基于数字pid的电阻炉温度控制系统设计

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1、成绩评定表学生姓名班级学号专业自动化课程设计题目基于数字PID的电阻炉温度控制系统设计评语组长签字：成绩日期年月日课程设计任务书学院信息科学与工程学院专业自动化学生姓名班级学号课程设计题目基于数字PID的电阻炉温度控制系统设计实践教学要求与任务:1）构成电阻炉温度控制系统2）数字PID设计3）绘制原理图4）仿真或实验调试5）撰写实验报告工作计划与进度安排:1）第1-2天，查阅文献，构成电阻炉温度控制系统2）第3-4天，数字PID设计3）第5-6天，绘制原理图4）第7-9天，仿真或实验调试5）第10天，撰写实验报告指导教师：201年月日专业负责人：201年月日学院教学副院长：201年月日摘

2、要在工业生产过程中，往往需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉的温度进行检测和调节，因此需要一种合适的系统对其温度进行精确控制，由于单片机具有低功耗、高性能、可靠性好、易于产品化等特点，因此采用单片机对温度进行控制不仅节约成本，控制方法灵活多样，并且可以达到较高的控制精度，从而能够大大提高产品的质量，因此单片机被广泛应用在中小型控制系统中。本论文以电阻炉为研究对象，开发了基于单片机的温度控制系统。本温度控制系统按功能分主要包括温度传感器模块、数据处理模块、温度显示/设定模块和温度控制模块。温度传感器采用了数字式温度传感器DS18B20，对温度进行实时采样并将模拟信号转换成数字信号返回给单片机

3、。系统可通过键盘对电阻炉水温进行预设，单片机根据当前炉内温度和预设温度进行运算，控制输出宽度可调的PWM方波，并由此控制双向可控硅的导通和关断来调节电热丝的加热功率，从而使水温迅速达到预设值并保持恒定不变。设计过程中，首先进行软件设计和开发，使系统功能模块化并分别通过Proteus软件进行仿真，实现功能后对硬件进行了综合设计，并且反复论证、测试各器件参数以使其稳定运行，最终使得此系统实现了温度的恒温控制。关键词：单片机；温度传感器；可控硅；温度控制目录1绪论11.1简介11.2课题研究的内容及要求21.3设计方案32电阻炉温度控制系统工作原理42.1温度控制总体设计方案42.2温度传感器

4、模块52.2.1DS18B20基本知识52.2.2DS18B20产品的特点62.2.3DS18B20的引脚介绍62.2.4温度采集模块电路图82.3数据处理模块82.3.1单片机的发展方向82.3.2STC89C52系列主要性能参数92.4温度显示模块/设定模块102.4.1温度显示部分112.4.2温度设定部分122.4.3温度显示/设定模块电路图122.5温度控制模块132.5.1可控硅BTA16132.5.2光电偶合器MOC3021162.5.3温度控制模块电路图173系统软件设计193.1系统主程序203.2温度采集子程序213.3显示子程序213.4温度设定子程序223.5控制

5、算法224温度控制系统Proteus仿真234.1仿真说明234.2仿真结果23参考文献261绪论1.1简介现在生活中，及时准确地得到温度信息并对其进行适时的控制，在许多工业场合中都是重要的环节.水温的变化影响各种系统的自动运作，例如冶金、机械、食品、化工各类工业中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的水处理温度要求严格控制。对于不同控制系统，其适宜的水质温度总是在一个范围。超过这个范围，系统或许会停止运行或遭受破坏，所以我们必须能实时获取水温变化。对于，超过适宜范围的温度能够报警。同时，我们也希望在适宜温度范围内可以由检测人员根据实际情况加以改变。单片机对温度的控制是工业

6、生产中经常使用的控制方法。从1976年Intel公司推出第一批单片机以来，80年代单片机技术进入快速发展时期，近年来，随着大规模集成电路的发展，单片机继续朝快速、高性能方向发展。单片机主要用于控制，它的应用领域遍及各行各业，大到航天飞机，小至日常生活中的冰箱、彩电，单片机都可以大显其能。单片机将微处理器、存储器、定时/计数器、I/O接口电路等集成在一个芯片上的大规模集成电路，本身即是一个小型化的微机系统。单片机技术与传感与测量技术、信号与系统分析技术、电路设计技术、可编程逻辑应用技术、微机接口技术、数据库技术以及数据结构、计算机操作系统、汇编语言程序设计、高级语言程序设计、软件工程、数据

7、网络通信、数字信号处理、自动控制、误差分析、仪器仪表结构设计和制造工艺等的结合，使得单片机的应用非常广泛。同时，单片机具有较强的管理功能。采用单片机对整个测量电路进行管理和控制，使得整个系统智能化、功耗低、使用电子元件较少、内部配线少、成本低，制造、安装、调试及维修方便。随着电视监视器材、计算机技术的日益发展，图形监视系统在电视系统或监控场所得到了广泛地应用25。用图形来实时显示被控对象（摄像机、终端设备等）在操作过程中的状态，具有