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基于单片机的电加热炉温度控制毕业设计论文 基于单片机的电加热炉温度控制 摘要 电加热炉随着科学技术的发展和工业生产水平的提高,已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用,并且在国民经济中占有举足轻重的地位。对于这样一个具有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点的控制对象,很难用数学方法建立精确的数字模型,因此用传统的控制理论和方法很难达到好的控制效果。 单片机以其高可靠性、高性能价格比、控制方便简单和灵活性大等优点,在工业控制系统、智能化仪器仪表等诸多领域得到广泛应用。采用单片机进行炉温控制,可以提高控制质量和自动化水平。 本设计为基于单片机的电加热炉温度控制系统,通过采用硬件与软件的结合实现对电加热炉温度的自动控制。硬件电路主要包括:加热及控制电路部分,数据采集和模/数(A/D)转换处理部分,键盘和显示器部分,单片机与各部分的接口处理部分。软件设计主要由温度控制的算法和温度控制程序组成,其原理是先求出实测炉温对所需炉温的偏差值,而后对偏差值的处理而获得控制信号去调节加热炉的加热功率,以实现对炉温的控制。其中控制电路部分利用双向可控硅的通断特性来决定加热电路的通电与断电该系统具有硬件成本低,控温精度高,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;双向可控硅。 目录 摘要 1 第1章 绪论 4 1.1课题的提出 4 1.2系统设计目的及要求 4 1.3课题的分析与设计思路 5 第2章 温度控制系统的概述 7 2.1微机控制系统简介 7 2.2电加热炉温度控制系统的特性 7 2.3电加热自动控制原理 8 第3章 系统电路分析硬件 9 3.1温度检测电路 9 3.2电源设计电路 9 3.3 RS232/485转换电路 10 3.4 PWM式键盘接口电路 12 3.5可控硅调功电路 13 第4章 芯片介绍 15 4.1单片机AT89C51介绍 15 4.2 MC14499芯片介绍 15 4.3 197芯片 16 4.4 74HC4060芯片 17 第5章 系统控制算法仿真 18 5.1飞升曲线 18 5.2 PID算法仿真 19 第6章 MCGS组态 23 6.1MCGS?的整体结构 23 6.2 MCGS软件的功能和特点 23 6.3 MCGS组态过程 24 第7章 系统的程序设计 26 7.1系统主程序 26 7.2系统中断服务程序 36 7.3系统PID子程序 37 第8章 附录 41 8.1参考资料 41 8.2大林仿真程序 41 8.3系统程序 42 8.4硬件设计总图 44 第9章 总结 45 第1章 绪论 1.1课题的提出 近年来随着计算机在社会各领域的渗透,单片机的应用正在不断地走向深入,同时也带动了传统控制检测的更新与发展。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用,仅单片机方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构,以及具体应用对象特点的软件结合,以作完善。单片机控制系统由微机和工业生产对象两大部分组成。 随着新技术的不断开发与应用,近来单片机发展十分迅速,其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。尤其在工业控制、自动化仪器仪表、计算机系统接口、智能化外设等领域发展很快。它的应用对于产品升级换代、机电一体化都具有重要意义。在工业生产中,电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。其中,温度控制也越来越重要。在工业生产的很多领域中,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。采用单片机对温度进行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。 1.2系统设计目的及要求 本设计的目的是通过本课题设计,懂得综合运用单片机及接口技术、微机原理、微电子技术和锻炼动手操作能力,掌握运用能力,学习论文的写作方法和步骤。掌握电加热炉温度控制系统的组成及原理,掌握各部分的功能及作用,了解单片机的发展前景。 本设计的温度系统有以下要求: 1测温范围 :0℃-100℃ 2. 测温分辨力0.2℃ 3测温准确度:±1℃ 4测温点数:可以扩展到8点 5温度显示:采用4个7段段数码管 6温限则进行灵活设定 1.3课题的分析与设计思路 分析硬件电路主要包括:加热及控制电路部分,数据采集和模/数(A/D)转换处理部分,键盘和显示器部分,单片机与各部分的接口处理部分。软件设计主要由温度控制的算法和温度控制程序组成。 温度是工业生产中常见的工艺参数之一,任何物理变化和化学反应过程都