基于单片机的电加热炉的温度测量与控制系统的设计毕业论文_自动化毕业设计

基于单片机的电加热炉的温度测量与控制系统的设计毕业论文

2021-04-27更新

摘 要

目前电加热炉的温度控制技术已经非常成熟,早已成为了工业生产的一个重要组成部分。基于单片机的电加热炉温度控制系统一般通过传感器检测实时温度,并通过ADC0808将采集到的温度电压信号转换为数字信号传输至单片机中待处理。设计系统一般分为单片机总控制系统,温度采集测量电路,模数转换电路,按键设置电路数码管显示温度电路,及时报警电路等功能模块。这样设计的系统具有低成本、高控制精度的特点,同时也有可靠性高,抗干扰性强的优点。

不同区域的温度范围内,温度传感器,控制精度是不一样的。同样的场景一般都比较复杂,有些人无法接近,有些人不需要监控。的总的温度控制是复杂的,因此一个通用的温度控制系统的设计具有重要的意义。众所周知,电加热炉是一个复杂的工业对象,它具有非线性、滞后性高、时变以及强耦合性的固有特性,传统的电子电路及PID控制难以达到理想的控制效果,但是随着传感器技术和单片机技术的不断发展与应用,智能化的温度测控系统也逐渐被各行业采纳,它提供了高精度的控制系统,改善了工业生产,并且也在不断完善与发展。

关键词:电加热炉;单片机;智能;温度控制

Design of Temperature Control System of an Electric Heating Furnace Based on Single-Chip Microcomputer

ABSTRACT

At present, the temperature control technology of electric heating furnace is already very mature, and has already become an important part of industrial production.. Based on the single chip microcomputer electric heating furnace temperature control system in general are detected by the sensors real-time temperature, the temperature and voltage signals and the ADC0808 collected conversion for digital signal is transmitted to the MCU to be. System design of general microcomputer control system, measuring temperature acquisition circuit, analog digital conversion circuit, key settings circuit digital tube display circuit temperature, timely alarm circuit and other functional modules. This system has the characteristics of low cost and high accuracy, and has the advantages of high reliability and strong anti-interference..

Temperature range, temperature sensor, control accuracy is different in different regions.. The same scene is generally more complex, some people can not be close, some people do not need to monitor. The total temperature control is complex and therefore a general design of the temperature control system is of great significance. As is known to all, the electric heating furnace is a complex industrial object, it is nonlinear, lag of high, time-varying and strong coupling of the inherent characteristics, traditional electronic circuit and PID control is difficult to achieve the ideal control effect, but with the development and application of technology of sensor and single-chip computer, intelligent temperature measurement and control system has gradually been adopt. It provides high precision of the control system, improve the industrial production, and also in the continuous improvement and development.

Keywords: Electric heating furnace; SCM; Intelligent; Temperature control

目 录

1 绪论 1

1.1 研究目的和意义 1

1.2 国内外研究概况 1

1.3 课题的分析与设计思路 2

1.3.1 温度检测 2

1.3.2 温度控制 2

1.3.3 单片机选择 3

2.1 硬件设计总体思路 5

2.2 硬件设计模块 5

2.2.1 温度采集模块 5

2.1.2 驱动模块 6

2.1.3 ADC0808模数转换模块 7

2.1.3 显示模块 8

2.1.4 单片机模块 9

2.2 总体设计图及元件清单列表 11

2.2.1 总设计图 11

2.2.2 元件清单 13

3 系统软件设计 14

3.1 程序流程 14

3.1.1 主程序流程图 14

3.2.2 采样子程序流程图 16

3.2.3 滤波子程序流程图 19

3.2.4 显示子程序流程图 21

3.2.5 按键选择流程图 24

3.2.6 PID控制子程序流程图 25

3.2.7 T1中断程序流程图 28

3.2 仿真调试 29

3.2.1 WAVE6000调试 29

3.3.2 硬件仿真调试 30

4 总结 32

致 谢 33

参考文献 34

1 绪论

1.1研究目的和意义

随着工业水平的提高和科技的进步,电加热炉在各个行业都得到了广泛的应用,而传统的控制手段并不能达到精准方便的控制效果,单片机控制炉温的应用不仅升华了控制质量更加提高了自动化程度,对促进了国民经济的发展有着至关重要的作用,是工业生产中很重要的被控参数之一。控制温度测量,温度和保温温度是单片机温度测量系统的关键。日常生活中,广泛应用于地热、空调、电热水器。以及其他家庭房间温度测量和工业设备温度测量中。当前对于微机测量及控制技术的研究得到了广大的发展和应用,采用单片机作为控制核心的系统在温度采集及控制方式方面的发展应用改善了当前生产生活中对温度控制效果的需要水平。近年来,温度测量的概念在理论中的发展较为成熟,然而在实际中,由于存在着各种不定因素的干扰,所以如何能够精准地进行温度控制,仍然需要在发展中不断探索[1]

1.2国内外研究概况

当前,虽然国内的很多行业已经广泛应用了温度控制系统,但与一些发达国家,如德国、美国、日本等相比,国内生产的温度控制器的整体水平任然不够高。主要表现在“点”的控制与常规PID控制器的成熟产品的温度控制,可以适应一般控制系统的高温,然而智能控制的情况下,国内对于自适应控制仪表的技术研究还有所欠缺,随着中国经济的发展和加入WTO,我国政府以及各企业度非常重视温控方面的研究,同时也成立了专门的资源重组企业,进行仪器仪表的开发设计,并且迅速得到发展[2]

最近几年,随着新型技术在供应链管理的不断发展以及革命性的微机技术的兴起,单片机的应用已经渗透到电力,冶金,化工,建材,机械,食品,石油等行业。传统的控制方式存在精度差费时费力的缺点,但是随着单片机的发展应用很大程度上改善了温度采集与测控的技术。温度是工业对象中最重要的参数。温度测量元件和测量的方法,然而是不一样的;不同的产品的过程中,温度控制的精度要求也天差地别。因此需要各种不一样的数据采集精度及控制方式,传统的控制方式比如接触式温度控制,一般被应用与测量表面温度,其最大的缺点在于温度被控范围不能太广,原因是其测量方式是通过与热源接触的通断时间来改变加热功率以此达到比例调节的控制,由仪器本身和交流接触器的误差极限的生活,通过故障频率很低。近年来,各种先进的温度控制方式的发展使得工业生产和生活水平有了很大幅度的提高[3]

1.3课题的分析与设计思路

本设计中硬件电路包括:单片机,数据采集和A/D转换部分,键盘与显示器,加热及控制电路。软件设计主要分为温度控制的PID算法以及温度控制的程序。

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