【正文】 .................4 硬件的工程設計與實現(xiàn) ...........................................4 2．電加熱爐溫度單片機控制系統(tǒng)設計 ....................................6 系統(tǒng)概述 ........................................................6 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) ..................................................6 系統(tǒng)的基本工作原理 ..............................................6 系統(tǒng)的技術(shù)指標 ..................................................7 3．溫度控制硬件系統(tǒng)設計 ..............................................8 ...........................................8 芯片功能介紹 ....................................................8 分模塊詳述系統(tǒng)各部分的實現(xiàn)方法 .................................20 溫度采集電路 ...............................................20 控制芯片 ...................................................22 加熱器控制電路 .............................................27 抗干擾電路 (看門狗電路 ) ....................................28 A/D 轉(zhuǎn)換器 .................................................29 溫度檢 測和變送器 ...........................................34 固態(tài)繼電器控溫電路 .........................................35 4．系統(tǒng)軟件與模型 ...................................................39 數(shù)學模型建立 ...................................................39 控制系統(tǒng)的算法設計 .............................................39 編程模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) .............................................40 軟件設計 .......................................................41 東華理工學院畢業(yè)設計 (論文 ) 目錄 IV 5．系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù) .................................................... 42 硬件調(diào)試 .......................................................42 軟件調(diào)試 .......................................................42 結(jié)論 ................................................................43 致謝 ................................................................44 參考文 獻 ............................................................45 附錄 1 源程序 .......................................................46 附錄 2 硬件電路總圖 .................................................59 東華理工學院畢業(yè)設計 (論文 ) 緒論 1 緒論 單片微型計算機 在電子產(chǎn)品中的應用已經(jīng)越來越廣泛，在很多的電子產(chǎn)品中 扮演著各式各樣的 控制 角色 。以單片機為核心 , 采用溫度變送器和固態(tài)繼電器控溫電路 , 實現(xiàn)對電爐溫度的自動控制。采用固態(tài)繼電器控溫電路 , 通過單片機控制固態(tài)繼電器 , 其波形為完整的正弦波 , 是一種穩(wěn)定、可靠、較先進的控制方法。 I 畢業(yè)設計（論文 ） 題 目 電加熱爐溫度控制系統(tǒng)硬件設計 英文題目 The Hardware Development for Controlling Temperature of an Electronic Heating Furnace 東華理工學院畢業(yè)設計 (論文 ) 摘要 I 摘要 本文以電加熱爐的溫度控制為被控對象，通過對電加熱爐的溫度控制對象特性的分析來確定電加熱爐的溫度控制硬件系統(tǒng)的設計和控制方案。這種移相方式輸出一種非正弦波 , 實踐表明這種控制方式產(chǎn)生相當大的中頻干擾 , 并通過電網(wǎng)傳輸 , 給電力系統(tǒng)造成“公害”。為了在工業(yè)現(xiàn)場應用中具有較強的抗干擾能力 ,采取了一系列抗干擾措施。 