MTL-3/70-EA

MTL-3/70-EA分流器Jahns-Regulatoren GmbH

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深圳市扎克貿(mào)易有限公司專注歐美工控備件進(jìn)口，公司在國外設(shè)有獨(dú)立的采購渠道,德國公司直接采購。

扎克貿(mào)易邱小秀 

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深圳市扎克貿(mào)易有限公司

是一家專注于歐美工控行業(yè)備件進(jìn)口貿(mào)易的服務(wù)商，，公司在國外設(shè)有獨(dú)立的采購渠道，擁有*自主的進(jìn)出口權(quán)，經(jīng)銷FORMECH注塑機(jī)，bender絕緣測試儀器，Warmbier靜電測試儀，Schiltknecht，HYDROPNEU等產(chǎn)品。

.3 2732EPROM的工作原理及硬件接口設(shè)計(jì)

2732是4K×8位EPROM器件，有12根地址線A11~A0，可以尋址片內(nèi)4K字節(jié)存儲(chǔ)器中任何單元，所以稱2732為4K字節(jié)EPROM。它是一種可編程只讀存儲(chǔ)器，單一正5V供電，大靜態(tài)電流150mA，維持電流30mA，24線雙列直插式封裝，管腳圖如下：

   圖4.5 2732管腳圖

2732是4K×8位的EPROM器件，有12根地址線A11~A0，這12根地址線中高4位A8~A11與P2.0~P2.3連接，低8位A0~A7與地址鎖存器74LS373的輸出端Q0~Q7連接（這里地址可映象P0口的地址）數(shù)據(jù)端D0~D7直接與8031的P0口連接，當(dāng)8031系統(tǒng)發(fā)出低12位地址信息時(shí)，分別選中2732片內(nèi)4K字節(jié)存儲(chǔ)器中各單元，2732的CE引腳為片選信號(hào)輸入端，低電平有效，表示選中該2732芯片。該片選信號(hào)決定了2732這塊芯片的4K字節(jié)存儲(chǔ)器在8031系統(tǒng)擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器64KB空間中的位置，圖中接法2732占有的擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器地址空間為0000H~07FFH。^[5]

此外，2732的端，Vpp、端可組合成2732的各種工作方式（讀待機(jī)即維持，寫即編程，編程檢驗(yàn)等）圖中連接法其工作方式為讀狀態(tài)，當(dāng)選通信號(hào)為低電平選通2732即把2732中的D0~D7端口上的程序或常數(shù)讀入，8031單片機(jī)的P0口上去，當(dāng)為高電平時(shí)，即無效，則禁止2732的數(shù)據(jù)讀入P0口。

圖4.6 2732EPROM與8031硬件接口電路

圖中74LS373是帶三態(tài)輸出的8口鎖存器，擴(kuò)展電路中用作外部地址鎖存器，三態(tài)控制端E接地，以保持輸出暢通，其三態(tài)輸出還有一定的驅(qū)動(dòng)能力，G端與8031單片機(jī)的ALE連接，當(dāng)G=1時(shí)（ALE高電平持續(xù)期間）74LS373的輸出Q0~Q7隨其輸入的D0~D1的狀態(tài)變化即P0口送出的8位地址信號(hào)一旦輸出，就能映射到2732EPROM的地址輸入A0~A7上，G端的狀態(tài)由“1”變“0”時(shí)（ALE不跳變）低8位地址被鎖存。

第5章 掉電保護(hù)功能電路

掉電保護(hù)電路功能的實(shí)現(xiàn)有兩種方案：一是選用E²ROM將重要數(shù)據(jù)置于其中,二是加接備用電池，如下圖所示，穩(wěn)壓電源和備用電池分別通過二級(jí)管接于存儲(chǔ)器或單片機(jī)的Vcc端，當(dāng)穩(wěn)壓電源電壓大于備用電池電壓時(shí)，電池不供電，當(dāng)穩(wěn)壓電源掉電時(shí)，備用電池工作。^[9]

