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单片机在烤烟炕房温度测量和控制中的应用

作者:时间:2012-02-15来源:网络收藏

目前,烟叶的生产方式已由传统的零散型向集约型、农场型转化,烤房也由传统的土炕向大型烤房方向发展。烟区已广泛推广烟叶初烤的“三段式烘烤工艺”,并且大多数炕房已加装热风循环装置。但是,干、仍是传统的玻璃管计(火表),风门或火门的仍采用人工被动地。这种方法和方式已经成为制约烟叶烘烤质量提高的瓶颈问题。文中以湿球(简称温度)工艺要求为例,介绍了以为核心的温度控制装置,基本实现过程中温度的自动控制。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/172103.htm

1 温度控制工艺要求。

(1)技术要求 有效测控范围:20~80℃;精度:±0.5℃;控制精度:±1.0℃;分辨率:0.1℃;

(2)档位设置 为了适应工艺要求和烟叶的具体情况,将湿球温度分为九档,以供选择。每档对应的温度曲线如图1所示。

21.jpg

(3)执行机构 风门由电动执行器驱动,其运行时间为80s,即1.1°/s;电源:220V,50Hz。

(4)自动控制 当湿球温度值超过设定值0.5℃时,进风门自动开启5 s;当湿球温度值在设定值±0.5℃范围内时,进风门状态保持。当湿球温度值低于设定值0.5℃时,进风门自动关闭5s。

(5)报警 当温度高于或低于设定值1℃时,蜂鸣器报警。

2 系统设计

根据以上具体要求,本系统用作为控制单元,热电阻作为传感器,完成了装置的设计,其工作原理如下:

2.1 硬件设计

2.1.1 微处理器选择

本系统选用AT89C51作为CPU。AT89C51是一种低功耗、高性能的片内4 kB快闪可编程/擦除只读存储器的8b CMOS微控制器,与MCS-51微控制器产品系列兼容,使用高密度、非易失存储技术制造,存储器可循环写入/擦除1000次。AT89C51的引脚与 8031相同。因此,不需要扩展即能满足要求。

2.1.2 传感器的选择

根据本系统的测量精度和控制精度要求,本装置选择了热电阻式传感器Cu50作为测温元件。Cu50测温范围为度高,价格适中,满足了该系统的技术求。

2.1.3 测量电路

温度的测量和控制主要取决于温度测量精度,因此,为了保证测量精度,测量电路中采取了两方面的措施:

(1)选用低漂移、精度高的OP07作为运算放大的电路。  

(2)测量电路采用恒流源供电。

2.1.4 A/D转换器

A/D转换器选用常用的ADC0809即可满足技术要求。该芯片分辨率为8 b,总的非调整误差为±1LSB,输出电平与TTL电平兼容,单电源+5V供电,模拟量输入范围为0~5V。

2.1.5 输出通道设计

有3个输出通道:1个报警电路,2个执行器驱动电路分别控制风门的正反转。为了提高系统的抗干扰能力,驱动电路采用交流固态继电器。

2.1.6 人机通道设计

(1)湿度设定电路 温度档位设定采用BCD码拨盘,利用P1口的低4位作为数值输入,操作方便。

(2)湿度显示电路 湿度值采用数码管显示。为了不再扩展并行接口,利用串行口的移位寄存器功能,扩展3b数码管静态显示接口电路。P1.7作为输出控制,当P1.7=1时允许串行口输出数据给移位寄存器,否则,显示内容不变。

(3)报警电路 利用蜂鸣器报警。

各单元组合起来,得到完整的硬件系统如图2所示。

22.jpg

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