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江苏城市职业学院
毕业设计（论文）
（届）
设计（论文）题目 单片机控制电阻炉温控系统 办 学 点 （系） 江苏城市职业学院常州办学点 专班学学起地指
导
教生讫
姓日
业 机 电 一 体 化 级 10 机 电（1）班 号 100201350815 名 沈 猛 期 2013年1月23号—2013年4月25号 点 本 校 师 冯严冰 职称
年月日
江苏城市职业学院教务处制
单片机控制电阻炉温控系统
摘要:
随着社会的发展，单片机因其高可靠性和高性价比，在工业控制系统、智能化仪器仪表和智能接口等领域内应用极为广泛。本文介绍的是以PC机为控制核心的炉温控制系统的设计。介绍了电阻炉的工作原理及常规测温的方法；介绍了PC机在温度控制中对数据的采集、处理的相关知识；分析了系统的软、硬件结构及工作原理；基于单片机控制的电阻炉温度控制系统是一种智能型控制系统。该系统由89C51单片机及其复位电路，晶振电路，总线收发电路，译码电路，温度传感器与系数接口，显示电路，存储器及接口电路组成控制器，以温度为被控制量的闭环控制系统，适用于大功率的电阻锅炉。一种基于单片机的大动态范围、温度传感器的设计研制，将被测温度信号由模拟量转换为数字量，利用单片机系统达到高精度的要求，整个系统有非线性校正、LED显示和键盘输入等功能。
单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！ 关键词：
单片机；电阻炉；PID算法；温度测量与控制
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单片机控制电阻炉温控系统
目录
前 言 ??????????????????3 第一章 系统概述 ??????????????????4 第二章 系统总体方案设计 ??????????????????7
2.1 确定系统任务 ??????????????????7 2.2 系统组成与工作原理 ??????????????????7 2.3 电阻炉的数学模型及炉温控制要求?????????????????7 第三章 硬件设计 ??????????????????8
3.1 主机电路的设计 ??????????????????8 3.2 电源部分 ??????????????????8 3.3 温度检测及补偿放大电路 ??????????????????8
3.4 放大电路 ??????????????????9 3.5 A/D转换电路 ????????????????? 9 3.6 过零检测电路设计 ??????????????????10 3.7 晶闸管触发电路设计 ??????????????????11 3.8 声光报警电路设计 ??????????????????11 3.9 LED动态扫描显示电路 ??????????????????12 3.10 键盘设置电路 ??????????????????13 第四章 软件设计及调试仿真 ??????????????????14 4.1 主程序设计 ??????????????????14 4.2 键盘设置子程序的设计 ??????????????????14 4.3 显示子程序的设计 ??????????????????14 4.4 数据采集 ??????????????????14 4.5 PID参数的计算、过零控制及定时控制????????????????14 4.6 程序清单 ??????????????????17 4.7 调试与仿真 ??????????????????27 结束语 ??????????????????28 参考文献 ??????????????????29
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单片机控制电阻炉温控系统
前言
加热炉温度的控制在生产过程中是十分重要的，电阻丝是热电阻炉的发热体。大多采用仪表测量温度，并通过控制交流接触器的通断时间比例来控制加热功率。由于模拟仪表本身的测量精度差，加上交流接触器的寿命短，通断比例低，故温度控制精度低，且无法实现按程序设定的升温曲线升温和故障自诊断功能，因此目前要对传统的温度控制方法进行改造，用微机取代常规控制已成必然。这种系统控制精度高、重复性好、自动化程度高，可以大大提高产品质量和减轻工人的劳动负担。
这种控制的主要目的是在工艺允许的条件下尽量降低过剩空气量，保证加热炉高效率燃烧。简单的控制方案是通过测量烟道气中的含氧量，组成含氧量控制系统,或设计燃料量和空气量比值调节系统,再利用含氧量信号修正比值系数。含氧量控制系统能否正常运行的关键在于检测仪表和执行机构两部分。现代工业中都趋向于用氧化锆测氧技术检测烟道气中的含氧量。应用时需要注意测量点的选择、参比气体流量和锆管温度控制等问题。加热炉燃烧控制系统中的执行机构特性往往都较差，影响系统的稳定性。一般通过引入阻尼滞后或增加非线性环节来改善控制品质。
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。
在智能温度测量与控制电器中，单片机起了智能控制部件作用。本设计为单片机控制电阻炉温控系统，系统智能控制部分由单片机及其相关的外围电路组成，外围电路包括温度检测以及补偿放大电路、A/D转换电路、过零检测电路、晶闸管触发电路、声光报警电路、LED动态扫描电路和键盘设计电路。
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