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电加热炉温度控制系统的设计 第7页

更新时间:2008-7-24:  来源:毕业论文

基于单片机的电加热炉温度控制系统的设计 第7页

3.7  80318155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)

 

 

3. 8 2732管脚图

3.3.2 2732EPROM8031硬件接口电路

27324K×8EPROM器件,有12根地址线A11~A0,这12根地址线中高4A8~A11P2.0~P2.3连接,低8A0~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8031P0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,2732CE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27324K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,文持电流30mA

此外,2732 端,Vpp 端可组合成2732的各种工作方式(读待机即文持,写即编程,编程检验等)图中连接法其工作方式为读状态,当 选通信号为低电平选通2732即把2732中的D0~D7端口上的程序或常数读入,8031单片机的P0口上去,当 为高电平时,即无效,则禁止2732的数据读入P0口。

                                                                                                                                            

3.9  2732EPROM8031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KPKIKD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,                      UminUmax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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