基于AT89C51的温度监测系统【中文2322字】
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基于AT89C51的温度监测系统【中文2322字】,基于,at89c51,温度,监测,系统,中文
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DJINANDSLINEDSCSISE2011,AISC104,PP601605,2011SPRINGERLINKCOMSPRINGERVERLAGBERLINHEIDELBERG2011TEMPERATUREMONITORINGSYSTEMBASEDONAT89C51XINGRUILIU1ANDGUOHONGGAO21NETWORKMANAGEMENTCENTERXINXIANGUNIVERSITY,HENANXINXIANG,CHINAG14G245300349046838QQCOM2SCHOOLOFINFORMATIONENGINEERHENANINSTITUTEOFSCIENCEANDTECHNOLOGY,HENANXINXIANG,CHINA,453003GGH75QQCOMABSTRACTTHISPAPERPRESENTSALOWCOSTTEMPERATUREDETECTIONANDCONTROLDESIGNINCOMPOSITEFILMSOFTHEMATERIALPRODUCTIONBASEDONAT89C51THESYSTEMUSESNICKELCHROMIUMNICKELALUMINUMTHERMOCOUPLEASATEMPERATURESENSINGELEMENT,THEICL7135ASTHEADCONVERTER,DISPLAYINGTHEDETECTEDTEMPERATURETHROUGHTHELEDTHISPAPERFOCUSESONTHECOMPONENTSOFTHESYSTEMHARDWARE,THEDESIGNMETHODOFMICROCONTROLLERINTERFACECIRCUITANDSOFTWAREIMPLEMENTATIONPROCESSAFTERTESTING,THESYSTEMISACCURATEANDRELIABLEKEYWORDSAT89C51,TEMPERATUREMEASUREMENT,ICL7135,TEMPERATURECONTROL,MATERIALS1INTRODUCTIONTEMPERATUREISONEOFTHEMAINACCUSEDPARAMETERSINTHEINDUSTRIALOBJECT,ESPECIALLYINMETALLURGY,CHEMICALINDUSTRY,BUILDINGMATERIALS,MACHINERY,FOOD,PETROLEUMANDOTHERINDUSTRIES,THEFURNACE,HEATTREATMENTFURNACEANDREACTORAREWIDELYUSED,SOSTOVESANDHEATINGFUELAREDIFFERENT,SUCHASGAS,NATURALGAS,OILANDELECTRICITYTHEPROCESSANDTHETEMPERATURESREQUIREDAREDIFFERENT,ANDTHUSTHETEMPERATURESENSORSANDTHETEMPERATUREMETHODSAREDIFFERENTPRODUCTPROCESSISDIFFERENT,SOTHEPRECISIONOFTEMPERATURECONTROLISALSODIFFERENTTHUSTHEPRECISIONOFTHEDATAACQUISITIONA/DCONVERSIONANDCONTROLALGORITHMSAREALSODIFFERENTBUTASCONCERNEDTHEDYNAMICCHARACTERISTICSOFTHECONTROLSYSTEM,THATISBASICALLYTHELAGGINGPARTFORSUCHALINK,IFDELAYTIMEISSHORTER,PIDCONTROLCANBEUSEDIFALONGERDELAYTIME,DAHLINALGORITHMCANBEUSEDIFTHEDELAYTIMEANDTIMECONSTANTCHANGESLARGELYTHEPARTOFTHEAPPROVEDAMOUNTOFINVESTMENTVARIESGREATLY,ADAPTIVECONTROLALGORITHMCANBEUSEDINTHEPLASTICPACKAGINGALSOKNOWNASFLEXIBLEPACKAGINGINDUSTRY,ITISNECESSARYTOPUTANADDITIONALLAYEROFPUREWHITEORSILVERALUMINUMFOILONTHEBACKOFTHEEXQUISITEDESIGNSOFPRINTEDPLASTIC,WHICHNEEDSTOUSETAPELAMINATINGMACHINEITSMAINPRINCIPLEISTHATAFTERHEATINGITTOMELTRAWMATERIALSPRINTEDONTHEBACKATTACHEDTOFORMAPROTECTIVEFILMTOAVOIDSCRATCHINGPATTERNSLAMINATINGMACHINESNOWAREGENERALLYUNIVERSALTEMPERATURECONTROLDEVICES,ANDHAVEALARGERANGEOFTEMPERATURECONTROLANDLOWACCURACYASTHERESPONSESPEEDANDCONTROLACCURACYARELESSTHANTECHNICALREQUIREMENTS,GENERAL602XLIUANDGGAOTEMPERATURECONTROLDEVICESONTHELAMINATINGPROCESSWILLRESULTINTHELOWFIRMOFCOMBINEDPRODUCTSANDPOORHEATSEALINGTHISDESIGNIMPLEMENTSASPECIALTEMPERATURECONTROLDEVICEASTHETEMPERATURECONTROLPARTFORLAMINATINGMACHINETOSOLVETHEFLEXIBLEPACKAGINGINDUSTRYSLAMINATINGPROCESSESPROPYLENEMELTINGFURNACETEMPERATURECONTROLISTOINCREASEREACTIONSPEEDANDCONTROLACCURACY,THEREBYIMPROVINGPRODUCTQUALITYANDENTERPRISEEFFICIENCY2SYSTEMDESIGNTHEBASICREQUIREMENTSOFSYSTEMDESIGN1SYSTEMSHOULDBEABLETOSETTHEDESIREDTEMPERATUREPARAMETERSTHERANGEOFPARAMETERS04000C,ANDBEDISPLAYEDTHROUGHTHELEDDISPLAY2TEMPERATURECONTROLSYSTEMSHOULDBEABLETOACCURATELYDETECTTHEACTUALTEMPERATUREOFTHEOBJECTANDBEDISPLAYEDINTHELEDDISPLAY3THESYSTEMSHOULDBEABLETODETECTTHETEMPERATUREOFTHEACTUALPARAMETERSOFTHESIGNALSENTTOTHEPROCESSORAFTERTREATMENT,THEPROCESSORSHOULDBEABLETOGIVETIMELYANDSAFETEMPERATUREDIFFERENCEBETWEENPREALGORITHMPARAMETERS,ANDGIVECONTROLSIGNALSANDIMMEDIATELYADJUSTTHETEMPERATURE4SYSTEMSHOULDBEABLETOSTORETHEPARAMETEROFTHESYSTEMSETTINGSINTHISVALUETONORESETTINGTHENEXTTIME5AFTERTHESYSTEMDESIGNISCOMPLETE,THEACTIONSHOULDBESTABLE,CONTROLACTIONSHOULDBECORRECT,CONTROLACCURACYSHOULDBEWITHIN5TOMEETTHEBASICREQUIREMENTSABOVEMENTIONED,TEMPERATURECONTROLSYSTEMUSESTHEAT89C51MICROCONTROLLERASTHEMAINCHIPTOACHIEVEICL7135ADCONVERSION,COMBINEDWITHTHEEXTERNALMCUCLOCKCIRCUITSMATURE,HIGHPRECISIONVOLTAGEREGULATOR,BUSDRIVERSANDOTHERDEVICESASSHOWEDINFIGURE1FIG1SYSTEMSTRUCTUREDIAGRAMINFIGURE1,THEMELTINGFURNACEISTHECONTROLLEDOBJECT,THECONTROLPARAMETERISTHEMELTINGFURNACETEMPERATURESYSTEMOUTPUTYCHANGINGTHEGAININGANDLOSINGSTATEOFSINGLEPHASEOFSOLIDPOWERLOOPDC432VCANCONTROLTHEHEATOFHOTPLATEANDTEMPERATURETHETEMPERATUREISDETECTEDBYTHETHERMOCOUPLETHETHERMOCOUPLEOUTPUTISUNDER100MV,AFTERASIGNALCONDITIONINGCIRCUITINTOA02VSIGNAL,THENTHEA/DCONVERTERTRANSFERSITINTOADIGITALSIGNALSENDTOMICROCONTROLLERAT89C51THETEMPERATUREMONITORINGSYSTEMBASEDONAT89C51603MICROCONTROLLERUSESTHESETTEDTEMPERATUREANDACTUALTEMPERATUREOFTHEFURNACESYSTEMTOOBTAINE,ANDTHENUSESPIDALGORITHMOUTPUTTOGETUKDIGITAL,WHICHISADDEDTOTHECONTROLLINEBBYTHED/ACONVERTERINTOANALOGAMPLIFICATION,THEREBYCHANGINGTHEMELTINGFURNACETEMPERATURETEMPERATURERANGE0400G19G38TECHNICALREQUIREMENTIS0400G19G38,TEMPERATURECONTROLACCURACY05EPROMISUSEDFORSTORINGPROGRAMSANDFORMSRAMISUSEDFORSTORINGDATATEMPORARILY8255AISUSEDTOEXTENDTHEPARALLELPORTFORCONNECTINGPRINTERSANDOTHEREXTERNALDEVICESKEYBOARDORDISPLAYPANELISUSEDFORINPUTTINGANDDISPLAYINGDEVICEPARAMETERANDTHESETTINGAMOUNTSERIALPORTISUSEDFORCOMMUNICATINGWITHOTHERCOMPUTERSASTHETEMPERATUREOFMELTINGFURNACEIS0400G19G38,SOTHEDESIGNUSESNICKELCHROMIUMNICKELALUMINUMTHERMOCOUPLEASDETECTIONCOMPONENTS,SUBDEGREENUMBERISEU,THEOUTPUTSIGNALIS04132MVELECTRONICCONTROLTRANSMITTERUSESTHETRANSMITTERMA,THEOUTPUTIS010MA,ANDTHENGOESTHROUGHTHECURRENTVOLTAGECONVERTERCIRCUITTOTRANSFORMINTO02VSIGNAL,THENGOESTOA/DCONVERSIONTHROUGHTHEA/DCONVERSIONCIRCUITA/DCONVERTERADOPTSDOUBLEINTEGRALA/DCONVERTERICL7135,WITHARESOLUTIONOF1/20000,THATIS0005G19G38,FULLYMEETINGPRODUCTPROCESSREQUIREMENTSHEATUSESSINGLEPHASEAC220V,2500WHEATINGPLATETOSUPPLYHEATFORMELTINGFURNACETHECONTROLDEVICEUSESSINGLEPHASE432VDCCONTROLLEDSOLIDSTATERELAYSSYSTEMMASTERSCHEMATICISSHOWEDINFIGURE2FIG2THEMAINCONTROLCIRCUITPRINCIPLEDIAGRAM604XLIUANDGGAO3SOFTWARECONTROLALGORITHMDESIGNINTHEDESIGN,INORDERTOIMPROVETHESYSTEMPRECISION,THEGEARSHIFTINTEGRALPIDCONTROLALGORITHMISADOPTEDINTHEHYPOTHESISTOKEEPTHETEMPERATUREFOR400C,WHENTHEDEVIATIONISMORETHAN5,TOABANDONINTEGRALITEMSTOTALLYWHENDEVIATIONLESSTHAN1,TOKEEPALLINTEGRALITEMSWHENDEVIATIONISBETWEEN1TO5,TOINCREASEINTEGRALITEMSINDIMINISHINGWHENTHEDEVIATIONIS1,EQUIVALENTTO4C,CORRESPONDINGTOTHEBINARYNUMBERB1WHENTHEDEVIATIONIS5,EQUIVALENTTO20C,CORRESPONDINGTOTHEBINARYNUMBERB2B2B1B3THEPOSITIONALOUTPUTOFINCREMENTALGORITHMOFPIDCONTROLSGEARSHIFTINTEGRALDIFFERENTIALEQUATIONISASFOLLOWSG1612UKKPEKNKIEKKDEK2EK1EK2UKUK1G1612UKN1|EK|B2G3240NB2EK/B2B1B11,1B2N0|EK|B1EKXYKK1KPT/T1,TISTHESAMPLINGPERIODS,T1ISINTEGRALTIMES,KISSCALECOEFFICIENTSKDKPTD/T,TDISDIFFERENTIALTIMESEKISTHEDEVIATIONXISTHEBINARYNUMBERSSYSTEMGIVENYKISCORRESPONDINGTOTHEA/DCONVERTERSOUTPUTBINARYNUMBEREK1ISTHELASTSYSTEMDEVIATION,EK2ISTHEMORELASTDEVIATIONTHEUK1ISTHELASTUKVALUECALCULATIONRESULT4SYSTEMTESTANALYSISAFTERTHETEMPERATUREMEASUREMENTANDCONTROLSYSTEMISCOMPLETED,THEWHOLESYSTEMISCONDUCTEDFIVETESTSITCANBESHOWNTHROUGHTHETESTRESULTS,INTHESYSTEMALLOWEDSETTEMPERATURERANGE0400G19G38,THATTHESYSTEMCONTROLPRECISIONCANBEINBETWEEN05AND05,WHICHCANCOMPLETELYSATISFYTHEPRODUCTTECHNIQUEREQUIREMENTSASSHOWNINTABLE1TABLE1THETESTRECORDRESULTSOFFIVETIMESTIMESSETTEMPERATURE0CINITIALTEMPERATURE0CDISPLAYTEMPERATURE0CRESPONSESPEEDSCONTROLPRECISION12182142173004229727829611003334231234365024359352361560275384364385125026TEMPERATUREMONITORINGSYSTEMBASEDONAT89C516055CONCLUSIONTHISDESIGN,BASEDONTHESINGLECHIPASTHEKEYCONTROLPARTS,ADOPTSADVANCEDTEMPERATUREMEASURINGELEMENTANDSCIENTIFICDATAACQUISITIONANDPROCESSINGTECHNOLOGYANDADVANCEDHEATINGCOMPONENTSANDCONTROLMETHOD,WHICHISHELPFULFORIMPROVINGTEMPERATUREMEASUREMENTANDCONTROLPRECISIONANDEFFECTIVELYIMPROVINGTHERESPONSESPEEDOFSYSTEMWHATSMORE,ITISBENEFICIALTOACHIEVEPRODUCTIONREQUIREMENTS,REDUCECOSTSANDIMPROVEEFFICIENCYDUETOVARIOUSREASONS,THESENSITIVITYANDACCURACYOFCONTROLCIRCUITSYSTEMAREEXPECTEDTOBEIMPROVEDFURTHER,ANDITDEPENDSONIMPROVINGTHEACCURACYOFMEASURINGDEVICES,DATAPROCESSINGALGORITHM,ANDTHEACCURACYOFANALOGDIGITALCONVERSIONANDTHEOPTIMIZATIONOFSYSTEMCONTROLALGORITHMANDSOFTWAREREFERENCES1ZHONG,XW,SONG,ZCMICROCONTROLLERBASEDDESIGNOFLABORATORYTEMPERATUREANDHUMIDITYCONTROLSYSTEMFORESTRYMACHINERYWOODWORKINGEQUIPMENT01,394220102WANG,G,SUN,F,CHEN,GDESIGNOFANEWTECBASEDCONSTANTTEMPERATURECONTROLLERMICROCOMPUTERINFORMATION01,889120103LI,HPDESIGNOFAT89S52BASEDSHAFTTEMPERATUREANDHUMIDITYINTELLIGENTCONTROLSYSTEMJOURNALOFJISHOUUNIVERSITYNATURALSCIENCESEDITION01,707320104HUB,ORESEARCHOFTEMPERATURECONTROLSYSTEMBASEDONPLCINDUSTRIALCONTROLCOMPUTER02,80832010【中文2322字】基于AT89C51的温度监测系统刘兴瑞1，高国红2中国河南新乡新乡大学网络管理中心45300349046838QQCOM中国河南新乡河南科技学院信息工程学院453003GGH75QQCOM摘要本文介绍了基于AT89C51的材料生产复合薄膜的低成本温度检测和控制设计。该系统使用镍铬镍铝热电偶作为温度检测元件，ICL7135作为AD转换器，通过LED显示检测到的温度。本文重点介绍了系统硬件的组成，微控制器接口电路的设计方法和软件实现过程。经过测试，系统准确可靠。关键词AT89C51，温度测量，ICL7135，温度控制，材料。1简介温度是工业对象主要的被控参数之一，尤其在冶金，化工，建材，机械，食品，石油等行业中，炉，热处理炉和反应堆得到广泛应用，因此炉灶和加热燃料不同的，如天然气，石油和电力。所需的过程和温度不同，因此温度传感器和温度方法不同。产品工艺不同，所以温度控制的精度也不同。因此数据采集（A/D转换）和控制算法的精度也不同。但就控制系统的动态特性而言，这基本上是滞后的部分。对于这样的链路，如果延迟时间较短，可以使用PID控制如果延迟时间较长，可以使用达林算法。如果延迟时间和时间常数变化很大（批准的投资额的部分变化很大），则可以使用自适应控制算法。在塑料包装（也称为软包装）行业中，需要在印刷塑料的精美设计背面增加一层纯白色或银色铝箔，需要使用胶带贴合机。其主要原理是加热后融化在背面印刷的原材料形成保护膜，避免划伤图案。复合机现在通常是通用的温度控制装置，并且具有大范围的温度控制和低精度。由于响应速度和控制精度低于技术要求，叠层过程中的一般温度控制装置会导致组合产品的牢固度低和热封性差。这种设计实现了特殊的温度控制装置作为复合机的温度控制部分。为解决柔性包装行业的层压工艺，丙烯熔炼炉的温度控制是为了提高反应速度和控制精度，从而提高产品质量和企业效益。2系统设计系统设计的基本要求（1）系统应能设定所需的温度参数（参数范围04000C），并通过LED显示屏显示（2）温度控制系统应能准确检测物体的实际温度并显示在LED显示屏上（3）系统应该能够检测到处理后发送给处理器的信号的实际参数的温度，处理器应能够给出预先算法参数之间的及时和安全的温差，并给出控制信号并立即调整气温（4）系统应该能够将系统设置的参数存储在该值中，以便下次不重新设置。（5）系统设计完成后，动作要稳定，控制动作正确，控制精度应在5以内。为满足上述基本要求，温度控制系统采用AT89C51单片机作为主芯片实现ICL7135的AD转换，结合外部MCU时钟电路的成熟，高精度稳压器，总线驱动器等器件。如图1所示。图1系统结构图在图1中，熔化炉是受控对象，控制参数是熔化炉温度（系统输出）Y。改变固态功率回路单相（DC432V）的增益和失控状态可以控制热板的热量和温度。温度由热电偶检测。热电偶输出低于100MV，经信号调理电路变为02V信号后，A/D转换器将其转换成数字信号发送给微控制器AT89C51。微控制器利用设定的温度和炉系统的实际温度来获得E，然后使用PID算法输出来获得UK（数字），其由D/A转换器添加到控制线B中进行模拟放大，从而改变熔炉温度。温度范围0400C（技术要求0400C），温度控制精度05。EPROM用于存储程序和表单。RAM用于临时存储数据。8255A用于扩展连接打印机和其他外部设备的并行端口。键盘或显示面板用于输入和显示设备参数和设置量。串行端口用于与其他计算机通信。由于熔炉温度为0400，因此设计采用镍铬镍铝热电偶作为检测元件，分度号为EU，输出信号为04132MV。电子控制变送器使用变送器MA，输出为010MA，然后通过电流电压转
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