本科畢業(yè)論文(設(shè)計)題目：基于單片機(jī)對加熱爐溫度控制系統(tǒng)二O一〇年6月1日

目錄摘要 -2-緒論 -3-第1章單片機(jī)對加熱爐溫度控制簡介 -4-第2章單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)造及引腳作用簡介 -5-2.1單片機(jī)內(nèi)部模塊 -5-2.1.1MCS-51單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)造 -5-2.1.2主電源引腳 -6-2.1.3外接晶體引腳 -6-2.1.4MCS-51輸入/輸出引腳 -6-2.1.5MCS-51控制線 -6-2.2單片機(jī)外總線構(gòu)造 -7-2.3MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 -7-第三章硬件系統(tǒng)設(shè)計 -8-3.1總體設(shè)計 -8-3.2程序存儲器擴(kuò)展 -9-3.3溫控模塊設(shè)計 -10-3.48155接口電路 -11-3.4.18155簡介 -11-3.4.28155RAM和I/O口地址編碼 -11-3.5A/D轉(zhuǎn)換電路 -12-3.5.1引腳構(gòu)造 -13-3.6可控硅控制電路 -13-第四章軟件系統(tǒng)設(shè)計 -15-4.1主程序 -15-4.2T0中斷服務(wù)程序 -16-4.3采樣子程序 -18-4.4數(shù)字濾波程序 -18-總結(jié) -20-參照文獻(xiàn) -21-附錄 -22-程序清單 -22-

基于單片機(jī)對加熱爐溫度控制系統(tǒng)摘要隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們需要對各中加熱爐中溫度進(jìn)行監(jiān)測和控制。采用單片機(jī)來對她們控制不但具備控制以便，簡樸和靈活性大等長處，并且可以大幅度提高被控溫度技術(shù)指標(biāo)，從而可以大大提高產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量。本設(shè)計采用無ROM8031作為主控制芯片。8031接口電路有8155、2764。8155用于鍵盤/LED顯示屏接口，2764可作為8031外部ROM存儲器。其中溫度控制電路是通過可控硅調(diào)功器實現(xiàn)。雙向可控硅管和加熱絲串聯(lián)接在交流220V，50HZ交流試點回路，在給定周期內(nèi)，8031只要變化可控硅管接通時間便可變化加熱絲功率，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度目。核心字：溫度控制；接口電路；可控硅TemperatureControlSystemofheatingfurnaceBasedonSCMAbstractAlongwithnationaleconomydevelopment，thepeopleneedtoeachheatingfurnacethetemperaturecarryonthemonitorandthecontrol.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緒論溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從國內(nèi)生產(chǎn)溫度控制器來講，總體發(fā)展水平依然不高，同日本、美國、德國等先進(jìn)國家相比，依然有著較大差距。成熟溫控產(chǎn)品重要以“點位”控制及常規(guī)PID控制器為主，它們只能適應(yīng)普通溫度系統(tǒng)控制，而用于較高控制場合智能化、自適應(yīng)控制儀表，國內(nèi)技術(shù)還不十提成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用控制儀表較少。隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及加入WTO，國內(nèi)政府及公司對此都非常注重，對有關(guān)公司資源進(jìn)行了重組，相繼建立了某些國家、公司研發(fā)中心，開展創(chuàng)新性研究，使國內(nèi)儀表工業(yè)得到了迅速發(fā)展。隨著新技術(shù)不斷開發(fā)與應(yīng)用，近年來單片機(jī)發(fā)展十分迅速，一種以微機(jī)應(yīng)用為主新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起，單片機(jī)應(yīng)用已經(jīng)滲入到電力、冶金、化工、建材、機(jī)械、食品、石油等各個行業(yè)。