电阻炉温度控制系统的设计大学论文.doc

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1、电炉温度控制系统设计摘要热处理是提高金属材料及其制品质量的重要技术手段。近年来随工业的发展，对金属材料的性能提出了更多更高的要求，因而热处理技术也向着优质、高效、节能、无公害方向发展。电阻炉是热处理生产中应用最广泛的加热设备，加热时恒温过程的测量与控制成为了关键技术，促使人们更加积极地研制热加工工业过程的温度控制器。此设计针对处理电阻炉炉温控制系统，设计了温度检测和恒温控制系统，实现了基本控制、数据采样、实时显示温度控制器运行状态。控制器采用51单片机作为处理器，该温度控制器具有自动检测、数据实时采集处理及控制结果显示等功能，控制的稳定性和精度上均

2、能达到要求。满足了本次设计的技术要求。关键词：电阻炉，温度测量与控制，单片机目录一、绪论-1-1.1选题背景-1-1.2电阻炉国内发展动态-1-1.3设计主要内容-2-二、温度测量系统的设计要求-3-2.1设计任务-3-2.2系统的技术参数-3-2.3操作功能设计-4-三、系统硬件设计-5-3.1CPU选型-5-3.2温度检测电路设计-5-3.2.1温度传感器的选择-5-3.2.1.1热电偶的测温原理-6-3.2.1.2热电偶的温度补偿-7-3.2.2炉温数据采集电路的设计-7-3.2.2.1MAX6675芯片-7-3.2.2.2MAX6675的测

3、温原理-7-3.2.2.3MAX6675与单片机的连接-8-3.3输入/输出接口设计-9-3.4保温定时电路设计-10-3.4.1DS1302与单片机的连接-11-3.5温度控制电路设计-11-系统硬件电路图-13-四、系统软件设计-14-4.1软件总体设计-14-4.2主程序设计-14-4.3温度检测及处理程序设计-15-4.4按键检测程序设计-17-4.5显示程序设计-19-4.6输出程序设计-20-4.7中值滤波-21-五、结论-22-参考文献-23-一、绪论1.1选题背景在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、流速、流量、压力和开关量都是常

4、用的主要被控参数。例如：在机械制造、电力工程、化工生产、造纸行业、冶金工业和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。其中温度控制在生产过程中占有相当大的比例，即使日常生活中的电热水器、空调、微波炉、电烤箱等家用电器也同样需要温度监控。可见温度控制电路广泛应用于社会生活的各领域，所以对温度进行控制是非常有必要和有意义的。准确地测量和有效地控制温度是优质、高产、低耗和安全生产的重要条件。1.2电阻炉国内发展动态电阻炉是热处理生产中应用最广泛的加热设备，它在机械、冶金等行业的生产中占有十分重要的地位，温

5、度控制质量的好坏将直接影响着热处理产品的产量和质量，对于提高生产率和节约能源也有举足轻重的意义。我国对电阻炉的控制进行了广泛的研究始于上世纪80年代，随着微型计算机控制技术的发展，电阻炉计算机控制逐步进入实用化阶段。目前，国内电阻炉控制系统的研究现状如下：(1)采用先进的控制设备随着单片机、可编程控制器与工业控制机等先进控制系统的发展，逐步取代了以前大规模的继电器、模拟式控制仪表。单片机也因其极高的性价比而受到人们的重视和关注，获得广泛地应用和迅速地发展。单片机具有体积小、重量轻、控制功能强、价格低与开发方便等优点。单片机应用的意义不仅在于它的广阔

6、范围及所带来的经济效益，更重要的意义在于，单片机的应用从根本上改变了控制系统传统的设计思想和设计方法。以前采用硬件电路实现的大部分控制功能，现在可以用单片机通过软件的方法来实现。以前自动控制中的PID调节，现在可以用单片机实现具有智能化的数字计算控制、模糊控制和自适应控制。这种以软件取代硬件并能提高系统性能的控制技术称为微控技术。(2)采用新的控制方法对传统的负反馈、单一PID控制系统做了多种补充，从而使控制性能更佳。-24-同时，越来越多的控制系统采用新的控制方法如：模糊控制、神经网络控制、才遗传算法控制、最优控制、自整定PID参数控制器、自适应

7、控制和自校正控制器等。1.1设计主要内容设计分析了炉温的特性和单片机炉温控制系统的工作原理，完成了以AT89S5l单片机为控制器，控制系统包括温度数据采集电路、功率控制输出电路、键盘与显示接口电路和声光报警等电路的硬件电路设计，实现了温度数据采集、处理、显示、状态切换、定时保温、系统的故障自诊断和超限声光报警等功能。-24-二、温度测量系统的设计要求电阻炉温度控制系统应具备温度测量、显示、过限报警等功能，并要求具有良好的稳定性、高控制精度，以满足热处理对温度的需求。系统设计时，首先确定系统的设计目标，确定温度控制器的规格与技术指标，这对于明确设计的

8、目的性和控制功能的逻辑性有重要的意义。然后设计系统的相关的操作规范及运行参数，为硬件设计和软件设计确定具体的目标。2.1设