基于atc单片机的电加热炉温度控制系统的设计

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1、机电系统控制与测试课程设计报告名称：电加热炉温度控制系统的设计院级：机电工程学院2011级专业班级：机械电子工程1班姓名：郑冬冰学号：201110834138指导教师：梁坚完成日期：2014年6月22日摘要随着国民经济的发展，人们对生活质量的要求越来越高，各种电子产品开始进入人们的生活并成为人们生活不可或缺的一部分，因此对电子产品的自动化控制的要求也越来越高，本设计正是选用了其中具有代表性的电加热炉作为研究对象。本设计以单片机为核心对电加热炉的温度进行监测和控制，采用单片机来对他们控制不仅具有控制方便，简单和灵活性大等

2、优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。为了实现高精度的温度控制，本单片机系统采用PID算法控制，通过控制双向可控硅改变电炉和电源的接通、断开，从而用改变加热时间的方法来实现对温度的控制。本系统由按键显示和温度采样控制以及上下限报警几个模块组成，通过模块间的通信完成温度设定、实际温度和测量温度的显示等功能。本文对系统的硬件、选型、软件中流程控制的实现均有较为详细的阐述，对使用的编程软件也有描述，对于本系统的控制特点也进行总结说明，比较详尽地叙述了整个系统的相关事宜。关键词单片机P

3、ID算法温度控制目录1绪论11.1课题背景及国内外研究概况11.2自动控制理论及其发展21.3课题的建立以及本文完成的主要工作32总体方案设计42.1总体方案的确定42.2系统组成53单片机技术和PID算法63.1AT89C51简介63.1.1单片机的引脚介绍63.1.2单片机的存储结构93.2PID算法介绍103.2.1PID算法的数字化103.2.2PID算法的运用113.3小结124系统硬件设计144.1系统概况144.2功能模块144.2.1单片机控制模块144.2.2数据转换与采集模块A/D0808154.2

4、.3按键选择模块164.2.4显示模块164.2.5报警模块174.2.6输出模块174.3总体方案的实现和元器件清单184.3.1系统的整体设计184.3.2元器件清单194.4小结195系统软件设计215.1Protues7软件概况215.2WAVE6000软件简介235.2.1软件概况235.2.2程序界面235.3子程序设定235.4程序流程245.5程序仿真调试315.5.1WAVE6000仿真调试3115.5.2软硬连调315.6小结326课题特点336.1单片机技术应用336.2PID算法的运用336.3

5、软件的调试仿真337结论34参考文献35附录37致谢501电加热炉温度控制系统的设计1绪论1.1课题背景及国内外研究概况温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。成熟的温控产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它们只能适应一般温度系统控制，而用于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。随着我国经济的发展及加入WTO，我国政府及企业对此都非常重

6、视，对相关企业资源进行了重组，相继建立了一些国家、企业的研发中心，开展创新性研究，使我国仪表工业得到了迅速的发展。随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业。传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。温度是工业对象中的一个重要的被控参数。然而所采用的测温元件和测量方法也不相同；产品的工艺不同，控制温度的精度也不相同。因此对数据采

7、集的精度和采用的控制方法也不相同。传统的控制方式已不能满足高精度，高速度的控制要求，如温度控制表温度接触器，其主要缺点是温度波动范围大，由于它主要通过控制接触器的通断时间比例来达到改变加热功率的目的，受仪表本身误差和交流接触器的寿命限制，通断频率很低。近几年来快速发展了多种先进的温度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。这些控制技术大大的提高了控制精度，不但使控制变得简便，而且使产品的质量更好，降低了产品的成本，提高了生产效率。本系统要求有数据处理，显示功能等,被控对象为一阶惯性环节和一阶积分环

8、节的组合，惯性时间常数为2s，开环增益k=10，温度控制范围为50～150℃。本设计使用单片机作为核心进行控制。单片机具有集成度高，通用性好，功能强，特别是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特优点，在数字、智能化方面有广泛的用途。本系统使用AT89C51单片机，使温度控制大为简便。31.2自动控制理论及其