摘 要：本文介紹一種采用80C552構(gòu)成的單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)，分析了系統(tǒng)構(gòu)成及其工作原理。

關(guān)鍵詞：80C552單片機(jī) 溫度控制系統(tǒng)

溫度是工業(yè)生產(chǎn)中最基本的工藝參數(shù)之一。任何物理變化和化學(xué)變化的過(guò)程都和溫度密切相關(guān)，因此，在生產(chǎn)過(guò)程中，如在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、機(jī)械制造和食品加工等許多領(lǐng)域中，常需要對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。對(duì)于不同場(chǎng)所、不同工藝、所需溫度高低范圍不同、精度不同，則采用的測(cè)溫元件、測(cè)溫方法以及對(duì)溫度的控制方法也將不同；產(chǎn)品工藝不同、控制溫度的精度不同、實(shí)效不同，則對(duì)數(shù)據(jù)采集的精度和控制算法也不同，因而，現(xiàn)階段對(duì)溫度的測(cè)控方法多種多樣。采用單片機(jī)來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控制溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。本文介紹了一種采用80C552構(gòu)成的單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)。

本系統(tǒng)由熱電偶、變送器、80C552單片機(jī)、加熱控制電路和過(guò)零檢測(cè)電路組成。熱電偶溫度傳感器把檢測(cè)到的溫度信號(hào)變成微弱的電壓信號(hào)，該微弱的電壓信號(hào)被送入變送器后變成0～5V的電壓信號(hào)，通過(guò)P5.0輸入80C552單片機(jī)。單片機(jī)通過(guò)T0中斷控制P1.3產(chǎn)生高電平，此高電平在得到過(guò)零同步信號(hào)時(shí)就輸出控制信號(hào)控制晶閘管的導(dǎo)通來(lái)對(duì)電阻絲加熱，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)的溫度超過(guò)了1010℃，T1中斷控制P1.3產(chǎn)生低電平，即發(fā)出報(bào)警并停止加熱。

本溫度控制系統(tǒng)能將溫度控制在1000℃左右（990～1010℃），并顯示溫度。系統(tǒng)可解決溫度控制中的以下問(wèn)題：溫度采樣、數(shù)字濾波、越限警報(bào)和處理、PID計(jì)算、溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換、溫度顯示等。

溫度檢測(cè)元件與變送器的類(lèi)型選擇和被控溫度及精度等級(jí)有關(guān)。鎳鉻/鎳鋁熱電偶適用于0～1200℃ 的溫度檢測(cè)范圍，相應(yīng)輸出電壓為0～41.32mV

溫度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0～41.32mV變換成0～10mA范圍內(nèi)的電流；電流/電壓變送器用于把毫伏變送器輸出的0～10mA 電流變換成0～6V范圍內(nèi)的電壓。

80C552是PHILIPS公司生產(chǎn)的8位高性能增強(qiáng)型單片機(jī)，其在MCS-51單片機(jī)上增加了A/D、D/A、捕捉輸入/定時(shí)輸出、總線接口和監(jiān)視定時(shí)器等功能。故從變送器輸出的模擬量不需要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，可直接輸入單片機(jī)。

本系統(tǒng)中80C552是通過(guò)可控硅調(diào)功器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制的，雙向可控硅管和加熱絲串接在交流220V、50Hz市電回路，在給定周期T內(nèi)，80C552通過(guò)改變可控硅管的接通時(shí)間便可改變加熱絲功率，從而達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。而可控硅接通時(shí)間是通過(guò)可控硅控制板上觸發(fā)脈沖加以控制的，該觸發(fā)脈沖由80C552在P1.3引腳上產(chǎn)生的高電平控制，經(jīng)過(guò)零同步脈沖同步后經(jīng)光耦管和驅(qū)動(dòng)器輸出送到可控硅的控制板上。

過(guò)零檢測(cè)電路是用來(lái)產(chǎn)生過(guò)零同步脈沖的，過(guò)零同步脈沖是一種50Hz交流電壓過(guò)零時(shí)刻的脈沖，可使可控硅在交流電壓正弦波過(guò)零觸發(fā)導(dǎo)通。電壓比較器LM311把50Hz正弦交流電壓變成方波后，方波的正邊沿和負(fù)邊沿分別作為兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入觸發(fā)信號(hào)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的兩個(gè)窄脈沖經(jīng)二極管或門(mén)混合后就可得到對(duì)應(yīng)與交流220V市電的過(guò)零同步脈沖，此脈沖作為可控硅的觸發(fā)同步脈沖加到溫度控制電路，以及作為計(jì)數(shù)脈沖加到80C552的T0和T1端。

本系統(tǒng)的溫度控制程序由主程序和T0中斷服務(wù)程序兩部分組成。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中斷服務(wù)程序是溫度控制系統(tǒng)的主體程序，用于采樣溫度、數(shù)字濾波、越限溫度報(bào)警和越限處理、PID計(jì)算和在P1.3引腳上輸出控制脈沖等。在T0中斷服務(wù)中，80C552一方面把計(jì)算出來(lái)的PID值的補(bǔ)碼送入TL0（TH0為FFH），使P1.3置為高電平“1”狀態(tài)和啟動(dòng)T1工作。另一方面是進(jìn)行溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換、把本次采樣的溫度值放入顯示緩沖區(qū)和調(diào)用溫度顯示程序，然后等待T1中斷，并在該中斷服務(wù)程序中使P1.3復(fù)位成低電平“0”狀態(tài)，以便在P1.3引腳上形成一個(gè)正控制脈沖，控制加在可控硅管控制板上過(guò)零同步脈沖個(gè)數(shù)，達(dá)到對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫度的調(diào)節(jié)。80C552從T1中斷服務(wù)程序返回后即可恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)返回主程序，以等待下次T0中斷。T0中斷服務(wù)程序包括一系列子程序。例如：溫度值的采樣子程序、數(shù)字濾波子程序、越限處理程序、PID計(jì)算程序、標(biāo)度轉(zhuǎn)換子程序和溫度顯示子程序等。

用單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制，以解決工業(yè)及日常生活對(duì)溫度的及時(shí)自動(dòng)控制問(wèn)題。本系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制溫度的基礎(chǔ)上，力爭(zhēng)達(dá)到一定的測(cè)控精度，并盡量使系統(tǒng)的可靠性高、穩(wěn)定性好、信噪比高、速度快、使用靈活、實(shí)現(xiàn)容易、便于擴(kuò)充。

（作者單位：江西省冶金技師學(xué)院）