老式溫度采集辦法不但費時費力，并且精度差，單片機(jī)浮現(xiàn)使得溫度采集和數(shù)據(jù)解決問題可以得到較好解決。溫度是工業(yè)對象中一種重要被控參數(shù)。然而所采用測溫元件和測量辦法也不相似；產(chǎn)品工藝不同，控制溫度精度也不相似。因而對數(shù)據(jù)采集精度和采用控制辦法也不相似。老式控制方式以不能滿足高精度，高速度控制規(guī)定，如溫度控制表溫度接觸器，其重要缺陷是溫度波動范疇大，由于她重要通過控制接觸器通斷時間比例來達(dá)到變化加熱功率目，受儀表自身誤差和交流接觸器壽命限制，通斷頻率很低。近幾年來迅速發(fā)展了各種先進(jìn)溫度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法控制等。這些控制技術(shù)大大提高了控制精度，不但使控制變得簡便，并且使產(chǎn)品質(zhì)量更好，減少了產(chǎn)品成本，提高了生產(chǎn)效率。本系統(tǒng)所使用加熱器件是電爐絲，功率為三千瓦，規(guī)定溫度在400～1000℃。靜態(tài)控制精度為2.43℃本設(shè)計使用單片機(jī)作為核心進(jìn)行控制。單片機(jī)具備集成度高，通用性好，功能強(qiáng)，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用以便等獨特長處，在數(shù)字、智能化方面有廣泛用途。本系統(tǒng)使用8031單片機(jī)，使溫度控制大為簡便。

第1章單片機(jī)對加熱爐溫度控制簡介加熱爐是將物料或工件加熱設(shè)備。按熱源劃分有燃料加熱爐、電阻加熱爐、感應(yīng)加熱爐、微波加熱爐等。應(yīng)用遍及石油、化工、冶金、機(jī)械、熱解決、表面解決、建材、電子、材料、輕工、日化、制藥等諸多行業(yè)領(lǐng)域。加熱爐按爐溫分布，爐膛沿長度方向可分為預(yù)熱段、加熱段和均熱段。單片機(jī)溫度控制是數(shù)字控制系統(tǒng)一種應(yīng)用。本系統(tǒng)所使用加熱爐為電加熱爐，爐絲功率為3kw，系統(tǒng)規(guī)定爐膛恒溫，誤差為士2℃,單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)是以MS-5l單片機(jī)為控制核心，輔以采樣反饋電路，驅(qū)動電路，晶閘管主電路對電爐爐溫進(jìn)行控制微機(jī)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)原理框圖如圖1.1所示，其基本控制原理為：：用鍵盤將溫度設(shè)定值送入單片機(jī)，啟動運營后，通過信號采集電路將溫度信號采集到后，送到A/D轉(zhuǎn)換電路將信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行PID控制運算，將控制量輸出，控制電阻爐加熱給定值采樣電路輸出溫度被控對象晶閘管主電路驅(qū)動電路8031控制電路 給定值采樣電路輸出溫度被控對象晶閘管主電路驅(qū)動電路8031控制電路圖1.1原理框圖

第2章單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)造及引腳作用簡介單片微型計算機(jī)（SingleChipMicrocomputer）簡稱單片機(jī)，是指在一塊芯片上集成了中央解決器CPU、隨機(jī)存儲器RAM、程序存儲器ROM或EPROM、定期器/計數(shù)器、中斷控制器及串型和并行I/O接口等部件。單片機(jī)重要應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，用來實現(xiàn)對信號檢測、數(shù)據(jù)采集以及相應(yīng)用對象控制。它具備體積小、重量輕、價格低、可靠性高、耗電少和靈活機(jī)動等許多長處。單片機(jī)是微型計算機(jī)一種重要分支，特別合用于智能控制系統(tǒng)?；诮?jīng)濟(jì)上考慮，以及本次設(shè)計加熱爐精度規(guī)定，選用8031單片機(jī)作為中央解決器。8031是MCS－51系列單片機(jī)一種型號，在MCS－51系列單片機(jī)中尚有8051、8032、80C31等。2.1單片機(jī)內(nèi)部模塊2.1.1MCS-51單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)造MCS-51系列單片機(jī)構(gòu)成構(gòu)造中包括運算器、控制器、片內(nèi)存儲器、4個I/O口、串行圖2.1單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)造框圖口、定期器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、振蕩器等功能部件。