單片機在烤煙炕房溫度測量和控制中的應用
目前,煙葉的生產(chǎn)方式已由傳統的零散型向集約型、農場(chǎng)型轉化,烤房也由傳統的土炕向大型烤房方向發(fā)展。煙區已廣泛推廣煙葉初烤的“三段式烘烤工藝”,并且大多數炕房已加裝熱風(fēng)循環(huán)裝置。但是,干、溫度測量仍是傳統的玻璃管溫度計(火表),風(fēng)門(mén)或火門(mén)的控制仍采用人工被動(dòng)地控制。這種測量方法和控制方式已經(jīng)成為制約煙葉烘烤質(zhì)量提高的瓶頸問(wèn)題。文中以濕球溫度(簡(jiǎn)稱(chēng)溫度)工藝要求為例,介紹了以單片機為核心的溫度控制裝置,基本實(shí)現烤煙過(guò)程中溫度的自動(dòng)控制。
本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/172103.htm1 溫度控制工藝要求。
(1)技術(shù)要求 有效測控范圍:20~80℃;測量精度:±0.5℃;控制精度:±1.0℃;分辨率:0.1℃;
(2)檔位設置 為了適應烤煙工藝要求和煙葉的具體情況,將濕球溫度分為九檔,以供選擇。每檔對應的溫度曲線(xiàn)如圖1所示。
(3)執行機構 風(fēng)門(mén)由電動(dòng)執行器驅動(dòng),其運行時(shí)間為80s,即1.1°/s;電源:220V,50Hz。
(4)自動(dòng)控制 當濕球溫度值超過(guò)設定值0.5℃時(shí),進(jìn)風(fēng)門(mén)自動(dòng)開(kāi)啟5 s;當濕球溫度值在設定值±0.5℃范圍內時(shí),進(jìn)風(fēng)門(mén)狀態(tài)保持。當濕球溫度值低于設定值0.5℃時(shí),進(jìn)風(fēng)門(mén)自動(dòng)關(guān)閉5s。
(5)報警 當溫度高于或低于設定值1℃時(shí),蜂鳴器報警。
2 系統設計
根據以上具體要求,本系統用單片機作為控制單元,熱電阻作為傳感器,完成了裝置的設計,其工作原理如下:
2.1 硬件設計
2.1.1 微處理器選擇
本系統選用AT89C51作為CPU。AT89C51是一種低功耗、高性能的片內4 kB快閃可編程/擦除只讀存儲器的8b CMOS微控制器,與MCS-51微控制器產(chǎn)品系列兼容,使用高密度、非易失存儲技術(shù)制造,存儲器可循環(huán)寫(xiě)入/擦除1000次。AT89C51的引腳與 8031相同。因此,不需要擴展即能滿(mǎn)足要求。
2.1.2 傳感器的選擇
根據本系統的測量精度和控制精度要求,本裝置選擇了熱電阻式傳感器Cu50作為測溫元件。Cu50測溫范圍為度高,價(jià)格適中,滿(mǎn)足了該系統的技術(shù)求。
2.1.3 測量電路
溫度的測量和控制主要取決于溫度測量精度,因此,為了保證測量精度,測量電路中采取了兩方面的措施:
(1)選用低漂移、精度高的OP07作為運算放大的電路?! ?/p>
(2)測量電路采用恒流源供電。
2.1.4 A/D轉換器
A/D轉換器選用常用的ADC0809即可滿(mǎn)足技術(shù)要求。該芯片分辨率為8 b,總的非調整誤差為±1LSB,輸出電平與TTL電平兼容,單電源+5V供電,模擬量輸入范圍為0~5V。
2.1.5 輸出通道設計
有3個(gè)輸出通道:1個(gè)報警電路,2個(gè)執行器驅動(dòng)電路分別控制風(fēng)門(mén)的正反轉。為了提高系統的抗干擾能力,驅動(dòng)電路采用交流固態(tài)繼電器。
2.1.6 人機通道設計
(1)濕度設定電路 溫度檔位設定采用BCD碼撥盤(pán),利用P1口的低4位作為數值輸入,操作方便。
(2)濕度顯示電路 濕度值采用數碼管顯示。為了不再擴展并行接口,利用串行口的移位寄存器功能,擴展3b數碼管靜態(tài)顯示接口電路。P1.7作為輸出控制,當P1.7=1時(shí)允許串行口輸出數據給移位寄存器,否則,顯示內容不變。
(3)報警電路 利用蜂鳴器報警。
各單元組合起來(lái),得到完整的硬件系統如圖2所示。
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