電阻爐溫度控制系統(tǒng),電阻爐,溫度,控制系統(tǒng) 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)電阻爐溫度控制系統(tǒng)班 級(jí)：自 動(dòng) 化 0103學(xué) 號(hào)：16#姓 名：王 立指導(dǎo)教師：賈 敏 智微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)1摘要：本設(shè)計(jì)采用直接數(shù)字控制（DDC）對(duì)加熱爐進(jìn)行控制，使其溫度穩(wěn)定在在某一個(gè)值上。并且具有鍵盤輸入溫度給定值，LED 數(shù)碼管顯示溫度值和溫度達(dá)到極限時(shí)提醒操作人員注意的功能。一一 概述溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程都與溫度密切相關(guān)，因此溫度控制是生產(chǎn)自動(dòng)化的重要任務(wù)。對(duì)于不同生產(chǎn)情況和工藝要求下的溫度控制，所采用的加熱方式，燃料，控制方案也有所不同。例如冶金、機(jī)械、食品、化工等各類工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等；燃料有煤氣、天然氣、油、電等；控制方案有直接數(shù)字控制（DDC） ，推斷控制，預(yù)測(cè)控制，模糊控制（Fuzzy） ，專家控制(Expert Control)，魯棒控制（ Robust Control） ，推理控制等。本設(shè)計(jì)的控制對(duì)象為一電加熱爐，輸入為加在電阻絲兩斷的電壓，輸出為電加熱爐內(nèi)的溫度。輸入和輸出的傳遞函數(shù)為：G (s)=2/(s(s+1))?？販胤秶鸀?100~500℃，所采用的控制方案為直接數(shù)字控制（DDC ）中的最少拍控制。二．溫度控制系統(tǒng)的組成框圖采用典型的反饋式溫度控制系統(tǒng)，組成部分見(jiàn)下圖。其中數(shù)字控制器的功能由微型機(jī)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。一一 溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及總述圖中由 4~20mA 變送器，I/V，A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成輸入通道，用于采集爐內(nèi)的溫度信號(hào)。其中，變送器選用 XTR101，它將熱電偶信號(hào)（溫度信號(hào)）變?yōu)?4~20mA 電流輸出，再由高精密電流/電壓變換器 RCV420 將 4~20mA 電流信號(hào)變?yōu)?0~5V 標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，以供 A/D轉(zhuǎn)換用。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量與與爐溫的給定值數(shù)字化后進(jìn)行比較，即可得到實(shí)際爐溫和給定爐溫的偏差。爐溫的設(shè)定值由鍵盤輸入。由微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成的數(shù)字控制器按最小拍進(jìn)行運(yùn)算，計(jì)算出所需要的控制量。數(shù)字控制器的輸出經(jīng)標(biāo)度變換后送給 8253，由 8253 定時(shí)計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)變?yōu)楦叩碗娖降牟煌掷m(xù)時(shí)間，送至 SCR 觸發(fā)電路，觸發(fā)晶閘管并改變其導(dǎo)通角大小，從而控制電加熱爐的加熱電壓，起到調(diào)溫的作用。8086CPU定時(shí)計(jì)數(shù)器 SCR 觸發(fā)回路 SCR 主回路電加熱爐4~20mA 變送器I/VA/D數(shù)字濾波微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)2一一 溫度控制系統(tǒng)硬件與其詳細(xì)功能介紹1．微型計(jì)算機(jī)的選擇選擇 8086 微處理器構(gòu)成爐溫控制系統(tǒng)，使其工作于最小方式下。并配備以 8284A——時(shí)鐘發(fā)生器，8282——帶三態(tài)緩沖器的通用 8 位地址鎖存器，8286——具有三態(tài)輸出的 8 位雙極型總線收發(fā)器。其中，時(shí)鐘發(fā)生器 8284A 為 CPU 提供時(shí)鐘信號(hào)，經(jīng)時(shí)鐘同步的系統(tǒng)復(fù)位信號(hào) RESET 和準(zhǔn)備就緒信號(hào) READY；地址鎖存器 8282 是針對(duì)于8086CPU 地址 /數(shù)據(jù)線分時(shí)復(fù)用而設(shè)計(jì)配備的，它可以在 8086CPU 總線周期的 T1 狀態(tài)，利用 ALE 信號(hào)的下降沿將地址信息鎖存于其中；總線收發(fā)器 8286 是為了提高8086CPU 數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動(dòng)能力2． SCR 觸發(fā)回路和主回路如圖所示為一晶閘管觸發(fā)電路。