基于单片机的电阻炉温度控制系统设计

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1、基于单片机的电阻炉温度控制系统设计摘　要：文中介绍了以单片机AT89C52作为核心元件构成的电阻炉温度控制系统的工作原理，详细说明了采用的新型元件，分析了系统硬件结构，最后给出了系统流程图。电子园51单片机学习网0S,tJ3E}r*Xi)YXF关键词：单片机；　电阻炉；　温度测量；　控制系统'o{q4k~$n$v^44606.O

2、$D
br44606１　引言-AQlz(

3、u44606sL8{4g_}/L(J8i44606电阻炉在化工、冶金等行业应用广泛，因此温度控制在工业生产和科学研究中具有重要意义。其控

4、制系统属于一阶纯滞后环节，具有大惯性、纯滞后、非线性等特点，导致传统控制方式超调大、调节时间长、控制精度低。采用单片机进行炉温控制，具有电路设计简单、精度高、控制效果好等优点，对提高生产效率、促进科技进步等方面具有重要的现实意义。本文介绍的温度控制系统的主要技术指标有：温控范围：300℃～1000℃；恒温时间：０～24小时；控制精度：±１℃；超调量<1%。电子园51单片机学习网0xU*Pb@5j(?q电子园51单片机学习网:

5、[1e,J2PO２　整体设计及系统原理电子园51单片机学习网)`~9}e

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7、Y44606本系统由单片机AT89C52、温度检测电路、键盘显示及报警电路、时钟电路、温度控制电路等部分组成。系统中采用了新型元件，功能强、精度高、硬件电路简单。其硬件原理图如图１所示。电子园51单片机学习网8q~1CTLI,HK电子园51单片机学习网%IM,R-F*d5a$@;{$ud

8、~i446062a?Slr8dN
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9、$Ds-D}4poQ                             图1硬件原理图ou2?

10、(Z[44606电子园51单片机学习网8v+aqW
^O6EA7C!R在系统中，利用热电偶测得电阻炉实际温度并转换成毫伏级电压信号。该电压信号经过温度检测电路转换成与炉温相对应的数字信号进入单片机，单片机进行数据处理后，通过液晶显示器显示温度并判断是否报警，同时将温度与设定温度比较，根据设定的PID算法计算出控制量，根据控制量通过控制固态继电器的导通和关闭从而控制电阻丝的导通时间，以实现对炉温的控制。该系统中的时钟电路可以根据要求进行准确计时。6b*u-M%gzbaR-m446062aRMeW44606３　硬件设计电子

11、园51单片机学习网)U*f+[p"P
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12、p.OuH'fl446063.1温度检测电路电子园51单片机学习网1pmEDi4l0IZ^电子园51单片机学习网@)Ij(^&po}本系统采用的Ｋ型（镍铬－镍硅）热电偶，其可测量1312℃以内的温度，其线性度较好，而且价格便宜。Ｋ型热电偶的输出是毫伏级电压信号，最终要将其转换成数字信号与CPU通信。传统的温度检测电路采用“传感器－滤波器－放大器－冷端补偿－线性化处理－Ａ/D转换”模式，转换环节多、电路复杂、精度低。在本系统中，采用的是高精度的集成芯片MAX66

13、75来完成“热电偶电势－温度”的转换，不需外围电路、I/O接线简单、精度高、成本低。Abl7Y2}A44606电子园51单片机学习网3P%a`1Ou#ez`8}CMAX6675是MAXIM公司开发的K型热电偶转换器，集成了滤波器、放大器等，并带有热电偶断线检测电路，自带冷端补偿，能将K型热电偶输出的电势直接转换成12位数字量，分辨率0.25℃。温度数据通过SPI端口输出给单片机,其冷端补偿的范围是-20～80℃,测量范围是0～1023.75℃。表１为MAX6675的引脚功能图。电子园51单片机学习网Ofq@.T#`d

14、%~?N电子园51单片机学习网`?PI&C$ZP[?`?5AC~K,m44606电子园51单片机学习网"V'Ois"m1Ms电子园51单片机学习网Q*Imu/QE

15、K,Y3j电子园51单片机学习网,f+f{H
kms#gU%? 表１MAX6675的引脚功能图电子园51单片机学习网"VPUv:Y#?电子园51单片机学习网Q}5zpY$xi{B6J图２为本系统中温度检测电路。电子园51单片机学习网4B,w3hQ2~tg3Y+E电子园51单片机学习网@:k1O.FD,rq        l6]

16、5EC(s(Q44606PB*k3w*J44606                       图２温度检测电路电子园51单片机学习网l$s5[.X+lZ0q9e2MS