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DZ099电阻炉温度控制系统,毕业设计

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微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 1 摘要： 本设计采用直接数字控制（ DDC）对加热炉进行控制，使其温度稳定在在某一个值上。并且具有键盘输入温度给定值， LED 数码管显示温度值和温度达到极限时提醒操作人员注意的功能。 一 概述 温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等；燃料有煤气、天然气、油、电等；控制方案有直接数 字控制（ DDC），推断控制，预测控制，模糊控制（ Fuzzy），专家控制 (Expert Control)，鲁棒控制（ Robust Control），推理控制等。 本设计的控制对象为一电加热炉，输入为加在电阻丝两断的电压，输出为电加热炉内的温度。输入和输出的传递函数为： G(s)=2/(s(s+1)。 控温范围为 100500，所采用的控制方案为直接数字控制（ DDC）中的最少拍控制。 二温度控制系统的组成框图 采用典型的反馈式温度控制系统，组成部分见下图。其中数字控制器的功能由微型机算机实现。 三 温度控制系统结构图及总述 图中由 420mA 变送器， I/V， A/D 转换器构成输入通道，用于采集炉内的温度信号。其中，变送器选用 XTR101，它将热电偶信号（温度信号）变为 420mA 电流输出，再由高精密电流 /电压变换器 RCV420 将 420mA 电流信号变为 05V 标准电压信号，以供 A/D 转换用。转换后的数字量与与炉温的给定值数字化后进行比较，即可得到实际炉温和给定炉温的偏差。炉温的设定值由键盘输入。由微型计算机构成的数字控制 器按最小拍进行运算，计算出所需要的控制量。数字控制器的输出经标度变换后送给 8253，由 8253 定时计数器转变为高低电平的不同持续时间，送至 SCR 触发电路，触发晶闸管并改变其导通角大小，从而控制电加热炉的加热电压，起到调温的作用。 8086 CPU 定时计数器 SCR 触发回路 SCR 主回路 电 加 热 炉 420mA 变送器 I/V A/D 数字滤波 nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 2 四 温度控制系统硬件与其详细功能介绍 1 微型计算机的选择 选择 8086 微处理器构成炉温控制系统，使其工作于最小方式下。并配备以 8284A 时钟发生器， 8282 带三态缓冲器的通用 8 位地址锁存器， 8286 具有三态输出的 8 位双极型总线收发器。其中，时钟发生器 8284A 为 CPU 提供时钟 信号，经时钟同步的系统复位信号 RESET 和准备就绪信号 READY；地址锁存器 8282 是针对于8086CPU 地址 /数据线分时复用而设计配备的，它可以在 8086CPU 总线周期的 T1 状态，利用 ALE 信号的下降沿将地址信息锁存于其中；总线收发器 8286 是为了提高 8086CPU数据总线的驱动能力 2 SCR 触发回路和主回路 如图所示为一晶闸管触发电路。包括脉冲触发器（单稳态电路，由 IC1 和 IC2 组成），控制门，光电耦合器 4N25，放大器和双向晶闸管。由全波整流电路得到的同步电压使晶 体管 BG1 每半波导通一次。当控制端为“ 1”高电平的时候， BG1 的每次导通都会经由单稳电路由 IC2 输出一个负脉冲，该脉冲经 IC3 反向后由光电耦合器和放大电路发大后触发晶闸管，在这一半周内晶闸管基本上处于全导通状态。若控制端为“ 0”低电平的时候，则单稳态电路不输出脉冲，在这一半周内晶闸管也不导通。因此，可以改变控制端的电平，控制单稳态电路每秒输出的脉冲数，从而改变晶闸管每秒钟内导通的时间，达到调压的目的。与以下的电路相比较 第一个电路的优点在于晶闸管导通时基本处于全导通状 态，因此波形较好，包含的谐波成分较少，因此对系统的干扰也较小。而第二个电路的缺点是加热电阻两端电压波形很差，包含了较多的谐波成分，当晶闸关导通角较小时由为如此，这些些波电压可能会对周围系统产生影响。 nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 3 3 热电偶的选择 热电偶是常用的测温元件，它利用不同材料的导体一端紧密连接在一起产生的热电势效应将温度信号转换为电势信号。本设计采用 K 型热电偶 镍络 -镍硅 (线性度较好 ,热电势较大，灵敏度较高，稳定性和复现性较好，抗氧化性强，价格便宜 )对温度进行检测，参比端温度为 20。