包括脈沖觸發(fā)器（單穩(wěn)態(tài)電路，由 IC1 和 IC2 組成） ，控制門，光電耦合器 4N25，放大器和雙向晶閘管。由全波整流電路得到的同步電壓使晶體管 BG1 每半波導(dǎo)通一次。當(dāng)控制端為“1”高電平的時(shí)候，BG1 的每次導(dǎo)通都會(huì)經(jīng)由單穩(wěn)電路由 IC2 輸出一個(gè)負(fù)脈沖，該脈沖經(jīng) IC3 反向后由光電耦合器和放大電路發(fā)大后觸發(fā)晶閘管，在這一半周內(nèi)晶閘管基本上處于全導(dǎo)通狀態(tài)。若控制端為“0”低電平的時(shí)候，則單穩(wěn)態(tài)電路不輸出脈沖，在這一半周內(nèi)晶閘管也不導(dǎo)通。因此，可以改變控制端的電平，控制單穩(wěn)態(tài)電路每秒輸出的脈沖數(shù)，從而改變晶閘管每秒鐘內(nèi)導(dǎo)通的時(shí)間，達(dá)到調(diào)壓的目的。與以下的電路相比較第一個(gè)電路的優(yōu)點(diǎn)在于晶閘管導(dǎo)通時(shí)基本處于全導(dǎo)通狀態(tài)，因此波形較好，包含的諧波成分較少，因此對(duì)系統(tǒng)的干擾也較小。而第二個(gè)電路的缺點(diǎn)是加熱電阻兩端電壓波形很差，包含了較多的諧波成分，當(dāng)晶閘關(guān)導(dǎo)通角較小時(shí)由為如此，這些些波電壓可能會(huì)對(duì)周圍系統(tǒng)產(chǎn)生影響。微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)33． 熱電偶的選擇熱電偶是常用的測(cè)溫元件，它利用不同材料的導(dǎo)體一端緊密連接在一起產(chǎn)生的熱電勢(shì)效應(yīng)將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電勢(shì)信號(hào)。本設(shè)計(jì)采用 K 型熱電偶——鎳絡(luò)- 鎳硅(線性度較好,熱電勢(shì)較大，靈敏度較高，穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性較好，抗氧化性強(qiáng)，價(jià)格便宜)對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)，參比端溫度為 20℃。由以下公式可以計(jì)算出 K 型熱電偶分別在 100℃，200℃，300℃，400℃，500℃時(shí)候的輸出電勢(shì)：E(100,20)=E(100,0)-E(20,0)=4.096mV-0.798 mV=3.298 mVE(200,20)=E(200,0)-E(20,0)=8.138mV-0.798 mV=7.34 mVE(300,20)=E(300,0)-E(20,0)=12.209mV-0.798 mV=11.411 mVE(400,20)=E(400,0)-E(20,0)=16.397mV-0.798 mV=15.599 mVE(500,20)=E(500,0)-E(20,0)=20.644mV-0.798 mV=19.846 mV4． 4~20mA 變送器 XTR101XTR101 為 4~20mA 線性化變送器，它可與鎳絡(luò)-鎳硅測(cè)溫傳感器構(gòu)成精密的 T/I變換。器件中的放大器適合很寬的測(cè)溫范圍，在-40℃~+85℃的工作溫度內(nèi)，傳送電流的總誤差不超過(guò) 1%，供電電源可以從 11.6V 到 40V,輸入失調(diào)電壓<±2.5mV，輸入失調(diào)電流<20nA 。 XTR101 外形采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳 DIP 封裝。 （芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)與封裝見(jiàn)附錄）XTR101 有如下兩種應(yīng)用于轉(zhuǎn)換溫度信號(hào)的典型電路：5． I/V 轉(zhuǎn)換器 RCV420RCV420 是一種精密電流/ 電壓變換器，它能將 4~20mA 的環(huán)路電流變?yōu)?0~5V 的微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)4電壓輸出，并且具有可靠的性能和很低的成本。除具有精密運(yùn)放和電阻網(wǎng)絡(luò)外，還集成有 10V 基準(zhǔn)電源。對(duì)環(huán)路電流由很好的變換能力。具有-25 ℃~+85 ℃和 0℃~70℃的工作溫度范圍，輸入失調(diào)電壓<1mA，總的變換誤差<0.1%，電源電壓范圍±5~±18V。RCV420 的外形采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳 DIP 封裝。 （芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)與封裝見(jiàn)附錄）它的典型應(yīng)用如下：6 .A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809ADC0809 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的 CMOS 型 8 位 28 條引腳 A/D 轉(zhuǎn)換器。