电气工程及其自动化专业【毕业设计】电阻炉温度控制系统硬件设计

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1、（20__届）本科毕业设计电阻炉温度控制系统硬件设计27摘要电阻炉被广泛运用于当今国民经济发展中，而大功率的电阻炉则运用于各种工业生产过程中。温度控制系统是自动控制系统中很常见的一种控制类型，温度控制系统在工业、农业及人们的日常生活中起到非常重要的作用，研究它具有重要意义。本设计采用8051作为主控制芯片。用8155接口电路用于键盘/LED显示器接口，通过可控硅调功器实现温度控制电路。在给定周期内，8051改变可控硅管的接通时间便可改变加热丝功率，达到调节温度的目的。系统采用PID温度控制算法达到控制温度的目的。关键词：单片机，温度控制，PID调节27TheHardwareDesignofR

2、esistanceFurnaceTemperatureControlSystemAbstractResistancefurnaceiswidelyusedforthenationaleconomydevelopment,andhigh-powerresistancefurnaceisusedforindustryproductionprocess.Temperaturecontrolsystemisthemostcommoncontrolsystemtypeofautomaticcontrolsystem.Itmakesanimportantfunctiononindustry,agricu

3、lture,andpeople′sdailylife.So,itisimportanttoresearchthistask.Thisdesignchooses8051asthemaincontrolchip,8155interfacecircuitforthekeyboard/LEDdisplayinterface,andviaSCRadjustabledynamometercontroltemperature.Inagivencycle,8051couldchangetheheaterstrippowerthroughcontroltheSCRadjustabledynamometercl

4、osingtime,andhitthemarkofcontroltemperature.ThissystemadoptsPIDtemperaturecontrolarithmetictocontroltemperature.Keywords:Singlechip，TemperatureControl,PIDadjustment27目录摘要IIIAbstractIV1绪论11.1课题的背景及意义11.2电阻炉温度控制技术国内外发展现状11.3课题研究的主要内容与基本要求21.3.1主要内容21.3.2基本要求22电阻炉温度控制系统总体设计方案32.1系统的主要任务与目标32.2系统的原理32.

5、2.1电阻炉电加热原理32.2.2炉温自动控制原理32.3电阻炉温度控制系统的总体设计43系统硬件设计63.1系统结构图63.28051单片机63.3单片机的8155接口电路103.4温度传感器123.5A/D转换器133.6温度检测电路153.7可控硅温度控制电路183.8显示电路和报警电路194PID温度控制214.1PID基本控制原理214.2PID控制算法225系统软件设计245.1主程序245.2中断服务程序245.3功能模块程序255.4资源分配26结论27参考文献28致谢29271绪论1.1课题的背景及意义电阻炉是工农业生产中常用的电加热设备。它广泛应用于冶金、机械、石油化工、

6、电力等行业，大功率的电阻炉应用于各种工业生产过程中。各个领域对电阻炉温度控制的精度、稳定性、可靠性等要求也越来越高，温度控制技术也成为现代科技发展中一项重要技术。温度控制电路广泛应用于社会生活的各个领域，所以对温度进行控制是非常有必要和有意义的。1.2电阻炉温度控制技术国内外发展状况温度控制技术发展共经历了三个阶段：一、定制开关控制；二、PID控制；三、智能控制。定制开关控制方法的原理是若所测温度比设定温度低，则开启控制开关加热，反之则断开控制开关。这种控温方法简单没有考虑温度变化的滞后性、惯性，导致系统控制精度低、超调量大、震荡明显。PID控制温度的效果主要取决于P、I、D三个参数，对于控

7、制大滞后、大惯性、时变性稳定系统，控制品质则难以保证。电阻炉是由电阻丝加热升温，靠自然冷却降温，当电阻炉温度超调时无法靠控制手段降温因而电阻炉温度控制具有非线性、滞后性、惯性、不确定性等特点。目前国内成熟的电阻炉温度控制系统是以PID控制器为主，PID控制对于小型实验用的电阻炉控制效果良好，但对于大型工业电阻炉就难以保证电阻炉控制系统的精度、稳定性等。智能控制是一类无需人的干预就能独立驱动智能机械而实现其目标