基于mc68hc908qy4單片機(jī)的溫度測控系統(tǒng)

1、廛題抖夔基于MC68HC908QY4單片機(jī)的溫度測控系統(tǒng)張捷(天津工業(yè)大學(xué)計算機(jī)技術(shù)與自動化學(xué)院，天津市300160)強(qiáng)_萎】單片機(jī)有著體積小、功耗低、功能強(qiáng)、性能價格比高等優(yōu)燕，將其用于溫度檢測和控制系統(tǒng)中可大夫地提高控制質(zhì)量和自動化水平具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和推廣價值。法胄蝓】溫目呦4系統(tǒng)；單片機(jī)；PID榭|1引育現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，溫度的測量和控制極為普遍，特別是在冶金、化工、機(jī)械各類行業(yè)中，廣泛使用加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等，約占所有被

2、控對象的50％。實時采集其信息，及時發(fā)現(xiàn)潛在故障，并采取相應(yīng)的處理措施，對確保其良好運行狀態(tài)具有重要意義。單片機(jī)有著體積小、功耗低、功能強(qiáng)、性能價格比高等優(yōu)點，將其用于溫度檢測和控制系統(tǒng)中可大大地提高控制質(zhì)量和自動化水平，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和推廣慨筆者采用FreescaleHC08系列8位單片機(jī)MC68HC9080Y4，它內(nèi)部帶有A／D轉(zhuǎn)換模塊，結(jié)構(gòu)簡單，性價比高，引腳少，具有4096字節(jié)的Flash存儲器及128字節(jié)的片內(nèi)RAM，并且

3、具有Flash存儲器在線編程功能。2系統(tǒng)硬件設(shè)計，M∞州C瞄Q●片圖1溫度拉蒲蠅詢勖茼囑嘲翰硼21設(shè)計目的被測參數(shù)溫度值通過溫度傳感器測量得到，放大濾波后，由單片機(jī)經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，不僅要送去LED顯示及比較判斷是否需報警，而且還與給定溫度值進(jìn)行比較，產(chǎn)生一個偏差信號，由單片機(jī)根據(jù)設(shè)定的算法，得到一定的控制量去控制加熱系統(tǒng)，使溫度穩(wěn)定在給定值上，實現(xiàn)對溫度的控制。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。22溫度檢測及放大采用熱電偶傳感器。

4、熱電偶傳感器具有價廉、精度高、構(gòu)造簡單、測量范圍寬通常從一50160a℃)及反應(yīng)快速的優(yōu)點。熱電偶傳感器輸出的電壓信號較為徽弱(只有幾毫伏到幾十毫伏)，因此在進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換之前必須進(jìn)行信號調(diào)理，由高放大倍數(shù)的電路將它放大到A／D轉(zhuǎn)換器通常所要求的伏特級電平。使用熱電偶傳感器應(yīng)注意采取冷端補償。即當(dāng)熱電偶冷端溫度不為a℃時，熱電偶的輸出電勢將偏離冷端溫度為a℃時的數(shù)值，為了提高測溫精度，需要采取冷端補償措施。冷端溫度檢測電路如圖2所示。圖

5、2冷補償電糊甄理圈23鍵盤、LED顯示采用4x4矩陣鍵盤及4個八段數(shù)碼管LEDoMC68HC908QY4可直接用串／并轉(zhuǎn)換模塊74LSl64驅(qū)動LED顯示溫度值。因其利用率高，負(fù)載重，后向電路只需加一塊同向驅(qū)動器即可正常工作。對于鍵盤PTB6，PTB7，嗍，PTA2作為鍵盤的行線，PTB2～PTB5作為列線，由于鍵盤中斷方式與鍵盤掃描方式相比，鍵盤中斷方式具有響應(yīng)速度快、占用CPU資源少等優(yōu)點，故選取鍵盤中斷方式，16個鍵中0—9作為數(shù)

