單片機電阻爐溫度控制系統設計

電子機電論文編號:JD522 論文字數:20406,頁數:45   程序:C語言

目   錄

1緒論 1

1.1課題研究的目的和意義   1

1.2國內外發展概況  1

1.2.1經典控制技術階段   2
1.2.2現代控制理論階段   2
1.2.3智能控制技術階段   2
2單片機溫度控制系統的硬件設計  6
2.1單片機溫度控制系統的工作原理  6
2.2MCS-51單片機  7
2.2.1MCS-51單片機的特點及功能  7
2.2.2MCS-51單片機內部資源   7
2.2.3MCS單片機的引腳及其功能  8
2.3溫度檢測元件和變送器   10
2.3.1熱電偶的選擇   10
2.3.2熱電偶測溫原理   10
2.3.3熱電偶測溫的冷端補償  11
2.3.4溫度檢測及放大  12
2.4A/D轉換電路及其接口技術   13
2.4.1A/D轉換器工作原  13
2.4.2 ADC0809轉換器及其與單片機接口電路  15
2.5顯示電路  16
2.5.1 8279顯示芯片   16

2.5.2 LED顯示器及其接口技術  17
2.5.3鍵盤/顯示器電路   19
2.6溫度過零觸發檢測控制電路  20

2.6.1過零穩態檢測電路  20

2.6.2觸發脈沖輸出電路  21

2.6.3晶閘管主回路  22

2.7報警與指示電路  22
3.系統的軟件設計   24

3.1系統主程序  24

3.2溫度檢測與標度變換子程序  25

3.3PID參數整定方法   28
3.3.1PID整定概述   28

3.3.2比例、積分、微分系數的作用  29

3.3.3衰減曲線法  29

3.4數字調節器的設計  31

3.4.1電阻爐的數學模型  31

3.4.2調節器的選擇及參數計算  31

3.4.3溫度控制算法及程序設計  32

3.5數字觸發器的設計  34

3.5.1數字觸發器的組成和工作原理  34

3.5.2準備程序  34

3.5.3觸發中斷服務程序  34

結束語  37

致  謝  38

參考文獻  39

附  錄  40

附錄A原理圖  40
附錄 B程序  41

摘   要
本設計采用了MCS-51系列單片機軟硬件的結合達到對溫度的控制，不僅具有控制方便、組態簡單和靈活性大等優點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術指標。電阻爐爐溫控制是這樣一個反饋調節過程：由單片機定時對爐溫進行檢測，經A/D轉換芯片得到相應的數字量和需要的爐溫量得到偏差，通過對偏差的處理獲得控制信號，去調節爐子的加熱功率，在本系統中單片機采用了運用較為廣泛的PID控制算法，把檢測溫度和人們輸入的期望溫度相比較，然后通過PID控制算法，計算出系統在本工作周期內應該導通的波頭數，由此調節輸入功率，從而達到控制溫度的目的。在測定和控制溫度的過程中可以通過LED顯示器顯示溫度的變化過程，同時連上報警裝置，達到安全，時實的控制溫度的效果。使得該系統設計合理、功能完善、性能優越，在實際生產中應用效果良好。
關鍵詞：MCS-51單片機；溫度控制；PID；電加熱爐