加热窑炉温度控制系统方案设计书
管式加热炉温度温度串级控制系统的设计说明

管式加热炉温度温度串级控制系统的设计说明一、引言二、系统结构温度串级控制系统主要由上位机、温度传感器、控制器、执行机构等组成。
1.上位机:负责启动和监控系统运行,提供温度设定值和参考模型,按照系统控制算法生成控制指令发送给下位控制器。
2.温度传感器:负责实时采集管式加热炉内的温度数据,并将其传输给控制器进行处理。
3.控制器:根据上位机提供的设定值和参考模型,根据传感器采集到的温度数据进行处理,生成控制指令并发送给执行机构。
4.执行机构:根据控制器发送的控制指令,调节管式加热炉内的加热功率或其他参数,以实现温度控制。
三、温度控制策略1.温度设定值的调整:上位机会根据需要设定管式加热炉内的目标温度,并将其发送给控制器。
控制器会根据设定值和参考模型,生成合适的控制指令来调节温度。
2.温度比例控制:控制器会根据当前温度和设定值之间的差异,生成一个控制量来调节加热功率,使加热炉内的温度趋近于设定值。
3.温度积分控制:为了消除静态误差,控制器会根据温度偏差的积分值生成一定的控制量,以提高系统的稳定性。
4.温度微分控制:为了快速响应温度变化,控制器还会根据温度变化的速率生成相应的控制量。
四、系统性能指标1.温度响应时间:系统需要具备较快的响应时间,即加热炉内的温度能够尽快达到设定值。
2.温度稳定度:系统应当保持较好的温度稳定度,即经过一定时间后,温度偏差应尽可能小。
3.抗干扰能力:系统需要具备较好的抗干扰能力,对于外界干扰因素的影响应尽可能小。
五、系统设计优化1.选择合适的温度传感器:合适的温度传感器能够提供准确的温度数据,为控制系统提供可靠的输入信号。
2.高性能控制器的选择:通过选用性能较好的控制器,能够提高控制系统的稳定性和响应速度。
3.优化控制策略:通过合理选择温度比例、积分和微分参数,能够提高控制系统的性能。
4.加入滤波器和抗干扰装置:通过加入合适的滤波器和抗干扰装置,能够降低系统对外界干扰的敏感度,提高系统的抗干扰能力。
管式加热炉温度控制系统设计_图文

过程控制系统课程设计报告书管式加热炉温度控制系统设计学院:自动化班级:15级自动化 4班指导老师:陈刚组员:重庆大学自动化学院2019年 1月任务分配过程控制系统课程设计——管式加热炉温度控制系统的设计目录任务分配 ........................................................................................................................................... 2过程控制系统课程设计——管式加热炉温度控制系统的设计 ........................................... 2 1摘要 ............................................................................................................................................... 4 2模型简介 (4)2.1背景 . (4)2.2模型假设 . (4)2.3系统扰动因素 . (5)3控制方案 (5)3.1传统 PID 控制方法 . ........................................................................................................... 5 3.2串级控制系统 . . (6)3.3 方案选择 . (7)4串级控制器的设计 . ....................................................................................................................... 