《电热锅炉温度控制器__AD590__MCS-51单片机》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电热锅炉温度控制器__AD590__MCS-51单片机（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 摘 要： 本文介绍了以MCS-51单片机为核心的温度控制器的设计,在该设计中采用高精度的温度传感器AD590对电热锅炉的温度进行实时精确测量,用超低温漂移高精度运算放大器OP07将温度-电压信号进行放大,再送入12位的AD574A进行AD转换,从而实现自动检测,实时显示及越限报警。控制部分采用PID算法,实时更新PWM控制输出参数,控制可控硅的通断时间,最终实现对炉温的高精度控制。 关键词：MCS-51单片机；温度；软硬件；硬件原理图；程序框图；设计目 录一、 任务 （2）二、工艺要求 （2）三、本系统的性能指标 （2）四、系统组成和总体控制方案 （2）五、硬件设计 （3）六、软件设计 （8
2、）七、程序说明 （16）八、调试方法及结果分析 （18）九、对象特性的测量和识别 （21）十、设计总结 （22）电热锅炉温度控制器的设计一、 任务： 用单片机自动控制电热锅炉温度调节系统。二、工艺要求：1系统应有良好的操作性能，为了使用方便和维修，系统控制开关要少。2通用性好，便于扩充。3系统可靠性要高。三、本系统的性能指标：输出功率：20KW温度设定：键盘温度显示：4位LED数码管显示误差：5C控制温度：500-1000四、系统组成和总体控制方案。系统设计总体框图如下：A.初步选定系统采用单闭环控制。因为所带负载是阻性元件，其线性度比较好，温度变化不太高，但对控制精度有一定的要求。B.执行机
3、构采用三相电热丝，我们用控制电流的变化来控制温度的变化。C.计算机部分起巡回检测、闭环调节和计算推理的作用。五、硬件设计：1、 MCS-51 电源引脚Vcc和Vss： Vcc，电源端，接5V；Vss，接地端。时钟电路引脚：XTAL1：接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输入，若使用外部TTL时钟时，该引脚必须接地。XTAL2：接外部晶振和微调电容的另一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输出，若使用外部TTL时钟时，该引脚为外部时钟的输入端。地址锁存允许ALE ：系统扩展时，ALE用于控制地址锁存器锁存P0口输出的低8位地址，从而实现数据与低位地址的复用外部程序存储器读选通信号
4、/PSEN：是读外部程序存储器的选通信号，低电平有效。程序存储器地址允许输入端/EA ：当为高电平时，CPU执行片内程序存储器指令，但当PC中的值超过0FFFH时，将自动转向执行片外程序存储器指令。当为低电平时，CPU只执行片外程序存储器指令。复位信号RST ：该信号高电平有效，在输入端保持两个机器周期的高电平后，就可以完成。输入/输出口引脚P0、P1、P2和P3： P0口（P0.0P0.7）：该端口为漏极开路的8位双向口，负载能力为8个LSTTL负载，它是8位地址线和8位数据线的复用端口。 P1口（P1.0P1.7）：它是一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O口，P1口的驱动能力为4个LSTT
5、L负载。 P2口（P2.0P2.7）：同P1口。在访问外部程序存储器时，它作存储器的高8位地址线。 P3口（P3.0P3.7）：P3口同样是内部带上拉电阻的8位准双向I/O口，P3口除了作为一般的I/O口使用之外，还具有其它特殊功能。2、铂热电阻：铂热电阻是电阻体采用铂金属、具有正的温度系数的一种电阻，广泛用作稳定温度系数的电阻以及温度传感器。铂热电阻的端子有不同的联结方式，如图（1）既2线式，3线式和4线式。它虽是一种阻值随温度改变的温度传感器，但实际上使用时要把引线电阻记算在内。因此2线式适用于传感器在印制板上。 图（1）（a）2接线 （b）3接线 （c）4接线测量铂热电阻的阻值大致有二种
