电阻炉温度控制系统设计1

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1、摘要：文屮介绍了以单片机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，分析了系统换件结构，最后给出了系统流程图。关键词：单片机；电阻炉；温度测量；控制系统1引言电阻炉在化工、冶金等行业应川广泛，因此温度控制在工业生产和科学研究中具有重要总义。其控制系统属于一阶纯滞后环节，具冇大惯性、纯滞后、非线性等特点，导致传统控制方式超调人、调节时间长、控制精度低。采用单片机进行炉温控制，具冇电路设计简单、精度高、控制效杲好等优点，对捉高生产效率、促进科技进步等方面具冇重要的现实意义。本文介

2、绍的温度控制系统的主要技术指标冇:温控范围:3（x）r〜1000°C；恒温时间：0〜24小时；控制粘度：±l°c；超调量＜1%O2整体设计及系统原理本系统由单片机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。图1硬件原理图在系统中，利用热电偶测得电阻炉实际温度并转换成亳伏级电压信号。该电床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，通过液品显示器显示温度并判断是否报警，

3、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耍求进行准确计时。3换件设计3.1温度检测电路本系统采用的K型（银馅一银硅）热电偶，其可测量1312°C以内的温度，其线性度较好，而且价格便宜。K型热电偶的输出是亳伏级电压信号，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川“传感器一滤波器一放大器一冷端补偿一线性化处理一A/D转换”模式，转换环节多、电路复杂、椿度低。在木系统屮，采用的

4、是高精度的集成芯片MAX6675來完成“热电偶电势一温度叩勺转换，不需外围电路、I/O接线简单、精度高、成木低。MAX6675是MAXIM公司开发的K世热电偶转换器，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°C。温度数据通过SPI端口输出给单片机，其冷端补偿的范用是・20〜80°C,测量范用是0〜1023.75C。表1为MAX6675的引脚功能图。引脚号名称功能1GND接地端2T-热电偶负极（使用时接地）3T+热电偶正极4VCC*w.

5、corp〕、已“I,比中子开发畀源师5SCK于常為钟输入端6CS片选信号7SO数据串行输出端8NC悬空不用表1MAX6675的引脚功能图图2为木系统小温度检测电路。T+

6、当P2.5为高电平时，MAX6675开始进行新的温度转换。在应用MAX6675时，应该注意将其布置在远离其它I/O芯片的地方，以降低电源噪声的彩响；MAX6675的T-端必须接地,而n•和该芯片的电源地都是模拟地，不要和数字地混淆而影响芯片读数的准确性。3.2时钟电路力系统屮需要准确显示升温时间、恒温时间等，因而选用了时钟芯片DS12887构成定时电路來完成对时间的准确计时。DS12887具有时钟、闹钟、12/24小时选择和闰年自动补偿功能；包含有1OE的时钟控制寄存器、4B的状态寄存器和114B的通用RAM；具有可编

7、程方波输出功能;报警中断、周期性中断、时钟更新中断可由软件屏蔽或测试。使用时不需任何外围电路，并具有良好的外围接口。在本系统中，DS12887的地址/数抑复用总线与单片机的P0口和连。通过处时器中断，CPU每隔0.4秒读一次DS12887的内部时标寄存器，得到当前的时间，并送到液晶显示器进行显示。每当电阻炉从一个状态转入另一个状态，CPU通过DS12887把时间清零,重新开始计时。此外，通过DS12887,还可以设定电阻炉的加热时间和恒温时间。电路如图3中所示。+5ZWWxwww.51kai(s无忧屯了开O123451

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