单片机电阻炉温度控制系统设计

范文编号:JD522 范文字数:20406,页数:45   程序:C语言

摘   要
本设计采用了MCS-51系列单片机软硬件的结合达到对温度的控制，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。电阻炉炉温控制是这样一个反馈调节过程：由单片机定时对炉温进行检测，经A/D转换芯片得到相应的数字量和需要的炉温量得到偏差，通过对偏差的处理获得控制信号，去调节炉子的加热功率，在本系统中单片机采用了运用较为广泛的PID控制算法，把检测温度和人们输入的期望温度相比较，然后通过PID控制算法，计算出系统在本工作周期内应该导通的波头数，由此调节输入功率，从而达到控制温度的目的。在测定和控制温度的过程中可以通过LED显示器显示温度的变化过程，同时连上报警装置，达到安全，时实的控制温度的效果。使得该系统设计合理、功能完善、性能优越，在实际生产中应用效果良好。
关键词：MCS-51单片机；温度控制；PID；电加热炉

目   录

1绪论 1

1.1课题研究的目的和意义   1

1.2国内外发展概况  1

1.2.1经典控制技术阶段   2
1.2.2现代控制理论阶段   2
1.2.3智能控制技术阶段   2
2单片机温度控制系统的硬件设计  6
2.1单片机温度控制系统的工作原理  6
2.2MCS-51单片机  7
2.2.1MCS-51单片机的特点及功能  7
2.2.2MCS-51单片机内部资源   7
2.2.3MCS单片机的引脚及其功能  8
2.3温度检测元件和变送器   10
2.3.1热电偶的选择   10
2.3.2热电偶测温原理   10
2.3.3热电偶测温的冷端补偿  11
2.3.4温度检测及放大  12
2.4A/D转换电路及其接口技术   13
2.4.1A/D转换器工作原  13
2.4.2 ADC0809转换器及其与单片机接口电路  15
2.5显示电路  16
2.5.1 8279显示芯片   16

2.5.2 LED显示器及其接口技术  17
2.5.3键盘/显示器电路   19
2.6温度过零触发检测控制电路  20

2.6.1过零稳态检测电路  20

2.6.2触发脉冲输出电路  21

2.6.3晶闸管主回路  22

2.7报警与指示电路  22
3.系统的软件设计   24

3.1系统主程序  24

3.2温度检测与标度变换子程序  25

3.3PID参数整定方法   28
3.3.1PID整定概述   28

3.3.2比例、积分、微分系数的作用  29

3.3.3衰减曲线法  29

3.4数字调节器的设计  31

3.4.1电阻炉的数学模型  31

3.4.2调节器的选择及参数计算  31

3.4.3温度控制算法及程序设计  32

3.5数字触发器的设计  34

3.5.1数字触发器的组成和工作原理  34

3.5.2准备程序  34

3.5.3触发中断服务程序  34

结束语  37

致  谢  38

参考文献  39

附  录  40

附录A原理图  40
附录 B程序  41

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