由以下公式可以计算出 K 型热电偶分别在 100 ， 200，300， 400， 500时候的输出电势： E(100,20)=E(100,0)-E(20,0)=4.096mV-0.798 mV=3.298 mV E(200,20)=E(200,0)-E(20,0)=8.138mV-0.798 mV=7.34 mV E(300,20)=E(300,0)-E(20,0)=12.209mV-0.798 mV=11.411 mV E(400,20)=E(400,0)-E(20,0)=16.397mV-0.798 mV=15.599 mV E(500,20)=E(500,0)-E(20,0)=20.644mV-0.798 mV=19.846 mV 4 420mA 变送器 XTR101 XTR101 为 420mA 线性化变送器，它可与镍络 -镍硅测温传感器构成精密的 T/I变换。器件中的放大器适合很宽的测温范围，在 -40 +85的工作温度内，传送电流的总误差不超过 1%，供电电源可以从 11.6V 到 40V,输入失调电压 2.5mV，输入失调电流 20nA。 XTR101 外形采用标准的 14 脚 DIP 封装。（芯片内部结构与封装见附录） XTR101 有如下两种应用于转换温度信号的典型电 路： 5 I/V 转换器 RCV420 RCV420 是一种精密电流 /电压变换器，它能将 420mA 的环路电流变为 05V 的电压输出，并且具有可靠的性能和很低的成本。除具有精密运放和电阻网络外，还集成有nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 4 10V 基准电源。对环路电流由很好的变换能力。具有 -25 +85和 0 70的工作温度范围，输入失调电压 1mA，总的变换误差 0.1%，电源电压范围 5 18V。 RCV420的外形采用标准的 16 脚 DIP 封装。（芯片内部结构与封装见附 录） 它的典型应用如下： 6 .A/D 转换器 ADC0809 ADC0809 是美国国家半导体公司的 CMOS 型 8 位 28 条引脚 A/D 转换器。采用逐次逼近技术，输出的数字信号由 TTL 三态缓冲器顺序控制，可以直接与数据总线相连。分辨率为 8 位，精度为 7 位，时钟频率范围在 101280kHz 之间，单一 +5V 电源供电，数据具有三态输出能力，易于和微处理器相连。（芯片内部结构与封装见附录） ADC0809 的典型应用如下： 7.定时计数器 8253 8253 是 Intel 公司的使用单一 +5V 电源供电， NMOS 工艺制成的 24 条引脚的双列直插式芯片。具有 3 个独立的计数器，每一个都可以单独作为定时器或者计数器使用，且都可以按照二进制或者十进制计数，每个计数器计数速率高达 2MHz，最高的技术速率可达 2.6MHz。所有的输入输出引脚都与 TTL 电平兼容。（芯片内部结构与封装见附录） 8253 典型应用如下图所示： nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 5 8.LED 数码管驱动芯片 ICM7218A ICM7218 是一种多功能 LED 数码管驱动芯片，能驱动 8 位共阳或者共 阴数码管，且输出可以直接驱动 LED 显示器。其内部主要由控制器， 8*8 静态 RAM， BCS 译码，B 码和显示字段译码器，扫描振荡控制电路和显示驱动器等组成。 ICM7218 的外引线有写入控制线 2 条： WR 和 MODE；数据线 8 条： ID0ID7;LED显示驱动线 16 条；电源线 2 条。 WR 为写选通信号，低电平有效。 MODE 为写入控制字的写入显示数据控制线，当 MODE=1 时，写控制字；当 MODE=0 是，写数据。（芯片内部结构与封装见附录） 典型应用如下图所示： 9.可编程并行 I/O 接口芯片 82C55A 82C55A 是 Intel 公司的并行 I/O 接口芯片， 40 条引脚，双列直插式封装。 D0D7位三态，双向数据线，可与 CPU 总线直接相连。内部由 3 个端口 A， B， C。三个端口都具有 8 位数据输出锁存器，只有 A 端口具有输入所锁存器。（芯片内部结构与封装见nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 6 附录） 典型应用如下图所示： 10.硬件地址分配列表 五 温度控制系统软件设计 1 温度控制系统软 件结构图 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 82C55A A 口 0 0 0 1 0 0 0 0 10H B 口 0 0 0 1 0 0 1 0 12H C 口 0 0 0 1 0 1 0 0 14H 控制口 0 0 0 1 0 1 1 0 16H 8253 计数器 0 0 0 0 0 1 0 0 0 04H 控制口 0 0 0 0 1 1 1 0 0EH ADC0809 START 0 0 0 0 0 1 1 0 06H OE 0 0 0 1 1 1 1 0 1EH ICM7218 控制口 0 0 1 0 0 0 0 0 20H 写数据 0 0 0 0 0 0 0 0 00H nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 7 上图所示的是单回路闭环温度控制系统，虚线框内的某些功能有计算机来完成。 