单片机温控应用分析

单片机温控应用分析单片机温度控制以单片机为根底，分别以轿车温控系统和贮液容器温控系统为例，阐述单片机在温控系统中的应用原理。一、单片机在贮液容器温控系统中的应用该系统中以贮液容器温度为被控参数，蒸汽流量为控制参数，输入贮液容器冷物料的初温为前馈控制，构成前馈一反响控制系统。发挥前馈控制和反响控制的各自优势，将可测而不可控的干扰由前馈控制抑制，其他干扰由反响控制抑制，从而到达控制贮液容器温度。满足工艺要求的目的。一硬件设计。选单片机AT89C51为主机，配以两路传感变送器、多路开关、AD转换器、DA转换器、VI转换器、调节阀等实现对贮液容器温度的自动控制，同时还设有报警电路、键盘和显示电路。系统在稳态时，贮液容器的温度恒定在工艺要求的数值不变。当冷物料的初始温度与其设定值相比发生变化时，假设变化很小，将完全由前馈控制来抑制这一变化给系统带来的影响；假设变化大，前馈控制不能完全抑制这一变化给系统带来的影响，反响控制那么开始动作。当冷物料的初始温度不变，而由其他干扰引起贮液容器的温度发生变化时，只有反响控制动作，最终使系统重新到达稳态。1前向通道的设计采用JUMU90系列的温度传感变送器，其输入范围为：0500，输出为4mA20mA(DC)，测量精度为0.5选用10位逐次逼近式AD转换芯片AD571【2】，接收到有效的CONVERT命令后，内部的逐次逼近存放器从最高位开始顺次经电流输出的DAC在比较器上与模拟量经5k8电阻所产生的电流相比较。检测完所有位后，SAP中包含转换后的10位二进制码。转换完成后，SAP发出DR信号(低电平有效)，单片机查询到DR=0时，便使其翻开三态缓冲器输出数据。2后向通道的设计(1)DA转换器的设计。为了满足系统的精度要求，选用10位的DA转换器DAC1020。由于其内部不带有锁存器，所以必须通过IO口才能与AT89C51单片机连接，又由于AT89C51的字长是8位的，一次操作只能传输8位数据因此AT89C51必须进展两次操作才能把一个完好的10位数据送到AC1020。为了使10位数据可以同时送人DAC1020，防止输出电压波形出现毛刺现象，故必须采用双缓冲器方式。AT89C51先把高2位数据输出到74LS74(1)，接着把低8位数据输出到74LS377，与此同时74LS377的片选信号也作为74LS74(2)的时钟脉冲，把74IS74(1)的内容打人74LS74(2)中，从而使一个完好的数据同时到达DAC1020的数据输入端这样就消除了DAC输出端的毛刺现象。(2)执行器及调理电路的设计。系统中选用的是ZMAN16BG，ZGICr18Ni9Ti型号的对数流量特性的调节阀。阀的输入信号为气信号，而DA转换器的输出为Ov5V的电压信号所以在DA转换器和调节阀之间要加一个VI转换器和一个电气阀门定位器，将0v5v的电压信号先转换成4mA20mA的电流信号后，再将4mA20mA的电流信号转换成002MPa01MPa的气信号。使调节阀接收气信号而工作。二软件设计。经分析，系统软件可采用构造化模块程序设计，主要有系统主程序、看门狗中断效劳程序、键盘扫描子程序、显示子程序、报警子程序、AD转换子程序、DA转换子程序、PID数据处理子程序、BCD码转换子程序。主程序开始后，先对单片机AT89C51和8155芯片进展初始化，接下来是开中断，调用键盘扫描子程序，选通多路模拟开关的1号通道，将采集的数据送人AD转换器转换后传入单片机。假设温度越限就报警处理，否那么直接处理后送显示，再选通多路模拟开关的2号通道，将采集的数据送人AD转换器转换后送人单片机进展总的运算处理，输出给DA转换器变成模拟信号去改变调节阀的开度。二、单片机在汽车空调温控系统中的应用一硬件系统。本系统选用ATMEL公司的AT89系列单片机中的AT89C52，AT89C52单片机是一种新型的低功耗、高性能且内含8K字节闪电存储器的8位CMOS微控制器，与工业标准MCS一51指令系列和引脚完全兼容。有超强的加密功能，其片内闪电存储器的编程与擦除完全用电实现，数据不易挥发，编程擦除速度快。AT89C52芯片内部有6个中断源：两个外部中断INTO和INT1三个定时器中断(定时器0，1，2)和一个串行口中断。在本系统中涉及到AT89C52芯片的中断源有五个：分别是外部中断INT1，定时计数器T0，T1和T2以及串行口中断。本测控系统采用电平激活方式，也即是INT1=0；一旦INT1引脚的采样值为低电平，那么TCON寄对于定时器TO和Tl，通过存放器TMOD，TCON来控制和选择定时计数器的功能和操作形式。这些存放器的内容靠软件设置，系统复位时，存放器的所有位都被清零。而T2的工作是靠对T2CON存放器进展软件设置而定义的。本系统采用定时TO来计算车厢温度采集的时间间隔，设置为工作方式1，即l6位计数定时方式：定时Tl作波特率发生器使用，选择在工作方式2，即8位自动加载方式；定时器T2用于确定混合风门步进电机输入脉冲的频率，设置位l6位常数自动重装人的工作方式。当采用12MHz的晶振时，计数速率为lMHz微机串口通常采用RS232电平，而单片机串口是1TrL电平，二者不兼容。所以，接口必须做电平转换处理。采用MAXIM公司的MAX232电平转换芯片。单片机串行口的TXD，RXD和GND经电平转换分别与微机的RXD，TXD和SG相连，MAX232电平转换芯片的第9，10引脚分别接单片机的l0和11引脚。DB9串口的第2，3引脚分别接MAX232电平转换芯片的7，8引脚。通过MAX232的TTL电平和RS232的输入输出端口，自动地调节了单片机串口的TTL电平信号和RS232的串行通信信号的电平匹配。数据发送是由一条写发送存放器(SBUF)的指令开始，随后在串行口由硬件自动加人起位和停顿位，构成一个完好的帧格式，然后在移位脉冲的作用下，由TXD端串行输出。一个字符帧发送完后。使TXD输出线维持在“1状态下，并将串行控制存放器SCON的TI位置“1，通知CPU可以接着发送下一个字符。二软件系统。轿车空调智能温控系统的工作形式分为“正常运行形式、“软关机形式、“手动控制形式和“自动控制形式。系统上电时，软件进人上电自检状态，这时系统会首先从监控芯片x25045读入上次断电前存人EEPROM的系统状态信息，初始化各个中断并恢复空调控制器到上次关机前状态。经过上电初始化，智能温控系统会恢复到上次关机前的“正常运行形式。此时，通过温度调节按键可以设定需要的温度值，温度传感器定时检测车厢温度，显示器显示温度设定值和温度测量值，混合风门的开度会根据温差和温差变化自动调节，温控系统可以与PC机通过串口通讯交换数据。按一下“ONOFF键，可使温控系统进入“软关机形式。此时，系统不能再进展温度检测、温度设定和串行通讯，显示器熄灭，混合风门步进电机停顿运转。参考文献：【1】李华，MCS一51系列单片机实用接口技术北京：北京航空航天大学出版社1993306405【3】何立民，单片机应用系统设计系统配置与接口技术.北京:北京航空航天大学，1990.