采用逐次逼近技術(shù)，輸出的數(shù)字信號(hào)由 TTL 三態(tài)緩沖器順序控制，可以直接與數(shù)據(jù)總線相連。分辨率為 8 位，精度為 7 位，時(shí)鐘頻率范圍在 10~1280kHz 之間，單一+5V 電源供電，數(shù)據(jù)具有三態(tài)輸出能力，易于和微處理器相連。 （芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)與封裝見(jiàn)附錄）ADC0809 的典型應(yīng)用如下：7.定時(shí)計(jì)數(shù)器 82538253 是 Intel 公司的使用單一+5V 電源供電，NMOS 工藝制成的 24 條引腳的雙列直插式芯片。具有 3 個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)器，每一個(gè)都可以單獨(dú)作為定時(shí)器或者計(jì)數(shù)器使用，且都可以按照二進(jìn)制或者十進(jìn)制計(jì)數(shù)，每個(gè)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)速率高達(dá) 2MHz，最高的技術(shù)速率可達(dá) 2.6MHz。所有的輸入輸出引腳都與 TTL 電平兼容。 （芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)與封裝見(jiàn)附錄）8253 典型應(yīng)用如下圖所示：8.LED 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片 ICM7218A微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)5ICM7218 是一種多功能 LED 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片，能驅(qū)動(dòng) 8 位共陽(yáng)或者共陰數(shù)碼管，且輸出可以直接驅(qū)動(dòng) LED 顯示器。其內(nèi)部主要由控制器，8*8 靜態(tài) RAM，BCS 譯碼，B 碼和顯示字段譯碼器，掃描振蕩控制電路和顯示驅(qū)動(dòng)器等組成。ICM7218 的外引線有寫入控制線 2 條：WR 和 MODE；數(shù)據(jù)線 8 條：ID0~ID7;LED 顯示驅(qū)動(dòng)線 16 條；電源線 2 條。WR 為寫選通信號(hào)，低電平有效。MODE 為寫入控制字的寫入顯示數(shù)據(jù)控制線，當(dāng) MODE=1 時(shí)，寫控制字；當(dāng)MODE=0 是，寫數(shù)據(jù)。 （芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)與封裝見(jiàn)附錄）典型應(yīng)用如下圖所示：9.可編程并行 I/O 接口芯片 82C55A82C55A 是 Intel 公司的并行 I/O 接口芯片，40 條引腳，雙列直插式封裝。D 0~D7位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)線，可與 CPU 總線直接相連。內(nèi)部由 3 個(gè)端口 A，B，C 。三個(gè)端口都具有 8 位數(shù)據(jù)輸出鎖存器，只有 A 端口具有輸入所鎖存器。 （芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)與封裝見(jiàn)附錄）典型應(yīng)用如下圖所示：10.硬件地址分配列表微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)6一一 溫度控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1． 溫度控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖上圖所示的是單回路閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)，虛線框內(nèi)的某些功能有計(jì)算機(jī)來(lái)完成。2． 總體流程圖A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0A 口 0 0 0 1 0 0 0 0 10HB 口 0 0 0 1 0 0 1 0 12HC 口 0 0 0 1 0 1 0 0 14H82C55A控制口 0 0 0 1 0 1 1 0 16H計(jì)數(shù)器 0 0 0 0 0 1 0 0 0 04H8253控制口 0 0 0 0 1 1 1 0 0EHSTART 0 0 0 0 0 1 1 0 06HADC0809 OE 0 0 0 1 1 1 1 0 1EH控制口 0 0 1 0 0 0 0 0 20HICM7218 寫數(shù)據(jù) 0 0 0 0 0 0 0 0 00H開 始初始化 82C55A，8253，ICM7218，數(shù)據(jù)段從鍵盤讀入要設(shè)定的溫度值送到 SE初 始 化 82C55A， 8253， ICM7218， 數(shù) 據(jù) 段 T 單元啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)字濾波算法A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果經(jīng)數(shù)字濾波后送入 NX 單元NX-FF=0？