技术报告-炉温测控

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1、实验项目技术报告-电加热炉温度测控系统实验内容Ø电加热炉的周波控制器-继电器控制；Ø热电阻测温原理，热电阻测量电桥的设计；Ø热电偶测温原理，冷端补偿；ØDS18B20单总线单片机数据传输；Ø仪表放大器的使用；ØAD转换器的使用；ØD/A转换器的使用；ØLabview上位机虚拟仪表的设计，数据的显示和保存；实验结果实现上位机基于Labview软件的操作界面，对电加热炉的当前温度进行测量和显示，对炉温越限进行报警，通过电压调整旋钮控制炉温。实验所需元器件电加热炉（1个），PT100热电阻(1只)，热电偶（

2、1只），LM324放大器（1只），AD620仪表放大器（2只），AD0804转换器（1只），DA0832转换器（1只），串口套件1套，周波控制器（1只），固态继电器（1只）1.实验整体结构图图1炉温测控系统整体结构图炉温测控系统的整体结构如图1所示，其中，Ø金属铂传感器（PT100）感受炉温的变化，电阻发生变化，经桥式电路转换为毫伏级差动电压信号，毫伏电压经仪表放大器（AD620）转化为（0~5V）标准信号，送至ADC模数转换器（AD0804）进行转换，单片机读取AD转换器输出数字信号，并通过串行总线

3、RS232发送给上位机进行数据处理，动态显示、处理及保存；Ø单片机接收上位机发送的电压控制量（0~255），送至DA转换器进行数模转换，DA转换器输出电流经放大器（LM324）放大至（0~5V）电压信号，控制周波控制器产生一定频率的周波信号，利用固态继电器控制电加热炉的开关频率，从而实现对炉温的控制。Ø实验二中使用热电偶传感器将加热炉内温度与室温的温差转换为毫伏级电压，经仪表放大器（AD620）放大至标准电压输出信号（0~5V），送至AD模数转换器进行转换。同时，利用DS18B20测温芯片测量室温，对

4、热电偶冷端进行补偿。2.单片机基础知识本实验主要涉及使用单片机定时器定时串口写及波特率设置，DA和AD转换器的控制，单片机串口读上位机的数据，下面简单介绍一下与本实验相关的单片机的引脚功能，以最常见的STC89C51为例，其采用40引脚双列直插DIP封装形式，如图2所示。123456789图2单片机管脚分布图AD转换器输出D0~D7DA转换器DB0~DB710kVcc接串口RXD接串口TXDDS18B20AD-RDAD-WRDA-WR1Vcc2.1与实验有关的管脚图3晶振电路ØI/O口：四个8位并行I

5、/O口P0-P4，既可用作输入，也可用作输出。注意P0口为8位三态、双向的，无上拉电阻，必须加10k的上拉电阻，单片机读入数据时，先写高电平“1”，CPU才能读取该口的状态；；P1-P3为准双向，内有上拉电阻。实验中P3口中两引脚第二功能：P3.0：RXD串行口输入接串口模块发送端TXD；P3.1：TXD串行口输出接串口模块RXD端。P3.4脚接温度传感器DS18B20数据传输总线，转换器写控制P3.5脚接AD转换器写控制，P3.6脚接AD转换器读控制，P3.7脚接DA转换器写控制。Ø管脚9（RST/

6、VPD）：复位管脚，2个机器周期高电平有效，即24个振荡时钟周期即可，工作时0.5V。Ø管脚18，和管脚19（XTAL1，XTAL2）：外部晶振的输入端；Ø管脚20（VSS）：接地端Ø管脚31（EA/Vpp）：访问片内允许端，接VCC；图4复位电路Ø管脚40（电源）：+5V2.2单片机能够运行起来的最小系统1.电源2.晶振3.复位电路电路如图3、4所示。2.3关于电平特性单片机为TTL电平：高+5V，低0V。计算机的串口为RS232电平：高-12V，低+12V。因此，计算机与单片机之间通讯时需要加电平

7、转换芯片max232，连接图如图5所示，实验中我们使用232电平转TTL电平串口通讯模块来实现。图5.MAX232串口连接图2.3定时器实验有关的定时器、中断设置、串口操作记住两点：寄存器设置和操作时序---单片机就是通过对相应寄存器的设置来完成不同管脚功能的分配。Ø与定时器有关的寄存器是8位TCON寄存器，地址是0x88（注：地址可以被8整除，可以进行位操作），其各位的功能如下：sfrTCON=0x88;sbitTF1=TCON^7;//定时器1溢出位，当定时器1定时时间到，并置TF1为1产生中断，

8、CPU会自动处理（跳转到中断处理程序）并自动TF1清零；sbitTR1=TCON^6;//启动定时器1；sbitTF0=TCON^5;//定时器0溢出位，同TF1；sbitTR0=TCON^4;//启动定时器0；sbitIE1=TCON^3;//外部中断1标志位，同TF1和TF0的用法；sbitIT1=TCON^2;//设置外部中断1触发方式sbitIE0=TCON^1;//外部中断0标志位，同IE1；sbitIT0=TCON^0;//外部中断0触发方式