基于单片机的温度控制系统的设计

越限报警 LED 1误输入报警 LED 2图2-10 报警电路图

2.8 执行机构

执行机构是一种能提供直线或旋转运动的驱动装置，它利用某种驱动能源并在某种控制信号作用下工作。

它可以使用液体、气体、电力或其它能源并通过电机、气缸或其它装置将其转化成驱动作用。

基本的执行机构用于把阀门驱动至全开或全关的位置，用与控制阀的执行机构能够精确的使阀门走到任何位置。

尽管大部分执行机构都是用于开关阀门，但是如今的执行机构的设计远远超出了简单的开关功能，它们包含了位置感应装置，力矩感应装置，电极保护装置，逻辑控制装置，数字通讯模块及PID控制模块等，而这些装置全部安装在一个紧凑的外壳内。

因为越来越多的工厂采用了自动化控制，人工操作被机械或自动化设备所替代，人们要求执行机构能够起到控制系统与阀门机械运动之间的界面作用，更要求执行机构增强工作安全性能和环境保护性能。在一些危险性的场合，自动化的执行机构装置能减少人员的伤害。

本设计的执行机构为一个固态继电器，程序中采用了模拟的PWM变换方法[9]。通过控制固态继电器的导通与断开达到控制电炉的通电和断电的目的，起到了调控温度的作用。

执行器电路图如图2-11所示。

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图2-11 执行器电路图

2.9 本章小结

本章着重针对于硬件进行了设计，包括设计电源电路、键盘输入电路、单片机系统、显示电路、执行器电路、报警电路、复位电路、时钟电路、A/D转换电路等系统，将其构成一个完整的控制系统。

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第3章 软件设计

系统的软件部分以主程序为入口，在初始化之后调用键盘管理程序，完成对键盘的扫描，读入键值，并根据相应的键值进行各类操作。温度采样频率由定时器控制，在每一次采样完成之后进行控制时间的计算和显示刷新。利用MASM编程器进行编写程序，应用AT89C51编程器将程序拷贝到单片机中，程序见附录程序清单。

3.1 MASM编辑器的简介

MASM是微软公司开发的汇编开发环境，汇编就是把汇编语言编写的源代码（扩展名为.asm）翻译成计算机能够识别的二进制语言序列，目前常用的汇编程序是MASM，简称宏汇编程序。

3.2 主程序

主程序作为程序的入口，控制各类程序的调用。在系统中其主要的任务是调用键盘管理程序，然后其它的功能都由键盘管理程序和中断程序完成。可以说主程序起到了重启动后读入E2PROM中的设计温度和上、下限温度[10]，设计各类定时器和开中断的，并调用键盘管理程序的功能，主程序流程如图3-1所示，具体程序如下：

图3-1 主程序流程图

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ORG 50H

START: MOV SP,#70H ;置堆栈，如堆栈超出会造成处理器复位。 LCALL RDNBYT ;读入E2PROM中的初使会标志、各类设定温度。

MOV R1，#SETTEMP LCALL VALUDISP

MOV R1，#TEMPHIGH LCALL VALUDISP

MOV R1，#TEMPLOW

LCALL VALUDISP ;单片机复位后，会分别显示各类设定温度2秒

MOV TMOD,#11H ;定时器0、1都为16位定时器 MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H MOV TH1,#3CH

MOV TL1,#0B0H ;两定时器第一周期内的定时时间为0.05秒（12M）

SETB PT1 ;定时器1优先，定时器1用于控制加热器的运行

SETB EA SETB ET0 SETB ET1 SETB TR0

SETB TR1 ;开定时中断和总中断，两个定时器开始定时 LCALL KEYOPT ;调用键盘管理程序，完成各类操作用于显示设定温度、上、下限温度、和变换的子程序

3.3 串行A/D转换芯片的驱动和其输出值的量化

1.TLC3541的驱动

前面已经说明系统中采用的A/D转换芯片是串行的，所以我们在使用其时必须按照其时序依次完成。

其时序图如图3-2所示。

从图上可以看出A/D转换的最高位数据在CS变低以后的第二个脉冲开始出现，而TLC3541为12位，即其转换结果在第14脉冲时完全从TLC3541出来进入到单片机内部。

其使用过程为先置CS为低，将其选通，然后一直发14个脉冲，从第2个到第5个脉冲后将A/D转换值存储于转换结果的高字节，从第6个到13个时将其值存入到转换结果的低字节。

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