微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)7YN3． 模塊程序流程圖i. 數(shù)字濾波（采用程序判斷濾波的限速濾波）最小拍控制算法標(biāo)度變換變換結(jié)果送入 8253 作為計(jì)數(shù)初值紅燈響，警笛鳴，提醒操作人員 工程量變換變換結(jié)果送入 WN溫度的非線性轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換后溫度值送入 TEM 單元顯 示限速濾波程序計(jì)算∣C1-C2∣計(jì)算∣C2-C3∣計(jì)算△C=(∣C1-C2∣+∣C2-C3∣)/2微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)8NYYN注：C1，C2，C3 分別為第一次采樣，第二次采樣，第三次采樣值ii. 工程量變換程序模塊變送器 XTR101 輸出 4~20mADC，溫度起點(diǎn)為 100℃，滿量程為 500℃。8位 A/DADC0809 輸出數(shù)字量 00H~FFH（0~5V） ，應(yīng)用以下變換公式進(jìn)行變換：AX=A0+（A M-A0） （N X-N0）/（N M-N0）式中，A 0 為一次測(cè)量?jī)x表的下限AM 為一次測(cè)量?jī)x表的上限AX 實(shí)際測(cè)量值N0 儀表下限對(duì)應(yīng)的數(shù)字量NM 儀表上限對(duì)應(yīng)的數(shù)字量NX 測(cè)量值對(duì)應(yīng)的數(shù)字量流程圖如下：∣C2-C1∣≤△C?C2 送入 NX 單元∣C3-C2∣≤△C?（C2+C3）/2 送入 NX單元C3 送入 NX 單元工程量變換AM 送入 AL，A 0 送入BL計(jì)算 AM-A0NX 采樣值送入 BL計(jì)算（A M-A0）*NX/N M計(jì)算 A0+（A M-A0）*NX/NM微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)9iii. 溫度非線性轉(zhuǎn)換程序模塊采用折線擬合法進(jìn)行線性化處理如下圖所示，分為以下幾段：當(dāng) 3.298mV≤WN<7.34mV 時(shí)， T℃=24.47*WN+18.41當(dāng) 7.34mV≤WN<11.411mV 時(shí)，T℃=24.56*WN+19.70當(dāng) 11.411mV≤WN<15.599mV 時(shí)，T℃=23.88*WN+27.53當(dāng) 15.599mV≤WN<19.846mV 時(shí)，T℃=23.55*WN+32.71當(dāng) 19.846mV≤WN 時(shí)，T℃=500℃分段如下圖所示：熱 電 偶 電 勢(shì) 與 溫 度 關(guān) 系 折 線 擬 合3.2987.3411.41115.59919.84601002003004005006003.298 7.34 11.411 15.599 19.846V/mVT/℃系 列 1系 列 2流程圖如下所示：YNYNYNAX 內(nèi)容送入 WN 單元溫度非線性轉(zhuǎn)換WN 送入 ALAL≥19.846？AL≥15.599？AL≥11.411？500℃送入 TEMPWN=T℃ =23.55*WN+32.71WN=T℃ =23.88*WN+27.53微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)10YN4．源程序STACK SEGMENT STACKDW 256 DUP(?)STACK ENDSDATA SEGMENTSAVEBUFF DB 256 DUP(00H)TK DB 64HK0 DB 00H,54H,35HK1 DB 01H,20H,00HK2 DB 00H,00H,00HK3 DB 00H,00H,00HP1 DB 00H,71H,70HP2 DB 00H,00H,00HP3 DB 00H,00H,00HSAVEMARK DB 00HSAVEADDR DB 0FFHCONTROLMARK DB 00HEKB DB 00HK0_16 DB 00H,00H,00HK1_16 DB 00H,00H,00HK2_16 DB 00H,00H,00HK3_16 DB 00H,00H,00HP1_16 DB 00H,00H,00HP2_16 DB 00H,00H,00HP3_16 DB 00H,00H,00HEK DW 0000HEKK DW 0000HEK_1 DW 0000HEK_2 DW 0000HUK DW 0000HUKK DW 0000HUK_1 DW 0000HUK_2 DW 0000HOUTPUT DW0000HALLK_ALLP DW 0000HSET DB ? ;溫度設(shè)定值NX DB ？ ；濾波后 A/D 轉(zhuǎn)換值WN DB ? ；工程量變換結(jié)果SUM DB C1,C2,C3 ；A/D 三次采樣值A(chǔ)L≥7.34？