论文部分内容阅读
摘 要：在论文的分析中，基于软硬件两大角度探讨MCS-51温控方案的分析思路，针对硬件的基本原理以及框图进行较为简易的介绍。
关键词：MCS-51单片机：温度：软硬件;硬件原理图：程序框图
引言
对于当代的工业产出体系而言，电流、电压以及流量等多个方面的指标，均为相对常见的控制数据。诸如，对于冶金、化工以及电力等多个产业，使用中都应当针对各种热炉、锅炉等方面的温度，开展相应的识别与管控活动。在设计的过程中运用MCS-51单片机针对温度采取严格的管控方案，一方面有着管控程序较为便捷、简易以及灵活等多种优势，另一方面也可以实现指标的显著优化，进一步带动产品的质量与产出效率大幅提升。针对该问题，通过单片机针对温度采取相应的控制处理，作为工业产出体系中较为多见的问题。在论文的分析中以此为案例开展相应的分析，期望可以实现举一反三的启发之效。
1 硬件电路设计
以热电偶为检测元件的单片机温度控制系统电 路原理图略可向作者索取。
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。
变送器由毫伏变送器和電流/电压变送器组成：毫 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/电压变送器用于把毫伏变送 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500"-1000"，则热电偶输 出为20.6mV-41.32mV，毫伏变送器零点迁移后输出 4mA-20mA范围电流%这样，采用8位A/D转换器就 可使量化温度达到1.96"以内。
1.2接口电路
接口电路采用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。
1.3温度控制电路
8031对温度的控制是通过双向可控硅实现的。如 单片机温度控制系统电路原理图所示，双向可控硅管 和加热丝串接在交流220V、50Hz市电回路。在给定周 期T内，8031只要改变可控硅管的接通时间即可改变 加热丝的功率，以达到调节温度的目的。
可控硅接通时间可以通过可控硅控制极上触发 脉冲控制%该触发脉冲由8031用软件在P1.3引脚上 产生，在过零同步脉冲同步后经光电耦合管和驱动器 输岀送到可控硅的控制极上%
2 温度控制的算法和程序框图
2.1温度控制算法
通常，电阻炉炉温控制都采用偏差控制法%偏差 控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控制信号去调节电阻炉的加 热功率，以实现对炉温的控制。在工业上，偏差控制又 称PID控制，这是工业控制过程中应用最广泛的一种 控制形式，一般都能收到令人满意的效果。
2.2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，供显示子程 序调用。
对于一般线性仪表来说，标度转换公式为：
V一 V
Tx=Ao +（Am-Ao）
V一 V
其中，A。为一次测量仪表的下限;Am为一次测量 仪表的上限;Ve为实际测量值（工程量）;Vm为仪表上 限对应的数字量;V。为仪表下限对应的数字量。
PID控制正是数字控制系统之一，它是比例 积分微分控制，它具有原理简单，使用方便，适应性强 特点。经PID运算后得到的数值经D/A转换器输岀到 变频器，控制电机转速达到和振动体同速度同相位而 使系统处于共振状态。
不同。例如对于热惯性大、时间滞后明 显、耦合强、难于建立精确数学模型的大型立式淬火 炉，可以采用人工智能模糊控制算法，通过对淬火炉 电热元件通断比的调节，实现对炉温的自动控制，也 可以采用仿人智能控制（SHIC）算法和PID控制算法 的联合控制方案，实际应用时应灵活运用。
3 结束语
MCS-51单片机，体积小，重量轻，抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，即 使是非电子计算机专业人员，通过学习一些专业基础 知识以后也能依靠自己的技术力量，来开发所希望的 单片机应用系统&本文的温度控制系统，只是单片机 广泛应用于各行各业中的一例，相信读者会依靠自己 的聪明才智，使单片机的应用更加广泛化。
参考文献
[1]陈明荧.8051单片机课程设计实训教材 北京：清华大学出版社2004
[2]胡汉才.单片机原理及其接口技术北京：清华大学出版社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大学 出版社1994
作者简介：
张开生，男，1963年生，高级工程师&主要研 究方向计算机控制系统及控制理论等& Email：[email protected]
Author Introduction：Zhang Kaisheng，male，bom in 1963，Main research interests include computer control system，control，theory etc.
