温度控制系统设计毕业设计论文(3)

2019-09-01 16:34

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图MC14495内部逻辑结构及引脚

图用MC14495组成多位LED静态显示器接口

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程序:

DIR: SETB RS0 ;保护第0组工作寄存器 PUSH A ;保护现场 MOV R2, #03H ;显示位数计数

MOV R1, #00H ;设位码初值,初态从LED7开始 MOV R0, #DIS7 ;显示缓冲区末地址送R0 DIR0: MOV A, @RO ;取待显示的数据

AND A, #07H ;屏蔽高3位,保留低4位BCD码 MOV R3, A ;暂存R3中 MOV A, R1 ;位选码值送A SWAP A ;位码交换到高4位

ADD A, R3 ;合并形成输出的BCD码和位选码 MOV P1,A ;输出到P1口 INC R1 ;位码加1指向下一位 DJNZ R2, DIR0 ;8个位未显示完重复

CLR RS0 ;显示完恢复第0组工作寄存器 POP A

RET ;返回主程序

3.7 电源电路

本模块将交流 220V输入电压变为3组直流电压,其中5V电压为CPU等数字

电路提供电源;±15V电压为运放等模拟芯片提供电源;24V电压为温度变送器提供电源。

220v市电经变压器输出两组独立的25v交流,桥堆整流,大电容滤波得到 + 35v直流,再加一个0.1uF小电容滤出电源中的高频分量。考虑到制作过程中电源空载似的电容放电可在输出电容并上1k大功率电阻。另外这组直流还要给7812、7912来获得 + 12v。 电源模块如下图:

图1:5V直流稳压源电路

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图2: + 12V/24V直流稳压源的原理电路

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第四章 软件的设计

4.1 软件实现方法

根据热处理炉在上电复位后先处于停止加热状态,这时可以用“+1”键设定预置温度,显示器显示预定温度;温度设定好后就可以按启动键启动系统工作了。温度检测系统不断定时检测当前温度,并送往显示器显示,达到预定值后停止加热并显示当前温度;当温度下降到下限(比预定值低3℃)时再启动加热。这样不断重复上述过程,使温度保持在预定温度范围之内。启动后不能再修改预置温度,必须按复位/停止键回到停止加热状态再重新设定预置温度。

炉温控制是这样一个反馈调节过程,比较实际炉温和需要炉温得到偏差,通过对偏差的处理获得控制信号,去调节电阻炉的热功率,从而实现对炉温的控制。按照偏差的比例、积分和微分产生控制作用(PID控制),是过程控制中应用最广泛的一种控制形式。

系统控制程序采用两重中断嵌套方式设计。首先使T0计数器产生定时中断,作为本系统的采样周期。在中断服务程序中启动A/D,读入采样数据,进行数字滤波、上下限报警处理,PID计算,然后输出控制脉冲信号。脉冲宽度由T1计数器溢出中断决定。在等待T1中断时,将本次采样值转换成对应的温度值放入显示缓冲区,然后调用显示子程序。从T1中断返回后,再从T0中断返回主程序并且、继续显示本次采样温度,等待下次T0中断。

1)二位式调节--它只有开、关两种状态,当炉温低于限给定值时执行器全开;当炉温高于给定值时执行器全闭。(执行器一般选用接触器)

2)三位式调节--它有上下限两个给定值,当炉温低于下限给定值时招待器全开;当炉温在上、下限给定值之间时执行器部分开启;当炉温超过上限给定值时执行器全闭。

3)比例调节(P调节)--调节器的输出信号(M)和偏差输入(e)成比例。即:M=ke。式中:K-----比例系数

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比例调节器的输入、输出量之间任何时刻都存在--对应的比例关系,因此炉温变化经比例调节达到平衡时,炉温不能加复到给定值时的偏差--称“静差” 4)比例积分(PI)调节--为了“静差”,在比例调节中添加积分(I)调节积分,调节是指调节器的输出信号与偏差存在随时间的增长而增强,直到偏差消除才无输出信号,故能消除“静差”比例调节和积分调节的组合称为比例积分调节.

5) 比例积分微分(PID)调节--比例积分调节会使调节过程增长,温度的波动幅值增大,为此再引入微分(D)调节。微分调节是指调节器的输出与偏差对时间的微分成比例,微分调节器在温度有变化“苗头”时就有调节信号输出,变化速度越快、输出信号越强,故能加快调节速度,降低温度波动幅度,比例调节、积分调节和微分调节的组合称为比例积分微分调节。(一般采用晶闸管调节器为执行器)。

根据生产现场的运行情况,这种控温方法,精度比较高,系统性能稳定,满足生产的实际需要。主要设备:热电偶或热电阻,智能PID温控仪,可控硅触发调功器等。

4.2 总体程序流程图

温度控制程序的设计应考虑如下:1)键盘扫描、键码识别和温度显示;2)炉温采样、数字滤波;3)数据处理;4)越限报警和处理;5)PID计算、温度标度转换

4.2.1主程序框图

主程序包括8051本身的初始化等等。大体说来,本程序包括设置有关标志、

暂存单元和显示缓冲区清零、T0初始化、CPU开中断、温度显示和键盘扫描程序


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