圖2.1中SP是堆棧指針寄存器，PC是程序計數(shù)器，PSW是程序狀態(tài)字寄存器，DPTR是數(shù)據(jù)指針寄存器。2.1.2主電源引腳Vcc（40腳）：接+5V電源正端。Vss（20腳）：接+5V電源地端。2.1.3外接晶體引腳XTAL1（19腳）和XTAL2（18腳）：接外部晶振兩個引腳。2.1.4MCS-51輸入/輸出引腳MCS-51單片機(jī)有4個I/O端口，共32根I/O線，4個端口都是準(zhǔn)雙向口。每個口都包括一種鎖存器，即專用寄存器P0-P3，一種輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器。為以便起見，咱們把4個端口和其中鎖存器都統(tǒng)稱P0-P3。在訪問片外擴(kuò)展存儲器時，低8位地址和數(shù)據(jù)由P0口分時傳送，高8位地址由P2口傳送。在無片外擴(kuò)展存儲器系統(tǒng)中，這4個口每一位均可作為雙向I/O口使用。P0口：可作為普通I/O口用，但應(yīng)用系統(tǒng)采用外部總線構(gòu)造時，它分時作低8位地址和8位雙向數(shù)據(jù)總線用。P1口：每一位均可獨立作為I/O口。P2口：可作為普通I/O口用，但應(yīng)用系統(tǒng)采用外部系統(tǒng)采用總線構(gòu)造時，它分時作為高8位地址線。P3口：雙功能口。作為第一功能使用時同P1口，每一位均可獨立作為I/O口。此外，每一位均具備第二功能，每一位兩個功能不能同步使用。2.1.5MCS-51控制線RST/Vpd（9腳）：RST即為RESET，Vpd為備用電源。該引腳為單片機(jī)上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng)單片機(jī)震蕩工作時，該引腳上將浮現(xiàn)持續(xù)兩個機(jī)器周期高電平，這時可實現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)回答到初始狀態(tài)。當(dāng)Vcc發(fā)生故障，減少到低電平規(guī)定值或掉電時，該引腳上可接備用電源Vpd（+5V）為內(nèi)部RAM供電，以保證RAM中數(shù)據(jù)不丟失。ALE/PROG（30腳）：地址鎖存有效信號輸出端。ALE在每個機(jī)器周期內(nèi)輸出兩個脈沖。在訪問片外程序存儲器期間，下降沿用于控制鎖存P0輸出端低八位地址；在不訪問片外程序存儲器期間，可作為對外輸出時鐘脈沖或用于定期目。PSEN（29腳）：片外程序存儲器選通信號輸出端，低電平有效。在從外部程序存儲器讀取指令或常數(shù)期間，每個機(jī)器周期內(nèi)該信號有效兩次，并通過數(shù)據(jù)總線P0口讀回指令或常數(shù)。在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器期間，該信號將不浮現(xiàn)。EA/VPP（31腳）：EA為片外程序存儲器選通斷。該引腳有效（低電平）時，只選用片外程序存儲器，否則單片機(jī)上電或復(fù)位后選用片內(nèi)程序存儲器。對于片內(nèi)尚有EPROM機(jī)型，在編程期間，此引腳用作12V編程電源Vpp輸入端。2.2單片機(jī)外總線構(gòu)造微型計算機(jī)大多數(shù)CPU外部均有單獨地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線，而MCS—51單片機(jī)由于受到芯片管腳限制，數(shù)據(jù)線和地址線（低8位）是復(fù)用，并且是I/O口兼用。為了將它們分離開來，以便同單片機(jī)之外芯片對的地相連，經(jīng)常在單片機(jī)外部加地址鎖存器來構(gòu)成與普通CPU相類似三總線，如圖2.2所示。 圖2.22.3MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展普通狀況下，采用MCS-51系列單片機(jī)最小系統(tǒng)只能用于某些很簡樸應(yīng)用場合，在此狀況下直接使用單片機(jī)內(nèi)部存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、定期功能、中斷功能、I/O端口等，構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)成本較低。