1、摘要：本文從硬件和軟件兩方面介紹了MCS51單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，對(duì)硬件原理圖和程序框圖作了簡(jiǎn)捷的描述。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：MCS51單片機(jī)；溫度；軟硬件；硬件原理圖；程序框圖；設(shè)計(jì)0引言引言在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開(kāi)關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對(duì)各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。采用MC

2、S51單片機(jī)來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，單片機(jī)對(duì)溫度的控制問(wèn)題是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到的問(wèn)題。本文以它為例進(jìn)行介紹，希望能收到舉一反三和觸類旁通的效果。1硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)以熱電偶為檢測(cè)元件的單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)電路原理圖如圖1所示。1.1溫度檢測(cè)和變送器溫度檢測(cè)和變送器溫度檢測(cè)元件和變送器的類型選擇與被控溫度的范圍和精

3、度等級(jí)有關(guān)。鎳鉻鎳鋁熱電偶適用于0℃1000℃的溫度檢測(cè)范圍，相應(yīng)輸出電壓為0mV41.32mV。變送器由毫伏變送器和電流電壓變送器組成：毫伏變送器用于把熱電偶輸出的0mV41.32mV變換成4mA20mA的電流；電流電壓變送器用于把毫伏變送器輸出的4mA20mA電流變換成05V的電壓。為了提高測(cè)量精度，變送器可以進(jìn)行零點(diǎn)遷移。例如：若溫度測(cè)量范圍為500℃1000℃，則熱電偶輸出為20.6mV41.32mV，毫伏變送器零點(diǎn)遷移后輸出4

4、mA20mA范圍電流。這樣，采用8位AD轉(zhuǎn)換器就可使量化溫度達(dá)到1.96℃以內(nèi)。1.2接口電路接口電路接口電路采用MCS51系列單片機(jī)8031，外圍擴(kuò)展并行接口8155，程序存儲(chǔ)器EPROM2764，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809等芯片。由圖1可見(jiàn)，在P2.0=0和P2.1=0時(shí)，8155選中它內(nèi)部的RAM工作；在P2.0=1和P2.1=0時(shí)，8155選中它內(nèi)部的三個(gè)IO端口工作。相應(yīng)的地址分配為：0000H00FFH8155內(nèi)部RAM010

5、0H命令狀態(tài)口0101HA口0102HB口0103HC口0104H定時(shí)器低8位口0105H定時(shí)器高8位口8155用作鍵盤(pán)LED顯示器接口電路。圖2中鍵盤(pán)有30個(gè)按鍵，分成六行（L0L5）五列（R0R4），只要某鍵被按下，相應(yīng)的行線和列線才會(huì)接通。圖中30個(gè)按鍵分三類：一是數(shù)字鍵09，共10個(gè)；二是功能鍵18個(gè)；三是剩余兩個(gè)鍵，可定義或設(shè)置成復(fù)位鍵等。為了減少硬件開(kāi)銷，提高系統(tǒng)可靠性和降低成本，采用動(dòng)態(tài)掃描顯示。A口和所有LED的八段引線

6、相連，各LED的控制端G和8155C口相連，故A口為字形口，C口為字位口，8031可以通過(guò)C口控制LED是否點(diǎn)亮，通過(guò)A口顯示字符。1.3溫度控制電路溫度控制電路8031對(duì)溫度的控制是通過(guò)雙向可控硅實(shí)現(xiàn)的。如圖一所示，雙向可控硅管和加熱絲串接在交流220V、50Hz市電回路。在給定周期T內(nèi)，8031只要改變可控硅管的接通時(shí)間即可改變加熱絲的功率，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的?？煽毓杞油〞r(shí)間可以通過(guò)可控硅控制極上觸發(fā)脈沖控制。該觸發(fā)脈沖由8031

7、用軟件在P1.3引腳上產(chǎn)生，在過(guò)零同步脈沖同步后經(jīng)光電耦合管和驅(qū)動(dòng)器輸出送到可控硅的控制極上。3.溫度控制的算法和程序框圖溫度控制的算法和程序框圖圖3主程序框圖3.1溫度控制算法溫度控制算法通常，電阻爐爐溫控制都采用偏差控制法。偏差控制的原理是先求出實(shí)測(cè)爐溫對(duì)所需爐溫的偏差值，然后對(duì)偏差值處理獲得控制信號(hào)去調(diào)節(jié)電阻爐的加熱功率，以實(shí)現(xiàn)對(duì)爐溫的控制。在工業(yè)上，偏差控制又稱PID控制，這是工業(yè)控制過(guò)程中應(yīng)用最廣泛的一種控制形式，一般都能收到