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温度自动控制

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摘 要：本文从硬件和软件两方面介绍了 MCS-51 单片机温度控制系统的设计思路，对硬件原理图和程序

框图作了简捷的描述。

关键词：MCS-51 单片机；温度；软硬件；硬件原理图；程序框图；设计

0 引言

 在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例

如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各

类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用 MCS-51 单片机来对温度进行控制，

不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大

大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。本文以

它为例进行介绍，希望能收到举一反三和触类旁通的效果。

1 硬件电路设计

 以热电偶为检测元件的单片机温度控制系统电路原理图如图 1 所示。

 1.1 温度检测和变送器

 温度检测元件和变送器的类型选择与被控温度的范围和精度等级有关。镍铬/镍铝热电偶适用于 0℃-

1000℃的温度检测范围，相应输出电压为 0mV-41.32mV。

 变送器由毫伏变送器和电流/电压变送器组成：毫伏变送器用于把热电偶输出的 0mV-41.32mV 变换成

4mA-20mA 的电流；电流/电压变送器用于把毫伏变送器输出的 4mA-20mA 电流变换成 0-5V 的电压。

 为了提高测量精度，变送器可以进行零点迁移。例如：若温度测量范围为 500℃-1000℃，则热电偶输

出为 20.6mV-41.32mV，毫伏变送器零点迁移后输出 4mA-20mA 范围电流。这样，采用 8 位 A/D 转换器就

可使量化温度达到 1.96℃以内。

 1.2 接口电路

 接口电路采用 MCS-51 系列单片机 8031，外围扩展并行接口 8155，程序存储器 EPROM2764，模数转换

器 ADC0809 等芯片。

 由图 1 可见，在 P2.0=0 和 P2.1=0 时，8155 选中它内部的 RAM 工作；在 P2.0=1 和 P2.1=0 时，8155 选中

它内部的三个 I/O 端口工作。相应的地址分配为：

0000H - 00FFH 8155 内部 RAM

0100H 命令/状态口

0101H A 口

0102H B 口

0103H C 口

0104H 定时器低 8 位口

0105H 定时器高 8 位口

 8155 用作键盘/LED 显示器接口电路。图 2 中键盘有 30 个按键，分成六行（L0-L5）五列（R0-R4），只

要某键被按下，相应的行线和列线才会接通。图中 30 个按键分三类：一是数字键 0-9，共 10 个；二是功

能键 18 个；三是剩余两个键，可定义或设置成复位键等。为了减少硬件开销，提高系统可靠性和降低成

本，采用动态扫描显示。A 口和所有 LED 的八段引线相连，各 LED 的控制端 G 和 8155C 口相连，故 A 口

为字形口，C 口为字位口，8031 可以通过 C 口控制 LED 是否点亮，通过 A 口显示字符。

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