【毕业论文】基于单片机AT89C52的电阻加热炉温度控制系统.doc

摘要： 本文介绍了以单片机AT89C52作为核心元件构成的电阻炉温度控制系统的工作原理，详细说明了采用的新型元件，分析了系统硬件结构，最后给出了系统流程图　电阻炉；单片机；温度控制系统 随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业。传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。温度是工业对象中的一个重要的被控参数。然而所采用的测温元件和测量方法也不相同；产品的工艺不同，控制温度的精度也不相同。因此对数据采集的精度和采用的控制方法也不相同。传统的控制方式以不能满足高精度，高速度的控制要求，如温度控制表温度接触器，其主要缺点是温度波动范围大，由于他主要通过控制接触器的通断时间比例来达到改变加热功率的目的，受仪表本身误差和交流接触器的寿命限制，通断频率很低。近几年来快速发展了多种先进的温度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。这些控制技术大大的提高了控制精度，不但使控制变得简便，而且使产品的质量更好，降低了产品的成本，提高了生产效率利用电流使炉内电热元件或加热介质发热，从而对工件或物料加热的工业炉。自从发现电流的热效应(即楞茨-焦耳定律)以后，电热法首先用于家用电器，后来又用于实验室小电炉。随着镍铬合金的发明，到20世纪20年代，电阻炉已在工业上得到广泛应用。工业上用的电阻炉一般由电热元件、砌体、金属壳体、炉门、炉用机械和电气控制系统等组成。加热功率从不足一千瓦到数千千瓦。工作温度650℃以下的为低温炉；650～1000℃为中温炉;1000℃以上为高温炉。在高温和中温炉内主要以辐射方式加热。在低温炉内则以对流传热方式加热，电热元件装在风道内，通过风机强迫炉内气体循环流动，以加强对流传热。电阻炉有室式、井式、台车式、推杆式、步进式、马弗式和隧道式等类型。可控气氛炉、真空炉、流动粒子炉等也都是电阻炉。　　电热元件具有很高的耐热性和高温强度，很低的电阻温度系数和良好的化学稳定性。常用的材料有金属和非金属两大类。金属电热元件材料有镍铬合金、铬铝合金、钨、钼、钽等，一般制成螺旋线、波形线、波形带和波形板。非金属电热元件材料有碳化硅、二硅化钼、石墨和碳等，一般制成棒、管、板、带等形状。电热元件的分布和线路接法，依炉子功率大小和炉温要求而定。电阻炉与火焰炉相比，具有结构简单、炉温均匀、便于控制、加热质量好、无烟尘、无噪声等优点。 MAX6675、MC1413等，可以和单片机组成较简单且精密的输入输出通道。 综上考虑，本设计选择基于单片机的电阻炉温度控制方式。 2.2 温度传感器的选择 （1）热电阻热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。适用于-200~500℃范围内的温度测量，热电偶是一种感温元件，一次。它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号, 通过电气仪表转换成被测介质的温度Ｋ型（镍铬－镍硅）热电偶，其可测量1312℃以内的温度其线性度较好，而且价格便宜。本系统采用Ｋ型（镍铬－镍硅）热电偶，Ｋ型热电偶的输出是毫伏级电压信号，最终要将其转换成数字信号与CPU通信。温度检测电路传统的温度检测电路采用“传感器－滤波器－放大器－冷端补偿－线性化处理－Ａ/D转换”模式，转换环节多、电路复杂、精度低。高精度集成芯片MAX6675来完成“热电偶电势－温度”的转换，不需外围电路、I/O接线简单、精度高、成本低集成芯片MAX6675来完成“热电偶电势－温度”的转换占用I／O口少，便于做到显示电路与控制电路分离在背景光较强时，显示不清晰，功耗大 液晶显示器，或称LCD(Liquid Crystal Display)，为平面超薄的显示设备，它由一定数量的彩色或黑白画素组成，放置于光源或者反射面前方。液晶显示器功耗很低，因此倍受工程师青睐。液晶显示器具有功耗低， 寿命长的特点。是目前单片机应用的重要领域，无论机器，仪表，等都可以看到他的身影，具有使用简单，容易掌握的特点。 2.5 键盘电路的方案选择 独立式键盘 在单片机控制系统中，只需要用到功能键一般采用独立式结构独立式按键是各按键相互独立的接通一条输入数据线，每个键的工作不会影响其它的I/0口，这是较简单的键盘结构，电路采用查询方式。当某一个键闭合时，相应的I／O口线变为低电平。当程序查询到低电平的I／O口线时，就可以确定处于闭合状态的键这种键盘的优点是电路简单；缺点是当键数较多时，要占用较多的I/O线。 电阻加热炉温度控制系统系统框图 在系统中, 利用热电偶测得电