【正文】 ...................4 硬件的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ...........................................4 2．電加熱爐溫度單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ....................................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(biāo) ..................................................7 3．溫度控制硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) ..............................................8 ...........................................8 芯片功能介紹 ....................................................8 分模塊詳述系統(tǒng)各部分的實(shí)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(cè)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(xué)模型建立 ...................................................39 控制系統(tǒng)的算法設(shè)計(jì) .............................................39 編程模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) .............................................40 軟件設(shè)計(jì) .......................................................41 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 目錄 IV 5．系統(tǒng)實(shí)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(xiàn) ............................................................45 附錄 1 源程序 .......................................................46 附錄 2 硬件電路總圖 .................................................59 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 緒論 1 緒論 單片微型計(jì)算機(jī) 在電子產(chǎn)品中的應(yīng)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(jī)為核心 , 采用溫度變送器和固態(tài)繼電器控溫電路 , 實(shí)現(xiàn)對(duì)電爐溫度的自動(dòng)控制。采用固態(tài)繼電器控溫電路 , 通過單片機(jī)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(jìn)的控制方法。 I 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 題 目 電加熱爐溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 英文題目 The Hardware Development for Controlling Temperature of an Electronic Heating Furnace 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 摘要 I 摘要 本文以電加熱爐的溫度控制為被控對(duì)象，通過對(duì)電加熱爐的溫度控制對(duì)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(shè)計(jì)和控制方案。這種移相方式輸出一種非正弦波 , 實(shí)踐表明這種控制方式產(chǎn)生相當(dāng)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(chǎng)應(yīng)用中具有較強(qiáng)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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (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(cè)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(xiàng)硬件條件就確定了。用這種方法控溫，使整個(gè)系統(tǒng)靈活、可靠性高，系統(tǒng)達(dá)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(diǎn)，而且更加簡(jiǎn)單方便。 電加熱爐以其無污染、操作方便、自動(dòng)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(diǎn)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(diǎn)是溫度波動(dòng)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(dāng)某作用量發(fā)生變化時(shí) (如電源電壓變化時(shí) )被控溫度雖然能達(dá)到新的平衡狀態(tài) ,但是永遠(yuǎn)也回不到原來的給定值上 ,這是 P 控制的致命弱點(diǎn) ,即有靜差 (或稱穩(wěn)態(tài)偏差 ),如果在 P控制基礎(chǔ)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(shè)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(gè)和 6 個(gè)主功能鍵）、 7段 LED 數(shù)碼顯示屏（一共 8 位，分別為四位的當(dāng)前實(shí)時(shí)溫度顯示和四位的設(shè)定參考溫度顯示）、微型打印機(jī)用來對(duì)歷史溫度數(shù)據(jù)的打印，通過軟件設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)曲線和數(shù)據(jù)兩種的打印方式。 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 3 1．系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)步驟，工程設(shè)計(jì)等方面。 （ 2）操作維護(hù)方便 操作方便表現(xiàn)在操作簡(jiǎn)單、直觀形象和便于掌握且不強(qiáng)求操作工要掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)才能操作。 （ 5）經(jīng)濟(jì)效益高 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 （ 1）工程項(xiàng)目與控制任務(wù)的確定階段 （ 2）項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)、 方案論證評(píng)審 硬件和軟件的分別細(xì)化設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 本論文設(shè)計(jì)對(duì)比目前最為流行的爐溫控制方案后 ,采用了性能可靠且實(shí)施相對(duì)簡(jiǎn)東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 4 易的 單片機(jī)結(jié)合雙向可控硅來達(dá)到調(diào)功及實(shí)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(shè)計(jì) 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(chǎng)設(shè)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(biāo)、原理性方框及文字說明。 硬件的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) （ 1）選擇系統(tǒng)的 總線和主機(jī)機(jī)型 選擇系統(tǒng)的總線，系統(tǒng)總線的優(yōu)點(diǎn)：采用總線可以簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì)，用戶可根據(jù)需要直接選用符合總線標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化；系統(tǒng)可擴(kuò)性好，僅需將總線標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)器芯片相接口電路，只要將這些新的芯片按總線標(biāo)準(zhǔn)研制成各類插件，即可取代原來的模板而升級(jí)更新系統(tǒng)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為氣動(dòng)、電動(dòng)和液壓 3種類型 電加熱爐溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。由于它重主要通過接觸器的通斷時(shí)間比例來達(dá)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(jī)脈寬調(diào)溫閉環(huán)系統(tǒng)以 AT89C52 單片機(jī)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程分為總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)調(diào)試四個(gè)部分。觸發(fā)脈沖由過零同步脈沖形成電路提供。單片機(jī)每隔一定時(shí)間啟動(dòng)一次 A/D轉(zhuǎn)換、采樣一次現(xiàn)場(chǎng)溫度，將溫度數(shù)據(jù)與給定溫度 WT 進(jìn)行比較，得到溫差，再根據(jù)偏差的大小和正負(fù)，通過