WN=T℃ =24.47*WN+18.41WN=T℃ =24.56*WN+19.70微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)11TEM DB ? ；顯示溫度8255PORT DW 0010H,0012H,0014H,0016H ；8255 地址8253PORT DW 0004H,000EH ；8253 地址0809PORT DW 0006H,001EH ；0809 地址7218PORT DW 0020H,0000H ；7218 地址DISPLAY DW ? ；顯示溫度二進(jìn)制值DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATASTART: MOV AX,DATA ；初始化數(shù)據(jù)段各芯片MOV DS,AXMOV BX,OFFSET 8255PORTMOV DX,[BX+3]MOV AL,81H ；方式 0，C 口底四出，其余入OUT DX,ALMOV BX,OFFSET 8253PORTMOV DX,[BX+1]MOV AL,00HOUT DX,AL ；計(jì)數(shù)器 0 工作于方式 0，二進(jìn)制計(jì)數(shù)MOV BX,OFFSET 7218PORTMOV DX,[BX]MOV AL,A0HOUT DX，AL ；十進(jìn)制軟件譯碼KEYS: CALL KEYCHECK ；鍵盤掃描程序JZ KEYSCALL D10MSCALL KEYCHECKJZ KEYSMOV AL,0FEHMOV AH,0MOV DX,[BX+2]OUT DX,ALMOV DX,[BX]IN AL,DXCMP AL,1EHJZ KEY1CMP AL,1DHJZ KEY2CMP AL,1BHJZ KEY3CMP AL,17HJZ KEY4CMP AL,0FH微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)12JZ KEY5JMP KEYSKEY1: MOV AH,00HJMP TRANSKEY2: MOV AH,44HJMP TRANSKEY3: MOV AH,88HJMP TRANSKEY4: MOV AH,CCHJMP TRANSKEY5: MOV AH,FFHJMP TRANSTRANS: MOV [SET],AH ；讀設(shè)定值到 SET 單元ADCH: MOV BX,OFFSET 0809PORT ；啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換MOV DX,[BX]OUT DX,ALMOV X,[BX+1]CHANGE: IN AL,DXTEST AL,80HJZ CHANGEMOV DX,[BX]IN AL,DXMOV AH,00HMOV CX,0003HMOV [BX+AH],ALINC AHLOOP ADCHFILTER: LEA SI,SUM ；數(shù)字濾波（限速濾波）MOV AL,[SI+2]SUBAL,[SI]JNCDONE1NEG ALDONE1: MOV DL,ALMOV BL,[SI+3]SUBBL,[SI+2]JNCDONE2NEG BLDONE2: ADD AL,BLSHR AL,1CMP DL,ALMOV CL,[SI+2]JBE DONECMP BL,ALMOV CL,[SI+3]JBE DONE微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)13MOV AL,[SI+2]ADD AL,[SI+3]SHR AL,1MOV [SI+3],ALMOV CL,ALDONE: MOV DL,[SI+2]MOV [SI],DLMOV DL,[SI+3]MOV [SI+2],DLMOV [NX],CLCMP [NX]，0FFHJE CAUTION ；判斷是否該提醒操作人員？MOV BX，OFFSET 8255PORT ；無(wú)提醒，則點(diǎn)亮綠燈MOV DX，[BX+1]MOV AL，01HOUT DX，ALCALL CONFIG ；調(diào)數(shù)字控制器子程序CALL BIAODU ；調(diào)標(biāo)度變換子程序CALL GCBH ；調(diào)工程量變換子程序CALL TEMBC ；調(diào)溫度非線性補(bǔ)償子程序MOV BX，OFFSET PORT7218 ；溫度顯示程序MOV R1， [DISPLAY] ；R1 指向顯示緩沖區(qū)MOV R2 08H ；R2 作 8 位顯示計(jì)數(shù)器C-LOOP： MOV AL，00H ；將 8 位顯示緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)送 ICM7218AMOV DX，[BX+1]OUT DX，ALINC R1DJNZ R2， C-LOOPBIAODU PROC NEAR ；標(biāo)度變換子程序……RETBIAODU ENDPGCBH PROC NEAR ；工程量變換子程序……RETGCBH ENDPTEMBC PROC NEAR ；溫度非線性補(bǔ)償子程序……RETTEMBC ENDPCONFIG PROC NEAR ；數(shù)字控制器子程序PUSH DSXOR AX,AXMOV DS,AX微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)14MOV AX,2000H+OFFSET IRQ7 MOV SI,003CHMOV [SI],AXMOV AX,2000H+OFFSET IRQ6 MOV