7 4.1主副控制器设计 . (7)5系统的仿真和改进 . ....................................................................................................................... 9 5.1串级控制系统仿真 . ........................................................................................................... 9 5.2基于 Smith 预估计补偿器的串级控制系统 . .. (11)六.总结 .........................................................................................................................................14七.参考文献 . (15)1摘要当今世界, 随着市场竞争的日益激烈, 产品的质量和功能也向更高的档次发展,制造产品的工艺过程变得越来越复杂,为满足优质、高产、低消耗,作为工业自动化重要分支的过程控制的任务也愈来愈重, 无论是在大规模的工业生产过程中, 还是在传统工业过程改造中, 过程控制技术对于提高产品质量以及节省能源等均起十分重要的作用。
燃烧式工业窑炉温度单回路控制方案设计

燃烧式工业窑炉温度单回路控制方案设计1. 引言燃烧式工业窑炉是工业生产中常见的设备,用于烧制各种材料或进行加热处理。
在燃烧过程中,准确控制窑炉的温度对于生产过程至关重要,能够影响产品的质量和产量。
设计一个高效、稳定的温度控制方案对于窑炉的生产效率和经济效益至关重要。
2. 温度控制的基本原理让我们从基本的温度控制原理开始。
燃烧式工业窑炉的温度控制,需要根据窑炉内部的温度变化情况,通过控制燃烧系统的供气、排气量和燃烧速度来实现。
而其中,控制燃烧系统的供气量是实现温度控制的关键。
3. 单回路控制方案设计在设计燃烧式工业窑炉的温度控制方案时,单回路控制是一种常见的方式。
简单来说,单回路控制就是通过窑炉内部的温度传感器收集窑炉温度信号,经过控制器处理后,再输出控制信号,调整燃烧系统的供气量,从而使窑炉的温度保持在设定值范围内。
4. 控制方案的优化然而,单回路控制方案也存在一些局限性,比如对窑炉内部环境变化的响应速度较慢,对窑炉温度的波动幅度不能完全控制等。
在实际应用中,需要对单回路控制方案进行优化。
可以采用先进的控制算法,如模糊控制、PID控制等,来提高控制系统的稳定性和响应速度。
另外,结合窑炉的实际工况,可以在控制系统中加入预测模型,从而实现对窑炉温度变化的提前预警和调整。
5. 个人观点和理解在我看来,针对燃烧式工业窑炉的温度控制,单回路控制方案是一种有效的方式,但需要在实际应用中不断优化和改进。
通过结合先进的控制算法和预测模型,能够更好地实现对窑炉温度的精准控制,从而提高生产效率和产品质量。
总结在燃烧式工业窑炉的温度控制方案设计中,单回路控制是一种常见的方式,但需要在实际应用中进行优化。
通过引入先进的控制算法和预测模型,能够提高控制系统的稳定性和响应速度,实现对窑炉温度的精准控制。
在文章中,我们从基本的温度控制原理出发,进一步探讨了单回路控制方案的设计和优化。
并结合个人观点和理解,对燃烧式工业窑炉的温度控制进行了全面的解析。
毕业设计79基于DDC控制的加热炉温度控制系统2

目录第2章控制方案的设定 (2)2.1系统总体方案第3章加热炉温度控制系统的硬件设计…………………3.1 DDZ-Ⅲ电动温度变送器……………………………………3.2 电动执行器……………………………………………………3.3 控制台组成结构………………………………………………第4章 MCGS组态软件的设计……………………………4.1制造工程画面………………………………………………4.2 动画连接………………………………………………………4.3 定义数据对象……………………………………………………4.4程序的设计………………………………………………………第5章调试…………………………………………………设计总结心得参考文献一.系统总体方案选择与说明1.1 设计内容利用DDC控制系统来设计一个加热炉温度控制系统,其温度控制系统流程图如下图1-1所示。