儀器內(nèi)還應(yīng)設(shè)置掉電檢測電路，以便在一旦檢測到失電時(shí)，將斷點(diǎn)（PC及各種寄存器）內(nèi)容保護(hù)起來，圖中CMOS555接成單穩(wěn)形式，掉電時(shí)3端輸出低電平脈沖作為中斷請求信號(hào)。光電耦合器的作用是防止干擾而產(chǎn)生誤動(dòng)作，在掉電瞬時(shí)，穩(wěn)壓電源在大電容支持下，仍維持供電，這段時(shí)間主機(jī)執(zhí)行中斷服務(wù)程序，將斷點(diǎn)和重要數(shù)據(jù)置入RAM。^[6]

圖5.1掉電保護(hù)功能圖

第6章 溫度控制電路

6.1溫度控制電路

溫度控制電路采用可控硅調(diào)功方法，雙向可控硅相當(dāng)于一雙反相并聯(lián)的普通可控硅，具有正反相都能控制導(dǎo)通的特性，可用作調(diào)溫器。將它串在50HZ交流電源和加熱絲電路中，只要在給定周期內(nèi)改變可控硅開關(guān)的接通時(shí)間，就能改變加熱功率，從而實(shí)現(xiàn)溫度的調(diào)節(jié)。^[13]

圖6.1可控硅調(diào)功器輸出功率與通斷電T關(guān)系

對于這樣的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，單片機(jī)只要輸出能控制可控硅通斷時(shí)間的脈沖作為信號(hào)就可以了，這可用一條功線通過程序輸出控制脈沖。

為了達(dá)到過零觸發(fā)的目的，需要交流電過零檢測電路，此電路輸出對應(yīng)于50HZ交流電壓過零時(shí)刻的脈沖作為觸發(fā)雙向可控硅的同步脈沖，是可控硅在交流電壓過零時(shí)刻觸發(fā)導(dǎo)通，電路如下圖：

圖6.2過零觸發(fā)電路

圖中電壓比較器LM311將50HZ正弦交流電壓變?yōu)榉讲ǎ讲ǖ恼睾拓?fù)跳沿分別作為兩個(gè)單穩(wěn)觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)，單穩(wěn)觸發(fā)器輸出的窄脈沖經(jīng)二極管或門混合就得到對應(yīng)于220V市電過零時(shí)刻的同步脈沖。此同步脈沖一路作為觸發(fā)同步脈沖加到溫控電路，一路作為計(jì)數(shù)脈沖加到單片機(jī)8031和P3.4、P3.5輸入端。

6.2控制規(guī)律的選擇

電阻爐爐溫控制是這樣一個(gè)反饋調(diào)節(jié)作用過程：比較實(shí)際爐溫和需要爐溫得到的偏差通過對偏差的處理獲得控制信號(hào)去調(diào)節(jié)爐子的加熱功率，從而實(shí)現(xiàn)對爐溫的控制。

按照偏差的比例，積分和微分產(chǎn)生控制作用，簡稱PID控制,是過程控制中應(yīng)用泛的一種控制形式，通過對實(shí)際運(yùn)行效果和理論分析表明，這種控制規(guī)律在相當(dāng)多的工業(yè)生產(chǎn)中能得到比較好的效果。

計(jì)算機(jī)PID算法是用差分方程近似實(shí)現(xiàn)的。

用微分方程表示PID調(diào)節(jié)規(guī)律的理想算式為：

式中e(t)=r(t)-y(t)為偏差信號(hào)，是調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào);r(t)是給定值;y(t)為被控變量;U(t)為調(diào)節(jié)器輸出的控制信號(hào);Kp為比例系數(shù);Ti為積分時(shí)間常數(shù);Td為微

分時(shí)間常數(shù)。計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字信號(hào)，若采樣周期為T，第幾次采樣輸入偏差為en，調(diào)節(jié)器輸出為Un,PID算法中的微分用差分代替，積分用代替，于是得到,寫成遞

推形式：

改寫成：

由于電阻爐一般都屬于一階對象和帶純滯后的一階對象，所以式中KP、KI、KD的選擇取決于電阻爐的階躍響應(yīng)特性和實(shí)際經(jīng)驗(yàn),在程序中假設(shè)都為正小數(shù),參與運(yùn)算的數(shù)都變?yōu)橛?jì)算機(jī)易于處理的形式，數(shù)據(jù)處理方法如下：