6、字鍵，A～F作為功能鍵，實現(xiàn)溫度設(shè)定及顯示、系統(tǒng)停止與啟動等。24報警部分報警部分結(jié)合蜂鳴器與發(fā)光二極管，超出設(shè)定的一定條件后即聲光報警。3PID控制算法本系統(tǒng)采用不完全微分型PID算法進(jìn)行調(diào)節(jié)。由自動控制原理可知，輸出量U與輸出偏差E的拉氏算式為：啦孽T衛(wèi)_生sl(“寺)酗㈩=如(“寺)硨11)五D％(5j比以sJc2I憊舛J式中，TD為微分時間iT，為積分時間；I(D為微分增益iI(P為比例增益。將式(2)化為微分方程，得憊％蘆％掣

7、e㈩國將式(3)差分化簡得：％(n)=％(斛，)k(e一一)k(e，U腳，J)式中，e。為第n次采樣偏差，％Ⅷ為上一次輸出PID控制量。將式1化為微分方程再差分化筒得：￡，(尼)一蠡，c，鰳)∞7研蠡打(e，?！猠，，)b(哳￡／蒜，J)通過上兩式可求得不完全微分?jǐn)?shù)字PID輸出增量形式控制量的算式。由于該算法有可能產(chǎn)生積分飽和，從而影響系統(tǒng)的控制質(zhì)量，因此常采用抗積分飽和算法。計算程序框圖見圖2所示△以=砟[△e一^，爭e一^，譬(△e

8、廣△e“)]=坼仉％U產(chǎn)U。r醐。4系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要進(jìn)行系統(tǒng)的初始化及數(shù)據(jù)的采集與處理。分別對應(yīng)系統(tǒng)的主程序及中斷服務(wù)子程序。程序采用模塊化設(shè)計，主要包括主程序(見圖3所示)、顯示子程序、鍵識別子程序、初始化子程序、中斷子程序等模塊構(gòu)成。MC68HC908QY4單片機(jī)內(nèi)部具有一個4路8位A／D換器，其引腳與A口的4只引腳復(fù)用。PTAO、PTAl、PTA4、PTA5分別對應(yīng)～D的輸入信道0—30應(yīng)用時需要注意以下的寄存器昌虱

9、萬方數(shù)據(jù)基于MC68HC908QY4單片機(jī)的溫度測控系統(tǒng)基于MC68HC908QY4單片機(jī)的溫度測控系統(tǒng)作者：張捷作者單位：天津工業(yè)大學(xué)計算機(jī)技術(shù)與自動化學(xué)院天津市300160刊名：科技風(fēng)英文刊名：TECHNOLOGYTREND年，卷(期)：2008，(21)引用次數(shù)：0次參考文獻(xiàn)(4條)參考文獻(xiàn)(4條)1.檢測技術(shù)20052.微型計算機(jī)控制技術(shù)20063.微型計算機(jī)控制應(yīng)用實例19974.MC68單片機(jī)入門與實踐2006相似文獻(xiàn)(10

10、條)相似文獻(xiàn)(10條)1.期刊論文劉志剛.LIUZhigang基于AT89C51的數(shù)字溫度檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計江蘇電器2008(12)采用8個數(shù)字溫度傳感器DS18820采集溫度信息通過AT89C51單片機(jī)統(tǒng)一發(fā)送初始化、寫命令等控制信號來操作傳感器并逐一從傳感器中讀取溫度最后在LCD中循環(huán)顯示溫度信息該系統(tǒng)還可通過鍵盤來設(shè)定溫度的限定參數(shù)和選定特殊的顯示方式具有良好的人機(jī)界面.實驗證明該溫度檢測系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、精度高等優(yōu)點值

11、得推廣.2.期刊論文張志偉.ZhangZhiwei由單片機(jī)和DS1825組成的分布式多點溫度檢測系統(tǒng)太原師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版）20054(4)文章介紹了一種由單片機(jī)AT89C52和單線數(shù)字溫度傳感器DS1825構(gòu)成的分布式多點溫度檢測系統(tǒng).描述了系統(tǒng)的構(gòu)成及實現(xiàn)方法介紹了DS1825的工作原理給出了溫度采集硬件電路及軟件流程圖.系統(tǒng)設(shè)計簡單、抗干擾能力強(qiáng)實現(xiàn)了高可靠溫度采集.3.期刊論文關(guān)素榮.GUANSurong單片機(jī)溫度檢測系統(tǒng)