图1-1 温度控制系统流程图在生产过程中,冷物料通过加热炉对其进行加热,工艺要求热物料温度必须维持在某个给定值上下,或在某一小范围内变化。
冷物料以恒定的流量通过管道输送到加热炉中进行加热变成热物料输出,热物料温度信号通过温度变送器转变成电压信号送给温度控制器,再通过调节调节阀的开度以控制燃料的进给流量来保证热物料温度的恒定。
1.2 设计思路该系统为单输入单输出过程控制系统,结构简单只采用了一个测量变送器监测被控过程、一个调节器来保持一个被控参数恒定或在很小的范围内变化,其输出也只控制一个调节阀,故采用单回路控制系统。
1)被控参数的选择根据设计要求可知,加热炉的温度要求保持在一恒定值。
所以,可以直接选取加热炉的温度作为被控参数。
2)控制参数的选择影响加热炉的温度有两个量,一是冷物料的流量。
二是燃料的流量。
调节这两个流量的大小都可以改变温度的变化,这样构成加热炉温度控制系统就有两种控制方案。
一般采用燃料的流量控制作为控制参数较好。
3)调节阀的选择本设计选用电动调节阀。
电阻加热炉温度控制系统设计

电阻加热炉温度控制系统设计一、温度控制系统的要求:1.稳定性:系统应能快速响应温度变化,并能在设定温度范围内保持稳定的温度。
2.精度:控制系统应具备高精度,确保炉内温度与设定温度的偏差控制在允许范围内。
3.可靠性:系统应具备高可靠性,能长时间稳定运行,并能在发生异常情况时及时报警或自动停止加热。
4.人机界面:温度控制系统应提供方便直观的人机界面,操作简单易懂。
二、温度控制系统的设计:1.传感器选择:选择合适的温度传感器进行温度检测。
常用的温度传感器有热电偶和热电阻。
根据实际需求选择合适的传感器类型和量程。
2.温度控制器选择:根据控制需求,选择适用于电阻加热炉的温度控制器。
具备温度显示功能的控制器可以直观地显示炉内温度。
还可以选择具备PID控制功能的控制器,以提高温度控制精度。
3.控制循环设计:将温度控制系统设计成闭环控制系统,以实现炉内温度的精确控制。
控制循环包括采样、比较、控制和执行四个环节。
采样环节将实际温度值与设定温度值进行比较,然后控制环节根据比较结果输出控制信号,最后执行环节根据控制信号调节电阻加热炉的加热功率。
4.温度传感器布置:将温度传感器布置在炉内合适位置,确保能够准确测量到炉内温度。
传感器的安装位置应避免热点和冷点,以避免温度不均匀。
5.控制参数调整:根据实际情况进行PID参数的调整。
通过实验或仿真等方法,逐步调整PID参数,使得系统能够快速响应温度变化、准确跟踪设定温度,并保持稳定的温度输出。
6.报警和保护设计:设计温度控制系统时,应考虑到电阻加热炉的过热或温度异常等情况,并设置相应的报警和保护功能。
当温度超过安全范围时,系统应及时报警,并自动停止加热。
7.人机界面设计:为了方便操作和监控,可以在温度控制系统上设置触摸屏或显示屏。
通过人机界面,操作人员可以方便地设定温度、监测炉内温度,并能够实时查看温度曲线和报警信息。
总之,电阻加热炉温度控制系统的设计需要考虑到温度控制精度、稳定性、可靠性和人机界面等方面的要求。
电加热炉温度控制系统设计方案

电加热炉温度控制系统设计方案绪论电加热炉的出现,给人类的生活带来了很多方便,使人类不管是在生活还是在工业方面都有了很多便利之处。
但是电加热炉主要应用还是在生产过程、实验室及研究所。
电加热炉本身可由多组炉丝提供功率,用多组温度传感器检测炉温度,因此电加热炉属多区温度系统。
控制理论从经典理论、现代理论已经发展到更先进的控制理论,控制系统也由简单的控制系统、大系统发展到今天的复杂系统。
本文讨论的电加热炉炉温控制系统由上下两组炉丝进行加热,用上下两组热电偶检测炉温。
本文所采用的电加热炉温度控制,采用的是适用于工业控制的8051单片机组成的控制系统。
为了降低电加热炉的成本,系统要求采用实现温度闭环控制,控制温度误差围5°C,调节温度的超调量小于30%,系统被测参数是温度,由单片机PID运算得出的控制量控制光控可控硅的导通和关断,以便切断或接通加热电源,调整电功率,从而控制电加热炉的温度稳定在设定的值上,并实时显示炉温度,记录温度的变化过程,以更好的控制电加热炉工作。