• 把所有的數(shù)都變成定點(diǎn)純小數(shù)進(jìn)行處理
• 算式中的各項(xiàng)都有正負(fù)，用補(bǔ)碼表示,計(jì)算結(jié)果以原碼輸出。
• 雙精度運(yùn)算，為了保證運(yùn)算精度把單字節(jié)16位進(jìn)行運(yùn)算，后結(jié)果取8位有效值輸出。

第7章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)控制程序采用兩次中斷嵌套方式來設(shè)計(jì)，首先使T0計(jì)數(shù)器能產(chǎn)生與秒鐘定時(shí)中斷，作為本系統(tǒng)的采樣周期，在中斷服務(wù)程序中啟動(dòng)A/D讀入采樣數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波、上下線報(bào)警處理、PID計(jì)算，然后輸出控制脈沖信號(hào)，脈沖的寬度由T1計(jì)數(shù)器溢出中斷決定。在等待T1中斷時(shí)，將本次采樣數(shù)值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的溫度值放入顯示緩沖區(qū)，然后用顯示子程序，從T1中斷返回后，再從 T0中斷返回主程序并繼續(xù)顯示本次采樣溫度，等待下次T0中斷。

7.1 系統(tǒng)控制主程序的設(shè)計(jì)

其中T1中斷嵌套在T0中斷之中，而T1的初值是由PID計(jì)算值決定的。所以PID的大輸出必須小于250，即保證在T0再次溢出中斷之前，T1中斷服務(wù)結(jié)束，并以T0中斷返回到主程序，否則程序不能正常進(jìn)行。

程序所點(diǎn)用8031內(nèi)部數(shù)據(jù)存貯的單元如圖:

圖7.1 參數(shù)內(nèi)部RAM分配圖

圖7.2 主程序流程圖

主程序

MOV  81H, ＃50H；設(shè)堆棧

CLR  5EH       ；清本次越限標(biāo)志                         

CLR  5FH       ；清上次

CLR   A        ；

MOV  2FH,  A   ；

MOV  30H,  A   ；

MOV  3BH,  A   ；

MOV  3CH,  A   ；清暫存單元

MOV  3DH,  A   ；

MOV  3EH,  A   ；

MOV  44H,  A   ；

MOV  DISM0,A   ；

MOV  DISM1,A   ；

MOV  DISM2,A   ；                                          

MOV  DISM3,A   ；

MOV  DISM4,A   ；

MOV  DISM5,A    ；清顯示緩沖

MOV  TMOD，＃56H；T0方式2：T1方式1計(jì)數(shù)

MOV  TL0， ＃06H；

MOV  TH0， ＃06H；TO賦值

CLR  PT0        ；T0為低優(yōu)先級(jí)中斷

SETB TR0        ；啟動(dòng)T0

SETB ET0        ；允許T0中斷

SETB EA         ；CPU中斷

LOOP： ACALL  DISPLY   ；調(diào)用顯示程序

          ACALL  SCAN     ；調(diào)用掃描程序

          ATMP   LOOP     ；等待中斷

7.2 中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)

