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浅论单片机在温控系统中的应用-机电毕业论文

2013-09-04 01:05 　　[关键词]单片机 温度 控制
　　[论文摘要]以单片机为基础，分别以轿车温控系统和贮液容器温控系统为例，阐述单片机在温控系统中的应用原理。
　
　　一、单片机在贮液容器温控系统中的应用
　　该系统中以贮液容器温度为被控参数，蒸汽流量为控制参数，输入贮液容器冷物料的初温为前馈控制，构成前馈一反馈控制系统。发挥前馈控制和反馈控制的各自优势，将可测而不可控的干扰由前馈控制克服，其他干扰由反馈控制克服，从而达到控制贮液容器温度。满足工艺要求的目的。
　　（一）硬件设计。选单片机AT89C51为主机，配以两路传感变送器、多路开关、A／D转换器、D／A转换器、V／I转换器、调节阀等实现对贮液容器温度的自动控制，同时还设有报警电路、键盘和显示电路。系统在稳态时，贮液容器的温度恒定在工艺要求的数值不变。当冷物料的初始温度与其设定值相比发生变化时，如果变化很小，将完全由前馈控制来克服这一变化给系统带来的影响；如果变化大，前馈控制不能完全克服这一变化给系统带来的影响，反馈控制则开始动作。当冷物料的初始温度不变，而由其他干扰引起贮液容器的温度发生变化时，只有反馈控制动作，最终使系统重新达到稳态。
　　1．前向通道的设计
　　采用JUMU90系列的温度传感变送器，其输入范围为：0℃～500℃，输出为4mA～20mA(DC)，测量精度为0.5％．选用10位逐次逼近式A／D转换芯片AD571[2]，接收到有效的CONV ERT命令后，内部的逐次逼近寄存器从最高位开始顺次经电流输出的DAC在比较器上与模拟量经5k8电阻所产生的电流相比较。检测完所有位后，SAP中包含转换后的10位二进制码。转换完成后，SAP发出DR信号(低电平有效)，单片机查询到DR=0时，便使其打开三态缓冲器输出数据。 （转载自http://zw.ＮＳＥaＣ.com科教作文网）
　　2．后向通道的设计
　　(1)D／A转换器的设计。为了满足系统的精度要求，选用10位的D／A转换器DAC1020。由于其内部不带有锁存器，所以必须通过I／O 口才能与AT89C51单片机连接，又由于AT89C51的字长是8位的，一次操作只能传输8位数据．因此AT89C51必须进行两次操作才能把一个完整的10位数据送到AC1020。为了使10位数据能够同时送人DAC1020，避免输出电压波形出现毛刺现象，故必须采用双缓冲器方式。AT89C51先把高2位数据输出到74LS74(1)，接着把低8位数据输出到74LS377，与此同时74LS377的片选信号也作为74LS74(2)的时钟脉冲，把74IS74(1)的内容打人74LS74(2)中，从而使一个完整的数据同时到达DAC1020的数据输入端．这样就消除了DAC输出端的毛刺现象。
　　(2)执行器及调理电路的设计。系统中选用的是ZMAN 16BG，ZGICr18Ni9Ti型号的对数流量特性的调节阀。阀的输入信号为气信号，而D／A转换器的输出为Ov～5 V的电压信号．所以在D／A转换器和调节阀之间要加一个V／I转换器和一个电气阀门定位器，将0v～5v的电压信号先转换成4mA～20mA的电流信号后，再将4mA～20mA的电流信号转换成0．02MPa～0．1MPa的气信号。使调节阀接收气信号而工作。
　　（二）软件设计。经分析，系统软件可采用结构化模块程序设计，主要有系统主程序、看门狗中断服务程序、键盘扫描子程序、显示子程序、报警子程序、A／D转换子程序、D／A转换子程序、PID数据处理子程序、BCD码转换子程序。