本系统较理想地解决了炉温控制中平稳性、快速性与精度之间的矛盾。
电加热炉是一种将电能转换为热能,在工矿企业和日常生活中,是一种常见的设备。
在社会发展的今天,电加热炉的使用,即可以提高生产效益,节约能源,也减少了环境的污染,在社会经济发展和改善人民生活质量等方面的优点早已成为社会的共识。
随着社会经济的不断发展,科技水平的进步,人民生活水平的提4高,将使社会带入一个新的阶段。
人们对热能的需求质量越来越大,电加热炉的优越性越发的突出来,这样就出现了一个问题,由于传统的电加热炉存在一定的弊端而造成能源的浪费,导致其生产效率低,其主要原因是缺少有效的调节设备,导致的浪费。
如何解决这一问题,满足社会的需求,设计得更加科学、合理,在全国仍在探讨。
并且现代电加热炉的控制方法由于数学深奥、算法复杂、现场工程师难以理解和接受,因而先进控制算法的推广受到制约,为克服以上种种困难,将来的电加热炉以控制算法简单,静动态性能好的特点,有较高的实用价值和理论价值,特别是以节约能源、保护环境的方向发展。
加热炉温度控制系统方案设计书-卢雨生

哈工大科技园应用技术学院毕业论文设计题目:加热炉温度控制系统设计姓名:卢雨生所在系部:电气自动化2011年 4 月摘要随着计算机技术、控制理论和控制技术的发展,电加热炉的温度控制技术日趋成熟,已经成为工业生产中的一个重要部分。
本设计为基于单片机的电加热炉温度控制系统,通过控制电阻丝两端电压的工作时间,来控制电阻丝的输出平均功率,从而实现对电加热炉温度的自动控制。
系统分为温度测量、A/D转换、单片机系统、键盘操作系统、温度显示电路、报警电路、D/A 转换等若干个功能模块。
该系统具有硬件成本低,控温精度较高,可靠性好,抗干扰能力强等特点。
关键词:电加热炉;单片机;温度控制;固态继电器目录摘要II目录II第一章控制系统设计11.1系统基本结构11.2预期达到的性能指标11.3温度检测电路及元器件选择21.3.1 放大器AD52221.3.2 桥式测量电路设计31.4单片机最小系统外围电路31.4.1 单片机805131.4.2 电源电路设计41.4.3 看门狗电路设计51.4.4 系统时钟电路设计61.5数据采集电路的设计71.5.1 模数转换器AD57471.5.2 多路转换开关CD405191.6键盘显示接口技术及报警电路101.6.1 8279的组成及工作原理101.6.2 管脚功能说明121.6.3 8279与键盘显示器的连接131.6.4 LED报警电路的设计141.7温度控制电路设计14第二章温控系统的软件设计162.1主程序流程图162.2键盘扫描和译码过程的流程图172.3通道数据采集的流程图172.4单片机主程序流程图18结论20致谢21参考文献22第一章控制系统设计1.1 系统基本结构本系统结构框如图1-1所示,系统由8051单片机、温度检测电路、模数转换电路、温度控制电路、8279键盘显示器等组成。
炉内温度由热电阻测温元件和电阻元件构成的桥式电路测量并转换成电压信号送给放大器的输入端,使信号变成0-5V电压信号,再经多路转换开关CD4051将信号送入A/D转换器,将此数字量经过数字滤波,标度转换后,一方面通过LED将炉温显示出来;另一方面,将该温度值与被测温度值比较,根据其偏差值的大小,采用比例微分控制(PID控制),通过固态继电器控温电路控制电炉丝的加热功率大小,从而控制电炉的温度,使其逐渐趋于给定值且达到平衡。
窑炉的温度控制系统设计与实现

窑炉的温度控制系统设计与实现窑炉是生产过程中不可或缺的设备,在烧制各种物品时扮演着重要角色。
然而,为了确保生产过程的质量和稳定性,保证烧制出来的产品符合标准要求,必须对窑炉进行温度控制。
温度控制系统是窑炉生产过程中的关键,必须精心设计和实现才能达到预期效果。
一、窑炉温度控制系统的特点窑炉温度控制系统的特点在于控制对象的复杂性和计算量的大。
首先,窑炉的加热方式各异,如能源的选择、传热方式、加热温度等等都会影响整个控制系统的设计。
其次,窑炉内部环境变化迅速而非常复杂。
