51单片机的测温技术研究+电路图(2)
。2 测温系统总体设计
2.1 系统设计任务和性能要求本章主要介绍了控制系统的设计任务、技术指标，简要说明了控制系统设计思想以及工作芯片的选择，并给出了原理框图。本温度控制系统要求具备如下的性能指标:(1)本系统数据采集部分能完成对被测信号C7的采样，控制精度为0.5，误差为10(2)可以实现温度信号的放大及 A/ D 转换，并自动进行过零检测，同时按设定值、所测温度值，自动进行PID参数自整定和运算。(3)输出。(4)数据处理分为预处理、功能性处理、抗干扰等子功能。控制系统原理框图如图2.1所示2.2 系统硬件方面根据所设计的控制系统要完成的工作任务的性能指标，有针对性的选择了主要元件并确定了相关的参数。(1)CPU:微处理器，是整个控制系统的核心，完成温度的监测、当前温度显示等基本功能。由于本系统的功能并不是很复杂，而且对CPU速度要求并不是很高，选用8位CPU的8051单片机。(2)存储器:存储器选用集成度高、价格低廉的6264型EPROM。(3)I/O接口:选用1片可编程的并行I/O接口8155用作键盘显示器的接口。(4)抗干扰电路:在系统的弱电部分的电源入口处对地跨接1个100µ f电容与1个O.lµ f电容，在系统内部各芯片的电源端对地跨接1个小电容(0.01µ f～0.1µ f)。(5)模入通道:被采样的模拟信号经传感器后经放大滤波后进入A/D转换器。(6)模出通道:主要部分为可控硅控制温度和过零检测。(7)复位/监控:管理CPU复位，(包括上电复位和手动复位)源]自[优尔^`论`文"网·www.youerw.com/ ，同时对CPU的工作状态进行检测，避免出现死机，提高抗干扰能力。(8)键盘:人机接口，包括运行、返回等加工控制功能。(9)显示:用LED数码显示当前温度。通过以上器件的选择能够保证精度为0.5的要求及所有功能的完成。
2.3 系统软件方面(1)温度控制的算法选择根据实际运行效果和理论分析，系统中采用P1D控制。即采用反馈调节，比较采样温度和实需温度的差值，通过偏差处理获得控制信号，进而实现对温度的控制。(2)数字滤波方法的选择通过模拟量输入通道采集到的温度量，可能混杂了干扰噪声需要进行数字滤波。数字滤波的算法很多，在这里采用中值滤波法，就是连续采集N个数据，从中选取一个中间值作为该点的采样结果。本系统中采取连续三次取样，此算法较为适宜。(3)控制程序温度控制系统要有一个能够用于控制的主体程序。这个主体程序我们可以由中断服务程序来实现。控制程序里包括键盘和显示部分。综上所述，本系统设计总体方案本着实用性强、性价比较高、易于扩展的指导思想进行设计。文献综述同时，在设计中还加入了人机交互输入预置值并对温度进行显示。
3 测温系统硬件设计3.1 单片机 8051接口电路设计3.1.1 8051基本特征1)面向控制的8位CPU和指令系统。2)4K字节的程序存储器。3)128字节的数据存储器。4)可编程的并行I/O口P0～P3，有32位双向输入/输出线。5)一个全双工串行口。6)两个16位定时器/计数器。7)五个中断源，两个中断优先级的中断结构。8)一个片内时钟电路和一个时钟振荡器。
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