电加热炉温度控制系统的设计 第7页
图3.7 8031与8155接口电路图
3.3 2732EPROM的工作原理及硬件接口设计
3.3.1 2732的管脚图：(24线双列直插式封装)
图3. 8 2732管脚图
3.3.2 2732EPROM与8031硬件接口电路
2732是4K×8位EPROM器件，有12根地址线A11~A0，这12根地址线中高4位A8~A11与P2.0~P2.3连接，低8位A0~A7与地址锁存器74LS373的输出端Q0~Q7连接（这里地址可影响P0口的地址）数据端D0~D7直接与8031的P0口连接，当8031系统发出低12位地址信息时，分别选中2732片内4K字节存储器中各单元，2732的CE引脚为片选信号输入端，低电平有效，表示选中该2732芯片。该片选信号决定了2732这块芯片的4K字节存储器在8031系统扩展程序存储器64KB空间中的位置，图中接法2732占有的扩展程序存储器地址空间为0000H~07FFH。可以寻址片内4K字节存储器中任何单元，所以称2732为4K字节EPROM。它是一种可编程只读存储器，单一正5V供电，最大静态电流150mA，维持电流30mA。
此外，2732的
图3.9 2732EPROM与8031硬件接口电路
图中74LS373是带三态输出的8口锁存器，扩展电路中用作外部地址锁存器，三态控制端E接地，以保持输出畅通，其三态输出还有一定的驱动能力，G端与8031单片机的ALE连接，当G=1时（ALE高电平持续期间）74LS373的输出Q0~Q7随其输入的D0~D1的状态变化即P0 口送出的8位地址信号一旦输出，就能映射到2732EPROM的地址输入A0~A7上，G端的状态由“1”变“0”时（ALE不跳变）低8位地址被锁存。
3.4 键盘和显示接口技术
在单片机应用系统中，键盘用于输入数据、代码和命令；显示器用来显示单片机的键入值、控制过程中间信息及运算结果等。键盘和显示器是实现人机对话，两个必不可少的功能配置。下面介绍键盘、LED显示器及LCD显示器与单片机（MCU）的接口技术。
3.4.1 键盘接口技术
键扫描方式:
a. 程控扫描方式：CPU从执行程序就开始了键盘的扫描，等待来是键盘的命令。
b. 定时扫描方式：在程序初始化时，先对定时/计数器进行设置，使其每10ms中断一次，每次中断，CPU将去扫描一次键盘，若两次中断扫描到有键按下（这里考虑了消抖动），CPU将对键作相应的处理。
c. 中断扫描方式：采用中断扫描方式必需有外部中断接口，当有键按下时，产生中断请请求，CPU响应中断，在中断服务程序扫描键盘，作相应处理。这是多任务应用系统常用的一种方式。
3.4.2 显示接口技术
a. 显示器结构与原理
LED数码管是由发光二极管显示字段的显示器件。在微机应用系统中通常使用的是七段LED。这种显示块有共阴极与共阳极两种。
a. LED显示接口技术
（1）静态显示接口技术
所谓静态显示，就是每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的I/O接口用于笔划段字形代码。通过MCU的口线的显示接口电路。
数码管既可直接接单片机的口线（如果是P0口的话，只能接共阳极的，接共阴的要接上拉电阻），又可通过锁存器接单片机口线。
（2）动态显示接口技术
动态扫描显示接口电路。接口电路是把所有显示器的8个笔划段a-h同名端连在一起，而每一个显示器的公共极COM是各自独立地受I/O线控制。
c. LCD显示接口技术
LCD显示器分字符型和点阵型两种.4 温度控制程序和算法
4.1 温度控制的算法
通常，电阻炉炉温控制采用偏差控制法。偏差控制的原理是先求出实测炉温对所炉温的偏差值，然后对偏差值处理而获得控制信号去调节电阻炉的加热功率，以实现对炉温的控制。
按照偏差的比例，积分和微分产生控制作用，简称PID控制,是过程控制中应用最广泛的一种控制形式，通过对实际运行效果和理论分析表明，这种控制规律在相当多的工业生产中能得到比较好的效果。
计算机PID算法是用差分方程近似实现的。
用微分方程表示PID调节规律的理想算式为：式中e(t)=r(t)-y(t)为偏差信号，是调节器的输入信号;r(t) 是给定值;y(t)为被控变量;U(t)为调节器输出的控制信号;Kp为比例系数;Ti为积分时间常数;Td为微
分时间常数。计算机只能处理数字信号，若采样周期为T，第几次采样输入偏差为en，调节器输出为Un,PID算法中的微分用差分代替，积分用代替，于是得到,写成递
推形式：改写成：
由于电阻炉一般都属于一阶对象和带纯滞后的一阶对象，所以式中KP、KI、KD的选择取决于电阻炉的阶跃响应特性和实际经验,在程序中假设都为正小数,参与运算的数都变为计算机易于处理的形式，数据处理方法如下：
(1) 把所有的数都变成定点纯小数进行处理
(2)算式中的各项都有正负，用补码表示,计算结果以原码输出。
(3)双精度运算，为了保证运算精度把单字节16位进行运算，最后结果取8位有效值输出。
4.2 温度控制程序
温度控制程序的设计应考虑如下问题：
1. 键盘扫描，键盘识别，温度显示；
2. 炉温采样，数字滤波；
3. 数据处理时把所有数转换成定点纯小数补码形式，然后把8位温度采样值， Umin和Umax都变成16位参加运算，运算结果取8位有效值；
4. 越限报警和处理；
5. PID计算，温度标度转换
通常，符合上述功能的温度控制程序由主程序和T0中断服务程序组成
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