2 总体流程图 Y N 开 始 初始化 82C55A， 8253， ICM7218，数据段 从 键 盘 读 入 要 设 定 的 温 度 值 送 到SE 初始化 82 C 55 A ， 8253 ， I C M 7218 ，数 据 段 T 单元 启动 A/D 转换 数字滤波算法 A/D 转换结果经数字滤波后送入 NX 单元 NX-FF=0？ 最小拍控制算法 标度变换 变换结果送入 8253 作为计数初值 红灯响，警笛鸣，提醒操作人员 工程 量变换 变换结果送入 WN 温度的非线性转换 转换后温度值送入 TEM 单元 显 示 nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 8 3 模块程序流程图 i. 数字滤波（采用程序判断滤波的限速滤波） N Y Y N 注： C1， C2， C3 分别为第一次采样，第二次 采样， 第三次采样值 ii. 工程量变换程序模块 变送器 XTR101 输出 420mADC，温度起点为 100，满量程为 500。 8 位A/DADC0809 输出数字量 00HFFH（ 05V），应用以下变换公式进行变换： AX=A0+（ AM-A0）（ NX-N0） /（ NM-N0） 式中， A0 为一次测量仪表的下限 AM 为一次测量仪表的上限 AX 实际测量值 N0 仪表下限对应的数字量 NM 仪表上限对应的数字量 NX 测量值对应的数字量 限速滤波程序 计算 C1-C2 计算 C2-C3 计算 C=( C1-C2 + C2-C3 )/2 C2-C1 C? C2 送入 NX 单元 C3-C2 C? （ C2+C3） /2 送入 NX单元 C3 送入 NX 单元 nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 9 流程图如下： iii. 温度非线性转换程序模块 采用折线拟合法进行线性化处理 如下图所示，分为以下几段： 当 3.298mV WN7.34mV 时， T =24.47*WN+18.41 当 7.34mV WN11.411mV 时， T =24.56*WN+19.70 当 11.411mV WN15.599mV 时， T =23.88*WN+27.53 当 15.599mV WN19.846mV 时， T =23.55*WN+32.71 当 19.846mV WN 时， T =500 分段如下图所示： 热电偶电势与温度关系折线拟合3.2987.3411.41115.59919.84601002003004005006003.298 7.34 11.411 15.599 19.846V/mVT/系列1系列2工程量变换 AM 送入 AL， A0 送入 BL 计算 AM-A0 NX 采样值送入 BL 计算（ AM-A0） *NX/NM 计算 A0+（ AM-A0） *NX/NM AX 内容送入 WN 单元 nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 10 流程图如下所示： Y N Y N Y N Y N 4源程序 STACK SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK ENDS DATA SEGMENT SAVEBUFF DB 256 DUP(00H) TK DB 64H K0 DB 00H,54H,35H K1 DB 01H,20H,00H K2 DB 00H,00H,00H K3 DB 00H,00H,00H P1 DB 00H,71H,70H P2 DB 00H,00H,00H P3 DB 00H,00H,00H SAVEMARK DB 00H SAVEADDR DB 0FFH CONTROLMARK DB 00H EKB DB 00H K0_16 DB 00H,00H,00H K1_16 DB 00H,00H,00H K2_16 DB 00H,00H,00H K3_16 DB 00H,00H,00H 温 度非线性转换 WN 送入 AL AL 19.846？ AL 15.599？ AL 11.411？ AL 7.34？ 500送入 TEMP WN=T =23.55*WN+32.71 WN=T =24.47*WN+18.41 WN=T =23.88*WN+27.53 WN=T =24.56*WN+19.70 nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 11 P1_16 DB 00H,00H,00H P2_16 DB 00H,00H,00H P3_16 DB 00H,00H,00H EK DW 0000H EKK DW 0000H EK_1 DW 0000H EK_2 DW 0000H UK DW 0000H UKK DW 0000H UK_1 DW 0000H UK_2 DW 0000H OUTPUT DW 0000H ALLK_ALLP DW 0000H SET DB ? ;温度设定值 NX DB ？ ；滤波后 A/D 转换值 WN DB ? ；工程量变换结果 SUM DB C1,C2,C3 ； A/D 三次采样值 TEM DB ? ；显示温度 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 ? ；显示温度二进制 值 DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA START: MOV AX,DATA ；初始化数据段各芯片 MOV DS,AX MOV BX,OFFSET 8255PORT MOV DX,BX+3 MOV AL,81H ；方式 0， C 口底四出，其余入 OUT DX,AL MOV BX,OFFSET 8253PORT MOV DX,BX+1 MOV AL,00H OUT DX,AL ；计数器 0 工作于方式 0，二进制计数 MOV BX,OFFSET 7218PORT MOV DX,BX MOV AL,A0H OUT DX， AL ；十进制软件译码 KEYS: CALL KEYCHECK ；键盘扫描程序 JZ KEYS CALL D10MS CALL KEYCHECK JZ KEYS nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 12 MOV AL,0FEH MOV AH,0 MOV DX,BX+2 OUT DX,AL MOV DX,BX IN AL,DX CMP AL,1EH JZ KEY1 CMP AL,1DH JZ KEY2 CMP AL,1BH JZ KEY3 CMP AL,17H JZ KEY4 CMP AL,0FH JZ KEY5 JMP KEYS KEY1: MOV AH,00H JMP TRANS KEY2: MOV AH,44H JMP TRANS KEY3: MOV AH,88H JMP TRANS KEY4: MOV AH,CCH JMP TRANS KEY5: MOV AH,FFH JMP TRANS TRANS: MOV SET,AH ；读设定值到 SET 单元 ADCH: MOV BX,OFFSET 0809PORT ；启动 A/D 转换 MOV DX,BX OUT DX,AL MOV X,BX+1 CHANGE: IN AL,DX TEST AL,80H JZ CHANGE MOV DX,BX IN AL,DX MOV AH,00H MOV CX,0003H MOV BX+AH,AL INC AH LOOP ADCH FILTER: LEA SI,SUM ；数字滤波（限速滤波） MOV AL,SI+2 SUB AL,SI nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 13 JNC DONE1 NEG AL DONE1: MOV DL,AL MOV BL,SI+3 SUB BL,SI+2 JNC DONE2 NEG BL DONE2: ADD AL,BL SHR AL,1 CMP DL,AL MOV CL,SI+2 JBE DONE CMP BL,AL MOV CL,SI+3 JBE DONE MOV AL,SI+2 ADD AL,SI+3 SHR AL,1 MOV SI+3,AL MOV CL,AL DONE: MOV DL,SI+2 MOV SI,DL MOV DL,SI+3 MOV SI+2,DL MOV NX,CL CMP NX， 0FFH JE CAUTION ；判断是否该提醒操作人员？ MOV BX， OFFSET 8255PORT ；无提醒，则点亮绿灯 MOV DX， BX+1 MOV AL， 01H OUT DX， AL CALL CONFIG ；调数字控制器子程序 CALL BIAODU ；调标度变换子程序 CALL GCBH ；调工程量变换子程序 CALL TEMBC ；调温度非线性补偿子程序 MOV BX， OFFSET PORT7218 ；温度显示程序 MOV R1， DISPLAY ； R1 指向显示缓冲区 MOV R2 08H ； R2 作 8 位显示计数 器 C-LOOP： MOV AL， 00H ；将 8 位显示缓冲区中的数据送 ICM7218A MOV DX， BX+1 OUT DX， AL INC R1 DJNZ R2， C-LOOP BIAODU PROC NEAR ； 标度变换子程序 nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 14 RET BIAODU ENDP GCBH PROC NEAR ； 工程量变换子程序 RET GCBH ENDP TEMBC PROC NEAR ； 温度非线性 补偿子程序 RET TEMBC ENDP CONFIG PROC NEAR ；数字控制器子程序 PUSH DS XOR AX,AX MOV DS,AX MOV AX,2000H+OFFSET IRQ7 MOV SI,003CH MOV SI,AX MOV AX,2000H+OFFSET IRQ6 MOV SI,0038H MOV SI,AX MOV AX,0000H MOV SI,003EH MOV SI,AX MOV SI,003AH MOV SI,AX CLI POP DS MOV AL,90H OUT 