电加热炉温度微机控制系统课设

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1、.课程设计说明书No1电加热炉温度微机控制系统沈阳大学...课程设计说明书No2引言电加热炉随着科学技术的发展和工业生产水平的提高，已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用，并且在国民经济中占有举足轻重的地位。而温度是工业对象中一种重要的参数，特别在冶金,化工，机械各类工业中，广泛使用各种加热炉，热处理炉和反应炉等。由于控制系统本身的动态特性，基本上都属一阶纯滞后环节，因而在控制算法上亦基本相同。实践证明，用微型计算机对电热炉进行控制，无论在提高产品质量和数量，节约能源，还是在改善劳动

2、条件等方面都显示出无比的优越性。沈阳大学...课程设计说明书No31系统设计及其工作原理1.1设计内容用微型计算机设计一个电热炉温度控制系统对一个空间进行温度控制。在室内安装六个测温点，测温范围在0℃到1000℃，超过1000℃或低于0℃进行越限报警。1.2系统工作原理整个加热炉的温度控制系统采用典型的反馈是闭环设计，系统框图如图1所示：图1电加热炉温度微机控制系统框图数字控制器的功能采用80C51实现，执行器的作用由可控硅实现，温度有采样由热电偶实现，温度的测量采用变送器实现。炉温控制的基本原理

3、是：改变可控硅的导通角即改变电热炉加热丝两端的有效电压，有效电压可在0—14v内变化。温温度传感器是通过一只热敏电阻及其放大电路组成，温度越高其输出电压越小。外部LED灯显示的数字表示检测的温度。如果超过1000℃或低于0℃进行越限报警。2系统硬件的设计本电加热炉温度微机控制系统结构主要由单片机控制器、A/D转换器、可控硅输出部分、热电偶传感器、温度变送器以及被控对象组成。如图2沈阳大学...课程设计说明书No4图2电加热炉温度微机控制系统框图本系统采用80C51最为该控制系统的核心，实现对温度的

4、采集，检测和控制。单片机控制A/D转换器，接收由A/D转换器转换得到的二进制温度数据，并对其进行数字滤波，标度变换和显示。并与最大温度和最小温度作对比，如果大于最大温度或小于最小温度，就进行报警。如果在0~1000v，则对炉温进行控制。2.1电源部分的设计本系统所需电源有220V交流电、直流5V电压和低压交流电，故需要变压器、整流装置和稳压芯片等组成电源电路。电源变压器是将交流电网220V的电压变为所需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变为脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，

5、必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。但这样的电压还随电网电压波动（一般有+-10%左右的波动）、负载和温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后,还需要接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压稳定。整流装置采用二极管桥式整流，稳压芯片采用78L05,配合电容将电压稳定在5V，供控制电路、测量电路和驱动执行电路中弱电部分使用。除此之外，220V交流电还是加热电阻两端的电压，通过控制双向可控硅的导通与截止来控制加热电阻的功率。低压交流电即变压器二次侧

6、的电压，通过过零检测电路检测交流电的过零点，送入单片机后，由控制程序决定双向可沈阳大学...课程设计说明书No5控硅的导通角，以达到控制加热电阻功率的目的。2.2检测部分的设计在检测装置中，温度检测采用热电偶，采用三线制接法，采样电路为桥式测量电路，经测量电路采样后输出2~5V电压，再经模数转换芯片ADC0809进行转换，变为数字量后送入单片机进行分析处理。热电偶是利用其任何两种不同的导体或半导体组成的闭合回路，如果将它们的两个接点分别置于温度不同的热源中，则在该回路就会产生电动势的工作原理。由于

7、其测量准确度高、测量范围大、复现性和稳定性好等,被广泛用于温度测量中（注意冷端补偿）。电炉的温度先由热电偶温度传感器检测并转换成微弱的电压信号，温度变送器将此弱信号进行非线性校正及电压放大后，送至A/D转换器转换为数字量，此数字量经过单片机数字滤波误差校正及查表等处理后，得到电炉内的实测温度值，温度检测原理如图3.图3温度检测原理图2.3A/D转换器的设计ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑

8、控制和定时电路组成。本设计中只需要用到ADC0809的一个通道即可，故将ADC0809的输入通道选通地址A、B、C均接地（即只使用输入通道IN0）。ADC0809的工作时钟为500KHz，由于单片机的ALE能自动输出单片机时钟频率的1/6（即当单片机的时钟晶振选择12MHz时，ALE自动输出2MHz时钟信号），ADC0809的时钟信号通过对单片机ALE的输出时钟进行四分频得到，进行四分频的器件可采用集成有两个二分频器的74LS74。单片机的PA口作ADC0809的控制口，P0口作转