MCS-51单片机温度控制系统的设计

单片机温度限制系统的设计MCS-51引言在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数例如在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都须要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和限制采纳MCS-51单片机来对温度进行限制，不仅具有限制便利、组态简洁和敏捷性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量因此，单片机对温度的限制问题是一个工业生产中常常会遇到的问题本文以它为例进行介绍，希望能收到举一反三和触类旁通的效果1硬件电路设计以热电偶为检测元件的单片机温度限制系统电路原理图如图1所示

1.1温度检测和变送器温度检测元件和变送器的类型选择与被控温度的范围和精度等级有关银铭/银铝热电偶适用于0C-1000C的温度检测范围，相应输出电压为0mV-

41.32mV0图4中断服务程序框图从P13箱出越限计基誉+1T1初蛤化越限N次说度标度转镇上限极善帙复现场返回对于•般线性仪表来说，标度转换公式为:Tx=AO+Am-AO其中，AO为一次测量仪表的下限；Am为一次测量仪表的上限；Vx为实际测量值（工程量）；Vm为仪表上限对应的数字量V0为仪表下限对应的数字量4其它限制算法不同的限制对象，所采纳的算法有所不同例如对「热惯性大、时间滞后明显、耦合强、难「建立精确数学模型的大型立式淬火炉，可以采纳人工智能模糊限制算法，通过对淬火炉电热元件通断比的调整，实现对炉温的自动限制，也可以采纳仿人智能限制（SHIC）算法和PID限制算法的联合限制方案，实际应用时应敏捷运用5结束语MCS-51单片机，体积小，重量轻，抗干扰实力强，对环境要求不高，价格低廉，牢靠性高，敏捷性好，即使是非电子计算机专业人员，通过学习一些专业基础学问以后也能依靠自己的技术力气，来开发所希望的单片机应用系统本文的温度限制系统，只是单片机广泛应用于各行各业中的一例，信任读者会依靠自己的聪慧才智，使单片机的应用更加广泛化参考文献⑴陈明荧.8051单片机课程设计实训教材北京:清华高校出版社2023

[2]胡汉才.单片机原理及其接口技术北京:清华高校出版社1995

[3]徐淑华程退安姚万生.单片机微型机原理及应用哈尔滨工业高校出版社1994变送器由亳伏变送器和电流/电压变送器组成:亳伏变送器用于把热电偶输出的0mV-

41.32mV变换成4mA-20mA的电流；电流/电压变送器用于把亳伏变送器输出的4mA-20mA电流变换成0-5V的电压为了提高测量精度，变送器可以进行零点迁移例如若温度测量范围为500C-1000C,则热电偶输出为

20.6mV-

41.32mV,亳伏变送器零点迁移后输出4mA-20mA范围电流这样，采纳8位A/D转换器就可使量化温度达到

1.96C以内

1.2接口电路接口电路采纳MCS-51系列单片机8031,外围扩展并行接口8155,程序存储器EPROM2764,模数转换器ADC0809等芯片由图1可见，在P

2.0=0和P

2.1=0时，8155选中它内部的RAM工作；在P

2.0=1和P

2.1=0时，8155选中它内部的三个I/O端口工作相应的地址安排为0000H-00FFH8155内部RAM0100H吩咐/状态口0101H A□0102H B口0103H C口0104H定时器低8位口0105H定时器高8位口8155用作键盘/LED显示器接口电路图2中键盘有30个按键，分成六行（L0-L5）五列（R0-R4）,只要某键被按下，相应的行线和列线才会接通图中30个按键分三类:一是数字键0-9,共10个；二是功能键18个；三是剩余两个键，可定义或设置成复位键等为了削减硬件开销，提高系统牢靠性和降低成本，采纳动态扫描显示A口和全部LED的八段引线相连，各LED的限制端G和8155C口相连，故A口为字形口，C口为字位口，8031可以通过C口限制LED是否点亮，通过A口显示字符中国单片机资讯网http:〃EL c

51.cn/・・IS-一图1单片机温度限制系统-——过羊年电路原理图§§§耨打q9M IffKhlFpWHfiW♦:灯Q市单片机温度限制系统的设计MCS-51中国单片机资讯网www.c

51.cn/开始设定堆栈指针清标志和暂存单TO初始化CPU开中断图3主程序框图

3.1温度限制算法通常，电阻炉炉温限制都采纳偏差限制法偏差限制的原理是先求出实测炉温对所需炉温的偏差值，然后对偏差值处理获得限制信号去调整电阻炉的加热功率，以实现对炉温的限制在工业上，偏差限制又称PID限制，这是工业限制过程中应用最广泛的一种限制形式，一般都能收到令人满足的效果

3.2温度限制程序框图温度限制程序的设计应考虑如下1）键盘扫描、键码识别和温度显示；2）炉温采样、数字滤波；3）数据处理；4）越限报警和处理；5）PID计算、温度标度转换主程序框图主程序包括8031本身的初始化、并行接口8155初始化等等大体说来，本程序包括设置有关标记、暂存单元和显示缓冲区清零、T0初始化、CPU开中断、温度显示和键盘扫描等程序

3.

2.2中断服务程序框图T0中断服务程序是温度限制系统的主体程序，用于启动数/模转换器、读入采样数据、数字滤波、越限温度报警和越限处理、PID计算和输出可控硅的触发脉冲等P

1.3引脚上输出的该同步触发脉冲宽度由T1计数器的溢出中断限制，8031利用等待T1溢出中断的空闲时间（形成P

1.3输出脉冲顶宽）完成把本次采样值转换成显示值而放入显示单元缓冲区和调用温度显示程序8031从T1中断服务程序返回后即可复原现场和返回主程序

3.

2.3主要子服务程序框图主要服务子程序包括温度检测采样及数字滤波子程序、带符号双字节乘法子程序和标度转换子程序目的是把实际采样取得的二进制值转换成BCD码形式的温度值，然后存放到显示缓冲区中，供显示了•程序调用中国单•片机资讯网http:〃EL c

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