本文從硬件和軟件兩方面介紹了MCS-51 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，對(duì)硬件原理圖和程序框圖作了簡(jiǎn)捷的描述。

　　在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對(duì)各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。采用MCS-51 單片機(jī)來對(duì)溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，單片機(jī)對(duì)溫度的控制問題是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到的問題。本文以它為例進(jìn)行介紹，希望能收到舉一反三和觸類旁通的效果。

　　1 硬件電路設(shè)計(jì)

　　以熱電偶為檢測(cè)元件的單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)電路原理圖如圖1 所示。

　　1.1 溫度檢測(cè)和變送器

　　溫度檢測(cè)元件和變送器的類型選擇與被控溫度的范圍和精度等級(jí)有關(guān)。鎳鉻/鎳鋁熱電偶適用于0℃-1000℃的溫度檢測(cè)范圍，相應(yīng)輸出電壓為0mV-41.32mV。

　　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0mV-41.32mV 變換成4mA-20mA 的電流；電流/電壓變送器用于把毫伏變送器輸出的4mA-20mA 電流變換成0-5V 的電壓。

　　為了提高測(cè)量精度，變送器可以進(jìn)行零點(diǎn)遷移。例如：若溫度測(cè)量范圍為500℃-1000℃，則熱電偶輸出為20.6mV-41.32mV，毫伏變送器零點(diǎn)遷移后輸出4mA-20mA 范圍電流。這樣，采用8 位A/D 轉(zhuǎn)換器就可使量化溫度達(dá)到1.96℃以內(nèi)。

　　1.2接口電路

　　接口電路采用MCS-51 系列單片機(jī)8031，外圍擴(kuò)展并行接口8155，程序存儲(chǔ)器EPROM2764，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809 等芯片。

　　由圖1 可見，在P2.0=0 和P2.1=0 時(shí)，8155 選中它內(nèi)部的RAM 工作；在P2.0=1 和P2.1=0 時(shí)，8155 選中它內(nèi)部的三個(gè)I/O 端口工作。相應(yīng)的地址分配為：

　　0000H - 00FFH 8155 內(nèi)部RAM

　　0100H 命令/狀態(tài)口

　　0101H A 口

　　0102H B 口

　　0103H C 口

　　0104H 定時(shí)器低8 位口

　　0105H 定時(shí)器高8 位口

　　8155 用作鍵盤/LED 顯示器接口電路。圖2 中鍵盤有30 個(gè)按鍵，分成六行（L0-L5）五列（R0-R4），只要某鍵被按下，相應(yīng)的行線和列線才會(huì)接通。圖中30 個(gè)按鍵分三類：一是數(shù)字鍵0-9，共10 個(gè)；二是功能鍵18 個(gè)；三是剩余兩個(gè)鍵，可定義或設(shè)置成復(fù)位鍵等。為了減少硬件開銷，提高系統(tǒng)可靠性和降低成本，采用動(dòng)態(tài)掃描顯示。A 口和所有LED 的八段引線相連，各LED 的控制端G 和8155C 口相連，故A 口為字形口，C 口為字位口，8031 可以通過C 口控制LED 是否點(diǎn)亮，通過A 口顯示字符。

　　圖 1 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)電路原理圖