SI,0038HMOV [SI],AXMOV AX,0000HMOV SI,003EHMOV [SI],AXMOV SI,003AHMOV [SI],AXCLI POP DS MOV AL,90HOUT 63H,AL MOV AL,0A4H OUT 43H,AL MOV AL,2EH OUT 42H,AL IN AL,21H AND AL,3FH OUT 21H,AL MOV SI,OFFSET P3+2 MOV BH,07H MOV DI,OFFSET P3_16+2 CALL CHANGE CALL CLEAR_E MOV AL,80H OUT 00H,AL MOV BL,01H MOV SAVEMARK,00H MOV SAVEADDR,0FFH AGAIN: STI HLT JMP AGAINIRQ6: MOV AL,80H OUT 00H,AL MOV AL,10HOUT 61H,AL MOV CONTROLMARK,AL MOV SAVEMARK,AL CALL CLEAR_E MOV BL,01H MOV AL,20H OUT 20H,AL 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)15IRETIRQ7: MOV AL,01H MOV CONTROLMARK,AL DEC BL JNZ FINISHCALL CYMOV EK,DX MOV AX,DX MOV DI,OFFSET K0_16 INC DIMOV DX,[DI] CALL ML MOV AX,ALLK_ALLPADD DX,AX CALL OUT_PUT MOV DX,OUTPUT MOV UK,DX MOV SI,OFFSET UK_1 MOV DI,OFFSET UK_2 MOV BL,07H L1: MOV AX,[SI] MOV [DI],AX DEC SI DEC SI DEC DI DEC DIDEC BL JNZ L1 MOV AX,0000H MOV ALLK_ALLP,AX MOV SI,OFFSET K1_16 MOV DI,OFFSET EKK MOV CX,0003H CALL L2 MOV SI,OFFSET P1_16 MOV DI,OFFSET UKK MOV CX,0103H CALL L2 MOV BL,TK FINISH: MOV AL,20H OUT 20H,AL IRETL2: INC SIMOV DX,[SI] MOV AX,[DI] 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)16CALL MLDEC SITEST BYTE PTR[SI],01HJNZ QBLL: INC SIINC SI INC SI INC DI INC DI MOV AX,ALLK_ALLP CMP CH,00H JNZ L3 ADD DX,AX L4: MOV ALLK_ALLP,DX DEC CL JNZ L2 RETL3: XCHG DX,AX SUB DX,AX JMP L4QB: NEG DXJMP LLML: CMP DX,7FFFHJA ML1IMUL DXRETML1: PUSH BXPUSH CXPUSH AXSUB DX,7FFFHIMUL DXMOV BX,DXMOV CX,AXPOP AXMOV DX,7FFFHIMUL DXADD AX,CXADC DX,BXPOP CXPOP BXRETCY: IN AL,60HSUB AL,80HMOV EKB,ALCALL SAVEEK微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)17MOV DX,0000HMOV DH,ALMOV CL,03HSAR DX,CLRETSAVEEK: MOV AH,ALMOV DX,OFFSET SAVEBUFFMOV AL,CONTROLMARKCMP AL,00HJZ L5MOV AL,SAVEMARKCMP AL,01HJZ L5MOV AL,SAVEADDRCMP AL,0FEHJZ L6INC ALMOV DL,ALMOV SAVEADDR,ALPUSH DIMOV DI,DXMOV [DI],AHPOP DIL5: MOV AL,AHRETL6: INC SAVEMARKJMP L5OUT_PUT: MOV OUTPUT,DXTEST DH,80HJZ L7MOV BX,0F000HSUB DX,BXJG L8MOV DX,0F000HMOV AL,80HOUT 61H,ALJMP L9L7: MOV BX,0FFFHSUB DX,BXJG L10L8: MOV DX,OUTPUTJMP L11L10: MOV DX,0FFFHMOV AL,80HOUT 61H,AL微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)18L9: MOV OUTPUT,DXL11: MOV CL,03HMOV AL,CONTROLMARKCMP AL,00HJZ L12SHL DX,CLMOV AL,DHADD AL,80HOUT 00H,ALL12: RETCHANGE: DEC SIMOV CX,[SI]INC SIAND AL,ALMOV DX,0000HMOV BL,10HGO: MOV AL,[SI]ADD AL,ALDAAMOV [SI],ALDEC SIMOV AL,[SI]ADC AL,ALDAARCL DX,0001HMOV [SI],ALINC SIDEC BLJNZ GODEC SIMOV [SI],CXDEC SIMOV AL,[SI]DEC DIMOV [DI],DXDEC SIDEC DIMOV [DI],ALDEC DIDEC BHJNZ CHANGERETCLEAR_E: MOV AX,0000H MOV ALLK_ALLP,AX MOV SI,OFFSET EK 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)19MOV BL,08H GOON: MOV [SI],AX INC SI INC SI DEC BL JNZ GOON RETDELAY: PUSH CXMOV CX,1000HDEL1: PUSH AXPOP AXLOOP DEL1POP CXRETCONFIG ENDPKEYCHECK PROC NEAR ；檢查是否有鍵按下子程序MOV AL,00HMOV DX,[BX+2]OUT DX,ALMOV DX,[BX]IN AL,DXCMP AL,1FHRETKEYCHECK EDNPD10MS PROC NEAR ；延時(shí)子程序PUSH CXWAIT1: MOV CX,2801WAIT2: LOOP WAIT2DEC BXJNZWAIT1RETD10MS ENDPCAUTION：MOV BX，OFFSET 8255PORT ；提醒操作人員MOV DX，[BX+1]MOV AL，02HOUT DX，AL ；提醒燈亮，鳴警報(bào)CODE ENDSEND START一一 驗(yàn)室模擬結(jié)果1.數(shù)字控制器計(jì)算G(Z)=Z[(1-e-Ts)/s*2/(s(s+1))] (串入零階保持器)=(1-z-1)Z [2/(s2(s+1))]=(1-z-1)*2z/(z-e-T)-2z(z-T-1)/(z-1)2=（0.244-0.012z -1）/（1+0.39 z -1） （采樣周期 2 秒）微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)202.模擬臺(tái)硬件連接圖3.實(shí)驗(yàn)室模擬結(jié)果微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)21一一 芯片資料1．8086CPU① 內(nèi)部結(jié)構(gòu)②封裝及引腳③總線周期微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)222．定時(shí)計(jì)數(shù)器 8253① 內(nèi)部結(jié)構(gòu)② 封裝及引腳圖微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)233．可編程并行 I/O 接口芯片 82C55A① 內(nèi)部結(jié)構(gòu)② 封裝及引腳圖4．LED 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片 ICM7218A封裝及引腳圖微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)245．4~20mA 變送器 XTR101① 內(nèi)部結(jié)構(gòu)② 封裝及引腳圖5. I/V 轉(zhuǎn)換器 RCV420① 內(nèi)部結(jié)構(gòu)② 封裝及引腳圖6.A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809① 內(nèi)部結(jié)構(gòu)② 封裝及引腳圖微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)267. OC 門 74LS06① 內(nèi)部結(jié)構(gòu)② 封裝及引腳圖微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)27一一 計(jì)總結(jié)與擴(kuò)展1． 總結(jié)這次課程設(shè)計(jì)，遇到了很多方面的問(wèn)題，在老師的輔導(dǎo)，同學(xué)的幫助下，很好的解決了這些問(wèn)題。第一次把《微機(jī)原理及接口》與《微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》兩門課程綜合起來(lái)，學(xué)會(huì)了很多新的東西。這些東西不僅僅只是知識(shí)方面的，也有能力方面的——提高了自己查閱各種資料，分析和解決問(wèn)題的能力以及一種實(shí)事求是的精神。這份設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于：SCR 觸發(fā)回路的設(shè)計(jì)，很大程度上減少了諧波對(duì)系統(tǒng)的干擾；變送器 XTR101 和 I/V 轉(zhuǎn)換器 RCV420 的配合，可以使得最后的信號(hào)可遠(yuǎn)傳；K 型熱電偶——鎳絡(luò)-鎳硅的選擇，線性度好，使得測(cè)量結(jié)果精確。這份設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)在于：雖然 K 型熱電偶的線性度好，但由于測(cè)量點(diǎn)，數(shù)據(jù)處理方法的單一化，以及疏失誤差的產(chǎn)生，會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生不確定的影響；顯示方面過(guò)于單一化；沒(méi)有對(duì) SCR 進(jìn)行有效的保護(hù)；最小拍有波紋控制——控制方案的粗糙性；系統(tǒng)正常工作保證性不強(qiáng)，在某些重要的生產(chǎn)場(chǎng)合可能造成停產(chǎn)的概率大。