【正文】 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日注 意 事 項(xiàng)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等）。：任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。、圖表要求：1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫(xiě)字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫(xiě)2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書(shū)寫(xiě)，不準(zhǔn)用徒手畫(huà)3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁(yè)以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它基于單片機(jī)的智能溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要電加熱爐是典型的工業(yè)過(guò)程控制對(duì)象，在我國(guó)應(yīng)用廣泛。電加熱爐的溫度控制具有升溫單向性、大慣性、大滯后、時(shí)變性等特點(diǎn)。其升溫保溫是依靠電阻絲加熱，降溫則是依靠環(huán)境自然冷卻。溫度超調(diào)時(shí)，通過(guò)工人反復(fù)操作調(diào)節(jié)閥很難達(dá)到理想的控制效果。本文就是在不用現(xiàn)場(chǎng)工人操作的前提下，建立以電加熱爐為研究對(duì)象，針對(duì)電加熱爐的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了用計(jì)算機(jī)來(lái)控制電加熱爐溫度的智能控制系統(tǒng)。本文以STC898C52單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)了硬件原理圖及軟件程序。并詳細(xì)論述了各個(gè)硬件組成部分的工作原理，和各部分所使用的元器件，以及各軟件部分流程圖。理論上將其應(yīng)用于電加熱爐的溫度控制系統(tǒng)，可以滿足溫度控制穩(wěn)定性的要求，可以減少操作人員的勞動(dòng)量和帶來(lái)的人為誤差，可以提高產(chǎn)品的熱處理質(zhì)量。關(guān)鍵詞：電加熱爐；溫度控制；單片機(jī)控制Design Of Intelligent Temperature Control System Based on MCSAbstractThe electric heating stove is the typical member of Industrial process control, applies widely in our country. The electric heating stove39。s temperature control has the elevation of temperature unidirectivity, big inertia, big lag, when characteristics and so on denaturation. Its elevation of temperature and the heat preservation are depend upon the resistance wire heating but the temperature decrease depend upon the environment natural cooling. Once its temperature over modulation by workers repeated operation control valves to achieves the ideal control effect with difficulty. The paper is under the premise which without the field operations workers operation control valves, establishes take the electric heating stove as the object of study, in view of the electric heating stove39。s characteristic, designed has controlled heating furnace39。s furnace temperature with the puter control system. This article has designed the hardware schematic diagram and the software procedure take the STC898C52 monolithic integrated circuit as the in detail elaborated each hardware constituent principle of work, uses the primary device with various part, as well as various softwares partial flow general it applies in the electric heating stove temperature control system, may satisfy the temperature control stable request, may reduce the personal error which operator39。s labor and brings, may enhance the product the heat treatment quality. Keywords: electric heating stove。temperature control。MCS conller目 錄摘要 IIAbstract III第一章 緒論 1 1 1 3第二章 電加熱爐智能溫度控制系統(tǒng) 5 5 6 6第三章 電加熱爐智能溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 7 7 7 7 8 8 8 8 ADC0832芯片介紹 10 11 STC89C51特點(diǎn) 11 12 14 14 15 15 16 16第四章 智能溫度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 18 18 18 19 20 23 25 25 27 28 30 31（P）調(diào)節(jié)器 31—積分調(diào)節(jié)器(PI) 32—積分—微分作用調(diào)節(jié)器(PID) 33附錄A 35附錄B 36參考文獻(xiàn) 46致謝 4848第一章 緒論工業(yè)控制的形成和發(fā)展在理論上經(jīng)歷了三個(gè)階段：50年代末起到70年代為第一階段，即經(jīng)典控制理論階段，這期間既是經(jīng)典控制理論應(yīng)用發(fā)展的鼎盛時(shí)期，又是現(xiàn)代控制理論應(yīng)用和發(fā)展時(shí)期。70年代至90年代為第二階段，即現(xiàn)代控制理論階段：90年代至今為第三階段，即智能控制理論階段。無(wú)論是經(jīng)典控制理論還是現(xiàn)代控制理論，都是建立在系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)之上的。但在實(shí)際系統(tǒng)中被控對(duì)象一般都具有大慣性、大滯后、時(shí)變性、關(guān)聯(lián)性、不確定性和非線性的特點(diǎn)。這里的關(guān)聯(lián)性不僅包含過(guò)程對(duì)象中各物理參數(shù)之間的藕合交錯(cuò)，而且包含被控量、操作量和干擾量之間的聯(lián)系；不確定性不單指結(jié)構(gòu)上的不確定性，而且還指參數(shù)的不確定性；非線性既有非本質(zhì)的非線性，又有本質(zhì)非線性。基于被控對(duì)象的這種復(fù)雜性，決定了控制的艱難性。傳統(tǒng)控制方法絕大多數(shù)是基于被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，即按照建?？