外文翻译基于单片机的可编程温度控制器.doc

淮 阴 工 学 院 毕业设计(论文)外文资料翻译 学 院： 电子与电气工程学院 专 业： 测控技术与仪器 姓 名： 学 号： 外文出处： / 附 件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。 指导教师评语： 所选内容与课题相关，对课题设计参考具有一定价值；翻译具有一定难度，工作量适中；译文基本正确，语句通顺，但也存在部分错误。 总体评价：良 2012 年 3 月 15 日 签名： 注：请将该封面与附件装订成册。附件1：外文资料翻译译文 基于单片机的可编程温度控制器 摘要 本文阐述了一种基于单片机的可编程温度控制器，它采用的是传感器（RTD）。该系统使用了一个电阻-时间转换器来获得随传感器电阻线性变化的时间间隔，使用单片机内部的定时/计数器和适当的软件编程来确定被控温度并与目标温度相比较。利用PID算法的数字数据转换器的输出结果误差来控制可控硅整流器的点火角，该可控硅整流器是用来控制加热器电源的。本文最后给出了实验结果以验证此设计方案。 一、绪论 物理或化学反应对温度是很敏感的，因此，在一些工业过程中对温度的控制是重要的。使用数字计算机作为核心部件的温度控制器，以其强大的计算处理能力，具有精度高、可编程性好和适应能力强等优点。当使用的温度传感器以电压或电流形式输出时，需要在敏感元件和计算机之间接一个高精度A/D转换器。但当传感器是以频率或时间间隔格式输出时，就不需要再接A/D转换器了，因此接口电路也就变得简单了。穆罕默德等人也研制了一种此类型的温度控制器，其传感器是以频率格式输出的。但是他们的方案由于温度范围小而在应用上受到了限制，因为他们采用的传感器是热敏电阻。本论文阐述了一种使用RTD作为传感器的基于单片机的温度控制器。在该控制器中，温度是以固定时间周期来获取的，该方案具有硬件和接口电路简单的优点。由于使用了RTD传感器，该方案可以控制的温度范围为-180℃~600℃甚至更高。 二、工作原理 该控制器的框图如图1所示，它一个电阻-时间转换器来获取时间周期，该时间周期是随RTD传感器的电阻线性变化的。通过一个触发器，电阻-时间转换器连接至8751单片机的定时/计数器1。这个定时/计数器工作在模式1，提供一个与Rt成比例的16位的计数值Nt。通过Nt，就可以按指定的温度范围确定被控制的源温度T(摄氏)，其二次关系式如下： Nt=A+BT+CT2 (1) 这里，A、B、C是可以由三个温度点确定的合适常数，且在这些温度点处得到的Nt值都满足式(1)。为得到满足式(1)的温度T，我们采用了一种逐次逼近法。在这种方法中，先将假定作为T的16位二进制数的最高位置1，并计算出式(1)的R.H.S。被置位的最高位将根据计算结果与Nt的比较而保持或清零，如此反复，设置下一个最高位为1，进而得出一连串比较结果，如同一个逐次逼近型A/D转换器。 通过一个键盘接口和单片机的一个端口，就可以输入要设定的温度值Ts并存储在单片机的存储器中。测得的温度值T与Ts比较，然后通过PID控制算法得到一个16位的差值Ts-T。这是在每个电源电压周期的零点处，从一个适当的数值No中减去并加载到8751单片机定时器0的寄存器中的。然后，在定时/计数器中装入计数值初始化后，直到计数值溢出产生中断申请，以在单片机的某一位端口上输出一个立即脉冲。这个在过零一段时间延时（延时大小由PID控制器的输出而定）后产生的脉冲，将会去点燃控制加热丝电源的可控硅整流器。测量温度将会根据进程以一定速率更新，这是由控制器通过使用单片机寄存器计数主周期并在计数值达到预设值时采样新值来完成的。 图1 温度控制器框图 三、硬件和软件 A、硬件 该控制器硬件可以分为两部分：单片机存储器、I/O端口和定时/计数器作为主要部件，其余是电阻-时间转换器、电源控制电路和键盘显示接口。如图1所示，使用了两个I/O端口，P2口用于接收键盘输入的Ts，P1口用于动态显示T和Ts。另外还使用了P3口的3个I/O口，其中一个用于输出点火脉冲到电源控制电路，另外两个用于读取和清除触发器FF1。 图2 线性电阻-时间转换器 构成控制器的基本单元是电阻-时间转换器[4]，如图2所示。这个电路实质上是一个张弛振荡器，可视为是Mochizuki的电阻-频率转换器[5]的一个改进。因为它们所使用的基本电路是相同的，即包含传感器的桥放大器、积分器和放大器是相同的。Mochizuki的电路给出了与检测电阻成比例的频率输出，而图2的电路却使用了与传感器电阻成线性关系的时间周期作为替代。设V1