T0中斷服務(wù)程序：

PUSH   A        ；

PUSH   DPL      ；

PUSH   DPH      ；保護(hù)現(xiàn)場

SETB   D5H      ；置標(biāo)志

ACALL  SAMP     ；調(diào)用采樣子程序

ACALL  FILTER   ；調(diào)用數(shù)字濾波程序

CJNE A，42H，TPL；Ui（K）≠Umax則TPL

WL:  MOV  C，5EH     ；

         MOV  5FH，C     ；交換標(biāo)志

         CLR  5EH        ；清本次標(biāo)志

         ACALL    UPL    ；上限處理

         POP      DPH    ；

         POP      DPL    ；恢復(fù)現(xiàn)場

          POP      A      ；

         RETI            ；中斷返回

TPL： JNC      TPL1   ；若Ui（K）>Vmax則TPL1

CLR     5FH    ；清上次越限標(biāo)志

CJNE  A，43H，MTPL；Ui（K）≠Umin則MTPL

HAT：SETB    P1.1    ；正常，綠

         ACALL  PID    ；計(jì)算PID

         MOV  A，2FH   ；PLD值→（A）

         CPL   A        ；

         INC   A        ；求TL1值

NM： SETB     P1.3  ；輸出控制脈沖

         MOV  TL1， A  ；T1賦初值

         MOV  TH1，#OFFH ；

         SETB   PT1     ；T1高優(yōu)先級(jí)中斷³

         SETB   TR1    ；啟動(dòng)T1

         SETB   ET1    ；允許T1中斷

         ACALL TRAST  ；標(biāo)度轉(zhuǎn)換

LOOP：ACALL DISPLY  ；顯示溫度

         JB    D5H，LOOP；等待T1中斷

         POP   A        ；

POP   DPH      ；

POP   DPL      ；

RETI            ；中斷返回

MTPL：JNC    HAT     ；若Ui(k)>Umin則HAT

         SETB   P1.0     ；

         MOV  A，45H   ；

         CPL   A         ；

         INC   A         ；

         AJMP  NM       ；

TPL1：SETB   5EH      ；置本次越限標(biāo)志

         JNB    5FH，WL ；若上次沒越限則轉(zhuǎn)

         INC    44H      ；越限計(jì)數(shù)器加1

         MOV  A，44H    ；

         CLR   C         ；

         SUBB  A， #N   ；

         JNZ        WL   ；越限次數(shù)不等于N轉(zhuǎn)

         SETB    P1.2     ；上限報(bào)警，紅燈亮

         CLR     5EH     ；

         CLR     5FH     ；清標(biāo)志

         POP     A       ；

         POP     DPH     ；

         POP     DPL     ；恢復(fù)現(xiàn)場

         RETI             ；從中斷返回

  T1中斷服務(wù)程序（由001BH轉(zhuǎn)來）                                   

         CLR     D5H     ；清標(biāo)志

         CLR     P1.3     ；停止輸出

         RETI             ；從中斷返回

圖7.3T1中斷程序圖

7.3 采樣程序的設(shè)計(jì)

圖7.6 采樣程序流程圖

根據(jù)流程圖寫程序如下：

SMAP： MOV   R0，#2CH ；采樣值首址

               MOV   R1， #03H ；計(jì)數(shù)器賦值

SAM1： MOV  DPTR，#03F8H ；

               MOVX  @DPTR， A  ；啟動(dòng)ADC

               MOV   R2， #20H    ；延時(shí)

DLY： DJNZ   R2， DLY    ；結(jié)束？

HERE：JB     P3.3， HERE  ；等待ADC結(jié)束

               MOVX  A，  @DPTR ；

               MOV    @RO，  A   ；存放采樣值

               INC     RO          ；

               DJNE    R1   SAM1  ；

               RET                  ；

7.4 數(shù)字濾波子程序設(shè)計(jì)

微機(jī)控制系統(tǒng)通常直接放在生產(chǎn)現(xiàn)場，會(huì)受到嚴(yán)重干擾，系統(tǒng)采用濾波方法來濾除干擾，數(shù)字濾波算法有很多，本系統(tǒng)采用中值濾波，就是連續(xù)三次取樣，取中間值作為本次采樣值。

三次采樣值分別放于2CH，2DH，2EH中，取中間值放在累加器A中，同時(shí)也轉(zhuǎn)放在2AH單元中，以備進(jìn)行溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換用。

