如何使用MCS-51单片机进行温度控制系统设计从硬软件方面介绍

　　本文从硬件和软件两方面介绍了MCS-51 单片机温度控制系统的设计思路，对硬件原理图和程序框图作了简捷的描述。

　　在现代化的工业生产中，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。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，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MCS-51 单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态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，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。本文以它为例进行介绍，希望能收到举一反三和触类旁通的效果。

　　1 硬件电路设计

　　以热电偶为检测元件的单片机温度控制系统电路原理图如图1 所示。

　　1.1 温度检测和变送器

　　温度检测元件和变送器的类型选择与被控温度的范围和精度等级有关。镍铬/镍铝热电偶适用于0℃-1000℃的温度检测范围，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0mV-41.32mV 变换成4mA-20mA 的电流；电流/电压变送器用于把毫伏变送器输出的4mA-20mA 电流变换成0-5V 的电压。

　　为了提高测量精度，变送器可以进行零点迁移。例如：若温度测量范围为500℃-1000℃，则热电偶输出为20.6mV-41.32mV，毫伏变送器零点迁移后输出4mA-20mA 范围电流。这样，采用8 位A/D 转换器就可使量化温度达到1.96℃以内。

　　1.2接口电路

　　接口电路采用MCS-51 系列单片机8031，外围扩展并行接口8155，程序存储器EPROM2764，模数转换器ADC0809 等芯片。

　　由图1 可见，在P2.0=0 和P2.1=0 时，8155 选中它内部的RAM 工作；在P2.0=1 和P2.1=0 时，8155 选中它内部的三个I/O 端口工作。相应的地址分配为：

　　0000H - 00FFH 8155 内部RAM

　　0100H 命令/状态口

　　0101H A 口

　　0102H B 口

　　0103H C 口

　　0104H 定时器低8 位口

　　0105H 定时器高8 位口

　　8155 用作键盘/LED 显示器接口电路。图2 中键盘有30 个按键，分成六行（L0-L5）五列（R0-R4），只要某键被按下，相应的行线和列线才会接通。图中30 个按键分三类：一是数字键0-9，共10 个；二是功能键18 个；三是剩余两个键，可定义或设置成复位键等。为了减少硬件开销，提高系统可靠性和降低成本，采用动态扫描显示。A 口和所有LED 的八段引线相连，各LED 的控制端G 和8155C 口相连，故A 口为字形口，C 口为字位口，8031 可以通过C 口控制LED 是否点亮，通过A 口显示字符。

　　图 1 单片机温度控制系统电路原理图