（712081陕西咸阳陕西科技大学电气与电子工程学 院）张开生郭国法
（College of Electrical and Electronic Engineering，Shannxi University of Science and Technology，Xi- anyang China 712O81）Zhang，Kaisheng Guo，Guofa
关键词：MCS-51单片机：温度：软硬件;硬件原理图：程序框图
引言
对于当代的工业产出体系而言，电流、电压以及流量等多个方面的指标，均为相对常见的控制数据。诸如，对于冶金、化工以及电力等多个产业，使用中都应当针对各种热炉、锅炉等方面的温度，开展相应的识别与管控活动。在设计的过程中运用MCS-51单片机针对温度采取严格的管控方案，一方面有着管控程序较为便捷、简易以及灵活等多种优势，另一方面也可以实现指标的显著优化，进一步带动产品的质量与产出效率大幅提升。针对该问题，通过单片机针对温度采取相应的控制处理，作为工业产出体系中较为多见的问题。在论文的分析中以此为案例开展相应的分析，期望可以实现举一反三的启发之效。
1 硬件电路设计
以热电偶为检测元件的单片机温度控制系统电 路原理图略可向作者索取。
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。
变送器由毫伏变送器和電流/电压变送器组成：毫 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/电压变送器用于把毫伏变送 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500"-1000"，则热电偶输 出为20.6mV-41.32mV，毫伏变送器零点迁移后输出 4mA-20mA范围电流%这样，采用8位A/D转换器就 可使量化温度达到1.96"以内。
1.2接口电路
接口电路采用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。
1.3温度控制电路
8031对温度的控制是通过双向可控硅实现的。如 单片机温度控制系统电路原理图所示，双向可控硅管 和加热丝串接在交流220V、50Hz市电回路。在给定周 期T内，8031只要改变可控硅管的接通时间即可改变 加热丝的功率，以达到调节温度的目的。
可控硅接通时间可以通过可控硅控制极上触发 脉冲控制%该触发脉冲由8031用软件在P1.3引脚上 产生，在过零同步脉冲同步后经光电耦合管和驱动器 输岀送到可控硅的控制极上%
2 温度控制的算法和程序框图
2.1温度控制算法
通常，电阻炉炉温控制都采用偏差控制法%偏差 控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控制信号去调节电阻炉的加 热功率，以实现对炉温的控制。在工业上，偏差控制又 称PID控制，这是工业控制过程中应用最广泛的一种 控制形式，一般都能收到令人满意的效果。
2.2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，供显示子程 序调用。
对于一般线性仪表来说，标度转换公式为：
V一 V
Tx=Ao +（Am-Ao）
V一 V
其中，A。为一次测量仪表的下限;Am为一次测量 仪表的上限;Ve为实际测量值（工程量）;Vm为仪表上 限对应的数字量;V。为仪表下限对应的数字量。
PID控制正是数字控制系统之一，它是比例 积分微分控制，它具有原理简单，使用方便，适应性强 特点。经PID运算后得到的数值经D/A转换器输岀到 变频器，控制电机转速达到和振动体同速度同相位而 使系统处于共振状态。
不同。例如对于热惯性大、时间滞后明 显、耦合强、难于建立精确数学模型的大型立式淬火 炉，可以采用人工智能模糊控制算法，通过对淬火炉 电热元件通断比的调节，实现对炉温的自动控制，也 可以采用仿人智能控制（SHIC）算法和PID控制算法 的联合控制方案，实际应用时应灵活运用。
3 结束语
MCS-51单片机，体积小，重量轻，抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，即 使是非电子计算机专业人员，通过学习一些专业基础 知识以后也能依靠自己的技术力量，来开发所希望的 单片机应用系统&本文的温度控制系统，只是单片机 广泛应用于各行各业中的一例，相信读者会依靠自己 的聪明才智，使单片机的应用更加广泛化。
参考文献
[1]陈明荧.8051单片机课程设计实训教材 北京：清华大学出版社2004
[2]胡汉才.单片机原理及其接口技术北京：清华大学出版社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大学 出版社1994
作者简介：
张开生，男，1963年生，高级工程师&主要研 究方向计算机控制系统及控制理论等& Email：[email protected]
Author Introduction：Zhang Kaisheng，male，bom in 1963，Main research interests include computer control system，control，theory etc.
（712081陕西咸阳陕西科技大学电气与电子工程学 院）张开生郭国法
（College of Electrical and Electronic Engineering，Shannxi University of Science and Technology，Xi- anyang China 712O81）Zhang，Kaisheng Guo，Guofa