电加热炉温度控制系统设计

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1、武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书目录1设计任务及要求12系统总体方案设计12.1控制系统组成13硬件电路设计23.1电路原理图23.2器件介绍33.2.1AT89C51单片机33.2.2MAX1241模/数转换器43.2.3LM016L液晶显示器53.2.4光电耦合器53.2.5其他所用器件64软件设计84.1控制系统程序流程图84.2控制程序设计95运行结果95.1仿真及结果96心得体会10参考文献12附录13武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书电加热炉温度控制系统设计摘要：为了适应工业控制发展的需要，本文在分析单片机对电加热炉温度控

2、制的基础上，从该系统的基本性能和基本操作出发，将整个系统分为温度测量、A/D转换、单片机系统、键盘操作系统、温度显示电路、报警电路、D/A转换等若干个功能模块。同时分别阐述其结构体系、工作原理、设计、集成方法以及它们之间的共性和特点。由于温控技术与自动化技术的发展非常迅速，本文一方面结合实际应用经验，力求做到较为系统和全面的介绍系统设计与实施技术；另一方面尽可能反应出温控系统的发展趋势，以及其先进性和实用性。关键词：电加热炉；单片机；温控武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书1设计任务及要求设计一个电路系统，通过温度传感器检测外界的温度，然后经放大接

3、入A/D，和键盘设置的温度值进行比较，来调节控制器对加热器进行控制，使温度保持在设定温度附近，并通过LED显示温度值，如果出现温度异常，通过嗡鸣器进行报警。以实现温度设置输入、温度显示、温度异常报警、加热执行器控制等功能。设计目的：1)掌握A/D转换与单片机的接口连线；2)掌握数据采集电路设计方法；3)掌握LED显示与键盘的设计方法；设计要求：1）画出控制系统结构框图；2）选择合适元器件进行电路设计，画出电路原理图；3）画出系统功能实现流程图；4）编写控制程序。2系统总体方案设计2.1控制系统组成根据系统的控制要求，本系统由温度检测电路、A/D转换器ADC

4、0808、单片机AT89C51、键盘输入及报警电路、执行电路等部分组成。系统中采用了新型元件，功能强，结构较简单，控制精度高，人机界面直观方便，应用十分灵活。在系统中，键盘先设定温度初始值，A/D转换器将测得电加热炉温度转换成与炉温相对应的数字信号进入单片机，单片机进行数字处理后，将温度设定温度比较，判断是否报警，同时根据设定的PID算法算出控制量来调节控制器对加热器进行控制。设计电加热炉温度控制系统结构框图如图2-1所示。16武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书监控单片机系统温度显示温度测量电炉执行电路图2-1系统结构图3硬件电路设计3.1电路原

5、理图总电路原理图如图3-1所示图3-1总电路原理图16武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书3.2器件介绍3.2.1AT89C51单片机AT89C51是一种低损耗、高性能、CMOS八位微处理器，而且在其片种还有4k字节的在线可重复编程快擦快写程序存储器，能重复写入/擦除1000次，数据保存时间为十年。它与MCS-51系列单片机在指令系统和引脚上完全兼容，不仅可完全代替MCS-51系列单片机，而且能使系统具有许多MCS-51系列产品没有的功能。AT89C51可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低了系统成本。只要程序长度小于

6、4k，四个I/O口全部提供给用户。可用5V电压编程，而且写入时间仅10毫秒，仅为8751/87C51的擦除时间的百分之一，与8751/87C51的12V电压擦写相比，不易损坏器件，没有两种电源的要求，改写时不拔下芯片，适合许多嵌入式控制领域。AT89C51芯片提供三级程序存储器锁定加密，提供了方便灵活而可靠的硬加密手段,能完全保证程序或系统不被仿制。另外，AT89C51还具有MCS-51系列单片机的所有优点。128×8位内部RAM，32位双向输入输出线,两个十六位定时器/计时器，5个中断源,两级中断优先级，一个全双工异步串行口及时钟发生器等。AT89C51

7、有间歇、掉电两种工作模式。间歇模式是由软件来设置的,当外围器件仍然处于工作状态时,CPU可根据工作情况适时地进入睡眠状态,内部RAM和所有特殊的寄存器值将保持不变。这种状态可被任何一个中断所终止或通过硬件复位。掉电模式是VCC电压低于电源下限，当振荡器停止振动时，CPU停止执行指令。该芯片内RAM和特殊功能寄存器值保持不变，一直到掉电模式被终止。只有VCC电压恢复到正常工作范围而且在振荡器稳定振荡后，通过硬件复位、掉电模式可被终止。AT89C51系列引脚功能AT89C51有40引脚双列直插（DIP）形式。其与80C51引脚结构基本相同，其逻辑引脚图如图3-

8、2所示。16武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书图3-28