基于单片机的温度控制系统毕业设计.doc

XXXXXXXX 毕业设计 题目：基于单片机的温度控制系统 姓 名 X X X 学 院 电气工程与自动化 摘 要 随着国民经济的发展，人们需要对各种加热炉，热处理炉，反应炉和锅炉中 温度进行监测和控制。采用单片机来对他们控制不仅具有控制方便，简单和灵活 性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。 为了适应工业控制发展的需要，本文在分析单片机对电加热炉温度控制的基础上，将整个系统分为温度测量、A/D转换、单片机系统、键盘操作系统、温度显示电路、报警电路、D/A转换等若干个功能模块。同时分别阐述其结构体系、工作原理、设计、集成方法以及它们之间的共性和特点。由于温控技术与自动化技术的发展非常迅速，本文一方面结合实际应用经验，力求做到较为系统和全面的介绍系统设计与实施技术；另一方面尽可能反应出温控系统的发展趋势，以及其先进性和实用性。 本设计的控制对象为电加热炉，通过控制加在电阻丝两端电压的工作时间，来对电阻丝输出的平均功率加以控制。以单片机为核心，采用固态继电器控温电路，实现对电炉的自动控制。本文将采用PID控制，阐述了PID控制器的设计，硬件结构和软件设计，实现了一套温度采集和控制的方案。该系统具有硬件成本低，控温精度较高，可靠性好，抗干扰能力强等特点。 关键词：电加热炉；单片机；温度控制；固态继续电器目 录 前 言 1 第一章 单片机温度控制系统方案简介 2 第二章 单片机的选型 4 2.1 MCS—51单片机内部结构与功能 4 2.2 MCS—51输入/输出端口的结构与功能 5 2.3 MCS—51单片机的引脚及其功能 5 2.4 MCS—51的存储器结构 6 2.4.1 程序存储器 7 2.4.2 数据存储器 7 2.5 8031系统扩展计划 8 2.5.1 单片机外总线结构 8 2.5.2 MCS—51系列单片机的扩展 10 2.5.3 芯片的扩展设计 11 第三章 带有I/O接口和计时器的静态RAM8155 13 3.1 8155的结构 13 3.2 8155的引脚功能 13 3.3 8155的命令格式与状态字 15 3.4 8155 I/O端口的应用 16 3.5 MCS—51和8155的接口方法 16 第四章 ADC0809转换芯片 17 4.1 ADC0809的引脚 17 4.2 ADC0809的内部组成 18 4.3 ADC0809与系统总线的连接 20 4.4 ADC0809与8031的接口 20 第五章 温度的检测和控制 22 5.1 温度检测元件的选择 22 5.2 变送器 23 5.3 温度的控制 24 第六章 温度控制程序和算法 26 6.1 温度控制的算法 26 6.2 温度控制程序 26 6.3 T0中断的服务程序CT0 28 6.4子程序 31 6.5 PID算法程序 34 6.5.1 PID算法程序 346.5.2双字节带符号乘法子程序MUL1 37 结论 40 参考文献 41 致谢 42 前 言 在现代化的工业生产中，温度是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。虽然温度控制系统的制作方案有很多，但是经过对比各个方案的优劣，还是采用单片机更好，因为采用单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。 单片机体积小、功能齐全、价格低廉、可靠性高等方面具有独特的优点，在各个领域获得了广泛的应用。在我国，近几年单片机的应用研究发展进展很快，特别是在工业控制、智能化仪表、产品自动化、分布式控制系统中都已取得了一些可喜的成果。现在，一个学习和应用单片机的热潮正在一些工厂、企业、科研单位、高等院校中兴起。 本设计使用单片机8031作为核心进行控制。加热器件是电炉丝，功率为三千瓦，要求温度在400～1000℃。静态控制精度为2.43℃。算法采用目前工业生产过程控制系统中应用最广泛的PID算法，并利用测量误差改变调节器步长的方法实现PID参数的自动整定，在温度曲线控制中取得了非常满意的效果。 本设计说明书共有六章。第一章温度控制系统方面简介。第二章单片机的选型介绍主芯片的选择。第三章介绍主芯片端口的扩张芯片8155。第四章主要对模数转换芯片ADC0809的介绍。第五章是对温度检测和变送器的设计。第六章 是对温度控制电路的设计。第七章是软件设计，包括主程序，子程序，滤波程序，等程序的设计。 希望本设计说明书能给大家带来帮助。 第一章