硅碳棒电加热温度控制器的设计毕业设计.doc

硅碳棒电加热温度控制器的设计毕业设计 目录 摘要 １ 第一章 前言 ５ 1.1 本文研究的目的和意义 ５ 1.2 系统实现的功能 ５ 1.3 设计的要求与方案 ６ 第二章 总体设计分析 ７ 2.1 组成框图 ７ 2.2 主要功能模块的简介 ７ 2.2.1 传感器温度采集 ７ 2.2.2 温度设置 ８ 2.2.3 LCD液晶显示 ８ 2.2.4 温度控制 ８ 第三章 硬件设计 １０ 3.1 主控系统 １０ 3.1.1 STC12C5A60S2单片机简介 １０ 3.1.2 最小应用系统模块 １２ 3.2 传感器温度采集模块 １４ 3.2.1 器件选型与简介 １４ 3.2.2 整个模块设计与分析 １７ 3.3温度设置模块 １９ 3.4 LCD液晶显示模块 １９ 3.4.1 器件选型与简介 １９ 3.4.2 整个模块设计与分析 ２５ 3.5 温度控制模块 ２６ 3.5.1 光耦器件选型与简介 ２６ 3.5.2 可控硅器件选型及简介 ２６ 3.5.3 整个模块设计与分析 ２７ 第四章 软件设计 ２９ 4.1 主程序设计 ２９ 4.2 子程序部分 ３１ 4.2.1 A/D转换程序 ３１ 4.2.2 温度设置程序 ３９ 4.2.3 LCD显示程序 ４１ 4.2.4 PID温度控制程序 ４５ 结束语 ４９ 1 设计历程 ４９ 2 设计特点 ４９ 3 存在的问题和改进 ５０ 4 展望和体会 ５０ 致谢 ５１ 参考文献 ５２ 附录1（电路原理图及PCB图） ５３ 附录2（部分程序） ５５ 第一章 前言 1.1 本文研究的目的和意义 温度是对温度的控制效果直接影响到产品的质量及使用寿命，因此，温度控制成为各个领域中的一项关键技术，研究高性能的温度控制具有重要意义。 硅碳棒使用温度高，具有耐高温、抗耐、升温快、寿命长、高温变形小等特点，有良好的化学稳定性。与自动化电控系统配套，可得到精确的恒定温度，又可根据需要按曲线自动调温。使用硅碳棒加热既方便，又安全可靠。现已广泛应用于各类加热设备的电加热元件。 的关键在于控温方面，定值开关温度控制法通过硬件电路或软件计算判别当前温度值与设定温度值之间的关系，进而对系统加热源进行通断控制。这种开关控温方法较简单，是当系统温度上升至设定点时关断电源当系统温度下降至设定点时开通电源，因而无法克服温度变化过程的滞后性，致系统温度波动大，控制精度低不适于高精度温度控制PID控制器中引入了参数整定和自适应控制理论算法简单可靠性高等特点由于 PID 器模型中考虑了系统的误差误差变化误差积累三个因素，其控制性能优越于定值开关控温法。采用方法实现的温度控制器，其控制品质的好坏主要取决于三个PID 参数即比例值积分值微分值。只要 PID 参数选取的正确，对于一个确定的受控系统，其控制精度比较令人满意。 的可靠性高、精度高、操作简单、功耗低、成本低 1.2 系统实现的功能 设计基于STC12C5A60S2单片机的硅碳棒电加热温度控制器，用于控制温度。功能如下： 根据给定的温度，调节硅碳棒的控制电压，从而调节温度，实现温度的闭环控制。温度通过通讯方式传入系统，硅碳棒电源电压为220V，功率10kw，温度调节范围0～1300度采用计算机软件方法来PID 调节功能 温度采集：此部分是使用型号为WRP-130的铂铑10-铂热电偶为测温元件，再将其输出电压经过处理变送再经过电压跟随后，与STC12C5A60S2单片机中的A/D转换相配合，从而实现对初始温度的采集； (2温度设置：此部分依靠四个拨盘与单片机配合实现对最终温度的设置； (3)LCD液晶显示部分：采用FYD12864-0402B液晶显示模块，对温度采集所得温度以及设定温度进行显示； (4)温度控制部分：此部分首先采用过零触发双硅输出光耦MOC3061实现对单片机及可控硅温度控制器的隔离功能；然后采用双向可控硅MAC97A6构成过零比较电路，与单片机配合，运用PID控制方式来控制正弦波导通的周期个数，从而实现对温度的控制功能。 第二章 总体设计分析 2.1 组成框图 根据设计思想所要完成的功能，该硅碳棒电加热温度控制器采用单片机作为微处理单元进行控制。其次由传感器温度采集电路，温度设置电路，LCD液晶显示电路以及温度控制电路组成。系统的组成框图如下图2.1所示。 ▲图 2.1 组成框图 2.2 主要功能模块的简介 2.2.1 传感器温度采集 测温电路的设计是采用型号为WRP-130的铂铑10-铂热电偶，其测温范围在0-1300度，精度在+/_2.4%，其具有性能稳定，抗