温度控制系统设计--课设.doc

摘要 在工业生产过程中，控制对象各种各样，温度控制在生产过程中占有相当大的比例，其关键在于测温和控温两方面。由于控制对象越来越复杂，在温度控制方面，还存在着许多问题。如何更好地提高控制性能，满足不同系统的控制要求，是目前科学研究领域的一个重要课题。电锅炉是将电能转换为热能的能量转换装置，具有结构简单、无污染、自动化程度高等特点。与传统的以煤和石化品为燃料的锅炉相比，还具有投资少、占地面积小、操作方便、热效率高、能量转化率高等优点。近年来，电锅炉已成为供热采暖的主要设备。 本设计采用无ROM的8031作为主控制芯片。8031的接口电路有8155、2764。8155用于键盘/LED显示器接口，2764可作为8031的外部ROM存储器。其中目录 摘要 - 0 - 1 电锅炉温度控制系统原理简介 - 2 - 2 硬件系统设计 - 3 - 2.1 总体设计 - 3 - 2.2 程序存储器的扩展 - 3 - 2.3 温控模块的设计 - 4 - 2.4 8155接口电路 - 6 - 2.4.1 8155简介 - 6 - 2.4.2 8155的RAM和I/O口地址编码 - 6 - 2.5 A/D转换电路 - 6 - 2.5.1 引脚结构 - 7 - 2.5.2 0809与8031的连接 - 7 - 2.6 可控硅控制电路 - 8 - 3 软件系统设计 - 9 - 3.1 主程序 - 10 - 3.2 T0中断服务程序 - 11 - 3.3 采样子程序 - 11 - 3.4 数字滤波程序 - 12 - 4 温控设计系统元器件简介 - 13 - 4.1 单片机内部模块 - 13 - 4.1.1 MCS-51单片机内部结构 - 13 - 4.1.2 主电源引脚 - 14 - 4.1.3 外接晶体引脚 - 14 - 4.1.4 MCS-51 输入/输出引脚 - 14 - 4.1.5 MCS-51控制线 - 15 - 4.2 单片机外总线结构 - 15 - 4.3 MCS-51单片机系统扩展 - 16 - 心得体会 - 17 - 参考文献 - 18 - 附录 - 19 - 电锅炉温度控制系统的设计 1 电锅炉温度控制系统原理简介 本文主要研究电锅炉温度控制的方法。电锅炉是将电能转换为热能的能量转换装置，具有结构简单、无污染、自动化程度高等特点。与传统的以煤和石化品为燃料的锅炉相比，还具有投资少、占地面积小、操作方便、热效率高、能量转化率高等优点。近年来，电锅炉已成为供热采暖的主要设备。 锅炉控制作为过程控制的一个典型，动态特性具有非线性、大惯性，大延迟的特点。目前国内电热锅炉控制大都采用的是开关式控制，甚至是人工控制方法。采用这些控制方法的系统稳定性不好，超调量大，同时对外界环境变化响应慢，实时性差。另外，频繁的开关切换对电网产生很大的冲击，降低了系统的经济效益，减少了锅炉的使用年限。因此，研究一种最佳的电锅炉控制方法，对提高系统的经济性、稳定性具有重要的意义。 单片机的温度控制是数字控制系统的一个应用，单片机温度控制系统是以MS-5l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机控制系统。系统的原理框图如图1所示，其基本控制原理为：用键盘将温度的设定值送入单片机，启动运行后，通过信号采集电路将温度信号采集到后，送到A/D 转换电路将信号转换成数字量送入单片机系统进行PID 控制运算，将控制量输出，控制电锅炉温度。 图1 控制系统原理框图 2 硬件系统设计 2.1 总体设计 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，如图2所示。 图2 总体设计原理 2.2 程序存储器的扩展 8031片内不带ROM，采用8031芯片时，须扩展程序存储器。用作程序存储器的芯片主要有EPROM和EEPROM。由于EPROM价格低廉、性能可靠，所以本次设计用EPROM。 EPROM是紫外线可擦除电可编程的半导体只读存储器，掉电后信息不会丢失。EPROM中程序一般通过专门编程器可写入。常用的EPROM芯片主要有：2716、2732、2764、27128、27256等。 扩展程序存储器时，一般扩展容量大于256字节，因此，除了由P0口提供低8位地址线外，还需由P2口提供若干地址线，最大的扩展范围位64K字节，即需16位地址线。具体方法是CPU应向EPROM提供三种信号线。即 A：数据总线：P0口接EPROM的O0-O7。 B：地址总线：P0口经锁存器向EPROM提供地址低8位，P2口提供高8位地址以及片选线。 C：控制总线：PSEN片外程序存储器取指令控制信号，接EPROM的OE，ALE—接锁存器的G。EA接地。 结合本次设计，选择扩展的型号为2764。8031与2764的连接图如图3所示。 图3 2764与8031连