單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展辦法有并行擴(kuò)展法和串行擴(kuò)展法兩種。并行擴(kuò)展法是運用單片機(jī)三種線（AB、DB、CB）進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展；串行擴(kuò)展法是運用SPI三線總線或I2C第三章硬件系統(tǒng)設(shè)計3.1總體設(shè)計系統(tǒng)控制主電路是由8031及其外圍芯片，及某些輔助某些構(gòu)成。如圖3.1所示。803174Ls3732764過零信號發(fā)生器8155ADC0809傳感檢測電路溫控電路電爐803174Ls3732764過零信號發(fā)生器8155ADC0809傳感檢測電路溫控電路電爐鍵盤與顯示 圖3.1總體設(shè)計原理圖3.2程序存儲器擴(kuò)展8031片內(nèi)不帶ROM，采用8031芯片時，須擴(kuò)展程序存儲器。用作程序存儲器芯片重要有EPROM和EEPROM。由于EPROM價格低廉、性能可靠，因此本次設(shè)計用EPROM.EPROM是紫外線可擦除電可編程半導(dǎo)體只讀存儲器，掉電后信息不會丟失。EPROM中程序普通通過專門編程器可寫入。慣用EPROM芯片重要有：2716、2732、2764、27128、27256等。擴(kuò)展程序存儲器時，普通擴(kuò)展容量不不大于256字節(jié)，因而，除了由P0口提供低8位地址線外，還需由P2口提供若干地址線，最大擴(kuò)展范疇位64K字節(jié)，即需16位地址線。詳細(xì)辦法是CPU應(yīng)向EPROM提供三種信號線。即A：數(shù)據(jù)總線：P0口接EPROMO0-O7。B：地址總線：P0口經(jīng)鎖存器向EPROM提供地址低8位，P2口提供高8位地址以及片選線。C：控制總線：PSEN片外程序存儲器取指令控制信號，接EPROMOE，ALE—接鎖存器G。EA接地。結(jié)合本次設(shè)計，選取擴(kuò)展型號為2764。8031與2764連接圖如圖3.2所示。圖3.22764與8031連接圖3.3溫控模塊設(shè)計溫度檢測元件和變送器選取和被控溫度及精度級別關(guān)于。本設(shè)計采用鎳鉻/鎳鋁熱電偶，此電偶用于0℃～1000℃溫度測量范疇。系統(tǒng)功能和系統(tǒng)工作工程為：反映爐溫?zé)犭娕迹糜诓杉癄t內(nèi)溫度信號，將采集到信號經(jīng)冷端補償后送運算放大器放大，由變送器將熱電偶信號（溫度信號）變?yōu)殡娏鬏敵觯儆筛呔茈娏?電壓變換器將電流信號變?yōu)樵瓌t電壓信號，將放大電壓送入采樣保持器和轉(zhuǎn)換電路后得到與爐溫相應(yīng)數(shù)字量詳細(xì)設(shè)計為，將溫度傳感器輸出電流信號Iin，輸入到電流/電壓轉(zhuǎn)換電路，在采樣電阻R1上獲得相應(yīng)電壓分量VR=R1*Iin，并將該值通過由R2，C1構(gòu)成帶有一定延時(時間與溫度傳感器響應(yīng)時間相相應(yīng))作用低通濾波電路后，輸入到放大器A1正相端。由于傳感器輸出4mA時，在取樣電阻上電壓不等于零，直接經(jīng)模仿/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后數(shù)字量也不等于零，因此單片機(jī)不能直接運用，這樣運用穩(wěn)壓管產(chǎn)生一種精準(zhǔn)基準(zhǔn)電壓Vref與R3。RW1構(gòu)成可調(diào)分壓電路，通過調(diào)節(jié)RW1可以獲得精準(zhǔn)Vx=(Rx/RW1)Vref，該值可用于抵消4mA電流在取樣電阻上產(chǎn)生壓降，因此當(dāng)溫度傳感器為最小值4mA時，A12腳與3腳之間電壓差基本為0V。與A1相連C2、R3、R4、R5構(gòu)成帶有積分校正放大電路，積分校正會增長系統(tǒng)慣性，對變化較快信號起阻尼作用。通過恰當(dāng)調(diào)節(jié)電阻就可以獲得抱負(fù)比例增益，再將通過解決溫度傳感器感測到電信號VT放大后，送入下一級差值放大電路負(fù)相端。系統(tǒng)爐溫工藝曲線經(jīng)分段換算后轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電壓數(shù)據(jù)，再通過進(jìn)制轉(zhuǎn)換后存入E2PROM中。當(dāng)系統(tǒng)投入運營后，為了實現(xiàn)誤差測量，單片機(jī)根據(jù)時鐘定期器，按一定期間間隔將數(shù)據(jù)通過總線傳至DAC0832數(shù)據(jù)寄存器，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后模仿電壓VTS，從運放A2送入由A3、R6、R7、R8和R9構(gòu)成差值檢測放大電路正相端，與通過轉(zhuǎn)換采樣電壓值VT作差，得到差值△VT放大后送入A/D轉(zhuǎn)換器0809。