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温度控制系统方案 温度控制系统方案 温度控制系统方案 温度控制系统设计方案 １ 引 言 温度是工业过程控制中主要的被控参数之一，在冶金、化工、建材、食品、石油等工业中，工艺过程所要求的温度的控制成效直接影响着产品的质量。关于不同场所、不同工艺、所需温度高低围不同、精度不同，则采纳的测温元件、测温方法以及对温度的控制方法也将不同，跟着电子技术和微型计算机的快速发展，微机丈量和控制技术获取了快速的发展和宽泛的应用。愈来愈显示出其优胜性。 跟着集成电路技术的发展， 单片微型计算机的功能不停增强， 很多高性能的新式机种不停浮现出来。单片机以其功能强、体积小、靠谱性高、造价低和开发周期短等长处，成为自动化和各个测控领域中广 泛应用的器件，在温度控制系统中，单片机更是起到了不行代替的核心作用。在工业生产中，如用于热办理的加热炉、用于消融金属的坩锅电阻炉等，都用到了电阻加热的原理。 基于单片机技术应用的宽泛性和优胜性，温度控制的重要性， 因此设计一种较为理想的温度控制系统是特别有价值的。本文就是依据这一思想来睁开的。 1.1 系统设计的目的和任务 系统设计的目的 经过本次毕业设计 , 主要想达到以下目的： 增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论方面的理解。 2. 掌握单片机的部功能模块的应用，如准时器 / 计数器、中止、片外存贮器、 I/O 口等。 认识和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现，为此后工作中设计和实现单片机应用系统打下基础。 熟习闭环控制系统的构成原理及单片机ＰＩＤ算法的实现方法。 系统设计的任务 1． 查阅资料，弄清楚所要解决的问题的思路，确立设计方案。 2． 系统硬件电路设计。 3． 系统有关软件设计。 4． 仿真切现温度参数设定、变换、显示等功能。 5． 依照对象模型设计控制器参数， 6． 系统调试与剖析；并依照调试结果予以完美。 1.2 毕业设计论文安排 论证系统设计方案，设计系统原理图。 系统硬件设计与测试。 绘制软件设计流程图，设计软件功能模块并调试。 系统仿真与调试。 系统调试，并依照调试结果完美设计。 系统方案的论证与原理图设计 2.1 系统方案论证 方案一：采纳 8031 芯片作为控制核心，以 ADC0809做模数变换，采纳 LED显示目前的温度和设定 的温度，经过必定的算法来控制输出，进而来控制炉温。此方案的弊端是 8031 芯片部没有程序储存器， 在硬件设计中需要外扩展程序储存器，这样硬件电路比较复杂。在软件设计时的读取数据比较麻烦。 方案二：采纳 AT89C51芯片作为控制核心，以 ADC0809做模数变换，并用 LED显示目前的温度和设 定的温度，设置复位键和设定温度键，经过 PID 算法来控制输出，进而达到控制炉温的目的。此方案的 长处是系统简洁简要，硬件电路比较简单；弊端是所测的温度精度不高。 方案三：采纳 PLC西门子 300 来作为控制核心，并用 LED显示目前的温度和设定的温度，经过必定 的算法来控制输出，进而达到控制炉温的目的。此方案的长处是硬件电路简单，系统稳固；弊端是所设 计的系统成本比较高。 综上所述，并联合我们学校实验室的详细状况，选择第二种方案。 2.2 系统设计原理框图 本系统采纳典型的反应式温度控制系统，系统组偏见图 2.1 。图中数字控制器的功能由 AT89C51单 片机实现；由热敏电阻、电桥、 A/D 变换器构成输入通道，用于收集炉的温度信号，此中热敏电阻采纳 mf12-26 型号，它将温度信号转变为阻值变化信号再经电桥变为 0~5v 标准电压信号，以供 A/D 变换用； 变换后的数字量与炉温的给定值数字化后进行比较，即可获取实质炉平和给定炉温的误差；炉温的设定 值由键盘输入。由单片机构成的数字控制器按最小拍进行计算，计算出所需要的控制量。数字控制器的 输出经标度变换后送给由 p3.0 经过 t0 调制的 PWM波送至 SSR，进而改变电阻炉单位时间电压导通的百 分比 , 进而控制电阻炉加热功率，起到调温的作用。 显示 SSR SCR 电 AT89C51 阻 炉 键盘 AD 变换 温度收集 图 2.1 温度控制系统构成原理框图 3 硬件电路的设计 3.1 温度控制器的选择 控制器选择目前市场上最流行的也是笔者最熟习的  atmel  企业的 AT89C51单片机。 AT89C51 是一种 带 4K字节闪耀可编程可擦除只读储存器  （ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable  Read Only Memory） 的低电压，高性能  CMOS8位微办理器。该器件采纳  ATMEL高密度非易失储存器制造技术制造，与工业标 准的  MCS-51指令集和输出管脚相兼容。因为将多功能  8 位  CPU