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单片机大作业液氧容器温度控制系统设计 班级：020914学号：02091411姓名：范仕祥液氧容器温度控制系统设计液氧容器温度控制系统应用于液氧容器生产线。液氧容器生产线如图1所示。每条生产线上放置40个液氧容器，液氧容器由不锈钢材料制作，圆筒状、两层、中空结构，用于存放液氧以备急需或高山应用。液氧容器为了适应高山环境，需要经过抽真空及加温处理。加温处理对液氧容器的质量和合格率有重要的影响，所以要求严格控制温度的范围，实现自动控制液氧容器的处理温度，提高产品的质量和合格率。图1，液氧容器生产线结构系统的目标任务目标任务及现扬条件如下：主控室计算机可以对液氧容器进行实时采集和控制，并绘制每点的温控曲线。温度控制范围：30120。温度控制精度：0.5。主控室距离控制现场最近的液氧容器15 m，最远的液氧容器100 mo要求系统工作稳定、可靠，控制准确。系统的总体设计根据以上目标任务，为了保证系统工作稳定可靠，采用集散控制的方法，每两个液氧容器配一台现场控制器，其特点如下：1、当计算机系统，现场控制器可以继续工作，不会影响控制功能。2、温度控制器有三种控制状态：导通，截止，控制，具体工作方式由计算机控制。3、当某一台现场控制器出现故障时，可以立即采用备用的现场控制器替换，不会影响其他液氧容器的控制，保证控制质量。本系统的设计包括现场控制器的硬件、软件设计，计算机监控程序设计。按照目标要求，现场控制器完成的功能如下：1、 现场温度兵传输给计算机，根据设定温度进行实时控制，满足控制要求。2、机进行通信，并按照命令进行相应的操作。3、当前的温度测量值，、设定值、控制参数。4、可以输入设置参数以及温度的设置值。计算机软件完成的功能：1、 采集测量温度值，绘制、打印实时曲线。2、 进行上、下限温度的警报。3、 与现场控制器通信，显示控制器状态。由于主控室与现场控制器之间之间的最长距离为100m，使用RS-232总线不能满足要求，所以计算机与现场控制器的通信采用RS-485串行总线方式。控温范围30120，采用数字传感器DS18B20.。由于现场环境有干扰，为了保证系统可靠工作，采用自带看门狗的单片机AT89S52，保证有干扰时，程序能够复位并开始正常工作。系统的结构框图及工作原理根据系统的目标任务及总体方案，绘制系统的总体框图如图2.本系统主要由电源供电系统、计算机、RS-232至-RS-485转换器、现场控制器、温度传感器和加热棒组成。工作原理：现场温度采集控制器通过传感器采集现场温度，根据输入的控制参数和一定的算法计算输出值，传输给固态继电器实现对加热棒的温度控制。现场温度采集控制器与计算机之间通过RS-485总线通信。现场控制器有两种数据数人的方法，一是通过键盘，二是通过计算机通信传输信息， 数码管用于显示温度以及各种状态信息。图2，系统的总体构成框图硬件设计硬件设计主要是现场控制器的设计，由图2可以看出，现场温度控制器由传感器输入，键盘输入、固态继电器输出控制、显示输出、EEPROM数据存储、通信六个模块组成。现场温度采集控制器硬件原理如图3所示。设计时首先选好关键元器件。然后再从这六个模块入手，逐一设计最后再统一规划整理。本系统的关键器件：单片机、温度传感器、固态继电器。由上知道单片机及温度传感器已经选定AT89S52和DS18B20，接下来确定固态继电器的型号。固态继电器在系统中属于关键器件，其稳定、可靠是实现控制的前提，通过一系列的实验可知，选择型号为JGX-3A的固态继电器，其指标如下：直流固态继电器，输入控制信号3V36V，额定电压80V，额定电流3A。固态继电器在系统中属于关键器件，其稳定、可靠是实现控制的前提。选择步骤如下。 (1)根据现场情况确定工作时固态继电器的电压、电流。固态继电器的电压、电流根据负载的工作电压、电流确定。如加热棒供电电源为36 V、1A，则固态继电器的正常工作电压、电流为36 V、1A 。 (2)确定固态继电器的额定电压或电流。额定电压、电流一般取工作电压的25倍，具体情况酌情选择。本系统取两倍的工作电压，即大于72 V、2A。 (3)确定固态继电器的类型。固态继电器有直流固态继电器和交流固态继电器，根据控制电压是直流盛交流确定。本系统加热棒上控制电压为直流，所以选择直流固态继电器。 (4)确定输入控制信号。由于单片机的输出信号（即固态继电器的输入控制信号）控制固态继电器，而单片机的供电电压在4 V5.5 V，所以固态继电器输入控制信号为5V信号. (5)根据上述步骤确定固态继电器指标如下：直流固态继电器，额定电压大于72 V，输入控制信号5V.图3 现场温度采集控制器硬件原理图软件设计根据以上设计，系统的软件由主程序模块，初始化模块，键盘输入模块，温度采集模块，显示模块，算法计算数据处理模块，固态继电器控制模块，EEPROM读写模块，通信模块，看门狗模块等组成。程序采用C51进行编程，主程序流程图如图4组成.图4，主程序流程图总结：单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说智能控制和自动控制的核心就是单片机。在工业生产中，对温度控制系统的要求，主要是保证温度在一定范围内变化，稳定性好，不振荡，对系统的快速要求性不高。简单剖析单片机温度控制系统设计过程及实现方法。现场温度经传感器采样后变换为模拟电压信号，经低通滤