關(guān)鍵字 電加熱爐溫度控制； AT89C52； PID 閉環(huán)控制； 鉑銠 10鉑 熱電偶； SSR 東華理工學院畢業(yè)設計 (論文 ) 摘要 II Abstract This paper with the temperature control of electric heating furnace for the control object, by virtue of the object characteristic of analysis for temperature control of electric heating furnace then to certain the hardware system of design and control solutions for the heating all walks of control realms,for example: The metallurgy,chemical engineering,machine and other industry control field, electric heating furnace got an extensive application, its temperature control has characteristics of nonlinear,big lag,big inertial,timevariable and warm up unilateralism etc. Use bidirectional SCR that Traditional way to control temperature of heating furnace is a phase shift style thich make no doubt of could control temperature automatically but be proved to that could produce the fearfulness intermediate frequency interfere result in a mon disaster to power system during the contrary control, by using microchip puter assort with the slide state raley (SSR) to control temperature is a steady , reliable and advanced way for the intact sine wave which couldn39。需檢測和控制的溫度系統(tǒng)一旦確定，其熱慣性大小和散熱等各項硬件條件就確定了。用這種方法控溫，使整個系統(tǒng)靈活、可靠性高，系統(tǒng)達到熱平衡較快，而且精度也比較高，融合了前面列舉方法的優(yōu)點，而且更加簡單方便。 電加熱爐以其無污染、操作方便、自動化程度高、出力穩(wěn)定切出力可調(diào)范圍大、節(jié)省基建投資等諸多優(yōu)點逐漸受到人們的歡迎。 一般的電加熱爐溫度控制系統(tǒng)（如溫度控制表控制接觸器）的主要缺點是溫度波動范圍大。這種 控制溫度系統(tǒng)能使溫度穩(wěn)定在某一具體值上 (熱平衡狀態(tài) ),但當某作用量發(fā)生變化時 (如電源電壓變化時 )被控溫度雖然能達到新的平衡狀態(tài) ,但是永遠也回不到原來的給定值上 ,這是 P 控制的致命弱點 ,即有靜差 (或稱穩(wěn)態(tài)偏差 ),如果在 P控制基礎上增加 I控制 ,則可消除其靜差 ,再增加 D控制 ,則能夠提高控制系統(tǒng)抗外界干擾的能力 .這即 本論文所 要研究的 PID控制方法。 普通的電加熱爐是一種常見的設備。本系統(tǒng)的外圍接口布置了鍵盤（一共 16 鍵，含數(shù)字鍵10個和 6 個主功能鍵）、 7段 LED 數(shù)碼顯示屏（一共 8 位，分別為四位的當前實時溫度顯示和四位的設定參考溫度顯示）、微型打印機用來對歷史溫度數(shù)據(jù)的打印，通過軟件設計可以實現(xiàn)曲線和數(shù)據(jù)兩種的打印方式。 東華理工學院畢業(yè)設計 (論文 ) 系統(tǒng)總體方案設計 3 1．系統(tǒng)總體方案設計 系統(tǒng)的總體方案設計包括系統(tǒng)的設計原則，設計步驟，工程設計等方面。 （ 2）操作維護方便 操作方便表現(xiàn)在操作簡單、直觀形象和便于掌握且不強求操作工要掌握計算機知識才能操作。 （ 5）經(jīng)濟效益高 系統(tǒng)的設計步驟 （ 1）工程項目與控制任務的確定階段 （ 2）項目的設計階段 系統(tǒng)總體方案設計、 方案論證評審 硬件和軟件的分別細化設計 硬件和軟件的分別調(diào)試 系統(tǒng)的組裝 （ 3）離線仿真和調(diào)試階段 系統(tǒng)的工程設計與實現(xiàn) 本論文設計對比目前最為流行的爐溫控制方案后 ,采用了性能可靠且實施相對簡東華理工學院畢業(yè)設計 (論文 ) 系統(tǒng)總體方案設計 4 易的 單片機結(jié)合雙向可控硅來達到調(diào)功及實現(xiàn)溫度控制 ,具體概述參見模塊化電路章節(jié) . 系統(tǒng)的總統(tǒng)方案設計 確定系統(tǒng)的性質(zhì)和結(jié)構(gòu) 確定系統(tǒng)的構(gòu)成方式 現(xiàn)場設備選擇 確定控制策略和控制算法 硬件、軟件的功能劃分 系統(tǒng)總體方案 （ 1）系統(tǒng)的主要功能、技術(shù)指標、原理性方框及文字說明。 硬件的工程設計與實現(xiàn) （ 1）選擇系統(tǒng)的 總線和主機機型 選擇系統(tǒng)的總線，系統(tǒng)總線的優(yōu)點：采用總線可以簡化硬件設計，用戶可根據(jù)需要直接選用符合總線標準的功能模板，而不必考慮模板插件之間的匹配問題，使系統(tǒng)硬件設計大大簡化；系統(tǒng)可擴性好，僅需將總線標準研制的新的功能模板插在總線槽中即可；系統(tǒng)更新性好，一旦出現(xiàn)新的微處理器、存儲器芯片相接口電路，只要將這些新的芯片按總線標準研制成各類插件，即可取代原來的模板而升級更新系統(tǒng)。執(zhí)行機構(gòu)分為氣動、電動和液壓 3種類型 電加熱爐溫度控制系統(tǒng)的硬件設計。由于它重主要通過接觸器的通斷時間比例來達到該表加熱功率的目的，受儀表本身誤差和交流接觸 器的壽命限制，通斷頻率很低，故溫度控制精度低，單片機脈寬調(diào)溫閉環(huán)系統(tǒng)以 AT89C52 單片機作為該控制系統(tǒng)的核心，采用脈沖調(diào)寬技術(shù)，雙向可控硅輸出，工作穩(wěn)定、性能可靠。 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 過程計算機控制系統(tǒng)的設計過程分為總體設計、硬件設計、軟件設計和系統(tǒng)調(diào)試四個部分。觸發(fā)脈沖由過零同步脈沖形成電路提供。單片機每隔一定時間啟動一次 A/D轉(zhuǎn)換、采樣一次現(xiàn)場溫度，將溫度數(shù)據(jù)與給定溫度 WT 進行比較，得到溫差，再根據(jù)偏差的大小和正負，通過 PI