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文章编号 :16732095X (2007 0220051203 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

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? 天 津 理 工 大 学 学 报 第 23卷 第 2期