多路温度检测自动控制系统的设计实现_图文精

1、文章编号:16732095X(20070220051203多路温度检测自动控制系统的设计实现秦娟1,郝弗非2,孙晓薇3,郝庭柱1,郎培1,沈花玉1(1.天津理工大学电子信息与通信工程学院，天津300191;2.天津市公安局十处,天津300171;3.桂林电子科技大学通信与信息工程系，桂林541004摘要:在半导体生产过程中，车间存在几个甚至几十个高温炉，对其温度和时间控制是一个很大的问题.和菲斯卡尔有限公司合作，设计了一种选择K型热电偶进行温度检测、采用AT89C51单片机进行控制的多路温度检测系统.在此，文章具体阐述了硬件电路设计、性能特点、工作原理及软件设计方案.关键词：热电偶；单片机；自

2、动控制中图分类号:TN919文献标识码:ADesignandrealizationofamulti2looptemperaturecheckandauto2mQINJuan1,HAOFu2fei2,SUNXiao23,1,Hua2yu1(1.SchoolofElectrUniversityofTechnology,2.of300171,China;3.Dept.ofCommunicationandUniversityofElectronicTechnology,Guilin541004,ChinaAbstract:theprocessofsemiconductorproduction,ther

3、eareseveralandevenmorehightemperaturefurnacesintheworkshop.Itisabigproblemtocontrolthetemperatureandtime.Weco2operatewithTheFreescalecompanyandspeciallydevelopatemperaturemeasurementusingKthermocouple.ThesystemiscontrolledbyAT89C51singlechip.Thecircuitcom2position,character,thetheoryofthehardwareand

4、thedesignschemeofsoftwarearedescribed.Keywords:thermocouple;singlechip;auto2control温度是半导体工业生产制造中常见的和最基本的工艺参数之一，任何物理变化和化学变化的过程都与温度密切相关，因此，在半导体生产过程中常需对温度进行检测和监控.采用微型机进行温度检测、数字显示、信息存储及实时控制，对于提高生产效率和产品质量、节约能源和人力资源利用等具有重要作用.研制采用AT89C51单片机为主控芯片的多路温度检测自动控制系统.1性能特点本系统实现8路温度自动检测显示，具有巡回显示、控制时间及报警等功能，并且可以对各路的上

5、下限温度、巡回显示间隔时间、锁定显示进行设置.2硬件设计电路设计以8051单片机为CPU,采用MAX系列芯片MAX872和MAX132进行数据采集1,外扩8K的数据存储器6264和并行接口芯片8155，使用带锁存功能的驱动LCD的7段显示译码器HCT4511做显示电路.硬件原理如图1所示.2.1温度检测和数据采集温度检测元件的类型选择与被控温度的范围和精度等级有关.K型热电偶适用于0c1200c的温度范围，与HC151的8选1多路选择器相连，作为多路温度选择的控制开关，以选择所要测量温度的路数；MAX874具有低的电子遗失误差，采集到现收稿日期:2006203228.基金项目：天津市高等学校科

6、技发展基金（20041325.第一作者：秦娟（197A,女，助理实验师.通讯作者：郝庭柱（1944一,男，教授，硕士生导师.第23卷第2期2007年4月天津理工大学学报JOURNALOFTIANJINUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVol.23No.2Apr.2007图1Fig.1Thefigure场电压与MAX132换器（ADC量转化成18,能够将热电偶从现场测的电压由DOUT端用行输出到单片机，精度可以达到0.5c.P1.0接DOUT串行数据输出端；P1.1接DIN串行数据输入端；P1.2接SCLK串行时钟输入端；P1.3接CS片选输入端；P3.2接EOC转换结束信号输出端.2

7、 .2控制电路采用MCS-51系列单片机AT89C51芯片2,其片内带有一个4K字节的Flash只读存储器（EPROM,采用了CMOS工艺，RTMEL公司的高,片内的Flash存储器允许在系统内编程序或用常规的非易失性存储器编程器来编程.AT89C51以低能耗、低电压、功能强、灵活性高且价格合理的特点广泛应用于各种控制领域.如图1所示，AT89C51的P0口利用74LS373锁存器扩展8K的存储器芯片（6264和并行接口芯片（8155.6264芯片用来存储各路温度以及上下限温度值;8155芯片用作键盘和LCD显示电路，相应地址分配为01H（A口、02H（B口、03H（C口.由于加热材料与加热时

8、间不同，为方便使用，工人每次加完料后可以直接设定工作时间，定时时间到，声音报警器工作.报警电路如图2所示325.图2报警电路Fig.2Thealarmcircuit3 .3显示电路系统采用动态显示，由程序直接控制.由HCT4511芯片的4线7段锁存译码器（BCD输入与6位LED数码管组成显示电路.其中，左边第一25?天津理工大学学报第23卷第2期位数码管用来显示路数，右边5个数码管则用来显示相应路数的温度.8155芯片A的PA.0PA.3与HCT4511的4线7段锁存译码器相接，作输出显示电路的段码控制信号输出端，B口的PB.0PB.5作6位LED数码显示电路的位选控制信号输出端，C口的PC.

9、0PC.1提供键盘的查询行使用.键盘采用中断扫描工作方式，接到AT89C51的INTO.根据半导体生产高温炉中放置的材料不同，各路巡回显示时，需要的间隔时间不一样，时间间隔由按键设定，26X个键的设计足够使用，增加了锁定键，方便进行定点温度观察.4 软件设计系统程序固化在AT89C51内部的Flash存储器中.程序分为主程序和若干个子程序.主程序的功能是系统初始化、负责管理和调用各个子程序并设置路数.初始化就是在RAM中为DA模数转换器输入的数据、并设置初始值为零,LED显示温度时,.子程序的功能是：温度采集时负责控制，将温度的模拟量转化成数字量，再输入到单片机的RAM存储器中；换算时负责进行

10、温度的标度换算并将标度换算后的十六进制数换算成BCD码存储到显示缓冲区以便显示子程序使用；显示时负责将显示缓冲区中的各路温度送到LED上显示出来；键盘扫描程序，利用外部中断来完成消除键抖动、键识别、键功能处理；工作时间段程序，根据不同的材料设置不同的工作,时间一般设为100min、60min.主程序流程图如图3所示,INTO中断和定时器TO中断流程如图4、图5所示，子程序流程图略.5 结束语此多路温度检测自动控制系统参数设定方便，可以随时进行手动设置，相比同类控制装置精度高，达到0.5C,且成本低.软看门狗的增加，防止了外界环境影响产生的意外情况，经半导体车间现场应用一年来，证明设计合理、工作稳定可靠.IB*KM#申重N看*ThrflowlM*IM<>圈1±号晔博彳图晔3TlsduofdMAaplWtdBfr*?WF)聿拿嗯鼻注册%，TheXa曲I节省了人力资源，提高了经济效益.参考文献：1郑玉墙.MAXIM热门集成电路使用手册M.北京：人民邮电出版社，1998.2何立民.单片机应用文集M.北京：北京航空航天大学出版社，1991.3穆兰