温度、湿度、风速等都会影响窑炉内的热传输和物品的烧制。
因此,设计人员需要考虑到窑炉的物理特性和控制过程的复杂性,实现一个高效的温度控制系统。
二、窑炉温度控制系统的分类窑炉温度控制系统主要有两类:闭环控制系统和开环控制系统。
闭环控制系统是指在窑炉内安装温度传感器,采用反馈控制的方法来控制窑炉的温度。
其中,传感器用于实时采集窑炉内的温度数据,然后通过控制器进行处理,输出控制信号,调节热源的输出量以达到温度控制的目标。
这种方式对于窑炉内部温度变化的监测和控制非常精准,因此比较常用。
开环控制系统则是直接控制热源的输出量,不考虑窑炉内部的温度变化。
因此,这种方法相对来说比较简单,易于实现,但是对于温度变化比较复杂的烧炼工艺不是很适用。
三、窑炉温度控制系统实现的技术实现窑炉温度控制系统需要掌握一些技术,如传感器技术、控制电路设计、信号处理等。
其中,传感器技术是实现闭环控制系统关键的部分,直接影响到系统的稳定性和精度。
当窑炉内物品的大小和数量不同时,温度的分布也会发生变化。
因此,需要在不同位置安装不同类型的传感器来采集温度数据,以充分了解窑炉内部的温度分布,减小误差,提高精度。
同时,控制电路设计也是温度控制系统实现的关键。
控制电路需要根据温度传感器采集到的数据进行处理和分析,输出控制信号,并调整热源的输出量。
为了提高系统精度和可靠性,还需要进行电路参数的精确计算,以保证控制电路的工作效果。
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加热窑炉温度控制系统设计方案:一、加热炉出口温度单回路反馈控制系统结构框图图2 加热炉出口温度单回路反馈控制系统结构框图二、串级控制系统加热炉工艺过程为:被加热物料流过排列炉膛四周的管道后,加热到炉出口工艺所要求的温度。
在加热用的燃料油管道上装有一个调节阀,用以控制燃料油流量,以达到控制出口温度的目的。
由于加热炉时间常数大,而且扰动的因素多,比如原料侧的扰动及负荷扰动;燃烧侧的扰动等,单回路反馈控制系统不能满足工艺对加热炉出口温度的要求。
为了提高控制质量,采用串级控制系统,运用副回路的快速作用,以加热炉出口温度为主变量,选择滞后较小的炉膛温度为副变量,构成炉出口温度与炉膛温度的串级控制系统有效地提高控制质量,以满足工业生产的要求。
串级控制系统的工作过程,就是指在扰动作用下,引起主、副变量偏离设定值,由主、副调节器通过控制作用克服扰动,使系统恢复到新的稳定状态的过渡过程。
由加热炉出口温度串级控制系统结构图可绘制出其结构方框图,如图4所示。
图3加热炉出口温度串级控制系统结构方框图三、控制系统方案:采用51单片机为主控芯片此方案采用单片机为主控芯片。
利用热电阻PT100作为温度传感器件,然后通过运算放大器OP-07构建差分放大器将温度信号转换成ADC0809模拟通道的输入的0-5V标准信号,再由ADC0809将模拟信号转换成八位数字信号,传送给单片机P0口,单片机将实时温度和设置参数通过数码管显示出来,同时通过键盘输入设定温度,单片机将设定温度同ADC0809传送过来的数据进行比较运算,利用PID运算,作出相应的判断,从单片机P1.0输出一个PWM波形来控制固态继电器的导通与关闭,从而控制窑炉的加热丝在一个固定周期中通电加热时间的长短来达到恒温控制的目的。
系统原理框图如下图2所示:六、窑炉温度控制系统硬件电路设计本系统硬件电路主要由以下部分组成:供电电源电路、单片机最小系统电路、温度检测电路、数模转换电路、键盘输入电路、声光报警电路、继电器输出电路、LED显示电路1.系统供电电源电路设计主控电路所需的+5V电源;外围电路(如继电器、运算放大器)所需的+12V和-12V电源。
如图3系统供电电源电路原理图所示:此电路采用“降压→整流→滤波→稳压→滤波”的线形电源模式。
这里选用了78M12、79M12、78M05三端稳压器。
(原理图见图纸2)由于78M系列三端集成稳压器内部有过热、过流保护电路,外围元件少,性能优良,体积小、价格低,所以在很多电路中广泛应用。
它的工作原理与一般的分立件组成的串联调整式稳压电源相似,区别在于增加了启动电路、恒压源以及保护电路。
