电阻炉温度控制系毕业设计.doc

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1、）电阻炉温度控制系毕业设计目录第1章概述11.1电阻加热炉介绍11.2电阻加热炉温度控制系统的目的和意义11.3电阻加热炉的特点与展望11.4控制算法21.4.1模糊控制21.4.2神经网络31.5PID控制算法31.6电阻加热炉温度控制系统设计的指导思想51.7系统主要技术参数5第2章方案论证62.1单片机的选择72.2温度传感器的选择72.2.1热电阻82.2.2集成温度传感器82.2.3热电偶82.3检测放大电路的选择102.3.1采用差分放大电路102.3.2电压比较器方案102.3.3使用普通集成运算放大电路102.4模数转换电路的选择112.

2、4.1采用V/F转换器112.4.2采用双积分型A/D转换器MC14433112.4.3采用逐次逼近型A/D转换器AD574A122.5键盘的设计122.5.1独立式按键接口122.5.2矩阵式键盘接口132.6显示器的选择152.7接口芯片8255A1765）第三章硬件电路设计203.1主控制器8051单片机203.1.18051单片机的主要功能如下203.1.28051单片机的优点203.1.38051单片机的时钟和复位电路213.1.48051单片机的引脚图223.2前向通道的设计233.2.1温度检测电路233.2.2模数转换电路253.3后向通

3、道的设计283.4接口电路的设计30第4章系统软件设计324.1PID计算程序324.2程序设计344.2.1主程序设计344.2.2中断程序的设计354.2.3键盘输入子程序流程图384.2.4显示子程序流程图394.3数字滤波子程序404.3.1数字滤波的优点404.3.2数字滤波的常用方法404.3.3几种滤波方法的比较44总结45致谢46参考文献47附录1:电阻炉温度控制硬件电路49附录2:程序清单5065）第1章概述1.1电阻加热炉介绍电阻加热炉和一般燃烧炉相比具有占地小，无污染，操作管理方便，易于控制质量和热效率高等优点。电阻加热炉是热处理生

4、产中应用最广泛的加热设备，这样在加热时均温过程的测量与控制就成为关键性的技术，促使人们更加积极地研究控制热加工工艺过程的方法。电阻加热炉的温度控制具有升温单向性，大惯性、大滞后、时变性等特点。其升温、保温是依靠电阻丝加热，降温则是依靠环境自然冷却。随着电力工业的稳定发展和机械、电子和食品等工业的发展，电阻炉的比重和功能亦将不断增加。电阻加热炉是典型的工业过程控制对象，在我国有着广泛的应用。1.2电阻加热炉温度控制系统的目的和意义在工业领域，如冶金、机械、建材及化工等部门，都大量使用各种炉窑，如用于热处理的加热炉，用于熔化金属的塔锅电阻炉等。炉窑运行时，温

5、度是需要测控的最基本参数。不同炉窑的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。温度以往多采用常规仪表加接触器式的断续控制，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，已逐步采用微机控制技术。本文将应用目前性能价格比较高的8051单片机，对电阻炉进行温度控制。电阻炉是一类量大而广的工业设备，利用单片机实现炉内温度的实时控制、数字显示，对于提高劳动生产率和产品质量，节约能源等都有着积极意义。1.3电阻加热炉的特点与展望在电力稳定的供应条件下，电热炉和燃料炉相比有许多优点，特别是不需要燃料贮存、输送及燃烧后灰

6、渣和庞大的烟气排放、净化等装置，从而有占地小、装置65）简单、操作管理方便和无CO2、SO2等污染的优点;同时对加热质量较易控制和保证，可按需要进行整体、局部或表面加热，从而质量高和热效率高。由于以上特点，电热炉适合于高级材料和零部件的制造，节能效果亦好，从而在汽车、电机、家电和电子等机电加工组装工业得到广泛应用。今后随着电力工业的稳定发展和加工业和加工高度化与比重的扩大，电阻炉、感应炉和电阻丝加热等将不断发展;在钢铁工业、金属制品和窑业等高能耗部门，随着深度加工、高质量产品和陶瓷材料等的开发，加上对节能和对CO2等的控制，电阻加热炉比重亦将扩大。1.4

7、控制算法1.4.1模糊控制模糊控制利用隶属度函数和模糊合成法则等思想巧妙地综合了人们的直觉经验，从而在其他经典控制理论和现代控制理论不太奏效的场合，如具有纯滞后、大惯性、参数漂移大的非线性不确定分布参数系统中能够实现较满意的控制，所以它至少应是一种有效的补充控制手段。反过来也就是说，模糊控制也并非是一味放之任何系统均有效的“万应药”。假如某系统可由一组线性微分方程很好地加以描述，那么也就没必要使用模糊控制了。可见，模糊控制应用于工业过程控制领域相对来讲更为合适些;另外，量化因子和比例因子的选择也影响着整个系统的品质，这些因素致使简单模糊控制器存在一些缺陷

8、。1.精度不太高。这主要是由于模糊控制表的档级有限而造成，通过增加量化等级数目虽