u
12.5%
t u
25%
t u
50%
t u
100%
t
图6-3 输出功率与通断时间的关系
+5V
. ..
A
LM 311
图6-4 过零触发电路
. .. ... ... . . .. . .. . ... .
1 MC 14528
+5V
+12V
加热器
Q1 Q2
74LS00 TIL117
~ 220V
P1.3
表6-1 温度-数字量对照表
2. 接口电路
8031 的 接 口 电 路 有 ADC0809 、 8155 和 2732等。本系统采用ADC0809型A/D转换器， 该 芯 片 为 8 位 逐 次 逼 近 型 A/D 转 换 器 。 ADC0809 为 温 度 测 量 电 路 的 输 入 接 口 ； 8155用于键盘和显示接口；2732作为8031 外部程序(ROM)存储器。
+5V
6.3.2 数字控制器的数学模型
闭环调节系统可近似看成一阶惯性环节加一 个延迟环节。因此，根据第4章第 节的推导， 章第5节的推导 个延迟环节 。 因此 ， 根据第 章第 节的推导 ， 可以得出： 可以得出：
D(z)= (1− e-T/τ1 z-1)(1− e-T/τ ) KP (1− e
-T/τ1
开
始
保护现场
采样炉温
数字滤波
图
是
U ( n )= Y max否？
否
U ( n )>Y max否？
否 清上次越限标志
是
6 6 中 断 服 务 程 序 流
0
置本次越限标志
T
否 下限报警
U ( n )>= Y min否？
是 计算Y(n)
取Ymax值输出 求 补
上次越限否? 是 越限计数器加1 从 P
1.3
6.3.1 硬件电路
CE
2732 A0 A1 A2 A7~ 0 OC D7~ 0
红
P0 P1.2 P1.1 P1.0 PSEN T0 T1 P1.3
74LS 373
WR RD A7~ 0
光 耦 74LS00TIL117
驱 动 器
D7~ 0 EA P3.3 WR RD
OE ALE START C IN0 B ACD A 0809 EOC
检测元件选用镍铬-镍铝热电偶，分度号为 EU，适用于0℃~1000℃的温度测量范围，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0~41.32mV变换 成0~10mA范围内的电流；电流/电压变送器用于 把毫伏变送器输出的0~10mA电流变换成0~5V范 围内的电压。
6.3.3 控制系统程序设计
开 始 设定堆栈指针
1 主 程 序
开 清标志和暂存单元
始
图 6 5 主 程 序 程 图 -
.
T 1 中断程序 清显示缓冲区 清标志D5H T 0 初始化 开CPU中断 停止输出 扫描键盘 返 回
温度显示
T 1 中断服务程序
2. T0中断服务程序
T0中断服务程序是此系统的主体程序，用 于启动A/D转换、读入采样数据、数字滤波、 越限温度报警和越限处理、大林算法计算和输 出可控硅的同步触发脉冲等。在T0中断服务程 序中，要用到一系列子程序。如：采样子程序、 数字滤波子程序、越限处理程序、大林算法程 序、标度变换程序和温度显示程序等。T0中断 服务程序流程图如图6-6所示。
[1 − Cz − (1 − C)z ]R(z) = (A − Bz )E(z)
-1 -N-1 -1
y(n)=A×e(n)-B×e(n-1)+C×y(n-1)+(1C)×y(n-N-1) 式中： y(n)——n时刻的输出值； e(n)——n e(n)——n时刻的偏差值； e(n-1)——n-1时刻的偏差值； y(n-N-1)——n-N-1时刻的输出值。 由系统的飞升特性曲线确定出τ和τ1后，系 数A、B、C则可分别求出。
3. 温度控制电路如图 温度控制电路如图 双向可控硅和加热丝串接在交流回路，因 此可控硅导通时间决定加热丝的 加热功率。图 6-3给出了可控硅在给定周期T内具有不同导通 时间的情况。过零信号是正弦交流电压过零时 刻的同步脉冲，可使可控硅在交流电压正弦波 过零后触发导通。过零同步脉冲由过零触发电 路产生，如图6-4所示。
变送器
热电偶
图6-2 电阻炉炉温控制系统原理图
.
CLK
. .
.
.
. .
.
. . . .
ห้องสมุดไป่ตู้
绿 红
. ..
.
8155
LM311
. .
.
.. . .
8031 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 ALE
ALE CE IO/ M
键盘与显示 过零信号发生器 MC 14528 ~220V
1/2
加热丝
1. 检测元件及变送器
否
输出 越限 N 次否? 是 否
初始化
T1
温度标度转换
上限报警
本次越限标志送 5FH 清零 5EH 单元
程 图
温度显示
清越限标志
上限处理
是
(D5H)=1否?
否 恢复现场
返 回
)[1- e-T/τz-1 − (1- e-T/τ )z-N-1]
A - Bz -1 1 − Cz -1 − (1 - C)z - N-1
经化简后得到：
D(z) =
：
A=
1 − e -T/τ K P (1 − e -T/τ1 )
-T/τ
B=Ae C= e
-T/τ 1
因为，D(z)=R(z)/E(z)，得：