【正文】 research has important significance in [1]. Heat treatment furnace body, by electric control system and auxiliary systems. Furnace shell, heater, from furnace lining (including insulation screen), and other ponents [2]. Electrical control system including electronic circuits, microputer control, the instrument shows and electrical parts, etc. Auxiliary system usually refers to the transmission system, vacuum system, cooling system, etc, with the difference of the boiler. The temperature is the production process and scientific experiments are very mon and important physical parameter. In the industrial production process, in order to efficiently carried out, production, must on production process in the process of the main parameters, such as temperature, pressure, and flow velocity, effective control, temperature control in the production process of occupies a large proportion. Accurate measurement and effective control of temperature is high quality, high output, low cost and safe production of the important conditions. And in our daily life and can use microwave oven, electric resistance furnace, electric water heater, air conditioning and other home appliances, temperature and everyday life. Temperature control circuit is widely used in every field of the society, so the temperature control is very necessary and meaningful. This design USES the single chip microputer as the data processing and the control unit, the thermocouples used as measuring element, with solid state relay as the output control elements to achieve heat treatment furnace temperature automatic control. Singlechip microputer control thermocouple temperature sensor type K, the temperature signal through the A/D converter collection to the single chip microputer. The single chip microputer data processing, PID operation, a control information change executive module state, at the same time use the LED display the display value, setting PV SV [3]. This design through the 4 buttons 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 論文 III for humanputer interaction and LED display, and heat treatment furnace temperature remains in requirements range. Key words： The resistance furnace。 河南科技大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目 _基于 PID 控制的熱處理爐設(shè)計 _ 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 學(xué) 號 所 在 系 指導(dǎo)教師 完成時間 2021 年 3 月 12 日 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 論文 I 基于 PID控制 的熱處理爐設(shè)計 摘 要 熱處理爐 是利用電流通過 熱處理 體產(chǎn)生的熱量來加熱或熔化物料的一類電爐。 Temperature。 本文 以熱處理爐為控制對象 ，以模糊 PID為硬件核心，利 用單片機使 熱處理爐 的 熱 度維持在一個穩(wěn)定的范圍。此類設(shè)計方案主要有 :系統(tǒng)辨識、最優(yōu)控制、自校正控制等。因此，我們首先要選擇合適的測 熱 元件，對 熱 度進行準(zhǔn)確的測量。其他熱電偶都存在類似的問題，盡管稍有不同。所用折線的段數(shù)是根據(jù)精度要求決定的。最先產(chǎn)生的為最高位，最后產(chǎn)生的則是最低位。 (2)根據(jù)輸入輸出變量的變化范圍，確定它們的量化等級、量化因子、比例因子。它采用了 CMOS 工藝和 ATMEL 公司的高密度非易失性存儲器（ NURAM）技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與 MCS51 兼容、片內(nèi)的 Flash 存儲器允許在系統(tǒng)內(nèi)改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲器編程器來編程。對內(nèi)部 Flash程序存儲器編程時，接收指令字節(jié)；校驗程序時輸出指令字節(jié)，需要接上拉電阻。 RST：復(fù)位輸入。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。最常用的是內(nèi)部時鐘方式是采用外接晶振和電容組成的。缺點：機械抖動比較嚴(yán) 重、外型不夠美觀。它由 4 個按鍵構(gòu)成，直接與單片機 I/O 口相連。字符型液晶顯示屏已經(jīng)成為了單片機應(yīng)用設(shè)計中最常用的信息顯示器件之一。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i tl eN um be r R e v is i onS i z eBD a t e : 16 Ju n 20 11 S he e t of F i le : F : \設(shè)計 \畢業(yè)設(shè)計 \設(shè)計 \99 原理圖 \xd D B D ra w n B y :abfcgdeD P Y1234567abcdefg8 dpdpGND9WE10L E D 4 圖 37 數(shù)碼管管腳圖 串口通信 串口通信的主要功能是完成單片機與上位機的通信，便于進行熱度數(shù)據(jù)統(tǒng)計，為將來系統(tǒng)功能的擴展做好基礎(chǔ)工作。 熱 度信號采集子程序，主要完成 熱 度信號采集與 A/D功能。 自適應(yīng)模糊 PID 控制的目的就是根據(jù)實際工況實時調(diào)整比例、積分微分系數(shù)，以達(dá)到控制作用在任何時候均為最優(yōu)。 Td 積分時間常數(shù) Td 一般不用?？刂破鲄?shù) (比例系數(shù)、積分系和微分系數(shù) )的初值，由用戶根據(jù)經(jīng)驗輸入，這樣以使用戶仍可對控制參數(shù)進行宏的調(diào)節(jié)。 數(shù)據(jù)處理子程序，當(dāng)單片機收到 熱 度傳感器發(fā)送的 熱 度數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)處理子程序?qū)υ摂?shù)據(jù)進行處理，主要是把采集到的二進制的 熱 度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進制 熱 度數(shù)據(jù)。這樣可以大大提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理速度，還可以方便的對單片機進行控制。 由于 本設(shè)計所需要顯示的內(nèi)容比較簡單，只包括現(xiàn)場 熱 度值、 熱 度限定值 以及 PID系數(shù) 的顯示，所以本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示設(shè)備采用 LED 數(shù)碼管 。 另外，設(shè)定 1 鍵 用于顯示采集的 熱 度，第二次按下則進行 熱 度的上限調(diào)整，第三次按下進行 熱 度的下限調(diào)整，第四次按下則進行采集 熱 度的顯示構(gòu)成循環(huán)。鍵盤在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中的作用是實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入、命令輸入，是人工干預(yù)的主要手段。系統(tǒng)的時鐘電路設(shè)計是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 P1是一個帶有 內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/0端口?；谏鲜鲞@些特點，這里選擇AT89C52 單片機作為控制核心。首先確定模糊子集個數(shù)，確定每個模糊子集的語言變量，然后為各語言變量選擇合適的隸屬度函數(shù)。如果輸入電壓大于參考信號的一半，那么最高位置為 1，否則置為 0。 A/D 轉(zhuǎn)換電路 本設(shè)計中 熱 度檢測電路輸出信號為 模擬 量，要想將 檢測數(shù)據(jù) 送入單片機，必須將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，這里選用集成 A/D 轉(zhuǎn)換器 —— ADC0832。從這一特性出發(fā)，熱電偶 熱 度信號的線性化主要有如下幾種方法。 補償導(dǎo)線法： 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 論文 6 圖 24 補償導(dǎo)線法的連接圖 冷端補償法： （ 1）將熱電偶的冷端置于放有冰水混合物的冰瓶中，使冷端 熱 度保持 0℃ 不變的方法稱為冰浴法。該方法理論嚴(yán)謹(jǐn)，控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題可以嚴(yán)格證明，性能指標(biāo)能定量分析，得到的控制質(zhì)量較好。 方案一： 經(jīng)典控制方案 經(jīng)典控制方案可分為數(shù)字控制器的間接設(shè)計方案和數(shù)字控制器的直接設(shè)計方案。 PID control 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 論文 目 錄 摘 要 .................................................................................................................................................................................. I ABSTRACT......................................................................................................................................................................... II 目 錄 ................................................................................................................................................................................. 1 第 1 章 緒論 .................................................................................................................................................................... 1 第 2 章 熱處理爐熱度控 制系統(tǒng)硬件 .................................................................................................................. 2 系統(tǒng)設(shè)計方 案的論證與比較 ................................................................................................................. 2 最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 ..................................................................................................................................... 4 熱度采集與傳感器 ....