MCS-51單片機溫度控制系統的設計

0引言

在現代化的工業生產中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關量都是常用的主要被控參數。例如：在冶金工業、化工生產、電力工程、造紙行業、機械制造和食品加工等諸多領域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應爐和鍋爐中的溫度進行檢測和控制。采用MCS-51單片機來對溫度進行控制，不僅具有控制方便、組態簡單和靈活性大等優點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術指標，從而能夠大大提高產品的質量和數量。因此，單片機對溫度的控制問題是一個工業生產中經常會遇到的問題。本文以它為例進行介紹，希望能收到舉一反三和觸類旁通的效果。

1硬件電路設計

以熱電偶為檢測元件的單片機溫度控制系統電路原理圖如圖1所示。

1.1 溫度檢測和變送器

溫度檢測元件和變送器的類型選擇與被控溫度的范圍和精度等級有關。鎳鉻/鎳鋁熱電偶適用于0℃-1000℃的溫度檢測范圍，相應輸出電壓為0mV-41.32mV。

變送器由毫伏變送器和電流/電壓變送器組成：毫伏變送器用于把熱電偶輸出的0mV-41.32mV變換成4mA-20mA的電流；電流/電壓變送器用于把毫伏變送器輸出的4mA-20mA電流變換成0-5V的電壓。

為了提高測量精度，變送器可以進行零點遷移。例如：若溫度測量范圍為500℃-1000℃，則熱電偶輸出為20.6mV-41.32mV，毫伏變送器零點遷移后輸出4mA-20mA范圍電流。這樣，采用8位A/D轉換器就可使量化溫度達到1.96℃以內。

1.2接口電路

接口電路采用MCS-51系列單片機8031，外圍擴展并行接口8155，程序存儲器EPROM2764，模數轉換器ADC0809等芯片。

由圖1可見，在P2.0=0和P2.1=0時，8155選中它內部的RAM工作；在P2.0=1和P2.1=0時，8155選中它內部的三個I/O端口工作。相應的地址分配為：
0000H - 00FFH 8155內部RAM
0100H 命令/狀態口
0101H A 口
0102H B 口
0103H C 口
0104H 定時器低8位口
0105H 定時器高8位口

8155用作鍵盤/LED顯示器接口電路。圖2中鍵盤有30個按鍵，分成六行（L0-L5）五列（R0-R4），只要某鍵被按下，相應的行線和列線才會接通。圖中30個按鍵分三類：一是數字鍵0-9，共10個；二是功能鍵18個；三是剩余兩個鍵，可定義或設置成復位鍵等。為了減少硬件開銷，提高系統可靠性和降低成本，采用動態掃描顯示。A口和所有LED的八段引線相連，各LED的控制端G和8155C口相連，故A口為字形口，C口為字位口，8031可以通過C口控制LED是否點亮，通過A口顯示字符。

圖1 單片機溫度控制系統電路原理圖

圖2 8155用作鍵盤/LED顯示器接口電路