PC机和单片机实现渗碳过程集散控制系统.doc

摘要 近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。 本次设计是通过利用PC机(上位机)和单片机(下位机)实现渗碳过程控制系统,上位机与下位机间以串行通信相联系的,实时精确控制加热设备和炉温、碳势、渗碳时间等参数.  本次设计上位机选用IBM-286(RS-232-C)系统,下位机则是选用MCS-51系列单片机(8031). 渗碳就是把工件放在电加热高温炉内的一种运动过程.本设计有硬件和软件两种设计,硬件设计就是集散式计算机控制系统,由一台上位机和四台吓为机组成,下位机完成数据采集,处理,输出控制信号,参数设定与修改,显示,声光报警及与上位机通信联系等功能;上位机则需将下位机所有信息进行综合处理,完成屏幕显示,设定与修改下位机工艺参数,计算机层深,存贮数据,打印报表及报警功能;软件设计是由上位机程序模块,下位机程序模块和通信程序模块组成.上位机程序模块主程序进入系统功能选择菜单时,用户可根据屏幕的汉字提示选择相应的子程序模块.下位机程序模块应实现对炉温,氧电势的检测和显示,并根据工艺要求对炉温和碳势进行位势控制,根据各类中断请求执行上位机通信要求的操作,或进行超限报警以及传感器故障,通信失败等报警.通信程序模块在系统中起着至关重要的作用,是联系上,下位机的纽带.从而可以进一步证实上位机与下位机间以串行通信相联系. ? 我国的单片机年容量已达 1——3 亿片，且每年以大约16%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。特别是沿海地区的玩具厂等生产产品多数用到单片机，并不断地辐射向内地. ? 关键词：PC机 单片机 串行通信 ? ?????????????? 目录 第 一 章 引言―――――――――――――――――――――――――――4 第 二 章??正文―――――――――――――――――――――――――――5 ?? 2.1? MCS-51系列单片机原理及应用―――――――――――――――――5 ???2.1.1? 渗碳工艺――――――――――――――――――――――――――6 ???2.1.2? 计算机控制系统硬件―――――――――――――――――――――7 ?? 2.1.3? 系统软件设计――――――――――――――――――――――――9 ?? 2.1.4? 故障及误差分析―――――――――――――――――――――――19 第 三 章? 结语―――――――――――――――――――――――――――21 参考文献――――――――――――――――――――――――――――――22 ? ? ? ? 第 一 章? 引言 随着计算机技术特别是单片机技术的发展，在各种单片机应用系统的设计中，如智能仪器仪表、各类手持设备、GPS接收器等，常常遇到计算机与外界的信息交换，即通讯。串行通信是指按照逐位顺序传递数据的通信方式，由于仅需三根传输线传送信息且通信距离相对较远，所以在控制领域的现场监测、分布控制等场合有着重要的应用价值。鉴于PC机具有强大的监控和管理功能，单片机则具有快速以及容易控制的特点，在数据量不大、传输要求不高的情况下，一般都采用给PC机配置的RS-232标准串行接口COM1、COM2等相连接来实现应用系统与PC机之间的数据交换。本文论述了如何实现PC机与单片机机之间实现串行通讯所需条件，PC机通讯程序利用RS-232串行通讯控件来完成，单片机的程序用汇编语言来写。 集散控制系统(DCS)又名分布式计算机控制系统，是利用计算机技术对生产过程进行集中监测、操作、管理和分散控制的一种新型技术。在现代化工业过程控制系统中，集散控制系统已成为过程自动化系统发展的主流。然而，在工业控制领域，控制系统除了要求具有极高的可靠性外，还必须具有较强的实时响应能力和友好的人机交互界面 ? ? ? ? 第二章? 正文 2.1?MCS-51系列单片机原理及应 ? MCS单片机都采用40引脚的双列直插封装方式。图2-9为引脚排列图， 40条引脚说明如下： 1、主电源引脚Vss和Vcc ① Vss接地 ② Vcc正常操作时为+5伏电源 2、外接晶振引脚XTAL1和XTAL2 ① XTAL1内部振荡电路反相放大器的输入端，是外接晶体的一个引脚。当采用外部振荡器时，此引脚接地。 ② XTAL2内部振荡电路反相放大器的输出端。是外接晶体的另一端。当采用外部振荡器时，此引脚接外部振荡源。 3、控制或与其它电源复用引脚RST/VPD，ALE/，和/Vpp ① RST/VPD 当振荡器运行时，在此引脚上