MCS-51單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

0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)行檢測和控制。采用MCS-51單片機(jī)來對(duì)溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(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)溫度的控制問題是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到的問題。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)

以熱電偶為檢測元件的單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)電路原理圖如圖1所示。

1.1 溫度檢測和變送器

溫度檢測元件和變送器的類型選擇與被控溫度的范圍和精度等級(jí)有關(guān)。鎳鉻/鎳鋁熱電偶適用于0℃-1000℃的溫度檢測范圍，相應(yīng)輸出電壓為0mV-41.32mV。

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0mV-41.32mV變換成4mA-20mA的電流；電流/電壓變送器用于把毫伏變送器輸出的4mA-20mA電流變換成0-5V的電壓。

為了提高測量精度，變送器可以進(jìn)行零點(diǎn)遷移。例如：若溫度測量范圍為500℃-1000℃，則熱電偶輸出為20.6mV-41.32mV，毫伏變送器零點(diǎn)遷移后輸出4mA-20mA范圍電流。這樣，采用8位A/D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

接口電路采用MCS-51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，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)I/O端口工作。相應(yīng)的地址分配為：
0000H - 00FFH 8155內(nèi)部RAM
0100H 命令/狀態(tài)口
0101H A 口
0102H B 口
0103H C 口
0104H 定時(shí)器低8位口
0105H 定時(shí)器高8位口

8155用作鍵盤/LED顯示器接口電路。圖2中鍵盤有30個(gè)按鍵，分成六行（L0-L5）五列（R0-R4），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0-9，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C口控制LED是否點(diǎn)亮，通過A口顯示字符。

圖1 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)電路原理圖

圖2 8155用作鍵盤/LED顯示器接口電路