主頁 > 技（jì）術文章 > 分（fèn）析微波高溫的自（zì）動（dòng）化控製係統設計 2024-10-19

分析微波高溫的自動化控（kòng）製係（xì）統設計

摘要:本文從微波加熱的基礎理論出發,使用TLC2543溫度采集芯片,設計了微波高溫自動化控製完整係統。該係統完成了所有軟硬件設計,並實現了單片機與PC機的通信（xìn）軟硬件調（diào）試。實驗表（biǎo）明,該係統簡單可行,並實現（xiàn）了溫度曲（qǔ）線的實時顯示與控製。
     微波高溫加熱技術是通過使用微波（bō）能（néng）量將加熱物體加熱到400℃以上並對（duì）加（jiā）熱物體進行燒結或（huò）者熱處理的一類技（jì）術,與傳統加熱技術相比較,其（qí）不同之處在於,微波直接對加熱物體或物體本身（shēn）整體進行加熱,有傳統加熱所（suǒ）不具備的優點,因此有著很好的應用前景。
1、微波高溫係統設計：
    本文介（jiè）紹的（de）微波高溫係統由以AT89C52單片機為核心的主控與運算模塊、溫度采集模塊、功率控製模塊（kuài）、串行通信模塊以及人機接口（kǒu）模塊組成的。
    其（qí）中,AT89C52作為控（kòng）製的核心部件,是整個係統指令的執行部件。主要負責采集溫度傳感（gǎn）器傳送過來的（de）溫度數據（jù）,根據（jù）操作用戶的信息來控製輸出功率.同時通過（guò）串行（háng）通訊方式,把（bǎ）係統參數傳遞（dì）給上（shàng）位機。微波功率源是由微波電子管、環行器和功率監視器組成;溫度采集模塊作用是通過溫度傳感器實時檢測被加熱材料的溫度;人機接口模塊包括按鍵輸入（rù）和（hé）LCD顯示,其中按鍵輸入是操作人員輸入控製參數的接口,LCD用來顯示被加熱材料的溫（wēn）度和（hé）係統當前狀態;功率控製模塊是用來控製磁控（kòng）管的輸出功率的大小;通信模塊利用了AT89C52內部提供的全雙工異（yì）步串行口（kǒu）。
2、硬件電路設計：
    2.1 溫度采集模塊
    該係統的溫（wēn）度采集模塊是以AT89C52為（wéi）核心,由紅外測溫儀采集的溫度數據經過低通（tōng）濾波器濾除噪聲後進入TLC2543的AIN0通道（dào）進行A/D轉換,轉換後的溫度數值同時在（zài）液（yè）晶上顯（xiǎn）示。
    其中TLC2543是TI公司的12位串行模數轉（zhuǎn）換器（qì）,使用開關電容逐次逼（bī）近技術完成A/D轉換過（guò）程,是具有11個模擬（nǐ）輸入通道的串行A/D轉換器,具有簡化比率轉換刻度和邏輯電路、模擬（nǐ）電路,以及隔離電源噪聲等特點,能滿足大多數高精度多通道（dào）數據采集的要求。
    2.2 功率控（kòng）製模塊
    功（gōng）率控製模塊在係統（tǒng）中主要實現對加熱材料溫度變化的快速控製（zhì）,避免熱失控。因為在微波加熱的過程中,材料的介電損耗（hào）是變化的,當溫度到達某一值時,材料的介電損耗（hào）會急劇升（shēng）高。本係統中（zhōng）微波功率（lǜ）控製主要采用（yòng）調節相位角的方式,即（jí）通過改變交流電壓正（zhèng）負半（bàn）周的導通角來控製功率（lǜ）大（dà）小。
    2.3 串行通信（xìn）模塊
    本係（xì）統中的通（tōng）訊模塊主要是利用單片機的串口通訊功能把溫度傳感器檢測到的（de）加（jiā）熱材料的溫度數據實時的傳給上位機,其中單片機與（yǔ）上位機（jī）可以通過串行通訊端口RS-232進行（háng）信號轉換。
    2.4 人機接口模塊
    人機接口模塊包括按鍵輸（shū）入和液晶顯示兩個部分。其中（zhōng）鍵盤主要實現輸入加熱材料的參數、係統的啟（qǐ）動和停止、係統時間的設定等功能。由於係統端（duān）口資源緊張,所以通（tōng）過P2口擴展了74LSl38,以總線驅動器HC244和地址（zhǐ）鎖存器HC373組合的方（fāng）式（shì）設（shè）計鍵盤,可（kě）以控製多達64個按鍵。液晶顯（xiǎn）示部分采用日本SEIKOEPSON公司出品的液晶顯示控製器SEDl330作為控製芯片,可以在微波高（gāo）溫加熱過程中顯示輸入的加熱材料的參數以及係統的工作狀態。
3、軟件設計：
    本係統中,數（shù）據（jù）采集程序用匯編語言編（biān）寫,單片機是測溫係統的數據采集（jí）端,它（tā）主要完成對測（cè）溫傳感器溫度數據的讀取、存儲以及同（tóng）上位機的（de）中斷通訊,最後由上位機對（duì）接收到的數據進行處理。
4、結語
本（běn）文（wén）運用微波加熱理論、計（jì）算（suàn）機接口技術、數據采（cǎi）集和處理等理（lǐ）論完成了微波高（gāo）溫自動（dòng）化控（kòng）製係統的設計。在經過硬件接（jiē）口和軟件程序的調試後,證明該（gāi）係統具有較好的實用性和應用前景。

分析微波高溫的自動化控（kòng）製係（xì）統設計

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