二加热炉炉温控制系统设计
1目 录课题 1 二加热炉炉温控制系统设计 .2课题 2 直流电机转速测量与控制 .5课题 3 多加热炉炉温检测系统设计 .8附录 可编程键盘、显示器接口 8279 介绍 .162课题 1 二加热炉炉温控制系统设计一任务及要求：1二加热炉的炉温可以在 50200之间任意调节；2系统每隔 3 秒钟检测一次炉温 T，同时对炉温进行一次控制。控制要求如下： T(给定值)T( 实际值) 5 升温； T(实际值)T( 给定值) 5 降温； T(实际值)T( 给定值) 10 降温并报警；T(实际值 )T( 给定值 ) 5 恒温；3系统利用六位七段码显示器实时显示二加热炉炉温的给定温度和实际温度，显示值为十进制数值。显示器的左三位显示给定值，右三位显示实际值。程序启动运行之后即循环显示 1 号炉和 2 号炉的给定温度和实际温度，每次显示时间为 3 秒钟；4分别记录二加热炉给定炉温和实际炉温数据，按给定值、实际值、给定值、实际值、形式循环记录，以便观察炉温的受控过程。每一加热炉的数据至少应保存 256 字节；5系统扩展有二个功能按键，分别对应 1 号炉和 2 号炉。功能键按下后不影响检测和控制功能，仅影响显示功能。具体要求如下：在循环显示方式下，按下某一功能键之后，七段码显示器即显示对应加热炉的给定温度和实际温度，如果此时按下另外功能键则不起作用，既不会改变当前显示。只有再次按下同一个功能键之后才能使系统回到循环显示方式状态。按键互锁；在循环显示方式下，按下某一功能键之后，七段码显示器即显示对应加热炉的给定温度和实际温度，如果此时按下另一个功能键，则会改变当前显示，即应显示与后一次按下的功能键对应的加热炉的给定温度和实际温度。只有连续按下同一个功能键两次才能回到循环显示方式状态；6系统备有二路报警，由发光二极管担任报警功能；7控制算法：控制运算可采用偏差控制、模糊控制和 PID 控制（采用增量算法） 。各人可根据自己对本课题的理解程度及编程能力选择其中任意一种运算方法。偏差控制运算中 Tn-1 和 Tn 分别为上次和本次运算得出的偏差值，每次运算后都应分别存入内存单元中。1 号炉和 2 号炉的 Tn-1 和 Tn 应该分别保存。二基本工作原理及说明1系统硬件硬件部分包括 8088 实验系统或 8051 单片机实验系统以及 WK2 实验板。其中 0809、8253、8259、8255、8279、数据存储器 62256、七段码显示器及其驱动电路、按键和报警部分在 8088 或 8051 实验系统上，D/A 转换器 0832 和运算放大器3在 WK2 实验板上；二个加热炉用运算放大器模拟。运算放大器的输出即是加热炉炉温的实际值。给定温度由电位器 W 给出。给定温度和实际温度都用电压表示。这四个模拟量电压经 A/D 转换器 0809 转换成数字量之后参加控制运算。 0809 的输入通道选用IN4、IN5、IN6 和 IN7。给定值从 IN4 和 IN5 通道输入，实际值从 IN6 和 IN7 通道输入。A/D 采样结束后由 EOC 信号发出中断请求；8088 实验系统中利用 8253 提供定时服务，地址 40H。其 OUT0 已经连接到8259 的 IRQ0 上；8051 单片机实验系统中利用单片机内部定时器提供定时；8088 实验系统中利用 8259 提供中断服务；8051 单片机实验系统中利用单片机内部定时中断和外部中断为系统提供中断服务；8088 实验系统中利用 8255 或 8279 驱动七段码显示器；8051 单片机实验系统中利用驱动芯片驱动七段码显示器；8088 实验系统中利用 74LS377 驱动报警发光二极管；8051 单片机实验系统中利用 P1 口驱动报警发光二极管；二片 0832 输出控制加热炉炉温变化；数据存储器 62256 不需连接，地址范围 08000H0FFFFH ；8088 实验系统中功能键通过反相器连到 8259 的中断输入端或通过 8279 输入产生中断；8051 单片机实验系统中功能键利用 P1 口和外部中断 1 实现中断检测；给定温度由电位器 W 给出，可由外部调节。电压范围 05V；2控制系统应用软件主要包括：主程序；A/D 转换中断服务子程序；定时器中断服务子程序；代码转换子程序；显示子程序；按键中断服务子程序；8279 中断服务子程序；控制运算子程序；三步骤及进度课程设计时间共一周半，7.5 天。1阅读微机原理及应用课程设计任务书，理解题意。按要求设计二加热炉炉温控制系统硬件连接图，按要求设计二加热炉炉温控制系统应用软件。阅读、理解、硬件及软件设计时间为 12 天；2系统调试：4 连接硬件线路； 按以下步骤调试应用软件：主程序、定时器；A/D、D/A 转换；代码转换、显示；控制运算；按键、报警；统调。系统调试时间为 45 天；3验收及考核，时间为 0.51 天；4写课程设计报告书，时间为 0.51 天。四课程设计报告1画出硬件系统图、软件流程图；2写出程序详细清单并认真注释；3写出调试过程中出现的问题及解决的方法； 4本次课程设计心得体会。5课题 2 直流电机转速测量与控制一任务及要求：1直流电动机转速调速范围 060 转/秒；2对直流电动机转速的调速要求如下：定时检测电动机转速；每隔 10 秒钟改变一次转速，电机按以下给定转速循环运转：50 转/秒40 转/秒30 转/秒20 转/秒以设定转速运转。设定转速从键盘或拨动开关输入，或者从内存读取；3扩展功能按键启动/停止键：按下此键启动电机，电机以任何方式运转时按下此键将使电机停转，再次按下此键将使电机重新转动。