MCS-51單片機溫度控制系統的設計

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轉換后可由8031通過(guò)程序從P0口輸入到它的內部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轉換后的數字量。也就是說(shuō)ADC0809可以視為8031的一個(gè)外部RAM單元，地址為03F8H（地址重復范圍很大），因此，8031執行如下程序可以啟動(dòng)ADC0809工作。
MOV DPTR，#03F8H
MOVX @DPTR,A

若8031執行下列程序：
MOV DPTR，#03F8H
MOVX A，@DPTR

則可以從ADC0809輸入A/D轉換后的數字量。

1.3溫度控制電路

8031對溫度的控制是通過(guò)雙向可控硅實(shí)現的。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，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，以達到調節溫度的目的。

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)測爐溫對所需爐溫的偏差值，然后對偏差值處理獲得控制信號去調節電阻爐的加熱功率，以實(shí)現對爐溫的控制。在工業(yè)上，偏差控制又稱(chēng)PID控制，這是工業(yè)控制過(guò)程中應用最廣泛的一種控制形式，一般都能收到令人滿(mǎn)意的效果。

3.2溫度控制程序框圖

溫度控制程序的設計應考慮如下：1）鍵盤(pán)掃描、鍵碼識別和溫度顯示；2）爐溫采樣、數字濾波；3）數據處理；4）越限報警和處理；5）PID計算、溫度標度轉換

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)，本程序包括設置有關(guān)標志、暫存單元和顯示緩沖區清零、T0初始化、CPU開(kāi)中斷、溫度顯示和鍵盤(pán)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的主體程序，用于啟動(dòng)數/模轉換器、讀入采樣數據、數字濾波、越限溫度報警和越限處理、PID計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計數器的溢出中斷控制，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換成顯示值而放入顯示單元緩沖區和調用溫度顯示程序。8031從T1中斷服務(wù)程序返回后即可恢復現場(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采樣及數字濾波子程序、帶符號雙字節乘法子程序和標度轉換子程序目的是把實(shí)際采樣取得的二進(jìn)制值轉換成BCD碼形式的溫度值，然后存放到顯示緩沖區中，供顯示子程序調用。