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 nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 15 MOV SAVEADDR,0FFH AGAIN: STI HLT JMP AGAIN IRQ6: MOV AL,80H OUT 00H,AL MOV AL,10H OUT 61H,AL MOV CONTROLMARK,AL MOV SAVEMARK,AL CALL CLEAR_E MOV BL,01H MOV AL,20H OUT 20H,AL IRET IRQ7: MOV AL,01H MOV CONTROLMARK,AL DEC BL JNZ FINISH CALL CY MOV EK,DX MOV AX,DX MOV DI,OFFSET K0_16 INC DI MOV DX,DI CALL ML MOV AX,ALLK_ALLP ADD 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 DI DEC BL JNZ L1 MOV AX,0000H MOV ALLK_ALLP,AX MOV SI,OFFSET K1_16 nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 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 IRET L2: INC SI MOV DX,SI MOV AX,DI CALL ML DEC SI TEST BYTE PTRSI,01H JNZ QB LL: INC SI INC 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 RET L3: XCHG DX,AX SUB DX,AX JMP L4 QB: NEG DX JMP LL ML: CMP DX,7FFFH JA ML1 IMUL DX RET ML1: PUSH BX PUSH CX PUSH AX SUB DX,7FFFH IMUL DX nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 17 MOV BX,DX MOV CX,AX POP AX MOV DX,7FFFH IMUL DX ADD AX,CX ADC DX,BX POP CX POP BX RET CY: IN AL,60H SUB AL,80H MOV EKB,AL CALL SAVEEK MOV DX,0000H MOV DH,AL MOV CL,03H SAR DX,CL RET SAVEEK: MOV AH,AL MOV DX,OFFSET SAVEBUFF MOV AL,CONTROLMARK CMP AL,00H JZ L5 MOV AL,SAVEMARK CMP AL,01H JZ L5 MOV AL,SAVEADDR CMP AL,0FEH JZ L6 INC AL MOV DL,AL MOV SAVEADDR,AL PUSH DI MOV DI,DX MOV DI,AH POP DI L5: MOV AL,AH RET L6: INC SAVEMARK JMP L5 OUT_PUT: MOV OUTPUT,DX TEST DH,80H JZ L7 MOV BX,0F000H nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 18 SUB DX,BX JG L8 MOV DX,0F000H MOV AL,80H OUT 61H,AL JMP L9 L7: MOV BX,0FFFH SUB DX,BX JG L10 L8: MOV DX,OUTPUT JMP L11 L10: MOV DX,0FFFH MOV AL,80H OUT 61H,AL L9: MOV OUTPUT,DX L11: MOV CL,03H MOV AL,CONTROLMARK CMP AL,00H JZ L12 SHL DX,CL MOV AL,DH ADD AL,80H OUT 00H,AL L12: RET CHANGE: DEC SI MOV CX,SI INC SI AND AL,AL MOV DX,0000H MOV BL,10H GO: MOV AL,SI ADD AL,AL DAA MOV SI,AL DEC SI MOV AL,SI ADC AL,AL DAA RCL DX,0001H MOV SI,AL INC SI DEC BL JNZ GO DEC SI MOV SI,CX nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 19 DEC SI MOV AL,SI DEC DI MOV DI,DX DEC SI DEC DI MOV DI,AL DEC DI DEC BH JNZ CHANGE RET CLEAR_E: MOV AX,0000H MOV