为了使稳压器能在比较大的电压范围内正常工作,在基准电压形成和误差放大部分设置了恒流源电路,启动电路的作用就是为恒流源建立工作点。
实际电路是由一个电阻网络构成,在输出不同电压稳压器中,采用不同的串并联接法,形成不同的分压比,通过误差放大之后去控制调整管的工作状态,以形成和稳定一系列的输出电压。
虽然三端稳压器有很多优点,但因目前功率集成技术水平的限制,它的最大电流只能达到 1.5A。
然而本次设计需要的是电压,可以不考虑电流部分。
使用三端集成稳压器时一定要注意:输入电压与输出电压差不能过大,一般选择在6~10V为宜,压差过小,输出电压纹波大,起不到稳压作用,压差过大,稳压器本身消耗的功率就随之增大,容易损害稳压器。
78M05集成稳压器是将功率调整管、取样电阻以及基准稳压、误差放大、启动和保护电路等全部集成在一个芯片上而形成的一种稳压集成电路。
电路中两个二极管IN4007是:防止系统不稳定时,输出电压高于输入电压,从而导致三端集成稳压器被烧毁,起到保护作用。
上述电源中所用的电源变压器功率为10W。
电路中的压敏电阻VDR是防雷、抑制过电压作用,保护电路免受过电压的损害。
压敏电阻VDR在它上面的电压低于它的阀值UN=471V时,流过它的电流极小,相当于一只关死的阀门,当电压超过471V时,流过它的电流激增,相当于短路,这时FUSE会因为电流激增而烧毁,使电路断开。
2.单片机最小系统单片机最小系统指的是由最基本的电路元件组成的,外接部分简单的电路就能够独图4单片机最小系统原理图立成一定的工作任务的单片机系统。
51单片机的最小系统由单片机芯片、电源、时钟电路、和复位电路组成。
如图4单片机最小系统原理图所示,其中的晶振时钟电路用来产生时钟信号,以提供单片机片内各种数字逻辑电路工作的时间基准。
按键S6_1能实现手动复位,电容C6_1能实现上电复位,复位电路用来使片内电路完成初始化的操作,具体功能是使程序计数器PC=0000H,引导程序从0000H地址单元开始执行; SFR中的21个特殊功能寄存器复位后的状态是确定。
3.温度测量电路本系统利用热电阻PT100作为温度传感器件,然后通过运算放大器OP-07构建差分放大将温度信号转换成ADC0809模拟通道的输入的0-5V标准信号,再将模拟信号转换成八位数字信号,传送给单片机P0口。
4.温度信号测量电路如图纸3温度信号测量处理电路所示,利用热电阻Pt100作为温度传感器件,然后通过运算放大器OP-07构建差分放大电路将温度信号转换成ADC0809模拟通道的输入标准电压信号。
将Pt100接入到电桥中,由Pt100的阻值来反映窑炉的温度的变化,电桥输出电压为:Uba=Vcc[R1_4/( R1_2+R1_4)- R1_3/( R1_1+R1_3)] (其中下桥臂R1_3=100Ω,R1_4=1K,上桥臂R1_2=1K,Vcc=5V),所以Uba=5*[1K/( 1K+1K)- R1_3/( R1_1+100)]=2.5-5* 100/( R1_1+100)其中AR1作用是将电桥电位Vb、Va作差分比例放大作用,由差分比例运算放大电路的计算方式:Auf = Uo1/(U1_ - U1+)=- R1_8/R1_6(其中R1_8=100K,R1_6=10K,U1_ - U1+=-Uba)从而得到:Uo1=10Uba=25-50* 100/( R1_1+100)。
(电路图见图纸3)根据PT100铂电阻R/T曲线可知电阻-温度的关系线性度非常好,电阻-温度的关系可以近似确实测量上限温度,Uo1=25-50* 100/( R1_1+100),当Uo1=5V时,可以计算出测量上限温度时对应的电阻为:150欧姆,查Pt100的分度表,可得:测量上限温度为131℃,即当t=0℃时,可得Uo1=0V;当t=131℃时,可得Uo1=5V。
由铂电阻电阻-温度线性关系特性和计算公式可得以下两个结论:(1)、PT100铂电阻在0—600℃电阻-温度的关系线性度很好。
(2)、当温度在0—131℃的范围,运放输出的电压分别线性对应是0—5V的标准。
5.热电阻pt100介绍pt100是铂热电阻,它是用很细的铂丝(直径为0.03~0.07mm)绕在云母架上制成,是国际公认的高精度测温标准传感器。
