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《电热锅炉温度控制器的设计开题报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、电热锅炉温度控制器的设计开题报告一、开题报告背景和意义随着现代控制技术的发展，在工业控制领域需要对现场数据进行实时采集，在一些重要场合对数据采集的要求更高，例如在电厂、钢铁厂、化工领域的生产中都需要对大量数据进行现场采集，而温度采集又是其中极为重要的部分，因此，需要一种高精度、低成本的数据采集与控制系统。温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制,有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量,因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。二、开题报告任务的主要内容完成温度测量与PID控制算法等相关资料
2、的收集整理；完成电路原理图的设计；完成印刷电路板设计与制作；完成软件设计；完成软件与硬件的联调，实现设计功能；完成对制作实物的测试；完成毕业设计报告。在这项开题报告中本人主要完成硬件部分的设计工作。三、已具备的条件学院实验室拥有单片机程序下载板、PROTUS程序仿真软件、PROTEL99SEPCB制作软件、MED控制可控硅的通断以实现对锅炉温度的控制。实际温度和设定温度可通过显示器显示。1.硬件设计方案硬件电路主要有两大部分组成：模拟部分和数字部分：从功能模块上来分有：主机电路、数据采集电路、键盘显示电路、控制
3、执行电路.(1)主机电路的设计主机选用51系列单片机STC89C51来实现,利用单片机软件编程灵活、自由度大的特点,力求用软件完善各种控制算法和逻辑控制。本系统选用的STC89C51芯片时钟可达12MHz,运算速度快,控制功能完善。其内部具有128字节RAM,而且内部含有4KB的flashROM不需要外扩展存储器,可使系统整体结构更为简单、实用。(2)I／0通道的硬件电路的设计就本系统来说,需要实时采集水温数据,然后经过A／D转换为数字信号,送入单片机中的特定单元,然后一部分送去显示;另一部分与设定值进行比较,
4、通过PID算法得到控制量并经由单片机输出去控制电热锅炉加热或降温。（3）数据采集电路的设计数据采集电路主要由高精度温度传感器AD590,高精度运算放大器0P07,74LS373,12位A/D转换器AD574A等组成。为了达到测量高精度的要求,选用温度传感器AD590,AD590具有较高精度和重复性(重复性优于0．1℃,其良好的非线形可以保证优于0．1℃的测量精度,利用其重复性较好的特点,通过非线形补偿,可以达到0.1℃测量精度.)超低温漂移高精度运算放大器0P07将温度一电压信号进行放大,便于A／D进行转换,以
5、提高温度采集电路的可靠性。（4）电控制执行电路的设计该系统的执行元件为可控硅，可控硅可以线性调节实现对水温的控制。单片机输出与电炉功率分别属于弱电与强电部分,需要进行隔离处理,这里采用光耦元TLP521在控制部分进行光电隔离,此外采用变压器隔离实现弱强电的电源隔离。单片机通过P输出来控制可控硅的通断，从而控制可控硅上的交流通路达到控制电炉功率的目的。(5)键盘及显示的设计根据设计要求，本系统设置了5个按键，按键AN1,AN2,AN3,AN4,AN5的功能定义如表1所示。键盘采用软件查询和外部中断相结合的方法来设
6、计,低电平有效。按键AN3与P3.2相连,采用外部中断方式,并且优先级定为最高;按键AN5和AN4分别与P1.7和P1.6相连,采用软件查询的方式;AN1则为硬件复位键,与R、C构成复位电路。显示采用3位共阳LED静态显示方式,显示内容有温度值的十位、个位及小数点后一位,这样可以只用P3.0(RXD)口来输出显示数据,从而节省了单片机端口资源,在P1.4口和P3.1(TXD)的控制下通过74LS164来实现3位静态显示。数字电路硬件部分见图2。2.系统软件设计系统的软件由三大模块组成：主程序模块、功能实现模块和
7、运算控制模块。（1）主程序模块在主程序中首先给定PID算法的参数值,然后通过循环显示当前温度,并且设定键盘外部中断为最高优先级,以便能实时响应键盘处理;软件设定定时器T0为1秒定时,在无键盘响应时每隔1秒响应一次,以用来采集经过A／D转换的温度信号;设定定时器T1为嵌套在T0之中的定时中断,初值由PID算法子程序提供。（2）功能实现模块以用来执行对可控硅及电炉的控制。功能实现模块主要由A／D转换子程序、中断处理子程序、键盘处理子程序、显示子程序等部分组成。（3）运算控制模块运算控制模块涉及标度转换、PID算法、
8、以及该算法调用到的乘法子程序等。五、预期目标完成电热锅炉温度控制器的硬件电路设计和软件设计，最后完成电热锅炉温度控制器的整机调试，制作的实物实现如下设计功能：测量精度小于±5%,控制精度小于±8%,超调整量小于±10%；锅炉可以升温也可以降温；实时显示当前温度值，三位数码管显示，包含一位小数；具有越限报警功能；采用PID控制算法。请继续阅读相关
