AT89C51单片机电阻炉数字控制电路的设计与实现
电阻炉在国民经济中有着广泛的应用,而大功率的电阻炉则应用在各种工业生产过程中。然而,大多数电阻炉存在着各种干扰因素,将会给工业生产带来极大的不便。因此,在电阻炉温度控制系统的设计中,应尽量考虑到如何有效地避免各种干扰因素而采用一个较好的控制方案,选择合适的芯片及控制算法是非常有必要的。
本课题采用
AT89C51单片机对电阻炉的加热过程进行控制。使用热电偶作为温度传感器把热信号转变成电信号,电信号再经过放大,经过模数转换再输入到CPU。控制器采用PID控制算法,温度控制的原理是通过调整晶闸管的导通时间来调节加热主回路的有效电压,从而达到温度控制的目的。系统由AT89C51单片机、温度传感器、A/D转换器、串口通信、晶闸管触发电路等组成的控制器和被控对象电阻炉构成一个闭环控制系统。系统控制程序采用模块化设计结构,主要包括主程序、中断服务子程序。系统采用过零触发等技术,省去了传统的D/A转换元件,简化了电路,并且提高了系统的可靠性,同时,系统可以实时控制电阻炉的实际温度。
本设计中由单片机和一个锁存器74LS373组成,在这里来研究一下在本设计中功能。如图2所示,分别将P0、P1、P2、P3口引出跟本设计的其他部分连接。在P0口连接一个地址锁存器74LS373,就是为了当P0口上片外存储器低八位地址稳定后,单片机在ALE线上发出正脉冲的下降沿,这样就把片外存储器低8位地址锁存在地址锁存器74LS373中[
电阻炉在国民经济中有着广泛的应用,而大功率的电阻炉则应用在各种工业生产过程中。然而,大多数电阻炉存在着各种干扰因素,将会给工业生产带来极大的不便。因此,在电阻炉温度控制系统的设计中,应尽量考虑到如何有效地避免各种干扰因素而采用一个较好的控制方案,选择合适的芯片及控制算法是非常有必要的。
电阻炉的数字控制电路设计的总体分析
本课题采用AT89C51单片机对电阻炉的加热过程进行控制。使用热电偶作为温度传感器把热信号转变成电信号,电信号再经过放大,经过模数转换再输入到CPU。控制器采用PID控制算法,温度控制的原理是通过调整晶闸管的导通时间来调节加热主回路的有效电压,从而达到温度控制的目的。系统由AT89C51单片机、温度传感器、A/D转换器、串口通信、晶闸管触发电路等组成的控制器和被控对象电阻炉构成一个闭环控制系统。系统控制程序采用模块化设计结构,主要包括主程序、中断服务子程序。系统采用过零触发等技术,省去了传统的D/A转换元件,简化了电路,并且提高了系统的可靠性,同时,系统可以实时控制电阻炉的实际温度。
根据现场电路特点,对模拟量信号进行低通滤波,滤除各种高次谐波的干扰和信号传输通道感应的干扰,得到反映设备电路实际状态的真实信号;本系统采用了新型的高精度模拟信号隔离放大器,得到安全的模拟量信号输入。同时采用12位高速A/D转换器ADS774把模拟量转换为可由微机进行处理的数字量。ADS774是一种具有采样保持功能的12位A/D转换器,可以方便地和MCS-51、AT89C51等CPU系统连接,模拟量输入范围可以是0～10V、0～20V、±5V或±10V,最大转换时间不超过8.5μs,功耗小于120mV。由于ADS774片内有时钟,故无需外加时钟信号。该电路采用单极性输入方式,可对+5V或+10V模拟信号进行转换。采用查询方式读取ADS774的转换结果,由于ADS774输出12位数码,所以当单片机读取转换结果时,需分两次进行:先高8位,后低4位。由A0=0或A0=1来分别控制读取高8位或低4位。
本设计的
ADS774与AT89C51单片机接口电路如图3所示。单片机的P0口接转换器的输出口,采用12向左对齐输出格式。STS接单片机的INT0口,就是把转换器的标志位STS作为单片机的一个外部中断源。那么在本设计中判断AD转换是否完成就需要在单片机中用中断法判断。
