PDF《单片机》

电 ∞代 G 单片机随着科学技术和生产的发 展,需要对各种参数进行测量 .

温度是工业对象 中主要的被控 参数之一. 在冶金工业 、 化工生 产、电力工程 、 机械 制造和食品 加工等许 多领域 中 ,人们都需 要对各种加热炉 、 热处理炉 反 应炉和锅炉 中温度进行监测和 控制. 白片机多段程序温度控制系统主要是针 对煤、焦炭、石墨及石墨制 品工业需 求的一 种 智能 控温 系统 ,用 于各 种 电阻 高温炉 的 温度控 制 .它 采用 冷端 补偿、丌型滤 波 、低漂 移高 精度 放大器 、 A/ D转换器 及单 片 微机 控 制技 术,控温精度高,性能稳定可 靠.它固化了三 个日l皿度控制系统口攀钢 ( 集团) 公 司钢铁研 究院 龚红军 常用 的 工分程 序( 慢灰、快灰和挥发 分),另外还备有一个九段 可编 程的用户程 序供 用 户灵 活使 用.1.系统硬件设 计根据煤 、 焦炭 、 石 墨及 石墨 制 品工业 分 析的特殊 要求 ,采用

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3 l 单 片机的智 能控 制 系统 , 其结构 框图如 图l所示 . 热 电偶测 温信号携 同冷 端补偿 信号 , 通过丌型滤波与斩波稳零集成运算 放大器 I C L

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5 0放大后,再经过l2位 二进制码输出的双积分ADC I - CL

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0 9数据采 集,送到803l单片机控 制 系统 ,进行数 据 处理 ( 数 字滤 波与 数 据线 性化),单片机控 制 系统 经程 序 目的.本 系统设 有超量程报 警、断偶 报警 保护 、 过 流报警保护 与双向晶 闸管过热 报警保护 ,能 够可靠 地保 护设 备 和提 醒用户.由于

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3 l内部 没有 程序 存储 器,所以扩 展一 片27C64.系统 的硬件接 口电路 包括 : 调功输 出电路 、 显示与键盘 、 复位 电路、温度数据采 集电路及 声光报警保护 电V八,-VV^,、 ,、 V V V V V V V ^ ^ 厂 / ^ 、 ,、 / ^ 、 八/^、/^、厂、 V V V V V V V V V 功率判断 后由P1.0脚 送 出脉冲 宽度 信号 , 再通过光电隔离 部 分控 制调功输出电路 , 改变 马弗炉 的加 热 功率 ,从 而达 到控 温热电仙信号趣巫)一兰兰竺L―_>

P1.o―伍 一―――――] P

1 .

1 过热检测信号谢功电路L803l过流检测信号Pl

2 马弗炉Pl

3 8

1 5

5 一VIPULS E 图l图2图310%

2 0%

3 0%

4 0%

1 0 0% 路等.(1)调功输 出电路 本 系统 对 温度 的控 制是通 过双 向晶闸管调功 电 路来实 现的.双向晶闸管 和 加热丝 串接在交流

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0 V、

5 0 Hz交流市 电 回路 . 在给 定周 期 丁内 ,

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3 1只要控 制IPUL S E脉 冲信号 的脉冲 宽度 , 即可控 制双向晶 闸管 VS在给 定 周期 T内的导 通时间, 便 可控 制马 弗炉加 热功 率,以达 到 控制温度 的 目的 .调功 电路如图 2所示 . 图 3为 双 向晶闸管 在给 定周 期 内具 有不同导通时 间的情况 .显然 , 双 向晶闸 管在 给 定周 期 T的

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0 %时间内导 通时功率最大 . (

2 ) 显示与 键盘 系统 中采用 I NT E L

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7 9芯片管理 键盘 和LED数码 显示.它能 够 自动消除 按键开关 抖动 以及 多键同时按下 的保护 , 但其动 态扫描 L E D显示方式下 的数码 显 示较 暗,直接影 响显示 效果 , 故 在其 动态 扫描 的基础 上 ,采 用八片74LS373分别 锁存每次 扫描的显示数 据 ,实现 L E D 的 维普资讯 http://www.cqvip.com G碰电口寸代图4图5静态显示.2.系统软件 设计 系统软件 采用模块化 结构设计 , 其中包括数 字滤波子程 序、 温度 数据线性 化处 理子程 序、键盘中断服务 子 程序 、 显示 子程序以及 加热 控制模块等.我 们采用INT0中断服务 程序来进 行温度数据 的采 集,定时器 TO中断服务程序来实现脉冲宽 度调节, I N T1 中断服务程 序为键盘 中断服 务子程序.主程序流程 图如图 4所示 . (

1 ) 数字 滤波处理 在工业控制 等应用场合 中,经常会遇 ( 电气时代

2 O D 2年第

1 0期) 到尖 脉冲 干 扰的现 象 .干 扰通 常 只影 响个别采样数据 , 此数 据与其他 采样 数据相 差较 大.若 采用一般的平均 值法 , 则将干 扰"平均 "到计 算 结果 上去 , 故 平均值 法不易清 除 由于 脉冲 干扰而 引起 的 采样值 的偏差 .为 此我 们可 采取 先 对平均 值法 的N个数据 进行 比较 ,去 掉其 中的最大 最小值 ,然后计算余 下的 N- _ 2个数据 的 算术平均 值 .这样 既可滤去 脉冲干扰 , 又可滤去小的随机干扰.在实际应 用中 , 为 了加快测量 计算速 度,一般 N值取

4 , 四取 二再 取平均值法 , 这样 , 它具 有计算 方便 、 速 度快 、 需存储容 量 小等特点 . 我 们采 用 的是防 脉冲 干扰 平均 值滤 波法 .它能 够有效地 滤去干扰 , 可靠保证 数据 的稳 定性 及准 确性 .该程 序 流程 图如图5所示 ( R2 、 R3存 放最 大值 , R4 、 R5 存 放最 小值,R6 、 R7存放累加 值及最后结果) . (

2 ) 温度线性 化处理 由于 测量 的 电压 与温度 为非 线性 关系,需对它 进行 线性 化处理 , 才能 保证 数据的可 靠性 与准 确性 .我们 采 用的 是查 表法.单片机 多段 程序 温度 控制 系统 已经 形成产 品.在实际应 用过程 中, 具有操作 简单灵活 、 稳定 、 准确 、 可靠 以及实用等优 点,而且大幅度提 高被控对 象温度的技 术 指标 . 目前 , 该产 品已经在攀钢投入使 用,并取得 了良好的经济 效益 . ( 收稿

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