电加热炉计算机温度测控系统设计-计算机课程设计

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1、计算机控制技术课程设计报告题目:电加热炉计算机温度测控系统设计学院：计算机科学技术专业：计算机科学与技术学生姓名：学号：21年级：指导教师：2016年5月目录第一章引言2第二章系统工作原理3第三章硬件设计部分43.1电源部分43.2A/D转换电路43.3温度采样测量部分63.4LED显示电路63.5功能键73.6信号输出电路8第四章软件设计部分94.1系统总程序设计94.2A/D转换器程序流程图口4.3LED显示模块程序流程图124.4报警模块程序设计124.5键盘模块程序设计134.6控制对象数学模熨13心

2、得体会15参考文献16第一章引言温度是工业对象屮的很重要参数的广泛应用在冶金、化工、机械各类加热炉热、处理炉和反应炉等工业中。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。对于这样一个具有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点的控制对彖，很难用数学方法建立精确的数学模型，因此用传统的控制理论和方法很难达到好的控制效果。单片机以其高可靠性、高性能价格比、控制方便简单和灵活性人等优点，在工业控制系统、智能化仪器仪

3、表等诸多领域得到广泛应用。釆用单片机进行炉温控制，可以提高控制质量和自动化水平。本系统的单片机炉温控制系统结构主要市单片机控制器.可控硅输出部分.传感器、温度变送器以及被控对象组成。系统硬件结构框图如图2.1所示。其丄作原理：炉温控制程序及温度与热电偶电势之间的对于关系表存放在EPROM2746中，双向可控硅采用过零触发方式。触发脉冲由过零同步脉冲形成电路提供。在每个工作周期T内的工作占空比与单片机输出的门控脉冲信号决定。键盘与显示器用于各种参数的设置和显示。热电偶•与放大器将被测温度转换成热电势信号并放大，

4、再市A/D转换器换成相应的数字量供单片机识别处理。单片机每隔一定时间要启动一次A/D转换、采样一次现场温度，将温度数据与给定温度W进行比较，得到温差，再根据偏差的大小和正负，通过PID控制算法送出1个相应脉冲，让一定数量的触发脉冲在高电平上通过控制门去触发可控硅,送入8031,通过键盘显示来去控制温度。同时反应炉温的热电偶的电势，经冷端补偿后送〔放大器放大，其电压范围为0〜10V,将此电压经多路开关送入12位A/D转换器后，计算机通过数据口获得相应的表征炉温的数字量。该数字量经数字滤波、线性化处理以及标度变换

5、后，一方面通过LED显示炉温，另一方面当采样周期到达时，与设定温度进行比较，再做PD/PID运算；根据运算结果。计算机通过I/O口改变控制脉冲宽度，从而改变双向可控硅在一个固定的控制周期T内导通的时间（或交流电的周波数），即改变电加热炉的平均输入功率，以此达到控温的目的。电源51单片机AZD转换器LED显示〉温度给定值固态继电器温度控制图2・1系统硬件结构框图第三章硬件设计部分3.1电源部分本系统所需电源有220V交流市电、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

6、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，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到半滑的直流电压。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、滤波电路之丿乙还需要接稳压电路。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泄。整流装置采用二极管桥式整流，稳压芯片采用78L05,配合电容将电压稳泄在5V,供控制电路、测量电路和驱动执行电路屮弱电部分使用。除此Z外

7、，220V交流市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，送入单片机丿G由控制程序决圧双向可控硅的导通角，以达到控制加热电阻功率的目的。3.2A/D转换电路本系统采用的是12位A/D转换器AD574,这是一种高性能的12位逐次逼近式A/D转换器，在此设计中采用AD574转换器对信号进行模/数转换。工作流程是：当由传感器传过來模拟信号经放大器放大后，送到AD574转换器转换成单片机能够识别的数宁信号。其电路图

8、如图3・1及.+5V+15)574P3228127226325424523622721820919101811171216131514P0.3ZICSP0.2P01—OP30P0.0P3LP0.71v<「cP0.6—Oo—V-Z卜P0.5P0.4P0.3o▼I—P0.21R13P0.1rP0.0oIN-4R12oINH卜1wJL・V106.6KB?▽图3.2.2A/D574电路及与单片机的