基于80C552單片機的溫度控制系統

摘 要：本文介紹一種采用80C552構成的單片機溫度控制系統，分析了系統構成及其工作原理。

關鍵詞：80C552單片機 溫度控制系統

溫度是工業生產中最基本的工藝參數之一。任何物理變化和化學變化的過程都和溫度密切相關，因此，在生產過程中，如在冶金工業、化工生產、電力工程、機械制造和食品加工等許多領域中，常需要對溫度進行檢測和控制。對于不同場所、不同工藝、所需溫度高低范圍不同、精度不同，則采用的測溫元件、測溫方法以及對溫度的控制方法也將不同；產品工藝不同、控制溫度的精度不同、實效不同，則對數據采集的精度和控制算法也不同，因而，現階段對溫度的測控方法多種多樣。采用單片機來對溫度進行控制，不僅具有控制方便、簡單和靈活性大等優點，而且可以大幅度提高被控制溫度的技術指標，從而能夠大大提高產品的質量和數量。本文介紹了一種采用80C552構成的單片機溫度控制系統。

本系統由熱電偶、變送器、80C552單片機、加熱控制電路和過零檢測電路組成。熱電偶溫度傳感器把檢測到的溫度信號變成微弱的電壓信號，該微弱的電壓信號被送入變送器后變成0～5V的電壓信號，通過P5.0輸入80C552單片機。單片機通過T0中斷控制P1.3產生高電平，此高電平在得到過零同步信號時就輸出控制信號控制晶閘管的導通來對電阻絲加熱，當現場的溫度超過了1010℃，T1中斷控制P1.3產生低電平，即發出報警并停止加熱。

本溫度控制系統能將溫度控制在1000℃左右（990～1010℃），并顯示溫度。系統可解決溫度控制中的以下問題：溫度采樣、數字濾波、越限警報和處理、PID計算、溫度標度轉換、溫度顯示等。

溫度檢測元件與變送器的類型選擇和被控溫度及精度等級有關。鎳鉻/鎳鋁熱電偶適用于0～1200℃ 的溫度檢測范圍，相應輸出電壓為0～41.32mV

溫度變送器由毫伏變送器和電流/電壓變送器組成：毫伏變送器用于把熱電偶輸出的0～41.32mV變換成0～10mA范圍內的電流；電流/電壓變送器用于把毫伏變送器輸出的0～10mA 電流變換成0～6V范圍內的電壓。

80C552是PHILIPS公司生產的8位高性能增強型單片機，其在MCS-51單片機上增加了A/D、D/A、捕捉輸入/定時輸出、總線接口和監視定時器等功能。故從變送器輸出的模擬量不需要進行A/D轉換，可直接輸入單片機。

本系統中80C552是通過可控硅調功器電路來實現對溫度的控制的，雙向可控硅管和加熱絲串接在交流220V、50Hz市電回路，在給定周期T內，80C552通過改變可控硅管的接通時間便可改變加熱絲功率，從而達到調節溫度的目的。而可控硅接通時間是通過可控硅控制板上觸發脈沖加以控制的，該觸發脈沖由80C552在P1.3引腳上產生的高電平控制，經過零同步脈沖同步后經光耦管和驅動器輸出送到可控硅的控制板上。

過零檢測電路是用來產生過零同步脈沖的，過零同步脈沖是一種50Hz交流電壓過零時刻的脈沖，可使可控硅在交流電壓正弦波過零觸發導通。電壓比較器LM311把50Hz正弦交流電壓變成方波后，方波的正邊沿和負邊沿分別作為兩個單穩態觸發器的輸入觸發信號，單穩態觸發器輸出的兩個窄脈沖經二極管或門混合后就可得到對應與交流220V市電的過零同步脈沖，此脈沖作為可控硅的觸發同步脈沖加到溫度控制電路，以及作為計數脈沖加到80C552的T0和T1端。

本系統的溫度控制程序由主程序和T0中斷服務程序兩部分組成。主程序包括80C552本身的初始化以及各并行I/O口的初始化，T0中斷服務程序是溫度控制系統的主體程序，用于采樣溫度、數字濾波、越限溫度報警和越限處理、PID計算和在P1.3引腳上輸出控制脈沖等。在T0中斷服務中，80C552一方面把計算出來的PID值的補碼送入TL0（TH0為FFH），使P1.3置為高電平“1”狀態和啟動T1工作。另一方面是進行溫度標度轉換、把本次采樣的溫度值放入顯示緩沖區和調用溫度顯示程序，然后等待T1中斷，并在該中斷服務程序中使P1.3復位成低電平“0”狀態，以便在P1.3引腳上形成一個正控制脈沖，控制加在可控硅管控制板上過零同步脈沖個數，達到對現場溫度的調節。80C552從T1中斷服務程序返回后即可恢復現場返回主程序，以等待下次T0中斷。T0中斷服務程序包括一系列子程序。例如：溫度值的采樣子程序、數字濾波子程序、越限處理程序、PID計算程序、標度轉換子程序和溫度顯示子程序等。

用單片機對溫度進行實時檢測和控制，以解決工業及日常生活對溫度的及時自動控制問題。本系統在實現自動控制溫度的基礎上，力爭達到一定的測控精度，并盡量使系統的可靠性高、穩定性好、信噪比高、速度快、使用靈活、實現容易、便于擴充。

（作者單位：江西省冶金技師學院）