12、礦冶20009(1)單片機(jī)溫度檢測系統(tǒng)以8031單片機(jī)為智能元件采用傳統(tǒng)的測量方法實現(xiàn)對烘烤箱內(nèi)的溫度巡回檢測.本文論述了該系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計及系統(tǒng)的主要功能和特點.4.期刊論文李文波.屈曉娟.LIWenbo.QUXiaojuan8098單片機(jī)在溫度檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用電氣傳動自動化200628(4)主要介紹了8098單片機(jī)在溫度檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用.并詳述了單點檢測、循環(huán)檢測、顯示、打印及報警等功能.5.期刊論文楊靜.王維俊.左永剛基于Z元

13、件的單片機(jī)溫度檢測系統(tǒng)儀表技術(shù)2004(3)介紹一種基于數(shù)字傳感器(Z元件)的單片機(jī)溫度檢測系統(tǒng)給出了原理及設(shè)計方案并指出其優(yōu)點.6.期刊論文呂純潔.李小剛.薛繼仁.朱峰非接觸傳感器的單片機(jī)溫度檢測系統(tǒng)大連鐵道學(xué)院學(xué)報200122(4)研制了使用非接觸傳感器的溫度檢測系統(tǒng).該系統(tǒng)以8031單片機(jī)為核心部件利用光纖溫度傳感器對溫度進(jìn)行采樣通過微處理系統(tǒng)電路、AD轉(zhuǎn)換接口電路、數(shù)據(jù)采集接口電路、數(shù)碼顯示電路等主要組成電路實現(xiàn)了非接觸溫度檢測

14、功能檢測精度為1℃.7.期刊論文段長習(xí)基于430單片機(jī)的溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)科技創(chuàng)新導(dǎo)報2008(24)本文介紹了對淬火中火車車輪進(jìn)行溫度檢測的系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計.談系統(tǒng)基于MSP430進(jìn)行設(shè)計具有低功耗低成本可靠性高抗干擾力強(qiáng)等特點.根據(jù)不同需要可運用到多種溫度檢測系統(tǒng)中.8.期刊論文商周.張恒博.呂進(jìn)華.SHANGZhou.ZHANGHengbo.LVJinhuaPC機(jī)與單片機(jī)溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)大連民族學(xué)院學(xué)報20079

15、(1)選用ATMEL公司的AT89C51單片機(jī)及DALLAS公司的DS18B20智能溫度傳感器作為核心元件設(shè)計溫度檢測模塊電路并且為溫度檢測模塊設(shè)計了相應(yīng)的通信接口電路使之能夠方便地連接到遠(yuǎn)程PC機(jī)終端實現(xiàn)了在PC機(jī)端采用VC6.0編制的程序?qū)⒔邮盏絾纹瑱C(jī)傳遞的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示以及曲線的繪制.9.期刊論文何鳳琴.HEFengQin基于單片機(jī)的陶瓷窯多點溫度檢測系統(tǒng)上海師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）200534(2)系統(tǒng)以51單片機(jī)為核心利用K型

16、熱電偶作為傳感器對陶瓷窯中多點溫度進(jìn)行監(jiān)控通過串行通信可供PC機(jī)上繪制溫度變化曲線圖的技術(shù)人員分析問題并設(shè)計了新穎的冷端補償電路和通用查表法本系統(tǒng)成本低測溫精度高可靠實用.10.期刊論文滕紅麗.李金城.TengHongli.LiJineheng塑料大棚溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)200834(5)設(shè)計了一種基于數(shù)字溫度傳感器DS18820和單片機(jī)的溫度檢測系統(tǒng).該溫度檢測系統(tǒng)具有測溫范圍寬、精度高、控制簡單、簡單實用能對環(huán)境溫度進(jìn)行實