发布时间 : 星期四 文章工业锅炉过热蒸汽温度控制系统设计(大学本科毕业设计)更新完毕开始阅读
山东科技大学学士学位论文 系统硬件电路设计
开始初始化开始键按下？YN定时时间到？Y读A/D转换值N数字滤波数字PID输出控制 图3.11 调功方式示意图 脉冲宽度调制(PulseWidthModulation，PWM)，简称脉宽调制，是将模拟信号转换为脉冲信号的一种技术，一般转换后脉冲波的周期固定，但占空比会依信号的大小而有所改变。模拟信号是否能使用PWM进行编码调制，仅仅依赖于要求带宽，这即意味着只要有足够的带宽，任何模拟信号值均可以采用PWM技术进行调制编码，一般而言，负载需要的调制频率要高于10Hz，在实际应用中，频率约在1kHz到10kHz之间。将PWM波加到功率调节器件上，就将信号解调还原成了模拟信号，本系统中为实现精确性和稳定性的控制目标，采用了1KHz的PWM调制波，由于51系列单片机不带PWM模块，因此采用定时器来产生需要的脉冲波形。
传统的可控硅的过零触发器由同步脉冲产生电路、过零检测电路、隔离保护电路组成，结构复杂，可靠性差，而且由于采用分立元件，器件的
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离散性和温漂严重影响了调功器件的控制精度和使用寿命。本设计选用的
MOC3081系列光电双向可控硅驱动器是美国摩托罗拉公司的光电新器件。该系列器件的特点是大大加强了静态dv/dt能力,保证了电感负载稳定的开关性能。由于输入与输出采用光电隔离, 绝缘电压可达7500V。MOC3081系列可以用来驱动工作电压为220V(240V)的交流双向可控硅。当交流负载电流较小时,如200mA以下,也可以直接用它驱动负载。MOC3081集光电隔离、过零检测功能于一身，具有体积小、功耗低、无噪声、抗干扰能力强等优点，它的使用让调功电路变得非常简练。可控硅选用16A四象限双向
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可控硅(TRIACs)BTA16-600B，其主要特性如表所示 品牌 封装 极数 正向重复峰值电压 控制极触发电流 表3.1 BTA16-600特性 韩国KCD TO-220AB 三极 600V <100mA 型号 控制方式 额定正向平均电流 控制极触发电压 额定结温 BTA16-600B 双向 16A 1.55V 125℃ 可控硅是一种功率半导体器件，简称SCR，也称晶闸管。它分为单向可控硅和双向可控硅，在控制系统中，可作为功率调节器件。可控硅具有控制功率小、无触点、长寿命等优点，在交流电机调速、调功、随动等系统中有着广泛的应用。双向可控硅相当于两个单向可控硅反向并联。双向可控硅与单向可控硅的区别是：
(1)它在触发之后是双向导通；
(2)在控制极上不管是加正的还是负的触发信号，一般都会使双向可控硅导通。
因此双向可控硅特别适合用作交流无触点开关。
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VCCR101201PWM123U56MOC304154R13330C50.1uFR12330Q1BTA12R1651JP212Header 2VCCR111201PWM223U66MOC304154R15330C60.1uFR14330Q2BTA12R1751JP312Header 2 图3.12 控制电路 本设计采用MOC3081和双向可控硅配合，具体实现过程为：双向可控硅和电阻丝和喷水阀串接在交流电回路中，系统将所得的PWM控制脉冲送至MOC3081，直接形成驱动信号，控制可控硅的导通与关断，改变平均电压的大小值，形成最佳温度控制方式，从而实现对温度的控制。具体电路图如图3.12所示，图中的39欧电阻和0.01uF电容组成浪涌吸收电路，防止浪涌电压损坏双向可控硅。[8]
3.6通信电路设计
单片机与外部设备或单片机与单片机之间的数据传输称为通信，其传输介质称为通信接口。按信号传输方式，通信可分为并行通信与串行通信两种基本方式。
并行通信通常是将数据的各位用多条数据线同时进行传输，多位传输线由数据线、地址线和通信线组成。并行通信的优点是传输效率高，缺点是传输成本高，可靠性差，只适用于近距离传输。如计算机与外部设备之间，
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计算机与打印机之间的数据传输，可以采用并行通信方式。
串行通信是将数据分成一位一位的形式在一条数据线上逐个的传送，串行通信的优点是传输线少，长距离传送时成本低，缺点是传输效率低。克服传输效率低的有效方法可以通过电平转换成标准串行通信接口，是通信距离得到极大的提高。
目前，广泛使用的串行数据接口标准有RS-232、RS422和RS-485三种。其中RS-232是美国电子工业协会(EIA)正式公布的串口总线标准，也是目前最为常用的串行接口标准，用来实现计算机与计算机之间，计算机与外设之间的数据通讯。串行通信接口的基本任务是实现数据标准化。来自CPU的是普通的并行数据，接口电路应具有实现不同串行通信方式下的数据格式化的任务。具体任务是：
(1)进行并-串转换； (2)控制数据传输速率； (3)进行错误检测；
(4)进行TTL与EIA电平转换；
(5)提供EIA-RS-232接口标准所要求的信号线。
图3.13 MAX232封装 由于CMOS电平和RS-232电平不匹配，因此要实现单片机和PC机之间
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