《计算机控制技术温度控制系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机控制技术温度控制系统（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、河南机电高等专科学校计算机控制技术大作业课题名称：温度控制系统专业：笑嘻嘻思想班级：笑嘻嘻思想学号：笑嘻嘻思想7姓名：笑嘻嘻思想成 绩：2010年11月 17日设计任务书一、设计任务温度控制系统是比较常见的和典型的过程系统，温度是工业生产过程中重要的被 控参数之一，在冶金、机械、食品、化工等各类工业生产过程中广泛使用的各种 加热炉、热处理炉、反应炉，对工件的处理温度等均需要对温度严格控制。当今 计算机控制技术在这方面的应用，已使温度控制系统达到自动化、智能化，比过 去单纯采用电子线路进行PID调节的控制效果要好的多。二、设计方案及工作原理本设计是针对MCS-51型80C51系列单片机在检测和控
2、制方面的应用。在设 计中，首先介绍一下在设计中用到的一些重要芯片，如80C51、ADC0809. 74LS164 等，使读者在阅读过程中，对各个芯片的具体功能更加清晰；在温度采集电路设 计中，详细的介绍了温度采集与数据变换过程、LED数码管显示接口，并将设计 的流程图、源程序及电路图有序的列出，给人一种明了的感觉。下图为硬件实现电路的方框图：图1硬件实现方框图第一章系统设计要求和解决方案本设计是模拟温度的显示，温度经过热敏电阻转换为电压信号，经放大器放大后 进入单片机进行A/D转换成数字量后输出到静态显示部分，显示其温度值。其中 温度范围的计算原理：首先把A/D转换中电位器顺时针旋到底，即模拟
3、信号的输 入不衰减，选取两个温度状态T T，分别测量出其模拟输出电压VV ；根据ADC0809 1 21 2的输入范围在0到5伏，即可计算出温度极限。0伏时对应的温度T : T-（V-0）（T-T）/（V-V）L1121215伏时对应的温度T : T-（V-5）（T-T）/（V-V）H112121本设计中近似计算Th为150C，Tl为-50c。程序中温度的计算原理：首先用温度范围除以0到256 （即每个十六进制数的温 度增长率），然后乘以模拟转换的数字量，即得到升高的温度，再和最低温度相 加，就可以得到实际的温度值。其公式为：T+A （T-T ） /256 L X H Ltl：显示的最低温度t
4、h：显示的最高温度Ax：模拟电压所转换的数字量在A/D转换实验模块中模拟信号输入端的电位器可调节电压输入，用以模拟低温 状态下的温度显示，当电位器顺时针旋到底时，输入信号不衰减，显示温度与室 温相对应，用做数字显示温度表。第二章硬件系统1. MCS-51 芯片由于Intel公司的单片机问世早、产品系列齐全、兼容性强，得到了广泛的 应用，目前我国主要使用MCS-51系列的产品，尤以8031为多。这是因为8031 无片内ROM、应用灵活、价格便宜MCS-51是Intel公司的8位系列单片机，包 括51和52两个子系列。51子系列有8031、8051、8751;52子系列有8032、 8052。52
5、子系列的不同在于它多具有定时/计数器2及具有256B的内部数据存 1储器。2. ADC0809 芯片ADC0809是8位CMOS逐次逼近式A/D转换器。内部有8路模拟量输入和8位 数字量输出的A/D转换器，它是美国国家半导体公司的产品，是目前国内最广泛 的8位通用的A/D转换的芯片。3.74LS16474LS164为串行输入并行输出的移位寄存器，本设计是用74LS164把输入的串行 数转换成并行数输出。4. 温度传感器传统的模式温度传感器，如热电偶、热敏电阻和RTDS对温度的监控，在一 些温度范围内线性不好，需要进行冷端补偿或引线补偿；热惯性大，响应时间慢。 集成模拟温度传感器与之相比，具有灵
6、敏度高、线性度好、响应速度快等优点， 而且它还将驱动电路、信号处理电路以及必要的逻辑控制电路集成在单片IC上， 有实际尺寸小、使用方便等优点。常见的模拟温度传感器有LM3911、LM335、LM45、 AD22103电压输出型、AD590电流输出型。本方案选用AD590型(AD590M档) 电流输出式精密集成温度传感器。AD590是由美国模拟器件公司生产的单片集成 两端感温电流源。它兼有集成恒流源和集成温度传感器的特点，具有测温误差小、 动态阻抗高、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等优点。它的主要特性如下：(1) 流过器件电流的微安数等于器件所处环境温度的热力学温度(开尔文)度数。 即I
