，如温度控制表温度接触器，其主要缺点是温度波动范围大，由于他主要通过控制接触器的通断时间比例来达到改变加热功率的目的，受仪表本身误差和交流接触器的寿命限制，通断频率很低。

近几年来快速发展了多种先进的温度控制方式，如：

PID控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。

这些控制技术大大的提高了控制精度，不但使控制变得简便，而且使产品的质量更好，降低了产品的成本，提高了生产效率。

本系统所使用的加热器件是电炉丝，功率为三千瓦，要求温度在400～1000℃。

静态控制精度为2.43℃。

本设计使用单片机作为核心进行控制。

单片机具有集成度高，通用性好，功能强，特别是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特优点，在数字、智能化方面有广泛的用途。

本系统所使用的单片机8031有128K的RAM，使温度控制大为简便。

第一章单片机温度控制系统方案简介

单片机温度控制系统是数控系统的一个简单应用。

在冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各类工业中，广泛使用着加热炉、热处理炉、反应炉等，因此，温度是工业对象中一个主要的被控参数。

由于炉子的种类不同，因而所使用的燃料和加热方法也不同，例如煤气、天然气、油、电等;

由于工艺不同，所需要的温度高低不同，因而所采用的测温元件和测温方法也不同;

产品工艺不同，控制温度的精度也不同，因而对数据采集的精度和所采用的控制算法也不同。

单片微型计算机的功能不断的增强，为先进的控制算法提供的载体，许多高性能的新型机种应运而生。

本系统所使用的加热炉为电加热炉，炉丝功率为2kw，系统要求炉膛恒温，误差为士VC,超调量可能小，温度上升较快且有良好的稳定性.[6]

单片机温度控制系统是以MS-5l单片机为控制核心，辅以采样反馈电路，驱动电路，晶闸管主电路对电炉炉温进行控制的微机控制系统。

其系统结构框图可表示为:

系统采用单闭环形式，其基本控制原理为:

将温度设定值（即输入控制量）和温度反馈值同时送入控制电路部分，然后经过调节器运算得到输出控制量，输出控制量控制驱动电路得到控制电压施加到被控对象上，电炉因此达到一定的温度。

图1.1控制电路的设计

第二章单片机

单片机是单片微型计算机SCM（singlechipmicro-computer）的译名简称，在国内也常简称为“单片机”。

它包括中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、中断系统、定时器/计数器、串行口和I/O等等。

单片机主要应用于工业控制领域，用来实现对信号的检测、数据的采集以及对应用对象的控制。

它具有体积小、重量轻、价格低、可靠性高、耗电少和灵活机动等许多优点，单片微型计算机（简称单片机）是微型计算机的一个重要分支，也是一种非常活跃和颇具生命力的机种，特别适合用于智能控制系统。

2.1单片机内部模块

在本设计中,从经济上以及性能上考虑，我选用8031作为CPU。

8031是MCS－51系列单片机的一种型号。

MCS-51单片机的类型有：

8051、8031、8751等。

2.1.1MCS-51单片机内部结构

8031单片机内部结构见图2.1。

它其中包含CPU、震荡器和时序电路、4KB的ROM、256B的RAM、两个16定时/计数器T0和T1、4个8位I/O端口（P0、P1、P2、P3）、串行口等组成。

其中震荡时序与时钟组成定时控制部件。

图2.18031单片机功能方框图

2.1.2MCS-51输入/输出端口的结构与功能

MCS-51单片机有4个I/O端口，公32根I/O线，4个端口都是准双向口。

每个口都包含一个锁存器，即专用寄存器P0~P3，一个输出驱动器和输入缓冲器。

为方便起见，我们把4个端口和其中的锁存器都统称P0~P3。

在访问片外扩展存储器时，低8位地址和数据由P0口分时传送，高8位地址由P2口传送。

在无片外扩展存储器的系统中，这4个口的每一位均可作为双向的I/O口使用。

P0口：

可作为一般的I/O口用，但应用系统采用外部总线结构时，它分时作低8位地址和8位双向数据总线用。

P1口：

每一位均可独立作为I/O口。

P2口：

可作为一般I/O口用，但应用系统采用外部系统采用总线结构时，它分时作为高8位地址线。

P3口：

双功能口。

作为第一功能使用时同P1口，每一位均可独立作为I/O口。

另外，每一位均具有第二功能，每一位的两个功能不能同时使用。

2.1.3MCS—51单片机的引脚及其功能

MCS-51单片机采用40引脚的双列直插封装形式。

1）主电源引脚VCC和VSS

VSS（40脚）：

主电源+5V，正常操作的对EPROM编程及验证时均接+5V电源。

VSS（20脚）：

接地。

2）XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）：

接外部晶振的两个引脚。

3）RST/VPD、ALE、/PROG——、PSEN——控制信号引脚。

RST/VPD（9脚）：

单片机复位/备用电源引脚。

刚接上电源时，其内部寄存器处于随机状态，在引脚上输入持续两个机器周期的高电平将使单片机复位。

VCC掉电期间，此引脚可接上备用电源，一旦芯片在使用中VCC电压突然下降或短电，能保护片内RAN中信息不丢失，使复电后能继续正常运行。

ALE、/PROG——（30脚）：

当访问片外存储器时，ALE的输出用于锁存低字节地址信号。

即使不访问片外存储器，ALE端仍以不变的频率周期性地出现脉冲信号。

其频率为振荡器频率1/6。

因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时的目的。

应注意的是：

当访问片外数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲；

ALE端可以驱动8个LSET负载。

对含有EPROM的单片机，片内EPROM编程期间，此引脚用于输入编程脉冲（PROG——）。

PROG——（29脚）：

输出访问片外程序存储器的读选通信号。

CPU在从片外程序存储器取指令（或常数）期间，每个机器周期两次有效。

每当访问片外存储器时，这两次有效的PROG——信号将不会出现。

该端同样可驱动8个LSTTL负载。

EA——/VPP（31脚）：

当EA——输入端输入高电平时，CPU可访问片内程序存储器4KB的地址范围。

若PC值超出4KB地址时，将自动转向片外程序存储器。

当EA——输入低电平时，不论片内是否有程序存储器，则CPU只能访问片外程序存储器。

2.1.48031系统扩展设计

通常情况下，采用MCS-51系列单片机的最小系统只能用于一些很简单的应用场合，在此情况下直接使用单片机内部存储器、数据存储器、定时功能、中断功能、I/O端口等，组成的应用系统的成本较低。

[9]

单片机系统扩展的方