第一章 绪论
1.1概述
单片微型机简称单片机，它是在一片芯片上集成了中央处理部件，存储器、定时器/计数器和各种输入输出设备等接口部件。单片机是微机发展的一个重要的分支，自问世以来，性能不断地改善和提高，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗小、使用方便、性能可靠、价格便宜等优点，故在工业控制、数据采集和处理、通信系统、家用电器等领域的应用日益广泛。国内虽然起步较晚，但单片机的潜力越来越被人们所重视，尤其在工业控制、自动化仪器仪表、计算机系统接口、智能化外设等应用领域发展很快。它的应用对于产品升级换代、机电一体化都具有重要的意义
1.2课题分析
单片机控制系统由微机和工业生产对象两大部分组成，其中包括硬件电路和软件程序，整个控制系统是通过接口将计算机和生产过程联系起来实现计算机对生产过程中的数据处理和控制。
本文介绍了MCS—51单片机对温度控制系统硬件接口和软件设计的基本思想。包括单片机系统的扩展即程序存储器和数据存储器的扩展，输入/输出接口扩展和温度控制电路的接口。
1.3设计思路
根据系统具体指标要求，可以对每一个具体部分进行分析设计。整个控制系统分为硬件电路设计和软件程序设计两部分。
第二章 系统的基本组成及基本工作原理
2.1系统的基本组成
在工业生产中，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。其中，温度控制也越来越重要。在工业生产的很多领域中，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。采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、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，从而能够大大的提高产品的质量和数量。
本系统是由8031单片机、8155外围接口芯片，以及2732EPROM可擦除程序存储器、ADC0809模数转换器、温度检测元件和温度控制电路组成。
2.2系统的基本工作原理
控制系统工作如下：材料温度由热电阻测量，信号放大通过放大器，毫伏信号放大后由A/D转换成相应的数字量，再通过光电耦合器，进入主机电路。由主机进行数据处理，判断分析，再输出数字控制量，去控制加热功率，从而实现对温度的控制。同时，超过上下限时进行自动报警，控制中自动显示温度值。
进行系统设计时，应考虑如下问题：
⑴具有掉电保护功能
⑵具有超偏报警功能，超偏时，发光管以闪光形势报警
⑶输入输出通道和主机都用光电耦合器进行隔离，使仪器具有较强的抗干扰能力
⑷采用优位LED显示
⑸温度控制范围涉及测温元件、电炉功率的选择
⑹控制精度、超调量等指标，涉及到A/D转换精度、控制规律选择等。
第三章 测温电路的选择及设计
3.1 热电偶测温电路
热电偶是将温度量转换成电热大小的热电传感器，它被广泛用来测量100℃─
图3.1热电效应
如图，将两种不同材料导体A、B两端接在一起，一端温度为
常见的几种标准化热电偶有：铂
毫伏变送器是电动单元组合仪表中的一种，它可以将来自热电偶的MV级信号转换为电流输出，同时还能对热电偶温—电曲线进行校正，从而使热电偶检测的温度值与变送器的输出具有线性关系，本系统中所有用的变送器为EX系列仪表中的热电偶温度变送器它的输入电路有冷端补偿和断偶保护措施，负反馈电路具有线性功能。
线性功能：毫伏单元变送用折线近似地代替曲线构成非线性负反馈使变送器整个闭合的特性具有非线性，如果这个非线性的规律和所用热电偶特性曲线互相抵消，就可以使输出电压和电流具有完全正比于温度的性能。
为了提高测量精度，可将变送器进行零点迁移，当温度范围为400℃─1000℃，热电偶输出16.4~41.32mv，使变送器输出0~10mv,其输出经过电流—电压变换电路转换为0~5v电压信号，这样，使用8位的ADC使量化误差达±2.34℃。
3.2 热敏电阻测温电路
利用感温电阻，把测量温度转化成测量电阻的电阻式测温系统，常用于测量-200℃~+500℃范围内的温度，大多数金属导体的电阻，都具有随温度变化的特性，其特性方程如下：
a为热电阻的电阻温度系数（1/℃）
对于绝大多数的金属导体，a并不是一个常数，而是温度的函数，不同的金属导体，a保持常数所对应的温度范围不同，选作感温元件的材料应满足如下要求：
⑴材料的电阻温度系数a越大，热阻的系数大，最敏度越高，纯金属的a比合金的高，所以一般采用纯金属作热敏电阻元件。
⑵在测温范围内，a保持常数，便于实现温度表的线性刻度特性。
⑶具有比较大的电阻率，有利于减少热电阻的体积，减少热惯性。
⑷特性复现性好，容易复制。
铂的物理化学性能非常稳定，是目前制造热电阻的比较好的材料，有很好的稳定性和测量精度。
铂的使用温度范围-200℃─+600℃
0─
在
图3.2 温度测试电路
第四章 硬件电路设计
4.1 ADCO809与8031接口硬件电路设计
ADCO809是8路输入单片机模数转换器，它采用逐位逼近式A/D转换原理，可以直接接到微机总线接口上，不需另加I/O接口芯片，它可作为微机的I/O接口，亦可作为存储单元对待，它无需进行调零和满量程调节，多路开关地址输入能够进行锁存和译码，而且其三态TTL输出也可锁存。