单片机实现电阻炉温度的控制 -接口电路设计

《单片机实现电阻炉温度的控制 -接口电路设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、燕山大学课程设计说明书摘要本文用8031单片机实现电阻炉温度的控制，重点介绍接口电路的设计。电阻炉是一类使用非常广泛的工业设备，利用单片机实现温度的实时控制，对提高劳动生产率和产品质量，节约能源都有着积极意义。本控制系统是对水加热的控制过程，工作时水的温度由数字温度计和精密放大器放大至0~5v电压信号，由ADC0809转换成单片机所能接受的数字信号，此信号与温度的给定值比较得到温度偏差，通过PID控制算法运算得到控制量，此控制量通过对可控硅触发角的控制，来调节加在电阻炉上的电压的通断时间以达到控温的目的。系统的给定值等参数可由键盘输入，并可以随时修

2、改，给定温度和PID的参数可显示在LED上。关键词：单片机；电阻炉；控制;接口电路-36-燕山大学课程设计说明书目录第一章概述31.1题目来源及意义31.2电阻炉温度控制系统的结构工作原理3第二章电阻炉温度控制系统的硬件设计62.1硬件电路设计原则62.2单片机的选择62.2.18031芯片介绍72.2.28031的引脚介绍72.3单片机程序存储器的扩展92.3.1地址译码器的选择92.3.2程序存储器的设计92.4温度检测接口电路设计102.4.1数字温度计的选择102.4.2AD转换器的接口电路设计122.5键盘、显示器接口电路152.5.1显

3、示器接口电路152.5.2键盘接口电路172.6报警接口电路182.7电阻炉温度控制执行机构的设计19第三章温度控制算法213.1温度控制算法213.2采样周期T的确定24第四章软件设计254.1接口软件设计254.2PID程序设计26第五章结论33-36-燕山大学课程设计说明书第一章概述1.1题目来源及意义热处理设备是实现热处理工艺的基础和保证，直接关系到热处理技术水平的高低和工件质量的好坏。对热处理技术的基本要求是：先进、可靠、经济、安全，能满足热处理工艺的要求，并保证工艺的稳定和再现性，节省能源，保护环境，改善劳动环境，降低生产成本，提高机械

4、化和自动化水平。在工业领域，如冶金、机械、建材及化工等部门，都有大量使用各种炉窑，如用于热处理的加热炉，用于熔化的坩埚炉等。炉窑运行时，温度是需要测控的最基本参数。不同的炉窑，加热方法与所用燃料有所差异，但被控对象都可归于有纯滞后的一阶惯性环节。温度以往多采用归仪表加接触器的断续控制，存在不少固有的缺点。为了提高产品质量与数量，节约能源，改善劳动环境，并且随着科学技术的发展，上述对设备对温度控制要求越来越高，除要求有较高的控制精度外，还要求能对温度的上升速度及下降速度进行控制，显然应用常规仪表方法难以满足这些要求。然而，随着电子技术的发展，特别是单

5、片机计算机的出现，对上述被控制对象采用功能强、体积小、价格低的智能化温度控制装置进行控制成为现实。本文将介绍用单片机对热水电阻炉进行温度控制的过程。1.2电阻炉温度控制系统的结构工作原理系统原理图如图1.1所示。整个系统由四部分组成，即：8031单片机系统；温度检测通道；输出控制通道及报警显示系统。工作时，温度由集成温度传感器AD590转换成电流信号，经运放放大至0-5v的电压信号，由ADC0809转换成单片机所能接受的数字信号，此信号与温度的给定值比较得到温度的偏差，通过PID控制器运算，此控制量经可控硅控制加在电阻炉上的电压的通断时间，以达到控

6、温目的。系统的给定值、PID参数由键盘输入，并可以随时修改，给温度和采样温度同时显示在LED上。图1.1电阻炉温度控制系统原理框图一、输入通道a、温度检测及放大在温度控制系统中，温度检测及放大任务通常用温度变送器来完成。为了降-36-燕山大学课程设计说明书低成本，简化结构，本系统采用了OP07型温度变送器的输入回路部份，这输入回路是一平衡电桥，它与AD590热电偶配合使用，实现温度零点迁移。不平衡电桥的输出信号经精密放大器放大到A/D转换所需标准信号，根据热电偶分度号和量程的不同，可选择和调整放大器的反馈电阻以改变放大倍数，从而实现了温度标准信号的

7、转换。B、A/D转换A/D转换功能由AD0809完成，它是一种逐次逼近式8路模拟输入、8位数字量输出的A/D转换器。在这里我们将接到8031的转换结束信号OEC经一个与非门接8031的INT0，置外部中断为边沿触发方式，这样，每次A/D转换结素时都将结果送入数据存贮区。由于炉温度化缓慢，输入通道中没有设置采样保持器。二、输出通道执行机构采用可控硅控制器，单片机只须输出能改变可控硅控制周期内的通断时间就行了，因此省去了D/A转换器，仅用了一条I/O线，通过软件支持，在这条I/O线上输出一个高电平宽度在控制周期内随调节值变化的方波信号，从而达到控温的目

8、的。三、单片机基本系统及I/O扩展16K存贮器EPROM（27128）通过一片地址锁存器74LS373与数据总线与8031