基于单片机的氧化锌电炉控制系统设计

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摘要:设计了一种以89C51单片机为核心的氧化锌电炉控制系统,给出了控制系统的硬件及软件设计方案，该设计能够准
确地控制氧化锌电炉的生产过程。实践结果表明,该控制系统设计方案合理可行,具有成本低廉，操作灵活，可靠性高等优点。
关键词:单片机;氧化锌;控制系统
" G' k4 w; i! h7 `1引言
  @3 K4 d. F( e自动控制系统已被广泛应用于人类社会的各个领域,特别
是在T业生产领域为工业技术的进步和腾飞创造了有力条件。
$ ]( G/ |0 ~) m: i9 m2 \" ~4 U在- -些生产环境比较苛刻的地方,自动控制生产系统就能发挥
1 w! A3 i2 A! n, f4 |; H7 s( g它最大的作用了。氧化锌是- -种重要的基础材料,被广泛应用
于医药、纺织、化工、电子等行业。用电炉来生产氧化锌粉是金
属冶炼中技术要求较低、产量和产品收益较高的一种快速回收
资金的方法,是中小企业的首选项目。根据现有的生产工艺,对
( ?$ l8 g. I) M& I' J' W电炉进行相应的温度、压力和电流控制,只要把握得当就能安;
) y! Y! r" `$ C; c全的生产,但是要管好电炉的生产并非易事,只要有一点大意
可能就要造成重大的物质损失,有时甚至关系到员工的生命安
全。因为在电炉生产过程中温度高达1200度以上,炉内除一氧
, }) W3 c% _+ K4 A% Q化碳外在没其它的气体,只要- -产生负压,炉外的氧气会被吸
人炉堂内,一氧化碳与被吸人的氧气结合后发生剧烈反应生成
7 p3 j# g  l. R# F$ f7 f# B8 K5 b二氧化碳并放出大量的热使炉内温度和压力直线上升,如果吸
人的氧气得不到及时有效的控制就会发生可怕的炸炉事故。所
以在电炉生产时，必须有专人在控制室内监控电炉的状态变化
3 J" v1 u. Q, }特别是压力的变化,当出现问题时需要人为地控制电炉中的温
度、压力和电流,使其保持在安全的范围之内。又因为电炉是24
% ~5 o- |8 ]7 V4 ?  y小时不间断运行的，所以必须要几个人24小时轮流值班,而人
工监控费时费力,难免会有精力分散的时候,这就为事故的发
生埋下隐患。本文针对广西某氧化锌生产企业的实际情况,设
6 L9 T9 V0 `1 Q. H8 ?0 ^计了一个基于单片机的氧化锌电炉控制系统。
+ v$ Y! `8 b" E: `8 ?. }2系统硬件设计
: U6 [7 }  n& z9 U* K系统硬件主要由控制模块.数据采集模块.电机模块、控制
* S, J/ N; l, C  L# u! U台模块和显示模块五大部件组成,各模块之间通过并行总线互
连,如图1所示。其中数据采集模块又可分为电流采集模块、压

, b" A) O% T- k. `: ^8 V' }力采集模块和温度采集模块。工作时,通过控制台或采集模块
2 p# |* W$ K9 M+ m) ]) C将控制台命令或采集到的压力、电流和温度等信号送往控制模
  o, V. R0 a4 N" d: f块,经处理后对系统中的电机模块进行控制,同时经显示模块
, _+ ]$ ]- n" r2 M显示系统的T.作状态。
2.1控制模块
控制模块的核心元件CPU选择使用成本低廉、技术成熟的
5 X" k6 i  U) {% C% Q& lMCS.-51系列单片机89C51,它能保证系统所需的功能和速度
要求,且开发资源也比较丰富。通过74ALS138发出模块选择信
. C( h% Y: L+ p' l0 B# X号,来控制和检测各模块的工作状态。控制模块通过总线获取
信息，经过运算处理后将相应的控制指令经总线传给目标模
* h, o! [& |5 [1 ~% H块。在中断扩展中选用74ALS148编码器,由于自动控制生产系
统在速度.上的要求不是很高，也为了方便定时器初值的计算，
2 t2 V1 |$ W  ]6 L( O" k: k3 C在单片机的晶振上选用了典型的12MHZ晶振电路，采用上电
复位方式。
图1硬件系统结构框图
5 A- K3 D+ i8 [& S$ G2.2数据采集模块
% W9 I/ N4 ^6 ?! [. C6 b数据采集模块是用于对压力、温度.电流进行采集的模块，
# a- |# n5 p. W- C' \# o在实际运用中分为三个结构相同功能各异的数据采集模块。将
% u7 B, j2 e; {压力、温度、电流这三个主要信号分开用独立的采集模块采集
$ o( `; z$ Y- N: k, d9 [; T信号,经12位AD574转换芯片来实现高精度转换。每个数据采
集模块由AD574模数转换、AD781数据采集保持芯片、4KB .


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其中数据采集模块又可分为电流采集模块、压力采集模块和温度采集模块