基于單片機的電阻爐爐溫控制系統的研究

論文編號:ZD1219  論文字數:21952,頁數:56  附外文翻譯

摘    要

    本文對工業對象中主要的被控參數電阻爐爐溫進行研究，設計了硬件電路和軟件程序。硬件電路采用了8031單片機對電阻爐的溫度進行檢測和控制，檢測到的模擬信號經補償放大器送入A/D轉換成相應的數字量，經濾波，線性化處理，標度變換后，經LED顯示爐溫。選用8031單片機，軟件程序采用兩重中斷嵌套方式，首先使T0定時器產生每秒一次的定時中斷，作為本系統的采樣周期。在其中斷服務程序中啟動A/D，讀入采樣數據，進行數字濾波，上下限報警處理，PID計算等，然后輸出控制脈沖信號。脈沖的寬度則由T1計數器溢出中斷決定。在等待T1中斷時，將本次采樣數值轉換成對應的溫度值放入顯示緩沖區，然后調用顯示子程序。從T1中斷返回后，再從T0中斷返回主程序并繼續顯示本次采樣溫度，等待下次T0中斷。提出了一種PID控制的方法，即只調節KP一個參數，來實現PID控制。與常規PID三個參數調整相比，省時、高效，為實現簡易的自整定控制帶來方便。電阻爐爐溫為一階慣性純滯后系統，通過MATLAB進行計算機仿真，調節KP的值，得到較為理想的階躍響應曲線。
 本設計系統具有結構先進合理、功能完善、控制精度高、抗干擾能力強、通用性好、使用方便等特點，具有很好的社會經濟效益。

 關鍵詞:  電阻爐  PID調節  計算機仿真  溫度控制
 
                 
Abstract

   In this paper, we study the temperature of resistor-furnace which is a main controlled Parameter  in the industrial object，and hardware and software are designed. The microcontroller 8031 is used in hardware and dual interrupt nesting mode in software. Adopt 8031 single chip microcomputer in design to carry out detection and control for the temperature of resistance stove . A new PID control technique，only adjusting one Parameter KP for achieving PID control，is developed. Comparing with common PID adjusted by three Parameter， it’s high efficiency and convenient for simple auto-tuning control. The temperature of resistor-furnace is a one-order inertial Pure lagging system .By making computer simulation with MATL AB and adjusting KP，we obtain a satisfied step response curve.
    The system have many advantages such as the structure is advance and reasonable, the function is perfects , the control precision is high , the ability of interference rejection is strong ,the versatility is good and so on .the social benefit of system is very good.

Key words: resistor-furnace  PID adjuster   computer simulation   temperature control

目      錄
第1章  緒  論 1
1.1  引  言 1
1.2  系統概述 2
第2章  方案論證 3
2.1  系統硬件方案論證 3
2.1.1  單片機的選擇 3
2.1.2  顯示器顯示方式的選擇 3
2.1.3  A/D轉換芯片的選擇 4
2.1.4  傳感器的選擇 4
2.1.5  總體方案論證 5
2.2  控制算法的選擇 5
第3章 系統硬件設計 7
3.1  電阻爐爐溫控制系統原理圖 7
3.2  溫度檢測電路的設計 8
3.2.1  溫度傳感器 8
3.2.2   AD595 8
3.3  A/D轉換芯片 10
3.3.1  ADC0809 簡介 10
3.3.2  ADC0809與8031接口電路設計 11
3.4  鍵盤/ 顯示電路設計 11
3.4.1  8155H接口芯片簡介 11
3.4.2  8155H接口芯片的擴展 13
3.4.3  8155H實現鍵盤/顯示接口電路的設計 13
3.5  溫度控制電路 14
3.6  上下限報警電路設計 16
3.7  電源電路設計 16
第4章  系統軟件設計 18
4.1  控制規律 18
4.2  程序設計 18
4.2.1  主程序設計 18
4.2.2  數字濾波子程序 20
4.2.3  標度變換和漂移誤差的自校準 26
4.2.4  PID程序設計 27
4.2.5  采樣程序設計 28
4.2.6  鍵盤顯示程序設計 29
第5章  抗干擾設計 33
5.1  硬件系統抗干擾設計 33
5.2  軟件系統抗干擾設計 34
第6章  計算機仿真 36
6.1  仿真模型建立 36
6.2  仿真結果 37
第7章  結  論 39
參考文獻 40
致  謝 41
附錄一   程序清單 42
附錄二   系統硬件圖 56