电加热炉温度控制系统的设计 第2页
1.1 概述
单片微机是单片微型计算机SCMC(single chip micro computer)的译名简称，在国内也常简称为“单片机”。它包括中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、中断系统、定时器/计数器、串行口和I/O等等。
单片机是微机发展的一个重要的分支，自问世以来，性能不断地改善和提高，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗小、使用方便、性能可靠、价格便宜等优点，故在工业控制、数据采集和处理、通信系统、家用电器等领域的应用日益广泛。
随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业。尤其在工业控制、自动化仪器仪表、计算机系统接口、智能化外设等应用领域发展很快。它的应用对于产品升级换代、机电一体化都具有重要的意义。在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。其中，温度控制也越来越重要。在工业生产的很多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。
1.2 课题分析
单片机控制系统由微机和工业生产对象两大部分组成，其中包括硬件电路和软件程序，整个控制系统是通过接口将计算机和生产过程联系起来实现计算机对生产过程中的数据处理和控制。
本设计介绍了MCS—51单片机对温度控制系统硬件接口和软件设计的基本思想。包括单片机系统的扩展即程序存储器和数据存储器的扩展，输入/输出接口扩展和温度控制电路的接口。
1.3 设计思路
根据系统具体指标要求，对每一个具体部分进行分析设计。整个控制系统分为硬件电路设计和软件程序设计两部分。
单片机温度控制系统方案简介
2.1 系统的基本组成
单片机温度控制系统是数控系统的一个简单应用。在冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各类工业中，广泛使用着加热炉、热处理炉、反应炉等，因此，温度是工业对象中一个主要的被控参数。由于炉子的种类不同，因而所使用的燃料和加热方法也不同，例如煤气、天然气、油、电等；由于工艺不同，所需要的温度高低不同，因而所采用的测温元件和测温方法也不同；产品工艺不同，控制温度的精度也不同，因而对数据采集的精度和所采用的控制算法也不同。
本系统是由8031单片机、8155外围接口芯片，以及2732EPROM可擦除程序存储器、ADC0809模数转换器、温度检测元件和温度控制电路组成。
2.2 单片机炉温控制系统结构
系统的单片机炉温控制系统结构主要由单片机控制器、可控硅输出部分、热电偶传感器、温度变送器以及被控对象组成。
单片机温度控制系统是以MS
炉温信号T通过温度检测及变送，变成电信号，与温度设定值进行比较，计算温度偏差e和温度的变化率de/dt，再由智能控制算法进行推理，并得控制量u，可控硅输出部分根据调节电加热炉的输出功率，即改变可控硅管的接通时间，使电加热炉输出温度达到理想的设定值。
以AT
AC－SSR和加热丝串接在交流200V,50Hz的电源上，AC－SSR接通时间可以通过AC－SSR控制极上触发脉冲控制，过零检测电路输出经反相器和8031的T0输出相“与”后去触发AC－SSR（高电平触发），若T0在1s内总为高电平，则AC－SSR被开通100次，此时达最大功率加热；反之，若T0在1s内总为低电平，则AC－SSR输出功率为0，在给定周期T内，只要改变AC－SSR接通时间就可改变加热器功率，从而达到调节温度的目的。
2.3 单片机的选型
在本设计中,从经济上以及性能上考虑，我选用8031作为CPU。8031单片机是Intel公司生产的MCS-51系列单片机中的一种，除无片内ROM外，其余特性与MCS-51单片机基本一样。8031是MCS－51系列单片机的一种型号。 MCS-51单片机的类型有：8051、8031、8751等。8051内部有4K ROM，8751内部有4K EPROM，8031片内无ROM；除此之外三者内部结构引脚完全相同。
2.3.1 MCS-51单片机片内结构
1.CPU（微处理器）: MCS-51的CPU由运算器和控制器所构成。
2.数据存储器（RAM）: 片内为128个字节（52子系列的为256个字节）
3.程序存储器（ROM/EPROM）
8031:无此部件；
8051:4K字节ROM；
8751:4K字节EPROM ；
7. P1口、P2口、P3口、P0口 为4个并行8位I/O口。
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