刂苾?yōu)化進(jìn)行，建模的精確程度決定著控制質(zhì)量的高低，盡管目前的建模理論和方法己有長(zhǎng)足的長(zhǎng)進(jìn)，但仍有許多過(guò)程和對(duì)象的機(jī)理不清楚，動(dòng)態(tài)特性難以掌握，使我們不得不對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行簡(jiǎn)化或近似，將一個(gè)理論上極為先進(jìn)的控制策略應(yīng)用在這樣的模型上，控制效果自然會(huì)大打折扣，因此，用傳統(tǒng)的控制手段進(jìn)一步提高控制對(duì)象的質(zhì)量遇到了極大的困難，傳統(tǒng)控制方法面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。[10]工業(yè)控制中存在著工業(yè)過(guò)程復(fù)雜、數(shù)學(xué)模型難以確定的系統(tǒng)，智能控制理論的產(chǎn)生正是針對(duì)被控對(duì)象、環(huán)境、控制目標(biāo)或任務(wù)的復(fù)雜性提出的。1987年智能控制正式成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科，它是人工智能、運(yùn)籌學(xué)和自動(dòng)控制理論等多門(mén)學(xué)科相結(jié)合的交叉學(xué)科。它與傳統(tǒng)控制的主要區(qū)別在于可以解決非線性模型化系統(tǒng)的控制問(wèn)題。就目前而言，智能控制是解決傳統(tǒng)過(guò)程控制局限性問(wèn)題和提高控制質(zhì)量的一個(gè)重要途徑。在各種儀表高速發(fā)展的今天，控制裝置己經(jīng)不是主要問(wèn)題，影響被控對(duì)象性能指標(biāo)的主要因素取決于控制器本身，控制器本身的智能化設(shè)計(jì)將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率。電加熱爐是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)室里廣泛使用的加熱設(shè)備，是將電能轉(zhuǎn)換為熱能的能量轉(zhuǎn)換裝置。布置在爐內(nèi)的加熱元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能，通過(guò)輻射或?qū)α鞯姆绞綄崮軅鬟f給加熱對(duì)象，從而改變對(duì)象的溫度。通常的工業(yè)過(guò)程都對(duì)爐溫的控制提出了一定的要求，這就需要對(duì)電加熱爐進(jìn)行控制，調(diào)節(jié)它的通電強(qiáng)度來(lái)改變它輸出的熱能。電加熱爐具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)污染、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的以煤和石化產(chǎn)品為燃料的鍋爐相比還具有基本投資少、占地面積小、操作方便、熱效率高、能量轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點(diǎn)。電加熱爐控制作為過(guò)程控制的一個(gè)典型，動(dòng)態(tài)特性具有大慣性大延遲的特點(diǎn)，而且伴有非線性。最近幾年來(lái)，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，需要消耗大量的能源，并且環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越突出，節(jié)省能源、保護(hù)環(huán)境己被人們所接受，成為今后科學(xué)技術(shù)發(fā)展的方向。因此，通過(guò)國(guó)內(nèi)加熱技術(shù)在工業(yè)行業(yè)的應(yīng)用情況的總結(jié)及對(duì)比分析，可以預(yù)見(jiàn)出國(guó)內(nèi)加熱爐的發(fā)展方向及趨勢(shì)。對(duì)于現(xiàn)在講品種、講效益的時(shí)代，一個(gè)加熱爐的自動(dòng)化水平的高低和加熱形式的多樣性，決定了該加熱爐適應(yīng)的生產(chǎn)行業(yè)。但是隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，用計(jì)算機(jī)來(lái)控制加熱爐的智能控制系統(tǒng)進(jìn)行加熱己成為一個(gè)新的發(fā)展方向。國(guó)內(nèi)各種形式的加熱爐發(fā)展到現(xiàn)在，還不能講哪一種形式是最先進(jìn)、最成熟的，都多多少少存在一些問(wèn)題，還有待我們?nèi)ヌ剿鳎绺鳠峁?shù)之間和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)之間的定量關(guān)系，控制系統(tǒng)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的最優(yōu)化，但計(jì)算機(jī)控制加熱爐系統(tǒng)是一種發(fā)展方向。[2]在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，控制對(duì)象各種各樣，溫度是生產(chǎn)過(guò)程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中普遍而且重要的物理參數(shù)之一。在生產(chǎn)過(guò)程中，為了高效地進(jìn)行生產(chǎn)，必須對(duì)它的主要參數(shù)，如溫度、壓力、流量等進(jìn)行有效的控制。溫度控制在生產(chǎn)過(guò)程中占有相當(dāng)大的比例，其關(guān)鍵在于測(cè)溫和控溫兩方面。溫度測(cè)量是溫度控制的基礎(chǔ)，技術(shù)己經(jīng)比較成熟。基于控制對(duì)象越來(lái)越復(fù)雜，在溫度控制方面，還存在著許多問(wèn)題。溫度控制一般指對(duì)某一特定空間的溫度進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，使其達(dá)到工藝過(guò)程的要求。本文主要研究電加熱爐溫度控制的方法。智能控制的發(fā)展主要得益于模糊邏輯控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制理論的不斷成熟。90年代以后，智能控制的集成技術(shù)研究取得很大重大進(jìn)展，如模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊專家系統(tǒng)、傳統(tǒng)PID控制與智能控制的結(jié)合等。這些都為智能控制技術(shù)的應(yīng)用提供了廣闊的前景。[6] 智能控制是一類無(wú)需人的干預(yù)就能夠針對(duì)控制對(duì)象的狀態(tài)自動(dòng)地調(diào)節(jié)控制規(guī)律以實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的控制策略。它避開(kāi)了建立精確的數(shù)學(xué)模型和用常規(guī)控制理論進(jìn)行定量計(jì)算與分析的困難性。它實(shí)質(zhì)上是一種無(wú)模型控制方案，即在不需要知道被控對(duì)象精確數(shù)學(xué)模型的情況下，通過(guò)自身的調(diào)節(jié)作用，使實(shí)際響應(yīng)曲線逼近理想響應(yīng)曲線。隨著微機(jī)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)于70年代中已開(kāi)始用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)電加熱爐的控制。由于計(jì)算機(jī)控制最大的特點(diǎn)是控制算法可靈活變動(dòng)，因此，為電加熱爐的計(jì)算機(jī)控制提供了方便。若已通過(guò)辨識(shí)建立了電加熱爐的數(shù)學(xué)模型，則可采用最優(yōu)控制或自適應(yīng)控制。若未建立電加熱爐的數(shù)學(xué)模型，則可采用數(shù)字PID控制、非線性PID控制、帶積分型適應(yīng)模糊控制或智能控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。PID 智能控制