基于80C552单片机的温度控制系统_基于单片机的温度控制系统

　　摘 要：本文介绍一种采用80C552构成的单片机温度控制系统，分析了系统构成及其工作原理。　　关键词：80C552单片机 温度控制系统　　温度是工业生产中最基本的工艺参数之一。任何物理变化和化学变化的过程都和温度密切相关，因此，在生产过程中，如在冶金工业、化工生产、电力工程、机械制造和食品加工等许多领域中，常需要对温度进行检测和控制。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测温方法以及对温度的控制方法也将不同；产品工艺不同、控制温度的精度不同、实效不同，则对数据采集的精度和控制算法也不同，因而，现阶段对温度的测控方法多种多样。采用单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控制温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。本文介绍了一种采用80C552构成的单片机温度控制系统。
　　本系统由热电偶、变送器、80C552单片机、加热控制电路和过零检测电路组成。热电偶温度传感器把检测到的温度信号变成微弱的电压信号，该微弱的电压信号被送入变送器后变成0～5V的电压信号，通过P5.0输入80C552单片机。单片机通过T0中断控制P1.3产生高电平，此高电平在得到过零同步信号时就输出控制信号控制晶闸管的导通来对电阻丝加热，当现场的温度超过了1010℃，T1中断控制P1.3产生低电平，即发出报警并停止加热。
　　本温度控制系统能将温度控制在1000℃左右（990～1010℃），并显示温度。系统可解决温度控制中的以下问题：温度采样、数字滤波、越限警报和处理、PID计算、温度标度转换、温度显示等。
　　温度检测元件与变送器的类型选择和被控温度及精度等级有关。镍铬/镍铝热电偶适用于0～1200℃ 的温度检测范围，相应输出电压为0～41.32mV
　　温度变送器由毫伏变送器和电流/电压变送器组成：毫伏变送器用于把热电偶输出的0～41.32mV变换成0～10mA范围内的电流；电流/电压变送器用于把毫伏变送器输出的0～10mA 电流变换成0～6V范围内的电压。
　　80C552是PHILIPS公司生产的8位高性能增强型单片机，其在MCS-51单片机上增加了A/D、D/A、捕捉输入/定时输出、总线接口和监视定时器等功能。故从变送器输出的模拟量不需要进行A/D转换，可直接输入单片机。
　　本系统中80C552是通过可控硅调功器电路来实现对温度的控制的，双向可控硅管和加热丝串接在交流220V、50Hz市电回路，在给定周期T内，80C552通过改变可控硅管的接通时间便可改变加热丝功率，从而达到调节温度的目的。而可控硅接通时间是通过可控硅控制板上触发脉冲加以控制的，该触发脉冲由80C552在P1.3引脚上产生的高电平控制，经过零同步脉冲同步后经光耦管和驱动器输出送到可控硅的控制板上。
　　过零检测电路是用来产生过零同步脉冲的，过零同步脉冲是一种50Hz交流电压过零时刻的脉冲，可使可控硅在交流电压正弦波过零触发导通。电压比较器LM311把50Hz正弦交流电压变成方波后，方波的正边沿和负边沿分别作为两个单稳态触发器的输入触发信号，单稳态触发器输出的两个窄脉冲经二极管或门混合后就可得到对应与交流220V市电的过零同步脉冲，此脉冲作为可控硅的触发同步脉冲加到温度控制电路，以及作为计数脉冲加到80C552的T0和T1端。
　　本系统的温度控制程序由主程序和T0中断服务程序两部分组成。主程序包括80C552本身的初始化以及各并行I/O口的初始化，T0中断服务程序是温度控制系统的主体程序，用于采样温度、数字滤波、越限温度报警和越限处理、PID计算和在P1.3引脚上输出控制脉冲等。在T0中断服务中，80C552一方面把计算出来的PID值的补码送入TL0（TH0为FFH），使P1.3置为高电平“1”状态和启动T1工作。另一方面是进行温度标度转换、把本次采样的温度值放入显示缓冲区和调用温度显示程序，然后等待T1中断，并在该中断服务程序中使P1.3复位成低电平“0”状态，以便在P1.3引脚上形成一个正控制脉冲，控制加在可控硅管控制板上过零同步脉冲个数，达到对现场温度的调节。80C552从T1中断服务程序返回后即可恢复现场返回主程序，以等待下次T0中断。T0中断服务程序包括一系列子程序。例如：温度值的采样子程序、数字滤波子程序、越限处理程序、PID计算程序、标度转换子程序和温度显示子程序等。
　　用单片机对温度进行实时检测和控制，以解决工业及日常生活对温度的及时自动控制问题。本系统在实现自动控制温度的基础上，力争达到一定的测控精度，并尽量使系统的可靠性高、稳定性好、信噪比高、速度快、使用灵活、实现容易、便于扩充。
　　（作者单位：江西省冶金技师学院）

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