每次启动电机都应使电机循环运转；运转状态切换功能键：当电机处于停转或以设定转速运转时，按下此键即进入循环运转状态；当电机处于循环运转状态时，按下此键即进入设定转速运转；4利用七段码显示器实时显示直流电动机的设定转速和实际转速：在循环调速方式下，七段码显示器的左 3 位显示电机转速次序号：1、2、3、4；右 3 位显示电机的实际转速：在手动设定转速方式下，七段码显示器的左 3 位显示电机转速的设定值，右3 位显示电机的实际转速；5程序正常运行后，如果未按下功能键，则电机以循环调速方式运转。二基本工作原理及说明1系统硬件硬件部分包括 PD32 实验系统或 8051 实验系统和 RF-300C 电机模块；RF-300C 电机模块包括一个微型直流电动机、速度检测元件及驱动元件，见图 2-1。+5V +5V +5VIN 1KM1 1图 2-1 OUT324ST198A6直流电动机 RF-300C 额定电压 DC5V，额定转速 2400 转/ 分；速度检测元件 ST198A 是反射式红外光电传感器。采用高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成，检测距离 210mm。在直流电动机 RF-300C 上安装一块反射圆盘，直流电动机旋转时利用 ST198A可采样脉冲数据，ST198A 输出的通断次数给 8253 即可通过计算检测出电机转速；直流电机的转速与施加于电机两端的电压、电流有关。图 2-2 是直流电机转速与输入脉冲信号的关系曲线。由图可见，脉冲信号的高电平到来时，转速逐步增加，高电平持续的时间越长，转速增加越多，平均速度越大。因而调节一个周期内的高电平持续时间（即占空比） ，就可以调节电机的平均转速。占空比 DtT；平均转速 vAVD·V max；PD32 实验系统中利用 8253 提供定时服务，OUT0 连接到 8259 的 IRQ0 上定时中断；8253 的 CLK1 作为输入测量直流电机的转速；8253 的译码地址控制口：30C H，计数器 0：300H，计数器 1：304H，计数器2：308H；8051 单片机实验系统中利用单片机内部定时器 T0 提供定时；利用单片机内部计数器 T1 测量直流电机的转速；PD32 实验系统中利用 8259 提供中断服务；偶地址：3A0H，奇地址：3A8H；tT最大值 Vmax平均值 VAV最小值 Vmin脉冲信号速度图 2-278051 单片机实验系统中利用单片机内部定时中断和外部中断为系统提供中断服务；PD32 实验系统中利用 8255 的 PB 口接 SJ8602 电机模块的 IN 端，控制输出到直流电机的脉冲占空比来控制电机的转速；8255 的译码地址控制口：20FH，PORTA：203H， PORTB：207H，PORTC：20BH ；8051 单片机实验系统中利用利用 P1 口接 SJ8602 电机模块的 IN 端，控制输出到直流电机的脉冲占空比来控制电机的转速；PD32 实验系统中利用 74LS273 驱动七段码显示器；位地址：360H，段地址：340H；8051 单片机实验系统中利用驱动芯片驱动七段码显示器；按键 1 和按键 2 提供系统外部中断信号，系统通过识别外部中断确定电机运转方式和接受设定转速；2控制系统应用软件主要包括：主程序；8253 定时器中断服务子程序； 8253 电机转速检测服务子程序；显示子程序； 控制输出子程序； 按键中断服务子程序；三步骤及进度课程设计时间共一周半，7.5 天。1阅读微机原理及应用课程设计任务书，理解题意。按要求设计直流电机转速测量与控制系统硬件连接图，按要求设计应用软件。阅读、理解、硬件及软件设计时间为 12 天；2系统调试： 连接硬件线路； 按以下步骤调试应用软件： 主程序； 8253 定时器中断服务子程序； 键盘中断服务子程序； 显示子程序； 控制输出子程序； 统调。系统调试时间为 45 天；3验收及考核，时间为 0.51 天；4写课程设计报告书，时间为 0.51 天。四课程设计报告1画出硬件系统图、软件流程图；82写出程序详细清单并认真注释；3写出调试过程中出现的问题及解决的方法； 4本次课程设计心得体会。+5VIORIOWINTAINTSP/ENCSA0D0D7RDWRIRQ1IRQ0IRQ2 8259OUT0CLK1GATE1GATE0A0CLK0A1CSRDWRD0D7A2A38253D0D7INTAINTRCS6A3GNDD0D7+5V+5V+5VGNDOUTST198AM1 CS-4CS-4+5VSP/1P-0按键2按键1直流电动机调速控制系统硬件参考图P-1Q-0Q-1CS-1 INT1ABCSPB1 8255CLK19直流电机调速控制流程框图主程序 T0 中断服务子程序初始化 8259定义数据区：输出延时计数常数 COUNT定时检测计数常数 TK开中断开始初始化 8253T0 定时方式T1 计数方式赋计数初值重新初始化 8253，T1取 CLK1 计数值到定时时间？N得到实际转速重赋 T1 计数初值循环方式？取循环给定转速Y取手动给定转速存给定转速a bcdefgdp段码驱动位码驱动+5V+5V3MHzCS1IORIOW74LS273VCCQ0CLKQ1Q2Q3Q4Q5Q6CLRQ7CLRQ0Q1Q2Q3Q4Q5CLKQ6Q774LS273VCCIOWCS3CS2CS4CS110控制运算子程序开始(V n)|V n1 V n|V nV 给定 V 实际V 给定 V 实际 ？Y(V n)V nV n1V 给定 V 实际 ？Y暂存V n中断返回V n1
