多路温度检测自动控制系统的设计实现_图文(精)

文章编号 :16732095X (2007 022*******
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 ; 自动控制中图分类号 :T N919文献标识码 :A
D esi gn and rea li za ti on of a m ulti 2loop te m pera ture
check and auto 2m
Q I N Juan 1
, HAO Fu 2fei 2
, S UN Xiao 23
, , 1
, Hua 2yu
1
(1. School of Electr University of Technol ogy, 2. of 300171, China; 3. Dep t . of Communicati on and
University of Electr onic Technol ogy, Guilin 541004, China
Abstract:the p r ocess of se m iconduct or p r oducti on, there are several and even more high te mperature furnaces in the workshop. It is a big p r oble m t o contr ol the te mperature and ti m e . W e co 2operate with The Freescale company and s pecially devel op a te mperature measure ment using K ther mocoup le . The syste m is contr olled by AT89C51single chi p. The circuit com 2positi on, character, the theory of the hard ware and the design sche me of s oft w are are described . Key words:ther mocoup le; single chi p; aut o 2contr ol
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 CP U, 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 0℃~1200℃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 :天津市高等学校科技发展基金 (20041325 . 第一作者 :秦娟(1979— , 女 , 助理实验师 . 通讯作者 :郝庭柱 (1944— , 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
J O URNAL O F T I ANJ I N UN I VERS I T Y O F TECHNOLO GY Vol . 23No . 2Ap r . 2007
图 1 F i g . 1 The f i gure
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 端串行输出到单片机 , 精度可以达到 0. 5℃ . P1. 0接 DOUT 串行数据输出端 ; P1. 1接 D I N 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. 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 C MOS 工艺 , RT MEL 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 F i g . 2 The a l ar m c i rcu it
2. 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
・
2
5
・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 口的 P A. 0~P A. 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 P B. 0~P B. 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 . 0、 PC . 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 I N T O.
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 , 2×6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 .
3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 ,
,
, LE D 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 100m in 、 60m in . 主程序流程图如图 3所示 , I N T O 中断和定时器 T O 中断流程如图 4、图 5所示 , 子程序流程图略 .
4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. 5℃ , 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 .
节省了人力资源 , 提高了经济效益 .
参考文献 :
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2007年 4月秦娟 , 等 :多路温度检测自动控制系统的设计实现。