51单片机水温控制系统设计+电路原理图+闭环数字控制的程序框图 第2页
这样便可实现通过利用ADC0809，将通道IN7的模拟量( )读入单片机，来进行数据处理；同时可以讲运算之后的数字量结果转换为0~15V的模拟电压值输出，作为控制机构单元电路的控制电压( )。
最后，根据设计要求可知，最高温度给定位100℃，用7位二进制数便可以完全表示。故而，只需要利用八位拨码器中的前七位即可。连线如图2中所示，只需要将拨码器相应的输出端与MCS51的数据线相连即可。
3.2 执行机构单元
由控制任务描述可知，控制对象为电炉结构，且为单相交流电供电，加上220V交流电时候为最大功率运行状态。这里我们便需要控制执行机构的功率，这样便可以控制温度的变化率，进而控制水的温度。
设执行机构电炉电阻丝的阻值为 ，工作电压为U。则由电学基本只是可知，热功率P= 。因为电阻丝阻值 为恒定，我们便可以通过控制加在电炉电阻丝上的工作电压来控制热功率，进而实现对水的温度的控制。
由电力电子技术相关知毕业论文
http://www.youerw.com 识可知，要实现对交流电大小的控制，可以使用无源交流调压技术。交流调压技术实现的是通过控制可控原件(如SCR、IGBT等)的通断来控制电路的通断，来改变交流电的大小，而不改变频率的过程。这里要实现的是通过由控制单元给出的0~15V的模拟电压值来控制单相交流电，使电炉电阻丝的工作电压正比于控制单元的输出。而无缘单相交流调压是通过控制触发角α的大小，即控制触发脉冲起始相位来控制输出电压大小。实现这种功能的电路叫做相控电路。为了保证相控电路的正常工作，很重要的一点是应保证触发角α的大小在正确的时刻相电路中的晶闸管是假有效地触发脉冲，这个过对应于相控电路的驱动控制部分。相控电路一般由三个基本环节组成：脉冲的形成与放大、锯齿波的形成和脉冲移相、同步环节。
为了完成相控电路的功能，这里用国内运用较为广泛的KJ004芯片作为相控电路的核心部件。KJ004可控硅移相集成电路可输出两路相差180的移相脉冲，可以方便地构成全控桥式触发器线路。该器件具有输出负载能力大，移相性能好，正负半周脉冲相位均衡性好，移相范围宽，对同步电压要求小，有脉冲列调制输出端等特点。
KJ004采用双列直插C-16封装。其引脚功能如下：脚16接正电源，脚8为同步脉冲输入端，脚7接地，脚9为比较放大输入端，脚1为正向脉冲输出，脚15为负向脉冲输出，脚13、14为脉冲调制和脉冲封锁的控制端。其典型的应用电路如图3所示。 为控制单元的输出给定电压，在这里作为移相控制电压。图中触发电路为正极性，即输出 越大，相位α就越大。
图33.3 测量变送单元
测量变送单元主要是完成将温度信息转化成电信号的功能。实现该功能需要的核心部件是热敏电阻( )，热敏电阻的特性是其电阻值与温度成反相关关系，即温度越高，阻值 越小，反之亦然。而测量变送单元的电路即是要讲电阻的变化转变为电压的变化，进而反映出温度的变化。
该单元电路原理图如图4所示。如图中所示，热敏电阻 与 构成分压电路；随着温度的变化， 的阻值随之变化，A点的电压也随之变化。 、 、 构成解调电路，将波动较大的A点电压调节为平稳电压。 、 将电压值转变为ADC0809适于ADC0809工作的电压值，即输出电压 就代表了温度的高低。图4图5
3.4 温度显示单元
此单元主要是实时的显示当前的水温，这里利用七段LED显示器来实现的。这里选用了2个共阴极的七段LED显示器和1个带小数点的共阴极七段LED显示器。其连接电路非常简单，只需要将其输入段分别与MCS51的P0口相连通；此外，不同的LED显示器的com口信号是由MCS51经过译码器输出地控制信号控制，也就决定了各个LED显示器的地址。不过这里要注意的是，因为有上拉电阻的存在，为了防止对P0口电压产生干扰，需要在中间加入输出缓存器，这里选用74LS373。具体电路图如图5下所示，其中三个LED显示器的地址分别为：XX47、XX4F、XX57，分别显示温度的十位、个位和小数点后一位。
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