基于单片机的连续烧结炉的多点温度控制

StepPeng33

+ y5 s1 b* e3 j  g摘要:介绍了一种以单片机AT89C52为核心的多点温度控制系统的设计方案;采用美国TI公司的逐次逼近型A/D转换器TLC2543
进行串行数据采集与转换;同时介绍了系统的软硬件结构。采用软硬件滤波方法，抗干扰性强;节省资源，可靠实用。
& V- ]% }+ a. v6 u0 z关键词:烧结炉;单片机;多点温度控制
: k$ Z' H. @! [  m) M金属粉末注射成型技术(Metal Injection Molding)是近
年来粉末冶金学科和工业中发展较快的领域，其基本工艺
+ K* S; m5 f' w) t' g过程是:将微细的金属或陶瓷粉末与有机黏结剂均匀混合
; r# y- u( Z; B7 V5 t成为具有流变性的物质，采用先进的注射机注人具有零件
+ p% Y3 n- i- ]" b% K7 n2 L5 Y+ K形状的模腔形成坯件，采用新技术脱除黏结剂，并经过烧
结使其高度质密成为制品，必要时还可以进行后处理。金
属注射成型零件经过脱脂炉后，通过一条密封的横向传送
带送人连续烧结炉。连续烧结炉的结构如图1所示。其中
5 F! I" ]' J3 ~' |  @烧结部分主要分为升温、烧结、冷却三段。烧结质量主要
是由温度的均匀性和烧结工艺的稳定性决定的。连续烧结

1 N" e& U& `: g炉要求具有非常好的温度均匀性，使得产品达到各向同性
收缩，从而减少烧结变形和提高产品质量。因此，温度控
" r" \! ^& y1 x制精度的高低直接影响到产品的质量及使用寿命,研究和
设计高性能的温度控制系统具有非常重要的意义。本文根
, \5 \* G. G3 k! ]2 D据连续烧结炉的温度控制要求设计了- -种以AT89C52 单
) {6 }' H0 O$ s) o片机为核心的多点温度监控系统。
) o, W1 e; q. O  A
/ O- M7 J' S  ~1 r6 ~0 b1系统硬件设计
系统的硬件部分由上、下两级计算机组成(分别称之
为上位机，下位机)。系统硬件结构如图2所示，其中上
# X4 g1 P% g3 c位机主要完成数据管理及与下位机的通讯等;而下位机
* z& \0 u# j& R& E! m是以AT89C52单片机为核心的单片机控制系统，并配有
多路开关、AD转换器、D/A 转换器、晶闸管等。
图2系统硬件结构框图
4 d& e+ M+ d; \1 W( F; H系统设计思路:首先由热电偶采集烧结炉的温度值，
通过多路模拟开关选择一一个通道,由AD转换器TLC2543
将模拟量转化成数字量。单片机AT89C52接受到前级输
人的数据进行处理，把处理后的数据送给上位机，供用
  ]* F" m- w% ]. d/ z+ L+ C( h2 p4 ?户用高级语言处理、打印等，并把上- -级指令反馈给单
片机，进行反馈调节。
& F# N2 W3 s: c8 A- ^3 W本系统选用单片机AT89C52为主机"。AT89C52 是
& M# q0 a! x# U. H4 R-种低能耗、低电压、高性能的8位单片机，片内带有
一个8 kB的Flash可编程.可擦除只读存储器(EPROM),
256字节的数据存储器以及32个I/O口.它采用了CMOS
工艺和AIMEL公司的高密度非易失性存储器技术，而且
  ^9 n( ?0 l, g: e+ s' |$ F其输出引脚和指令系统都与MCS-51相兼容，片内的Flash
5 S8 M$ d( V0 A! k+ R. c4 @存储器允许在系统内编程或用常规的非易失性存储器编
程器来编程。因此，AT89C52 是-种功能强、灵活性高
且价格合理的单片机。可方便地应用在各种控制领域。在
本系统设计中，其PO口作数据线; P1口与报警电路和数
7 \( A+ @6 _0 P# }+ `' R. a据采集电路相连; P2口用作地址线; P3口用作读、写控
制和中断控制以及多路开关的控制。
* u9 D2 @" z9 H( ]5 sAD转换器TLC2543是12位开关电容逐次逼近模数
' m5 T6 f. d/ Y8 O, _9 b0 m5 M. O转换器。它有三个控制输人端:片选，输入输出时钟以
+ c2 s; E2 t9 k/ E4 C4 L及地址输入端。它还可以通过-一个串行的三态输出端
9 @% @9 l. a4 ](DATAOUT)与主处理器或其外围的串行口通讯，输出
! k5 k$ o3 \, z1 S转换结果。除了高速的转换器和通用的控制能力外,
. y* m( n3 }8 N' }TLC2543有一一个片内的14路模拟开关，可以在11个输
  d3 X, [- Y! s' h! F) c人通道或3个内部自测试电压中任意选择-一个进行采样。
在转换结束时。"转换结束" (EOC)输出端变高以指示转
1 V1 b: |& V1 a/ c0 _1 i, e换完成。本器件中的转换器结合外部输人的差分高阻抗
的基准电压，具有简化比率转换、刻度以及模报电路与
逻辑电路和电源噪声隔离的特点。由于开关电容的存在，
使得TLC2543在整个温度范围内有较小的转换误差。
+ W) ^* Z1 k  D& ]! Q0 O$ A2系统软件设计
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AT89C52 是一种低能耗、低电压、高性能的8位单片机