基于单片机实现的温度控制系统设计 .doc

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1、前言在现代化的工业生产中，温度是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，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。虽然温度控制系统的制作方案有很多，但是经过对比各个方案的优劣，还是采用单片机更好，因为采用单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态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，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。单片机体积小

2、、功能齐全、价格低廉、可靠性高等方面具有独特的优点，在各个领域获得了广泛的应用。在我国，近几年单片机的应用研究发展进展很快，特别是在工业控制、智能化仪表、产品自动化、分布式控制系统中都已取得了一些可喜的成果。现在，一个学习和应用单片机的热潮正在一些工厂、企业、科研单位、高等院校中兴起。本设计使用单片机8031作为核心进行控制。其中要用8031控制压敏电阻器烧结炉的温度，温度范围为0℃到1500℃，静态控制精度为1℃。算法采用目前工业生产过程控制系统中应用最广泛的PID算法，参数整定方面采用PID归一调

3、整法，这种方法通过人为假定约束条件，可以简便、快速的调节参数。本设计说明书共有六章。第一章温度控制系统方面简介。第二章单片机的选型介绍主芯片的选择。第三章介绍主芯片端口的扩张芯片8155。第四章主要对模数转换芯片5G14433的介绍。第五章是对温度检测和变送器的设计。第六章是对温度控制电路的设计。第七章是软件设计，包括主程序，子程序，滤波程序，等程序的设计。希望本设计说明书能给大家带来帮助。单片机温度控制系统是以MS—51单片机为控制核心，辅以采样反馈电路，驱动电路，晶闸管主电路对电炉炉温进行控制的微

4、机控制系统。其系统结构框图可表示为：系统采用单闭环形式，其基本控制原理为：将温度设定值（即输入控制量）和温度反馈值同时送入控制电路部分，然后经过调节器运算得到输出控制量，输出控制量控制驱动电路得到控制电压施加到被控制对象上，电炉因此达到一定的温度。其控制电路如图1.1所示。驱动电路晶闸管主电路被控对象输出温度采样电路给定值8031控制电路图1.1控制电路的设计系统控制主电路是由8031及其外围芯片，及一些辅助的部分构成的。其系统设计原理图如1.2所示。80318155276474Ls3735G1443

5、3传感检测电路温控电路电炉过零信号发生器键盘与显示MCS-51单片机的硬件结构8031单片机的内部结构如下图所示。如果按功能划分，它由7个部件组成，即微处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、I/O口（P0口、P1口、P2口、P3口）、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR）。它们都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构仍然是采用CPU加上外围芯片的传统结构模式。但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器（SFR）的集中控制方式。下面对各功能部件作进一步的说明：1.微处理器（CPU）

6、：由运算部件和控制部件构成。运算部件包括：（1）算术逻辑部件ALU，它不仅可对8位变量进行逻辑与、或、异或、循环、求补和清零等基本操作，还可以进行加减乘除等基本运算，还能进行位处理操作。（2）累加器A:是一个8位累加器，其进位标志Cy是特殊的，因为它同时又是位处理器的一位累加器。（3）寄存器B：为执行乘法和除法操作设置的。（4）：程序状态寄存器PSW：是一个8位可读写的寄存器，包含各重要标志位，如进位标志位、辅助进位标志位、溢出标志位、奇偶标志位等。控制部件是以主振频率为基准，控制CPU的时序，对指令

7、进行译码，然后发出各种控制信号，它将各个硬件环节组织在一起。2.数据存储器（RAM）：共有128个单元，字节地址为00H～7FH。地址为00H～1FH的32个单元是4个通用工作寄存器区，每个区含8个8位寄存器，编号为R0～R7，用户可以通过指令改变PSW（程序状态字寄存器）中的RS1、RS0这两位来切换寄存器区。地址为20H～2FH的16个单元可进行共128位的位寻址，这些单元构成了1位处理机的存储器空间。单元中的每一位都有自己的位地址，这16个单元也可以进行字节寻址。3.I/O端口：8031有4个双

8、向的8位并行I/O口：P0～P3，每一个口都有一个8位的锁存器。P0口是数据总线口，只有它才能直接用于对外部存储器的读写操作，它还用以输出外部寄存器的低8位地址。P1口是专门供用户使用的I/O口，是准双向口。P2口也是准双向口。它是供系统扩展时输出高8位地址。P3口是双功能口，该口的每一位均可独立的定义为第一I/O口功能或第二I/O口功能。4.串行口：有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF，可同时发送、接收数据，发送缓冲器只能写入不能读出，接收缓冲器