針對(duì)以上缺點(diǎn)，提出以下解決方案：2． 擴(kuò)展① 針對(duì)測(cè)量點(diǎn)的單一化采用基于多傳感器算術(shù)平均值與分批估計(jì)相結(jié)合的爐溫測(cè)量方法——對(duì)有限個(gè)溫度傳感器測(cè)量結(jié)果中剔除了疏失誤差的一致性測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行融合計(jì)算，就可以獲得比有限個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值更可靠的測(cè)量結(jié)果，可以提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。詳見(jiàn)參考資料[9]② 針對(duì)顯示的單一化采用無(wú)紙記錄儀對(duì)參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，畫面直觀，生動(dòng)，形象。適合于某些比較重要的工控場(chǎng)合。③ 針對(duì) SCR 的保護(hù)可以在 SCR 回路加快融，以保護(hù) SCR。詳見(jiàn)參考資料[8]，[10]。④ 針對(duì)控制方案的粗糙性微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電阻爐溫度控制系統(tǒng)28可以采用 Fuzzy+PID 控制器結(jié)構(gòu)，模糊控制響應(yīng)速度快，過(guò)度時(shí)間短，魯棒性好。當(dāng)被控溫區(qū)出現(xiàn)較大溫差時(shí)，采用模糊控制以提高控制速度。當(dāng)被控溫區(qū)溫度與實(shí)際溫度相差較小時(shí)，切換 PID 控制。詳見(jiàn)參考資料[9]⑤ 針對(duì)系統(tǒng)正常工作的可靠性可以采用冗余系統(tǒng)，配備兩個(gè) 8086CPU，并以相應(yīng)的軟件支持，當(dāng)一個(gè)因以外停止時(shí)，另一個(gè)自動(dòng)切換工作；也可以采用自動(dòng)——手動(dòng)無(wú)擾動(dòng)切換裝置和看門狗電路，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)以外故障時(shí)，看門狗重新啟動(dòng)系統(tǒng)。此時(shí)由自動(dòng)到手動(dòng)切換，正常時(shí)候，再切換到自動(dòng)；還可以冗余指令，每當(dāng) CPU 受到干擾后，往往把操作數(shù)當(dāng)作指令代碼來(lái)執(zhí)行，程序出現(xiàn)彈飛。為擬制彈飛，可以在程序中加入不可能把操作數(shù)當(dāng)作指令代碼來(lái)執(zhí)行的兩個(gè)字節(jié)的空操作指令。此種方法詳見(jiàn)參考資料[9]九．參考資料1. 潘新民，王燕芳編著.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù).北京：高等教育出版社，20012. 譚浩強(qiáng)編著.C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) .北京：清華大學(xué)出版社，19993. 段承先編著.微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù).北京：兵器工業(yè)出版社，20004. 黃國(guó)建，虞平良，曾芬芳編著.微型機(jī)算機(jī)應(yīng)用技術(shù).上海：上海交通大學(xué)出版社，19955. 楊振江，孫占彪，王曙梅，步線濤編著.智能儀器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的新器件及應(yīng)用.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，20016. 王俊杰編著.檢測(cè)技術(shù)與儀表.武漢：武漢理工大學(xué)出版社，20027. 孟華編著.工業(yè)過(guò)程檢測(cè)與控制.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20028. 丁書文，黃訓(xùn)誠(chéng)，胡啟宙編著.變電站綜合自動(dòng)化原理及應(yīng)用.北京：中國(guó)電力出版社，20039. 滕召勝，羅隆福，童調(diào)生編著.智能檢測(cè)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)融合.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200010. 王兆安，黃俊.電力電子技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001十. 詳細(xì)電路原理圖用 Protel2000 繪制