Московский Институт Стали и Сплавов
(технологический университет)
Курсовая работа
Двухконтурный микропроцессорный регулятор температуры.
Студента факультета ПМП
Гр. ТЭМ-99-1
Преподаватель:
Проф.Краснопольский А.Е.
Москва 2002 г.
Задание.
1. Разработать принципиальную схему микроконтроллера для регулирования температуры технологического процесса.
-микроконтроллер: ATmega603
-использовать вход АЦП: DF4
-использовать выход: DA0
-величина опорного напряжения: 5.82 В
-вариант кривой регулирования: 7
-длительность процесса: 3180 сек.
-максимальная температура: 1085 0С.
2. Выбрать термопару, рассчитать усилитель и нарисовать принципиальную схему регулятора температуры.
3. Написать программу для микроконтроллера регулятора температуры.
4. Дать описание блок-схемы регулятора, описание принципиальной схемы, применяемых микросхем. Дать подробное описание структурной схемы программы и текста программы.
Принципиальная схема процесса регулирования.
Процесс регулирования является циклическим и выглядит следующим образом:
Температура в объекте регулирования (печи) измеряется с помощью термопары. Термопара преобразует температуру в напряжение, которое подается на усилитель. Выходной сигнал с усилителя подается на АЦП. Микроконтроллер Atmel ATmega 603
имеет встроенный АЦП. Процессор согласно программе, написанной для реализации данной кривой урегулирования, выдает или не выдает сигнал, который поступает на усилитель, который, питаясь от сети 380В, нагревает резистор печи. Модель, рассматриваемая нами, является упрощенной за счет того, что печь нагревается не мгновенно. По большому счету нагреватель следовало бы включать раньше, чем температура печи упадет ниже нужной нам. Но и в таком виде она достаточно продуктивна.
Важнейшим достоинством системы является то, что вмешательства человека не требуется.
Электронная схема регулятора.
380B
48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33
49 32 Внешний вид
контроллера.
AT mega 603
Atmel corporation
64 17
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Описание выводов контроллера.
№ Краткое описание
1 REN
2-9 port E
10-17 port B
18-19 TOSC1,2 - выход на внешний генератор частоты
20 RESET
21 VCC
22 GND
23-24 XTAL1,2 - выход на кварц 4 МГц
25-32 port D
33 WR – запись
34 RD –чтение
35-42 port C - работает только на вывод данных
43 ALE
44-51 port A
52 VCC
53 GND
54-61 port F – вход АЦП, работает только на прием данных
62 AREF
63 AGND
64 AVCC
Используется архитектура с закрытой шиной (гарвардская архитектура).
Блок-схема микроконтроллера ATmega603
Блок-схема программы.
Инициализация включает в себя инициализацию порта F, подключение его к АЦП, выбор режима работы АЦП, инициализацию порта A, инициализацию двух таймеров.
Работа на участке включает в себя запуск таймеров и проверку на окончание интервалов. В зависимости от результата осуществляется переход на подпрограмму регулирования либо переход на следующий участок.
Подпрограмма регулирования включает в себя запуск и проверку АЦП, его опрос, сравнение полученного результата с уставкой и в зависимости от результата сравнения производит либо запуск нагревателя, либо его остановку.
Масштабирование кривой регулирования, выбор термопары и расчет входного усилителя.
Масштабирование проводим с учетом запаса (во избежание выхода из строя АЦП).
С учетом максимальной температуры выбираем термопару ТПП ПП68
Рабочий интервал 0-1200 0С, максимальная температура 1600 0С.
График зависимости ТЭДС от температуры выглядит следующим образом.
Ктерм=0.0098
Усилитель сигнала с термопары: 140УД17А, Uсм