电气控制课程设计报告

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1、摘要本次电气课程设计的内容是应用计算机的实时监控和温度测量技术，采用单片机编写软件配合外围显示电路、键盘电路进行温度的设定、显示、监测、控制；采用DS18B20温度传感器进行温度检测；采用继电器作为弱电系统与强电系统的接口实现电阻炉炉温的实时监控。其宗旨是将所学的基本理论知识应用于实践，例如自动控制原理、数字电路、模拟电路、单片机原理、计算机控制技术等多门课程可以在本次课程设计中得到综合应用，能深刻的领悟了“弱电控制强电”的基本思想，在今后的工作和学习中将会起到积极作用。在最后系统的检测中，设定温度分别

2、为35℃、40℃、55℃、60℃的情况下，误差为0.2℃，很好了满足课题及实际应用的要求。关键词单片机SCM-SingleChipMicrocomputer/MCU-MicroControllerUnit温度控制temperaturecontroller强电forceelectricity弱电weakelectricityXXXI目录0引言1课题综述1.1课题内容1.2课题要求及技术指标1.3元器件清单2系统整体设计3硬件设计3.1单片机最小系统3.2数码管显示模块3.3键盘模块3.4报警电路模块3.5

3、继电器控制模块3.6温度传感器DS18B20模块4软件设计4.1主程序设计4.2数码管显示程序4.3键盘扫描程序4.4DB18B20通信程序5系统合成与检测5.1系统综合连接5.2系统功能综述5.3系统检测6结论参考文献附录单片机C语言源程序XXXI0引言温度是农业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此温度控制是工业现代化的重要任务。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式、燃料、控制方案也有所不同。近年来随着热处理工艺广泛应用于加工过程，热处理中温度

4、的控制精度和控制规律的优劣直接影响到热处理工艺的好坏。电阻炉热处理工艺中应用最多的加热设备，研究电阻炉温度控制方法有常规的温度仪表控制、模拟控制和计算机智能控制。温度仪表不能满足热处理工艺的要求，温度仪表以来实验者的调节，不能精确地按照给定的温度要求来控制；在模拟控制系统中，PID算法对大惯性、纯滞后、非线性、时变性大的电阻炉温度控制系统存在一定的缺陷，反映在控制曲线的超调量过大、动态性能不稳定。例如，其升温单向性是由于电阻炉的升温保温是依靠电阻丝加热，降温则是依靠环境自然冷却，当其温度一旦超调就很难用

5、控制手段使其降温，因而很难用数学方法建立精确地模型和确定参数，无法达到温度智能调节控制的理想效果。综上，采用计算机进行智能控制能够克服以上的种种缺点，而且还有很多优势，例如它的体积小、质量轻、价格便宜，应用和开发十分的便利，它在最大限度上以软件代替了复杂硬件电路连接，是系统的结构更加简单，便于安装和使用，在系统综合调试时，只需更改相应的软件程序来提高控制算法的精度，而不必调整硬件电路，缩短了研发的周期，节约了时间，能在短期内获得更大的市场利益。通过不断改进控制算法使控制系统的稳定性、准确性、快速性等指标

6、得到平衡，使电阻炉温度控制达到超调量小、稳定精度高的优良控制效果，很好地满足了热处理工艺的要求。本课程设计报告详细的论述了课题设计条件、系统整体设计、硬件电路设计、软件控制算法设计和系统最后的合成与检测，并附有单片机程序和详细的操作方法。由于系统的复杂性和硬件使用要求以及人力、时间等方面的制约，考虑到系统的实时性和运算能力，系统并没有采用复杂的处理算法和控制算法，一切以实用为主。对于温度控制算法还有待进一步的研究和改进。同时，在电路保护方面的设计有待进一步地学习和实践。单片微机是单片微型计算机SCMC（

7、SingleChipMicroComputer）的译名简称，在国内也常简称为“单片微机”或“单片机”。它包括CPU、RAM、ROM、中断系统、定时器/计数器、串行口和I/O等。除了工业控制领域，单片微机在家用电器、电子玩具、通信、高级音响、图形处理、语言设备、机器人、计算机等各个领域迅速发展。目前单片微机的世界年产量已超过100亿片，而在中国大陆地区的年应用量已达6亿多片。8051是美INTEL公司在1980年推出的MCS-51系列的第一个成员，MCS是INTEL公司的注册商标。其它公司生产的以8051

8、为核心单元的其它派生单片微机只能称为8051系列。80C51系列包括Intel公司的MCS-51，又包括了以8051为核心单元的世界许多公司生产的单片微机，比如PHILIPS的83C552及51LPC系列等、SIEMENS的SAB80512等、AMD(先进微器件公司)的8053等、OKI(日本冲电气公司)的MSM80C154等、ATMEL公司的89C51等、DALLAS公司的DS5000/DS5001等、华邦公司的W78C51及W77C51