ALLK_ALLP,AX MOV SI,OFFSET EK MOV BL,08H GOON: MOV SI,AX INC SI INC SI DEC BL JNZ GOON RET DELAY: PUSH CX MOV CX,1000H DEL1: PUSH AX POP AX LOOP DEL1 POP CX RET CONFIG ENDP KEYCHECK PROC NEAR ；检查是否有键按下子程序 MOV AL,00H MOV DX,BX+2 OUT DX,AL MOV DX,BX IN AL,DX CMP AL,1FH RET KEYCHECK EDNP D10MS PROC NEAR ；延时子程序 PUSH CX WAIT1: MOV CX,2801 WAIT2: LOOP WAIT2 DEC BX JNZ WAIT1 RET nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 20 D10MS ENDP CAUTION： MOV BX， OFFSET 8255PORT ；提醒操作人员 MOV DX， BX+1 MOV AL， 02H OUT DX， AL ；提醒灯亮，鸣警报 CODE ENDS END START 六 验室模拟结果 1.数字控制器计算 G(Z)=Z(1-e-Ts)/s*2/(s(s+1) (串入零阶保持器 ) =(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） （采样周期 2 秒） 2.模拟台硬件连接图 3.实验室模拟结果 nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 21 七 芯片资料 1 8086CPU 内部结构 封装及引脚 nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 22 总线周期 2 定时计数器 8253 内部结构 nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 23 封装及引脚图 3 可编程并行 I/O 接口芯片 82C55A 内部结构 nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 24 封装及引脚图 4 LED 数码管驱动芯片 ICM7218A 封装 及引脚图 5 420mA 变送器 XTR101 内部结构 nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 25 封装及引脚图 5. I/V 转换器 RCV420 内部结构 封装及引脚图 6.A/D 转换器 ADC0809 内部结构 nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 26 封装及引脚图 7. OC 门 74LS06 内部结构 nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 27 封装及引脚图 七 计总结与扩展 1 总结 这次课程设计，遇到了很多方面的问题，在老师的辅导，同学的帮助下，很好的解决了这些问题。第一次把微机原理及接口与微型计算机控制技术两门课程综合起来，学会了很多新的东西。这些东西不仅仅只是知识方面的，也有能力方面的 提高了自己查阅各种资料，分析和解决问题的能力以及一种实事求是的精神。 这份设计的优点在于： SCR 触发回路的设计，很大程度上减少了谐波对系统的干扰 ；变送器 XTR101 和 I/V 转换器 RCV420 的配合，可以使得最后的信号可远传； K 型热电偶 镍络 -镍硅的选择，线性度好，使得测量结果精确。 这份设计的缺点在于：虽然 K 型热电偶的线性度好，但由于测量点，数据处理方法的单一化，以及疏失误差的产生，会对结果产生不确定的影响；显示方面过于单一化；没有对 SCR 进行有效的保护；最小拍有波纹控制 控制方案的粗糙性 ； 系统正常工作保证性不强，在某些重要的生产场合可能造成停产的概率大。 针对以上缺点，提出以下解决方案： nts微型计算机控制技术课程设计 电阻炉温度控制系统 28 2 扩展 针对 测量点的单一化 采用基于多传感 器算术平均值与分批估计相结合的炉温测量方法 对有限个温度传感器测量结果中剔除了疏失误差的一致性测量数据进行融合计算，就可以获得比有限个测量数据的算术平均值更可靠的测量结果，可以提高测量的准确性。详见参考资料9 针对 显示的单一化 采用无纸记录仪对参数进行动态显示，画面直观，生动，形象。适合于某些比较重要的工控场合。 针对 SCR 的保护 可以在 SCR 回路加快融，以保护 SCR。详见参考资料 8， 10。 针对 控制方案的粗糙性 可以采用 Fuzzy+PID 控制器结构，模糊控制响应速度快，过度时间短，鲁棒性好。当被控温区出现较大温差时，采用模糊控制以提高控制速度。当被控温区温度与实际温度相差较小时，切换 PID 控制。 详见参考资料 9 针对系统正常工作的可靠性 可以采用冗余系统，配备两个 8086CPU，并以相应的软件支持，当一个因以