基于单片机的连续烧结炉的多点温度控制

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% U1 g5 e$ t6 w" J- M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
) t% X/ O( u+ ~, R0 ?) t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。
关键词:烧结炉;单片机;多点温度控制
6 r7 F6 \! ?# H" L/ D$ M& c& U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
9 I/ r9 V  n' n" ?过程是:将微细的金属或陶瓷粉末与有机黏结剂均匀混合
成为具有流变性的物质，采用先进的注射机注人具有零件
& y2 V5 M' x5 [# Z形状的模腔形成坯件，采用新技术脱除黏结剂，并经过烧
. v% ]- `2 D" n* p4 [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
0 ^! L; [' A% ]8 r9 `1 A3 b带送人连续烧结炉。连续烧结炉的结构如图1所示。其中
7 Q' a  F1 G  a  M0 U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

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
3 X% ?: u; `/ y/ Y制精度的高低直接影响到产品的质量及使用寿命,研究和
8 f) _4 j  a8 F9 F- B$ a& A' r设计高性能的温度控制系统具有非常重要的意义。本文根
据连续烧结炉的温度控制要求设计了- -种以AT89C52 单
片机为核心的多点温度监控系统。
* L1 l- \( l6 @0 C' h  T- ?
2 O8 |$ o3 T$ X4 O  w' L' ]1系统硬件设计
& J7 e! Z( ^4 S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
位机主要完成数据管理及与下位机的通讯等;而下位机
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。
: M  _# H  d- d! x& h图2系统硬件结构框图
6 l9 G8 G1 g% Q0 E$ V2 V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
6 {* F, }* _* f5 N* J人的数据进行处理，把处理后的数据送给上位机，供用
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。
本系统选用单片机AT89C52为主机"。AT89C52 是
& M% n. N% A$ U9 w; ]  X9 o7 L$ W% f-种低能耗、低电压、高性能的8位单片机，片内带有
  A6 U- ?! f( [/ _7 \2 V& j一个8 kB的Flash可编程.可擦除只读存储器(EPROM),
0 g" n# t$ t3 ^8 `- c* h3 c* D; S7 X, D256字节的数据存储器以及32个I/O口.它采用了CMOS
' I0 h% h$ C+ e: }7 W0 Y2 m工艺和AIMEL公司的高密度非易失性存储器技术，而且
其输出引脚和指令系统都与MCS-51相兼容，片内的Flash
5 f/ K- y  P" Z5 f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
据采集电路相连; P2口用作地址线; P3口用作读、写控
5 S; w. R( N( d2 c2 ^1 x' @制和中断控制以及多路开关的控制。
% c) l  {: ?3 d2 y9 UAD转换器TLC2543是12位开关电容逐次逼近模数
转换器。它有三个控制输人端:片选，输入输出时钟以
及地址输入端。它还可以通过-一个串行的三态输出端
(DATAOUT)与主处理器或其外围的串行口通讯，输出
$ r. A6 i* O2 J. Z+ f2 y( z转换结果。除了高速的转换器和通用的控制能力外,
  [" X6 ^9 S# ~TLC2543有一一个片内的14路模拟开关，可以在11个输
人通道或3个内部自测试电压中任意选择-一个进行采样。
( h, Z# J7 t* H/ ]( J在转换结束时。"转换结束" (EOC)输出端变高以指示转
. v  m/ M& l1 O: K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
( Q$ F4 T" d# }0 Y逻辑电路和电源噪声隔离的特点。由于开关电容的存在，
5 \+ o4 ]7 i3 O- E7 W$ R+ f使得TLC2543在整个温度范围内有较小的转换误差。
2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