此外，變送器由毫伏變送器和電流/電壓變送器構(gòu)成：毫伏變送器用于把熱電偶輸出0-41.32mV變換成0-10mA范疇內(nèi)電流；電流/電壓變送器用于把毫伏變送器輸出0-10MA電流變換成0-5V范疇電壓。為了提高精度，變送器可以進(jìn)行零點遷移。例如：若溫度測量范疇為400℃～10003.48155接口電路3.4.18155簡介8155是Intel公司研制通用I/O接口芯片。MCS-51和8155相連不但可為外部設(shè)備提供兩個8位I/O端口（A口和B口）和一種6位（C口），并且也可為CPU提供一種256字節(jié)RAM存儲器和一種14位定期器/計數(shù)器，因此8155廣泛用于MCS-51系統(tǒng)中。MCS-51單片機(jī)可以和8155直接連接而不需要任何外加邏輯器件，就可為系統(tǒng)增長256個字節(jié)片外RAM、22位I/O口線以及一種14位定期器。P0口輸出低8位地址不必再另加鎖存器，可直接與8155AD0-AD7相連，既可作低8位地址總線，又可作數(shù)據(jù)總線。從P0口傳送過來地址信息在ALE作用下在8155內(nèi)部被鎖存。高8位地址由及IO/地址控制線決定，因而在圖中連接狀態(tài)下，可以擬定各個端口地址：RAM地址范疇：FC00H~FCFFH命令/狀態(tài)口：FD00H；PA口：FD01H；PB口： FD02H；PC口：FD03H；定期器低8位：FD04H；定期器高8位：FD05H3.4.28155RAM和I/O口地址編碼8155在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中是16位地址數(shù)據(jù)，其高8位由片選線提供，而低8位地址為片內(nèi)地址。當(dāng)IOM/=0時，單片機(jī)對8155內(nèi)RAM讀/寫，RAM低8位編址為00~FFH；當(dāng)IO/M=1時，單片機(jī)對8155中I/O口進(jìn)行讀/寫。8031與8155連接如圖和鍵盤顯示連接圖如圖3.3所示 圖3.33.5A/D轉(zhuǎn)換電路ADC0809是一種典型A/D轉(zhuǎn)換芯片，為逐次逼近式8位CMOS型A/D轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)有8路模仿選通開關(guān)、三態(tài)輸出鎖存器以及相應(yīng)通道地址鎖存與譯碼電路。ADC0809可解決8路模仿量輸入，且有三態(tài)輸出能力，既可與各種微解決器相連，也可單獨工作。輸入輸出與TTL兼容。8路8位A／D轉(zhuǎn)換器，即辨別率8位。具備轉(zhuǎn)換起?？刂贫恕＾D(zhuǎn)換時間為100μs，單個＋5V電源供電，模仿輸入電壓范疇0～＋5V，不需零點和滿刻度校準(zhǔn)。一方面輸入3位地址，并使ALE＝1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模仿輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動A／D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，批示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A／D轉(zhuǎn)換完畢，EOC變?yōu)楦唠娖?，批示A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束，成果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當(dāng)OE輸入高電平時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換成果數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。A/D轉(zhuǎn)換是把從熱電偶接受到溫度模仿量轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)字量輸送到單片機(jī)里，以便可以用單片機(jī)進(jìn)行控制。3.5.1引腳構(gòu)造（1）IN7~IN0：8條模仿量輸入通道（2）地址輸入和控制線：4條（3）數(shù)字量輸出及控制線：11條（4）電源線及其她：5條輸入為8個可選通模仿量IN0-IN7。