单片机温控课程设计(3)

2019-02-15 10:55

54S373/74S373 7ns 525mW 54LS373/74LS373 17ns 120mW

373 的输出端 Q0~Q7 可直接与总线相连。

当三态允许控制端 OE 为低电平时,Q0~Q7为正常逻辑状态,可用来驱动负载或总线。当 OE 为高电平时,Q0~Q7 呈高阻态,即不驱动总线,也不为总线的负载,但锁存器内部的逻辑操作不受影响。

当锁存允许端 LE 为高电平时,Q 随数据 D 而变。当 LE 为低电平时,D 被锁存在已建立的数据电平。当 LE 端施密特触发器的输入滞后作用,使交流和直流噪声抗扰度被改善 400mV。

引出端符号: D0~D7 数据输入端

OE 三态允许控制端(低电平有效) LE 锁存允许端

Q0~Q7 输出端

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第三章 控制方案设计

3.1目标和任务估计

从控制任务要求可知是单点、恒值控制。控制范围和精度要求一般,功能上无特殊要求。可采用一般的闭环控制系统实现。其系统原理图如下

3.2 方案选择

3.3 元件选择

(1)计算机的选择 按上述要求只需单点控制和显示,没有特别的数据处理任务。因此适宜采用嵌入式微控制器控制。为了使系统结构紧凑,采用国内应用非常广泛的89C51系列8位微控制器为核心组成控制系统。该系列多种型号之间引脚兼容,可根据系统规模相互替换,开发和升级都很方便。

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(2) A/D转换器的选择 假定控制范围设定为0~200℃。若选用8位A/D转换器,其分辨率约为1.5℃/字。它虽然在±3℃的允许误差范围之内,但是裕量太小。因为系统的其他环节,特别是传感元件的非线性,也会产生误差引起精度损失,因此实际精度很难达到要求。若选用10位A/D转换器,其分辨率为0.3℃/字,在要求的精度范围内有较大裕量,可以满足要求。若采用12位的A/D转换器,其分辨率约为0.1℃/字,但是由于其他环节对精度的影响,单纯过高追求A/D的高分辨率是一种资源浪费。而且无论采用10位,还是12位A/D转换器,与8位CPU连接都比较麻烦,增加了系统的复杂性。

针对本系统的实际情况,实际控温范围只有(300-80)℃=220℃,因此可用8位A/D转换器。对于A/D转换器的速度,没有过高的要求,采用一般中速芯片如AD0809即可满足。

(3)传感元件的选择 根据控温范围,选用镍铬-镍铝(K型)热电偶可以满足。 下面根据它的分度表列出几个在控制范围内的数据: 温度/℃

可见,其线性度比较好,如果不进行非线性补偿,把80~300℃之间作为线性看待,下面具体分析一下由于非线性带来的误差。

80~300℃的平均斜率为(12.207-3.266)/(220)=0.041mV/℃

(4)执行元件的选择 通过电阻加热料筒,采用晶闸管(SCR)做功率控制。 (5) D/A转换器的选择 D/A转换器的位数一般可低于A/D的位数。因为一般控制系统对输出通道分辨率的要求比输入通道低。因此选用常用的DAC0832芯片。 (6) 放大器的选择 因为要求偏置,又需要对热电偶进行冷端补偿,故采用常规的DDZ系列温度变送器。

0 80 100 150

200 250 300

毫伏值/mV 0.0 3.266 4.095 6.137 8.137 10.151 12.207

3.4 软件控制方案的确定

按照系统的要求,采用程序巡回控制方式或者定时中断控制方式都可以实现。为了便于功能的扩充,便于使用动态显示,采用定时中断控制方式。定时中断由定时器TO的溢出来触发,定时长度50ms

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第四章 系统硬件电路设计

根据上面分析,具体硬件线路如下图。

P1.0~P1.6连接着键盘,键盘由0~9数字键,温度设定键和运行键共12个按键组成。

3位LED共阳极显示器采用串行口扩展LED显示器分别于TXD,RXD相连,数码管从右边到左边一次为“a~h”。

报警器连接P2.2。

锁存器74LS373连接着ADC0809和DAC0832,且与P0口连接。

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4.1 时钟电路

4.2 模数转换电路

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