圖7.6系統(tǒng)控制程序流程圖[數(shù)字濾波程序流程圖

程序清單如下：

FILTER：MOV  A， 2CH  ；        (2CH)送A

        CJNZ   A， 2DH， CMP1 ；若（2CH）≠(2DH)則CMP1

        ATMP   CMP2    ；        否則轉(zhuǎn)CMP2

CMP1： JNC    CMP2    ；         若（2CH）>(2DH)則CMP2

        XCH   A， 2DH  ；

        XCH   A， 2CH  ；

CMP2： MOV  A， 2DH  ；

        CJNE  A， 2EH，CMP3；若（2DH）≠(2EH)則CMP3

        MOV  2AH，A    ；    否則（2DH）送2AH

        RET              ；    返回

CMP3： JC     CMP4     ；    若（2DH）<(2EH)則CMP4

        MOV  2AH， A   ；

        RET              ；

CMP4： MOV  A， 2EH   ；

        CJNE  A， 2CH，CMP5；若（2EH）≠(2CH)則CMP5

        MOV   2AH，A   ；

        RET

CMP5： JC     CMP6     ；     若（2EH）<(2CH)則CMP6

        XCH   A， 2CH  ；

CMP6： MOV  2AH，A   ；

        RET             ； 

設(shè)計(jì)總結(jié)如下:

1. 本設(shè)計(jì)硬件部分由溫度檢測、數(shù)據(jù)處理和溫度控制三部分組成，根據(jù)鉑溫度傳感器良好的線性特點(diǎn)，對電阻溫度進(jìn)行檢測，減少了傳感器的非線性誤差。同時(shí)利用單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理器，并運(yùn)用PID算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。單片機(jī)定時(shí)對溫度進(jìn)行檢測，信號(hào)經(jīng)A/D變換得到相應(yīng)的數(shù)字量，送到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行判斷和運(yùn)算得到相應(yīng)的控制量，去控制加熱功率。

2. 在溫度測控系統(tǒng)中，由于控制對象是電熱絲，因而沒有制冷效果，但是本人設(shè)計(jì)目的是控制低溫度為0℃，所以要求控制環(huán)境的環(huán)境濕度不能高于0℃，否則即使電熱絲兩端的電勢差為0也達(dá)不到控制要求，就算等的時(shí)間再久，它的溫度也只是環(huán)境溫度，所以，測控系統(tǒng)的工作環(huán)境要求不能高于0℃。這也是本設(shè)計(jì)一大弊端。如在控制對象上加入制冷裝置，效果定然更佳。

3. 目前存在的大問題就是隨著加熱對象的比熱容的不同，達(dá)到控制溫度的時(shí)間也不同，相同質(zhì)量的物體，比熱大的所需的時(shí)間比比熱小的所用的時(shí)間多，這就造成了誤差，這在控制精度的標(biāo)準(zhǔn)上就有了較大的問題，因?yàn)殡娖髟紩?huì)隨著環(huán)境，如溫度濕度壓力等的變化而變化，在這種條件下，任何一個(gè)元器件的微小變化都可能對控制精度造成影響。還有就是在這種精度下，在數(shù)據(jù)計(jì)算中的數(shù)據(jù)都必須保存7位以上的有效數(shù)字，這無疑會(huì)使程序量增大，為編程造成了不少困難，在一般的民用級(jí)應(yīng)用場合根本不會(huì)用到精確度到±0．01℃的時(shí)候，大多數(shù)時(shí)候精確度到±0．1℃就足夠了。

致 謝

本次畢業(yè)設(shè)計(jì)共經(jīng)歷了三個(gè)多月的時(shí)間，在各位老師和同學(xué)的關(guān)心幫助下才得以順利完成。在這段時(shí)間里，不僅大大提高了我的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，也使我學(xué)到了許多書本上不曾接觸的知識(shí)，開拓了視野，增廣了知識(shí)面，重要的是學(xué)會(huì)了如何利用信息資源幫助自己尋找資料，提高了自己的自學(xué)能力。我對本課題涉及的內(nèi)容本來知道的很少，經(jīng)過了這次的學(xué)習(xí)和指導(dǎo)老師的悉心教導(dǎo)，現(xiàn)在已經(jīng)對它有了深刻的認(rèn)識(shí)，雖然無法達(dá)到專業(yè)水平，但也是有了巨大的收獲，感覺自己受益匪淺。

在論文完成之際，我首先謹(jǐn)向在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予我無微不至的關(guān)懷、誨人不倦的老師致以崇高的敬意和真誠的謝意；其次對朝夕相處的同學(xué)和在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予我支持和幫助的朋友送上我深深的謝意！

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附錄 溫度自動(dòng)控制器原理圖