至于ADC轉(zhuǎn)換器接受哪一路輸入信號由地址A、B、C控制8路模仿開關(guān)實現(xiàn)。同一時刻，ADC0809只接受一路模仿量輸入，不同步刻對8路模仿量進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。3.5.20809與8031連接圖3.40809與8031連接3.6可控硅控制電路圖3.5可控硅功輸出與通斷時間關(guān)系8031對溫度控制是通過可控硅調(diào)控器實現(xiàn)?？煽毓韫敵雠c通斷時間關(guān)系草圖如圖3.5所示。雙向可控硅管和加熱絲串聯(lián)接在交流220V，50Hz交流試點回路。在給定周期T內(nèi)，8031只要變化可控硅管接通時間便可變化加熱絲功率，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度目。圖3.5示出了可控硅管在給定周期T內(nèi)具備不同接通時間狀況。顯然，可控硅在給定周期T100%時間內(nèi)接通功率最大。可控硅接通時間可以通過可控硅控制板上控制脈沖控制。該觸發(fā)脈沖由8031用軟件在P1.3引腳上產(chǎn)生，受過零同步脈沖后經(jīng)光偶管和驅(qū)動器輸送到可控硅控制極上。偏差控制原理是先求出史冊爐溫對所需爐溫偏差值，然后對偏差值解決而獲得控制信號去調(diào)節(jié)電阻爐功率，以實現(xiàn)對電阻爐爐溫控制。在工業(yè)上，偏差控制又稱為PID控制，這是工業(yè)控制中慣用控制形式，普通能收到令人滿意效果?？刂普摳嬖V人們，PID控制抱負(fù)方程是：（3.1）式中e—測量值與給定值之間偏差;TD—微分時間:T-積分時間;（3.2）KP—調(diào)節(jié)器放大系數(shù).將上式離散化得到數(shù)字PID位置式算法式中在位置式算法基本之上得到數(shù)字PID增量式算法：（3.3）

第四章軟件系統(tǒng)設(shè)計這次程序軟件設(shè)計重要運用KeilμVison3軟件，這個軟件是德國KeilSoftware公司推出51系列兼容單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)。μVison3是集成可視化Windows操作界面，其提供了豐富庫函數(shù)和各種編譯工具，可以對51系列單片機(jī)以及和51系列兼容絕大某些類型單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計。KeilμVison系列可以支持單片機(jī)C51程序設(shè)計語言，也可以直接進(jìn)行匯編語言設(shè)計與編譯。KeilμVison系列集成開發(fā)環(huán)境最高版本是μVison3，版本號為V8.08。KeilμVison系列是一種非常先進(jìn)編譯器，受到廣大單片機(jī)設(shè)計者廣泛使用。其重要特點如下：①支持匯編語言、C51語言等各種單片機(jī)設(shè)計語言；②可視化文獻(xiàn)管理，界面和諧；③支持豐富產(chǎn)品線，除了51及其兼容內(nèi)核單片機(jī)外，還新增長了對ARM內(nèi)核產(chǎn)品支持；④具備完善編譯連接工具；⑤具備豐富仿真調(diào)試功能，可以仿真串口、并口、A/D、D/A、定期器/計數(shù)器以及中斷等資源，同步也可以和外部仿真器聯(lián)合進(jìn)行在線調(diào)試；⑥內(nèi)嵌RTX-51實時多任務(wù)操作系統(tǒng)；⑦支持在一種工作空間中進(jìn)行多項目程序設(shè)計。⑧支持多級代碼優(yōu)化。4.1主程序主程序重要完畢加熱控制系統(tǒng)各部件初始化和實現(xiàn)各功能子程序調(diào)用，以及實際測量中各個功能模塊協(xié)調(diào)在無外部中斷申請時，單片機(jī)通過循環(huán)對外部溫度進(jìn)行實時顯示。應(yīng)當(dāng)注意：由于T0被設(shè)定為計數(shù)器方式2，初值為06H，故它溢出中斷時間為250個過零同步脈沖。為了系統(tǒng)正常工作，T1中斷服務(wù)程序執(zhí)行時間必要滿足T0制一時間規(guī)定，由于T1中斷是嵌套在T0中斷之中。主程序框圖如圖4.1圖4.1主程序流程圖4.2T0中斷服務(wù)程序T0中斷服務(wù)程序是溫度控制系統(tǒng)主程序，用于啟動A/D轉(zhuǎn)換器，讀如數(shù)據(jù)采樣，數(shù)字濾波，越權(quán)溫度報警和解決，PID計算和輸出可控硅同步觸發(fā)脈沖等。P1.3引腳上輸出該同步脈沖寬度由T1計數(shù)器溢出中斷控制，8031運用等待T1溢出中斷空隙時間完畢把本次采樣數(shù)值轉(zhuǎn)換成顯示值而放入顯示緩沖區(qū)和調(diào)用溫度顯示程序，8031從T1中斷服務(wù)程序返回后便可以恢復(fù)現(xiàn)場和返回主程序，以等待下次T0中斷。