MCS-51單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2764是8K EPROM型器件。8031的PSEN和2764的OE相連，P2.5和CE相連，所以2764的地址空間為：0000H--- 1FFFH，ADC0809的0通道（IN0 其他輸入端可作備用）和變送器的輸出端相連，所以從通道0（IN0）上輸入的0V--+5V范圍的模擬電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后可由8031通過(guò)程序從P0口輸入到它的內(nèi)部RAM單元，在P2.2=0和WR=0時(shí)，8031可使ALE和START變?yōu)楦唠娖蕉鴨?dòng)ADC0809工作；在P2.2=0和RD=0 時(shí)，8031可以從ADC0809接收A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。也就是說(shuō)ADC0809可以視為8031的一個(gè)外部RAM單元，地址為03F8H（地址重復(fù)范圍很大），因此，8031執(zhí)行如下程序可以啟動(dòng)ADC0809工作。
MOV DPTR，#03F8H
MOVX @DPTR,A

若8031執(zhí)行下列程序：
MOV DPTR，#03F8H
MOVX A，@DPTR

則可以從ADC0809輸入A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。

1.3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。

可控硅接通時(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

圖3 主程序框圖

3.1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，一般都能收到令人滿意的效果。

3.2溫度控制程序框圖

溫度控制程序的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮如下：1）鍵盤掃描、鍵碼識(shí)別和溫度顯示；2）爐溫采樣、數(shù)字濾波；3）數(shù)據(jù)處理；4）越限報(bào)警和處理；5）PID計(jì)算、溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換

3.2.1主程序框圖

主程序包括8031本身的初始化、并行接口8155初始化等等。大體說(shuō)來(lái)，本程序包括設(shè)置有關(guān)標(biāo)志、暫存單元和顯示緩沖區(qū)清零、T0初始化、CPU開(kāi)中斷、溫度顯示和鍵盤掃描等程序。

3.2.2中斷服務(wù)程序框圖

T0中斷服務(wù)程序是溫度控制系統(tǒng)的主體程序，用于啟動(dòng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、讀入采樣數(shù)據(jù)、數(shù)字濾波、越限溫度報(bào)警和越限處理、PID計(jì)算和輸出可控硅的觸發(fā)脈沖等。P1.3引腳上輸出的該同步觸發(fā)脈沖寬度由T1計(jì)數(shù)器的溢出中斷控制，8031利用等待T1溢出中斷的空閑時(shí)間（形成P1.3輸出脈沖頂寬）完成把本次采樣值轉(zhuǎn)換成顯示值而放入顯示單元緩沖區(qū)和調(diào)用溫度顯示程序。8031從T1中斷服務(wù)程序返回后即可恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)和返回主程序。

3.2.3主要子服務(wù)程序框圖

主要服務(wù)子程序包括溫度檢測(cè)采樣及數(shù)字濾波子程序、帶符號(hào)雙字節(jié)乘法子程序和標(biāo)度轉(zhuǎn)換子程序目的是把實(shí)際采樣取得的二進(jìn)制值轉(zhuǎn)換成BCD碼形式的溫度值，然后存放到顯示緩沖區(qū)中，供顯示子程序調(diào)用。