1、文章編號:16732095X(20070220051203多路溫度檢測自動控制系統的設計實現秦娟1,郝弗非2,孫曉薇3,郝庭柱1,郎培1,沈花玉1(1.天津理工大學電子信息與通信工程學院，天津300191;2.天津市公安局十處,天津300171;3.桂林電子科技大學通信與信息工程系，桂林541004摘要:在半導體生產過程中，車間存在幾個甚至幾十個高溫爐，對其溫度和時間控制是一個很大的問題.和菲斯卡爾有限公司合作，設計了一種選擇K型熱電偶進行溫度檢測、采用AT89C51單片機進行控制的多路溫度檢測系統.在此，文章具體闡述了硬件電路設計、性能特點、工作原理及軟件設計方案.關鍵詞：熱電偶；單片機；自

2、動控制中圖分類號:TN919文獻標識碼:ADesignandrealizationofamulti2looptemperaturecheckandauto2mQINJuan1,HAOFu2fei2,SUNXiao23,1,Hua2yu1(1.SchoolofElectrUniversityofTechnology,2.of300171,China;3.Dept.ofCommunicationandUniversityofElectronicTechnology,Guilin541004,ChinaAbstract:theprocessofsemiconductorproduction,ther

3、eareseveralandevenmorehightemperaturefurnacesintheworkshop.Itisabigproblemtocontrolthetemperatureandtime.Weco2operatewithTheFreescalecompanyandspeciallydevelopatemperaturemeasurementusingKthermocouple.ThesystemiscontrolledbyAT89C51singlechip.Thecircuitcom2position,character,thetheoryofthehardwareand

4、thedesignschemeofsoftwarearedescribed.Keywords:thermocouple;singlechip;auto2control溫度是半導體工業生產制造中常見的和最基本的工藝參數之一，任何物理變化和化學變化的過程都與溫度密切相關，因此，在半導體生產過程中常需對溫度進行檢測和監控.采用微型機進行溫度檢測、數字顯示、信息存儲及實時控制，對于提高生產效率和產品質量、節約能源和人力資源利用等具有重要作用.研制采用AT89C51單片機為主控芯片的多路溫度檢測自動控制系統.1性能特點本系統實現8路溫度自動檢測顯示，具有巡回顯示、控制時間及報警等功能，并且可以對各路的上

5、下限溫度、巡回顯示間隔時間、鎖定顯示進行設置.2硬件設計電路設計以8051單片機為CPU,采用MAX系列芯片MAX872和MAX132進行數據采集1,外擴8K的數據存儲器6264和并行接口芯片8155，使用帶鎖存功能的驅動LCD的7段顯示譯碼器HCT4511做顯示電路.硬件原理如圖1所示.2.1溫度檢測和數據采集溫度檢測元件的類型選擇與被控溫度的范圍和精度等級有關.K型熱電偶適用于0c1200c的溫度范圍，與HC151的8選1多路選擇器相連，作為多路溫度選擇的控制開關，以選擇所要測量溫度的路數；MAX874具有低的電子遺失誤差，采集到現收稿日期:2006203228.基金項目：天津市高等學校科

6、技發展基金（20041325.第一作者：秦娟（197A,女，助理實驗師.通訊作者：郝庭柱（1944一,男，教授，碩士生導師.第23卷第2期2007年4月天津理工大學學報JOURNALOFTIANJINUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVol.23No.2Apr.2007圖1Fig.1Thefigure場電壓與MAX132換器（ADC量轉化成18,能夠將熱電偶從現場測的電壓由DOUT端用行輸出到單片機，精度可以達到0.5c.P1.0接DOUT串行數據輸出端；P1.1接DIN串行數據輸入端；P1.2接SCLK串行時鐘輸入端；P1.3接CS片選輸入端；P3.2接EOC轉換結束信號輸出端.2

7、 .2控制電路采用MCS-51系列單片機AT89C51芯片2,其片內帶有一個4K字節的Flash只讀存儲器（EPROM,采用了CMOS工藝，RTMEL公司的高,片內的Flash存儲器允許在系統內編程序或用常規的非易失性存儲器編程器來編程.AT89C51以低能耗、低電壓、功能強、靈活性高且價格合理的特點廣泛應用于各種控制領域.如圖1所示，AT89C51的P0口利用74LS373鎖存器擴展8K的存儲器芯片（6264和并行接口芯片（8155.6264芯片用來存儲各路溫度以及上下限溫度值;8155芯片用作鍵盤和LCD顯示電路，相應地址分配為01H（A口、02H（B口、03H（C口.由于加熱材料與加熱時

8、間不同，為方便使用，工人每次加完料后可以直接設定工作時間，定時時間到，聲音報警器工作.報警電路如圖2所示325.圖2報警電路Fig.2Thealarmcircuit3 .3顯示電路系統采用動態顯示，由程序直接控制.由HCT4511芯片的4線7段鎖存譯碼器（BCD輸入與6位LED數碼管組成顯示電路.其中，左邊第一25?天津理工大學學報第23卷第2期位數碼管用來顯示路數，右邊5個數碼管則用來顯示相應路數的溫度.8155芯片A的PA.0PA.3與HCT4511的4線7段鎖存譯碼器相接，作輸出顯示電路的段碼控制信號輸出端，B口的PB.0PB.5作6位LED數碼顯示電路的位選控制信號輸出端，C口的PC.

9、0PC.1提供鍵盤的查詢行使用.鍵盤采用中斷掃描工作方式，接到AT89C51的INTO.根據半導體生產高溫爐中放置的材料不同，各路巡回顯示時，需要的間隔時間不一樣，時間間隔由按鍵設定，26X個鍵的設計足夠使用，增加了鎖定鍵，方便進行定點溫度觀察.4 軟件設計系統程序固化在AT89C51內部的Flash存儲器中.程序分為主程序和若干個子程序.主程序的功能是系統初始化、負責管理和調用各個子程序并設置路數.初始化就是在RAM中為DA模數轉換器輸入的數據、并設置初始值為零,LED顯示溫度時,.子程序的功能是：溫度采集時負責控制，將溫度的模擬量轉化成數字量，再輸入到單片機的RAM存儲器中；換算時負責進行

10、溫度的標度換算并將標度換算后的十六進制數換算成BCD碼存儲到顯示緩沖區以便顯示子程序使用；顯示時負責將顯示緩沖區中的各路溫度送到LED上顯示出來；鍵盤掃描程序，利用外部中斷來完成消除鍵抖動、鍵識別、鍵功能處理；工作時間段程序，根據不同的材料設置不同的工作,時間一般設為100min、60min.主程序流程圖如圖3所示,INTO中斷和定時器TO中斷流程如圖4、圖5所示，子程序流程圖略.5 結束語此多路溫度檢測自動控制系統參數設定方便，可以隨時進行手動設置，相比同類控制裝置精度高，達到0.5C,且成本低.軟看門狗的增加，防止了外界環境影響產生的意外情況，經半導體車間現場應用一年來，證明設計合理、工作穩定可靠.IB*KM#申重N看*ThrflowlM*IM<>圈1±號曄博彳圖曄3TlsduofdMAaplWtdBfr*?WF)聿拿嗯鼻注冊%，TheXa曲I節省了人力資源，提高了經濟效益.參考文獻：1鄭玉墻.MAXIM熱門集成電路使用手冊M.北京：人民郵電出版社，1998.2何立民.單片機應用文集M.北京：北京航空航天大學出版社，1991.3穆蘭