T0中斷服務(wù)程序框圖如圖4.2所示圖4.2T0中斷服務(wù)程序流程圖4.3采樣子程序流程圖如圖4.3采樣值始址送R0采樣值始址送R0采樣次數(shù)送R2所有采樣結(jié)束？A/D完畢？延時選同IN0啟動ADC所有采樣結(jié)束？A/D完畢？延時選同IN0啟動ADC返回NYNYNYNY4.3采樣子程序框圖4.4數(shù)字濾波程序數(shù)字濾波程序FILTER:用于濾去來自控制現(xiàn)場對采樣值干擾。本設(shè)計采用中值濾波數(shù)字濾波程序框圖如圖4.4

YYNNYYYYNYYN(2CH)送A(2CH)≠(2DH)?(2CH)>(2DH)?(2CH)→←(2DH)(2DH)≠(2EH)?(2DH)>(2EH)?(2CH)≠(2EH)?(2EH)>(2CH)?(2CH)送2AH返回(2EH)送2AH(2EH)送2AH(2DH)送2AH(2DH)送2AHN圖4.4數(shù)字濾波程序框圖總結(jié)本設(shè)計使用無ROM8031作為主控芯片進(jìn)行控制，單片機(jī)具備集成度高，通用性好，功能強(qiáng)，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用以便等獨特長處，在數(shù)字、智能化方面有廣泛用途。其中溫控系統(tǒng)采用鎳鉻/鎳鋁熱電偶，此電偶用于0℃～1000℃

參照文獻(xiàn)[1]蔡振江.單片機(jī)原理與應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，[2]賴壽宏.微型計算機(jī)控制技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.[3]王毓銀主編.數(shù)字電路邏輯設(shè)計.北京：高等教誨出版社，1999[4]清源計算機(jī)工作室編著.Protel99原理圖與PCB及仿真.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[5]索雪松等.傳感器與信號解決電路.北京：中華人民共和國水利水電出版社，[6]李華等.單片機(jī)實用接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，[7]陸子明.單片機(jī)設(shè)計與應(yīng)用基本教程.北京:北京國防工業(yè)出版社,[8]孫炳達(dá).自動控制原理.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，[9]沙占友.王曉君.數(shù)字化測量.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[10]李廣弟.單片機(jī)基本.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，

附錄程序清單主程序：ORG0100HDISM0DATA78HDISM1DATA79HDISM2DATA7AHDISM3DATA7BHDISM4DATA7CHDISM5DATA7DHMOVSP，#50H；50H送SPCLR5EH；清本次越限標(biāo)志CLR5FH；清上次越限標(biāo)志CLRA；清累加器AMOV2FH，AMOV30H，AMOV3BH，AMOV3CH，A 清暫存單元MOV3DH，AMOV3EH，AMOV44H，AMOVDISM0，AMOVDISM1，AMOVDISM2，AMOVDISM3，A 清顯示緩沖區(qū)MOVDISM4，AMOVDISM5，AMOVTMOD，#56HMOVTL0，#06HMOVTH0，#06HCLRPT0SETBTR0SETBET0SETBEALOOPACALLDISPLY；調(diào)用顯示程序ACALLSCAN；調(diào)用掃描程序AJMPLOOP；等待中斷T0中斷服務(wù)程序：ORG000BHAJMPCT0CT0：PUSHACC；PUSHDPL； 保護(hù)現(xiàn)場PUSHDPH；SETBD5H；置標(biāo)志ACALLSAMPACALLFILTERCJNEA，42H，TPLWL：MOVC，5EHMOV5FH，CCLR5EHACALLUPLPOPDPHPOPDPLPOPACCRETI；中斷返回TPL：JNCTPL1CLR5FH；清上次越限標(biāo)志CJNEA，43H，MTPLHAT：SETBP1.1；若溫度不越限，則綠燈亮ACALLPIDMOVA，2FHCPLA；INCA； 對PID值求補，作為TL1值NM：SETBP1.3MOVTL1，AMOVTH1,#0FFH