因为铂电阻在氧化性介质中,甚至高温下其物理、化学性质都非常稳定,因此它具有精度高、稳定性好性能可靠的特点,铂电阻在中温(-200~650℃)范围内得到广泛应用。
它的阻值会随着温度的变化而改变。
PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆,在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。
图7 PT100铂电阻R/T曲线它的工作原理:当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆,它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。
以下是PT100铂电阻R/T曲线和相应的分度表。
6.A/D转换单元经过温度信号测量处理电路后所得到的0—5V电压模拟信号要经过AD转换后才能送给单片机,如图8 温度信号AD转换电路所示,电压模拟信号输入给IN-0通道,转换完成后,输送给单片机的P0口。
(温度信号AD转换电路图见图纸4)其中ADC0809的A、B、C三个端口作为它IN0-IN8八个输入通道的选择信号,由于此处只用到了IN0通道,所以将此A、B、C三个端口全部接地,电路中ADC0809的转换结束信号引脚EOC接在单片机P3.5上,单片机启动ADC0809的转换后,延时一段时间,然后程序采取扫描方式检测ADC0809是否转换结束,单片机然后去检测P3.5电平,当接收到一个高电平时,发出一个READ信号,使得ADC0809输出锁存缓冲器开放,将数据输送到数据线上,从而完成温度数字信号的采集过程。
7. ADC0809介绍(1) 主要特性1)8路输入通道,8位A/D转换器,即分辨率为8位。
2)具有转换起停控制端。
3)转换时间为100μs(时钟为640kHz时),130μs(时钟为500kHz时)4)单个+5V电源供电5)模拟输入电压范围0~+5V,不需零点和满刻度校准。
6)工作温度范围为-40~+85摄氏度7)低功耗,约15mW。
(2) 内部结构ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器,内部结构如图9所示,它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近图9 ADC0809内部结构图(3) 外部引脚功能特性ADC0809芯片有28条引脚,采用双列直插式封装,如图10所示。
下面说明各引脚功能。
图10 ADC0809引脚配置图IN0~IN7:8路模拟量输入端。
2-1~2-8:8位数字量输出端。
ADDA、ADDB、ADDC:3位地址输入线,用于选通8路模拟输入中的一路ALE:地址锁存允许信号,输入,高电平有效。
START:A/D转换启动脉冲输入端,输入一个正脉冲(至少100ns宽)使其启动(脉冲上升沿使0809复位,下降沿启动A/D转换)。
EOC:A/D转换结束信号,输出,当A/D转换结束时,此端输出一个高电平(转换期间一直为低电平)。
OE:数据输出允许信号,输入,高电平有效。
当A/D转换结束时,此端输入一个高电平,才能打开输出三态门,输出数字量。
CLK:时钟脉冲输入端。
要求时钟频率不高于640KHZ。
REF(+)、REF(-):基准电压。
Vcc:电源,单一+5V。
GND:地。
(4) CLOCK引脚时钟频率由于ADC0809的CLOCK引脚时钟脉冲输入端时钟频率要求不高于640KHZ,而单片机的ALE(地址锁存使能端)输出的频率是单片机的振荡频率12MHZ的1/6,即频率是2MHZ,所以不能直接将单片机的ALE脚接在ADC0809的CLOCK端。
如下图所示,可以用两片CD4013构成如下的4分频电路将2MHZ的ALE频率分成512KHZ<640KHZ。
图11 CD4013构成4分频电路一个D触发器CD4013有6个端子:2个输出,4个控制。
4个控制分别是R、S、CK、D。
其中:(1)R和S不能同时为高电平。
(2)当R为1、S为0时,输出Q一定为0,因此R可称为复位端。