6、方法即恒压法和恒流法。恒压法就是加在铂热电阻两端电压保持恒定，测量电流变化的方法。若有恒压源（标准电池），恒压法的电路就非常简单，另外，组成桥就可进行温漂补偿，因此，这种方法被广泛使用。但电流与铂热电阻的阻值变化成反比，用于很宽的温测范围，进行线性时要特别注意。恒流法就是流经铂热电阻的电流保持恒定，测量其两端电压的方法。对于恒流法，电流与铂热电阻的阻值变化成正比，因此，线性化简便，但要获得准确的恒流源时电路比较复杂。图（2）是2线式的铂热电阻接线图，它是一种检测温度的电路。这种接法属于恒压法，但实际选用的R1阻值比RT高很多，因此RT阻值变化引起的测量电流变化不大，获得近似恒流的线性输出。图（
7、2） 3、模拟量输入电路 1）8155（b）引脚图主要接口信号： AD0AD7 地址数据复用线 ALE 地址锁存信号，它除进行AD0AD7的地址锁存控制外，还用于片选信号CE和等信号锁存控制 读选通信号 写选通信号 片选信号 I/O与RAM选择信号 RESET 复位信号，81A、B、C口均为输55以600ns的正脉冲进行复位，复位后入方式4模拟量输出电路引脚功能： D0D7 数字量数据输入线，ILE为数据锁存允许信号，高电平有效；CS为输入寄存器选择信号，低电平有效。 输入寄存器的“写”选通信号，负脉冲有效，当、ILE=1、时，D0D7的数据被锁存至输入器； 为数据转移控制信号线，低电平有效
8、Vref 其准电压输入线RFb 反馈信号输入线，芯片内已有反馈电阻IOUT1和IOUT2 电流输出线，IOUT1和IOUT2的和为常数，IOUT1随DAC寄存器的内容线性变化VCC 工作电源，DGND为数字地，AGND为模拟信号地，由于D/A转换芯片输入是数字量，输出为模拟量，模拟信电源和数字信号的干扰而引起波动。5、 光电耦合输出电路如下图：工作状况：当单片机引脚为低电平时：a. 光电耦合器的发光二极管承受正向电压，导通，有电流流过，发光b. 光电耦合器的光敏三极管受到光照，进入导通状态，其集电极处于零电位c. 继电器线圈得电，闭和，接通外部电路当单片机引脚为高电平时：a. 光电耦合器的发光
9、二极管承受反向电压，截止，无电流流过，不发光b. 光电耦合的光敏二极管末受到光照，进入截止状态，其集电极处于高电位c. 线电器线圈失电，断开外部电路6. 键盘和显示电路（1） 44键盘工作原理由图可见：16个键分两部分，十个数字键09；六个命令键AF。CPU每次通过接口对某一行Xi输出扫描信号0、列线Yj的状态来确定键闭合的位置。列线Y接+5v/无安键时，行X和列Y线断开，列线Y1Y4呈现高电平。当某一按键闭合时，该键所在行、列线短接。若该行线输出为0，则该列线电平被拉成0（其余3根列线仍为1），此时CPU可判断出按键闭合所在行、列及键号。 为了便于CPU处理。将行、列信号拼装成一个字节，然后
10、求反得到4号键对应的“特征字”，也叫键值。即：列线Y 行线X CPU操作时，先输出行有效信号，再输入列信号，经过拼装、求反得到键值，由于这种对应是唯一的，所以根据上述关系可求出其他键值如下：键盘上的字符0123456789ABCDEF键值81H82H42H22H84H44H24H88H48H28H18H14H12H11H21H41HCPU得到键值后，很容易判断按键闭合号码。不同的接线方式，得到键值可能不同，但键号和键值的对应关系是唯一的。（2） LED动态显示方式按图从左向右轮流显示8位LED的位选码为 六、软件设计：系统软件采用模块化程序结构，主要由主程序、控制算法程序、系统初始化子程序、A
11、D转换程序、显示键盘子程序等组成。（一）主程序流程图（图1）（二）中断服务流程图（图2）8155初始化：A口为输入，B口为输出，设定时器及常数允许定时器T2益出中断允许定时器益出中断有关寄存器清零关中断开始开中断设堆栈指针等中断（图1）中断返回（图2）设中断服务程序首址HSI1输入为T2时钟源（三）数据处理和温度判断子程序（图3）Uik6AH?Uik80H?返回恢复现场调显示子程序调清零子程序设Pk=00HUikREGA左移6次设数据暂存区计算平均值数据取完否？累加数据右移6次取出数据设数据存放区首址设数据个数保护现场否是否是否EK-YY0?调PD子程序调清零子程序调显示子程序恢复现场返回设PK=0F0H清零子程序调调显示子程序恢复现场返回 设定保温值算EK=UOK-UIK是（图3）（四）乘法子程序流程图（五）、程序清单1）主程序清单 ORG 2000H DCW INT-T ORG 4080H MAIN： LD SP，#060H ；设堆栈指针 DI ；关中断 CLRB AD-COMMAND ；清有关寄器 CLRB INT-PEND CLR AX CLRB BX CLR EX CLRB DL CLRB EL CLR FX CLR GL CLR GH CLR HX LDB INT-M，#01H ；允许定时
