0引言

在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測和控制。采用MCS-51單片機(jī)來對溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，單片機(jī)對溫度的控制問題是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到的問題。本文以它為例進(jìn)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(shè)計(jì)

以熱電偶為檢測元件的單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)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(guān)。鎳鉻/鎳鋁熱電偶適用于0℃-1000℃的溫度檢測范圍，相應(yīng)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(jìn)行零點(diǎn)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(diǎn)遷移后輸出4mA-20mA范圍電流。這樣，采用8位A/D轉(zhuǎn)換器就可使量化溫度達(dá)到1.96℃以內(nèi)。

1.2接口電路

接口電路采用MCS-51系列單片機(jī)8031，外圍擴(kuò)展并行接口8155，程序存儲(chǔ)器EPROM2764，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809等芯片。

由圖1可見，在P2.0=0和P2.1=0時(shí)，8155選中它內(nèi)部的RAM工作；在P2.0=1和P2.1=0時(shí)，8155選中它內(nèi)部的三個(gè)I/O端口工作。相應(yīng)的地址分配為：
0000H - 00FFH 8155內(nèi)部RAM
0100H 命令/狀態(tài)口
0101H A 口
0102H B 口
0103H C 口
0104H 定時(shí)器低8位口
0105H 定時(shí)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(gè)按鍵，分成六行（L0-L5）五列（R0-R4），只要某鍵被按下，相應(yīng)的行線和列線才會(huì)接通。圖中30個(gè)按鍵分三類：一是數(shù)字鍵0-9，共10個(gè)；二是功能鍵18個(gè)；三是剩余兩個(gè)鍵，可定義或設(shè)置成復(fù)位鍵等。為了減少硬件開銷，提高系統(tǒng)可靠性和降低成本，采用動(dòng)態(tài)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(diǎn)亮，通過A口顯示字符。

圖1 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)電路原理圖

圖2 8155用作鍵盤/LED顯示器接口電路