基于單片機的電阻爐爐溫控制系統硬件設計-資料下載頁

【導讀】度都是非常重要的。本文以AT89C51單片機為控制核心，進行了電阻爐爐溫控制系統。溫度控制電路的設計任務。該系統采用了新型元件，功能強、精度高、硬件電路簡單，且工作穩定可靠，可實現控制的精度要求。電阻爐的相關知識----------------------------------------------------------1. 國內外爐溫自動控制系統的發展現狀-----------------------------------1. 89C51單片機的基本組成------------------------------------------4. 89C51單片機引腳及其功能---------------------------------------4. 3系統各模塊硬件電路圖設計······················································5

　　

【正文】 上常出現幾百伏，甚至幾千伏的尖脈沖干擾。 (3)過程通道干擾 開關量輸入輸出，模擬量輸入輸出必不可少。輸入輸出的信號線多至幾百條甚至幾千條，長度往往達幾百或幾千米，不可避免地將干擾引入單片機系統。當大的電氣設備漏電，接地系統不完善，或者測量部件絕緣不好，會使通道中直接串入干擾信號；各通道的線路如果同出一根電纜中或綁扎在一起，各路間會通過電磁感應而產生瞬間的干擾，尤其是 0～ 15V 的信號與交 流 220V 的電源線同套在一根長達幾百米的管中其干擾更為嚴重。這種彼此感應產生的干擾其表現形式仍然是通道中形成干擾電壓。這樣，輕者會使測量的信號發生誤差，重者會使有用的信號完全淹沒。有時這種通過感應產生的干擾電壓會達到幾十伏以上，使單片機系統無法工作。 [11] 三種干擾以來自供電系統的干擾最甚，其次為來自過程通道的干擾。對于來自空間的輻射干擾，需加適當的屏蔽及接地來解決。 硬件方面抗干擾措施 本系統的硬件設計中，主要從空間、供電系統和印制板設計等方面入手采取了一些抗干擾措施。 基于單片機的電阻爐爐溫控制系統硬件設計 15 解決空間干擾 的措施 空間干擾主要指電磁場在線路、導線、殼體上的輻射、吸收和解調。干擾來自應用系統的內部和外部，市電電源線是無線電波的媒介，而在電網中有脈沖源工作時，它又是輻射天線，因而任一線路、導線、殼體等在空間均同時存在輻射、接收、調制。解決空間干擾時，首先要正確判斷是否是空間干擾，可在系統供電電源入口處接入 WRY 型微機干擾抑制器，觀察干擾現象是否繼續存在，如干擾現象繼續存在則可認為空間干擾。空間干擾不一定是來自系統外部，空間干擾的抗干擾設計主要是地線系統設計，系統的屏蔽與布局設計，正確、合理地接地，是單片機應用系統 抑制干擾的主要方法。 [12] 供電系統抗干擾措施 在此系統中為提高供電系統質量 ,防止竄入干擾建議采用如圖 11 所示形式和如下 8點措施。 圖 11 供電系統設計圖 （ 1）交流近線端加交流濾波器，可濾掉高頻干擾，如電網上大功率設備啟停造成的瞬間干擾。濾波器市場上的產品有一級、二級濾波器之分，安裝時外殼要加屏蔽并良好接地，進出線要分開，防止感應和輻射耦合。低通濾波器僅允許 50Hz 交流電通過，對高頻和中頻干擾有良好的衰減作用。 （ 2）要求高的系統加交流穩壓器。 （ 3）采用具有靜電屏蔽和抗電磁干擾的隔離電 源變壓器。 （ 4）采用集成穩壓塊兩級穩壓。目前市場上集成穩壓塊有許多種，如提供正電源的 780 781 78 7824 以及提供負電壓的 79 系列穩壓塊，它們內部是多級穩壓電路，采用兩級穩壓，效果好。例如主機電源先用 7809 穩到 9V，再用 7805 穩到 5V。 （ 5）直流輸出采用大容量電解電容進行平滑濾波。 （ 6）交流電源線與其他線盡量分開，減少再度耦合干擾。如濾波器的輸出線上干擾已減少，應使其與電源進線級濾波器外殼保持一定距離，交流電源線與直流電源線即信號線分開走線。 （ 7）電源線與信號線一般都通過地板下面 走線，而且不可把兩線靠得太近或互相平行，以減少電源信號線的影響。 基于單片機的電阻爐爐溫控制系統硬件設計 16 （ 8）在每塊印刷版的電源與地之間并接 去 耦電容。即 5～ 10181。F 的電解電容和一個～ 的電容，以消除直流電源與地線中的脈沖電流所造成的干擾。 配置去耦電容提高系統穩定性 印制 板上裝有多個集成電路，而當其中有些元件耗電很多時，地線上會出現很大的電位差。抑制電位差的方法是在各個集成器件的電源線和地線間分別接入去耦電容，以縮短開關電流的流通途徑，降低電阻降壓。 