基于avr单片机的炉温控制系统

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1、万方数据2010矩第12期仪表技术与传成器InstrumentTechniqueandSensor2010No．12基于AVR单片机的炉温控制系统李明(武汉纺织大学计算机科学学院，湖北武汉430073)摘要：各种大功率的电阻炉均具有大惯性、长滞后时间等特性，采用常规PID控制器难以取得较好的控制效果。提出一种基于AVR单片机的炉温控制系统设计方案，该系统控制器采用大林算法。硬件以AVR单片机ATmega8515作为微控制器，用单总线DSl8820芯片采集温度，交流过零触发型固态继电器驱动输出，具有4x4键盘和HSl286

2、4—12液晶显示器。该系统易于扩展成分布式多点温度控制系统。实验结果显示了该方案的有效性。关键词：单片机；炉温；控制系统；大林算法中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1002—1841(2010)12—0086—03ControlSystemforFurnaceTemperatureBasedonAVRLIMing(CollegeofComputerScience，WuhanTextileUniversity，Wuhan430073，China)Abstract：Allkindsofhish-powerelec

3、tricfurnaceshavethecharacteristicsoflargeinertia．10ngdelaytimewhichmal【ethecontrolperformancenotgoodwhentheyareeontroUedbythetraditionalPIDcontroHer．AnATmega8515basedcontrolsystemforfurnacetemperatureWagpresented．ThecontrolsystemusedDahlinalgorithm，andtheATmega85

4、15WagtheMCUofthiscontrolsystem．ThetemperatureWagmeasuredbya1-wirechipDSI8820．andthesignalWagoutputthroughanACzemtriggerSSR．16buttonsandaLCDHSl2864—12werealsodesigned．Thesystemcaneasilybedesignedtobecomeanodeofdistributedmuhipointcontrolsystem．Theexperimentresults

5、showthesolutioniseffective．Keywords：SCM；furnacetemperature；controlsystem；Dahlinalgorithm0引言在冶金、化工、电力、造纸、机械制造和食品加工等生产过程中，经常需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行检测和控制。电阻炉是工业炉的一种，是利用电流通过电热体元件将电能转化为热能来加热或熔化工件或物料的热加工设备，其具有热效率高、热量损失小、加热方式简单、温度场分布均匀、环保等优点，应用十分广泛。但对于各种大功率的电阻炉，均具有大惯性

6、、纯滞后时间长等特性，采用常规PID控制器难以取得良好的控制效果¨-2]。AVR内核单片机将丰富的指令集与32个通用工作寄存器结合起来，所有32个寄存器直接与算术逻辑单元ALU相连接，这种体系结构提高了代码执行效率，使单片机的吞吐量达到传统CISC微处理器的10倍以上口】。AVR单片机的应用领域已经遍及各行各业”1。用AVR单片机对炉温进行控制具有很大的优势和实用价值。1系统总体结构ATmega8515单片机是一种低功耗、高性能、基于增强型RISC架构的8位CMOS微控制器。通过在单个时钟周期内执行强大的指令，ATmeg

7、a8515可在lMHz内达到lMIPS的吞吐量，这样可使系统设计者在功耗与处理速度之间进行优化。ATmega8515单片机具有丰富的硬件资源：8K字节的ISP闪存，512字节EEPROM，512字节片内静态RAM，1个外部存储器扩展接口(最大可到64K字节)，35条通用I／0引脚，32个通用工收稿Et期：2010一∞一17收修改稿日期：2010—09—28作寄存器，2个具有比较模式的灵活定时／计数器，1个可编程同步／异步串行接口USART，1个SPI串口，另外还有3种软件可选择的省电工作模式等¨1，非常适合嵌入式控制系统

8、的需要。文中以AVR单片机ATmega8515为核心，设计了一种炉温控制系统，其结构框图如图1所示。系统主要由温度检测、输出驱动、键盘输入、显示器等几部分组成。计算机通过单总线传感器DSl8820定时对炉温进行测量，温度在单片机中与键盘输入的给定值进行比较，并运行大林控制算法，然后通过改变PWM波的脉宽来调节电阻丝的