7、T/T=mA/K式中的IT为流过器件(AD590)的电流，单位明，T为温度，单位为K。(2) AD590 的测温范围为-55 C -+150 C。(3) AD590的电源电压范围为4V30V。电源电压从4V到6V变化，电流IT变化 1明，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正相电压和20 V反相电压。因而 器件反接也不会损坏器件。(4) 输出电阻为710MQ。(5) 精度高。AD590在出厂以前已经校对，精度高。因为流过AD590的电流于热力学温度 成正比，如两个电阻之和为1K,温度变化1 C，那么输出电压Vo变化为ImV /K。但由于AD590的增益有偏差，电阻也有误差，调整的方法与
8、对P-N结温 度传感器调整的方法相同。即，把AD590放于冰水混合物中，调整电位器，使 Vo = 273.2mV。或在室温下，例如25C条件下调整电位器使Vo = 273.2 + 25 = 298.2 (mV)。但这样调整只可以保证0 C或25 C附近有较高精度。图中用电位器R1调零点，用R2调增益，方法如下：在0oC时调整W1使输 出Vo = 273.2mV。然后在100 C时调W2使Vo = 373.2mV。然后反复多次，直至0 C 时Vo = 273.2mV，100 C时Vo = 373.2mV为止。最后在室温下进行校验。例如，若室温为25C，那么Vo应为298.2mV。0 C和100
9、C环境的产生方法：冰水混 合物是0 C的环境，沸水为100 C环境。表4-1AD590温度与电流的关系摄氏温度/ CAD590电流/uA经10K电压/V摄氏温度/ CAD590电流/uA经10K电压/V0273. 22. 73240313. 23. 13210283. 22. 83250323. 23. 23220293. 22. 93260373. 23. 73225298. 22. 982100373. 23. 73230303. 23. 0325. 外围设备接口电路单片机应用系统中，通常都要有人机对话功能。它包括人对应用系统的状态 干预与数据输入，以及应用系统向人报告运行状态和运行结果。
10、人对系统的状态 干预及数据输入的外部设备最常用的是功能键和键盘。如对系统状态实现干预的 功能键和向系统输入数据的数字键、拨码盘等。也有非接触式的，如遥控键盘， 远程开关以及语音输入接口等。系统向人报告运行状态和运行结果的外部设备最 常用的有各种报警指示灯、LED/LCD数码管显示器、CRT显示器和打印机。图4-2 为单片微型计算机应用系 统人机对话通道配置图。图3微型计算机应用系统人机对话通道配置图3除了人机对话通道外，单片机应用系统尚需被测信号输入通道（也称前向通 道）和控制对象的输出通道（也称后向通道），被测信号如电压、电流、温度、 压力、位移等，一般是模拟量，它需要传感器检测、放大变换，
11、然后人。转换成 数字量，才能被CPU接受。对系统控制对象，CPU 一般只能输出数字量，多数情 况下需要将数字量D/A转换成模拟量，然后去驱动控制对象。6. LED数码管显示接口在单片机应用系统中，如果需要显示的内容只有数码和某些字母，使用LED 数码管是一种较好的选择。LED数码管显示清晰、成本低廉、配置灵活，与单片 机接口简单易行。第三章电路图A79bfQ7MR1L389fg74LS164Y I 撰-b,cdef100abcdefg1abcdefg1abcdefg1abcdefg1a110K29*1k10K-5V1K2345VCC3456101123生56101123456101112888
12、93456101213815Ki321458HiADC080992074LS1642074LS373131120Q/ MR74LS16420Q7 MR74LS16422GND974LS0274LSQ7 MR29+5V6MHzT20pFI 20PF14-12VEA1L345610112328999Q7 MR74LS16492+5V2 22 22 2ADDDDD31L31L64 5 6 7 8323DXT9X2D PN EG LAN E PJ8234567BD DCD DCOAD DE LRAT1 b0 1 2 3 4 5 6 7QQQQQQQQp0 12 3 4 57aY pDaY pDa9Y
13、pDf eaY pD曰d g d-feQ0 AQ1 BQ2Q3Q4QCLKQ6Q0 AQ1 BQ2Q3Q4QCLKQ6ABQ0Q1Q2Q3Q4QCLKQ6Q0 AQ1 BQ2Q3Q4QCLKQ6Q0 AQ1 BQ2Q3Q4 QCLKQ6图4电路图01234567NNNNNNNNIIIIIIIIRESET第四章工作流程图第五章心得体会本设计中，是以温度采集及控制过程为总目标，以80C51单片机最小应用系 统为总控制中心，辅助设计有温度采样电路、A/D转换单元、5个LED数码管静 态串行显示器等。在设计过程中，遇到了许多问题，如设计初重点不明确，思绪 混乱，经过认真思考和老师的指导，才使自己思路明确，抓住重点，不懂就问， 在很短的时间内系统有序的完成。温度控制是工业过程控制中一个重要参数，它 从原始的电子线路PID控制到计算机智能控制系统，已使温度过程控制系统达到 自动化、智能化，比过去单纯采用电子线路进行PID调节的控制效果要好许多。 了解到温度控制的重