這是印制板設計的一項常規做法。 [10] （ 1）電源去耦 電源去耦就是在每個印制板入口外的電源線與地線之間并接 去 耦電容。并接的電容應為一個大容量的電解電容（ 10～ 100μ F）和一個 ～ F 的非電解電容?？梢园迅蓴_分解成高頻干擾和低頻干擾兩部分，并接大電容為了去掉低頻干擾成分，并接小電容為了去掉高頻干擾部分。低頻去耦電容用鋁或鉭電解電容，高頻去耦電容采用自身電感小的云母或陶瓷電容。 （ 2）集成芯片去耦 每個集成芯片都應安置一個 F 的陶瓷電容器，安裝每個芯片的去耦電容時，必須將去耦電容安裝在本集 成芯片的 VCC 和 GND 線之間，否則便失去了抗干擾作用。 如遇到印刷電路板空隙小裝不下時，可每 4～ 10 個芯片安置一個 1～ 10μ F 的限噪聲用的鉭電容器。這種電容器的高頻阻抗特別小，在 500Hz～ 200MHz 范圍內阻抗小于 1Ω，而且漏電流很?。? A以下）。對于抗噪聲能力弱，關斷電流大的器件和 ROM、 RAM 存儲器，應在芯片的電源線 VCC 和地線（ GND）間直接入去耦電容。 本系統中采用固態繼電器作為主要控溫系統，它本身具有高壽命、高可靠、靈敏度高、控制功率小等特點。且 固態繼電器沒有輸入 “ 線圈 ” ，沒有觸點燃弧和回 跳，因而減少了電磁干擾。大多數交流輸出固態繼電器是一個零電壓開關，在零電壓處導通，零電流處關斷，減少了電流波形的突然中斷，從而減少了開關瞬態效應 ，大大的提高了系統的穩定性能。 結束語 本課題是《基于單片機的電阻爐爐溫控制系統硬件設計》是單片機應用的一個部分，由二個同學一起完成，在我們的共同努力下，共同完成了畢業設計課題。 本人設計是以配合軟件設計，完成的功能是通過 AT89C51 單片機進行智能檢測控制電阻爐爐溫。硬件電路由單片機接口電路，溫度檢測電路， LED 顯示電路，鍵盤輸入電路， PWM 控制電路，以及報警復位 等輔助電路構成。整個過程中，從開始接到論文題目到系統電路的實現，再到論文的撰寫，每走一步都是對我們的嘗試與挑戰，在收集和查閱了國內外爐溫控制系統的相關資料，仔細地分析了各種現行的溫控系統的優點與不足。并且在結合我國內地實際情況的基礎上，專門針對在中小企業或家庭式作坊應用比基于單片機的電阻爐爐溫控制系統硬件設計 17 較普遍的電加熱爐設計了以套基于單片機的爐溫自動檢控系統?？紤]到該系統主要是為一些不具備自動化專業知識的人員設計，那么該系統不僅要成本低廉，而且要具有較高的工作穩定性，擁有人性化的簡易的人機交互平臺。在綜合了各方面因素后，該系統決定以 AT89C51 單片機為核心來設計出一套精度高、重復性好、自動化程度高，可以大大提高產品質量和減輕工人的勞動負擔的電阻爐爐溫自動控制系統。 在設計的整個過程中讓我學到了很多的知識，使我受益匪淺。但由于能力和時間的關系，難免有很多不盡人意的地方， 敬請各位老師批評并提出寶貴意見。 基于單片機的電阻爐爐溫控制系統硬件設計 18 參考文獻 [1] 百度百科－電阻爐 , [2] 許麗佳 .MS51單片機爐溫控制設計方法 [J].信息技術 ,2020 [3] 李朝青 . 單片機原理及接口技術 .北京 :北京航大出版社 ,2020 [4] 徐瑋，沈建良 .單片機快速入門 .北京 :北京航空航天大學出版社 ,2020 [5] 潘永雄 .新編單片機原理與應用 [M].西安 :西安電子科技大學出版社 , 2020 [6]卜云峰 .檢測技術 [M]. 機械工業出版社， 2020 [7] 李平，周育才，吳奇志 .熱電偶檢定爐爐溫模型參考自適應控制的研究 [J].控制系統 ,2020 [8] Mallat S G. A theory for multiresolution signal deposition: the wavelet representations [J]. IEE E Trans PAM I, 1989 [9] 凌云 .基于單片機的真空爐溫控系統 [J].測控自動化 ,2020 [10] 開發板精品網－ AT89C51單片機 [11] Bayens M A D． An approach to the design of a fuzzy, self— tuning PID controller． Automatic Control Joumal A ,1995 [12] 曾光奇等 .模糊控制理論與工程應用 [M]．武漢：華中科技大學出版社， 2020 基于單片機的電阻爐爐溫控制系統硬件設計 19 附錄： 整體電路原理圖 圖 12 整體電路圖