【正文】 .......................... 27 附錄一 電路原理圖 ........................................................................................... 28 附錄二 程序清單 ................................................................................................ 29 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 5 第一章 緒論 在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，溫度是工業(yè)對(duì)象中主要的被控參數(shù)之一，例如在冶金、機(jī)械、食品、化工各類工業(yè)中，廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等，對(duì)工件的處理溫度要求嚴(yán)格控制，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)溫度控制系統(tǒng)使溫度控制指標(biāo)得到大幅度的提高 。 1 176。 C to 300 176。 設(shè)計(jì)中利用 STC89C52系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)溫度采樣、智能控制，有較高的實(shí)用價(jià)值；此外，采用 數(shù)碼 顯示和鍵盤輸入實(shí)現(xiàn)了“人機(jī)對(duì)話”，充分滿足了使用者對(duì)于產(chǎn)品使用便捷直觀的要求。 1℃。 以鉑熱電阻溫度傳感器 PT100 作為感應(yīng)烘箱溫度傳感器，它將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電阻阻值的變化，由鉑熱電阻 PT100 組成的測(cè)量電橋?qū)⒑嫦錅囟鹊淖兓D(zhuǎn)換成電壓信號(hào)變換、再經(jīng)集成運(yùn)放 7650 放大成 0～ 5V 的模擬電壓信號(hào)后，經(jīng)ADC0804 轉(zhuǎn)換成 8 位數(shù)字信號(hào)送入 AT89C52 單片機(jī)系統(tǒng)， AT89C52 單片機(jī)對(duì)所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)字濾波、變換等處理后送入 164 顯示模塊進(jìn)行顯示，同時(shí)輸出控制量，控制可控硅的導(dǎo)通從而控制加熱裝置開啟或關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)對(duì)烘箱溫度的智能控制。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 1 智能烘箱溫度控制器設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 姚溪 班級(jí) 098205234 指導(dǎo)老師 陳黎娟 摘要 : 電烘箱在機(jī)械、冶金、化工等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用，如機(jī)械零件的熱處理。在某些情況下，要求對(duì)電烘箱的溫度實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制，若采用一般控制方法則難以實(shí)現(xiàn)。 本次設(shè)計(jì)所要求實(shí)現(xiàn)的溫度測(cè)量范圍為 0℃～ 300℃，分辨率為177。測(cè)量結(jié)果用 3 位 LED 數(shù)碼管顯示。 關(guān)鍵字 :溫度傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)換 、實(shí)時(shí) 測(cè)溫 指導(dǎo)教師簽字 ： 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 2 The development of Intelligent Oven System Student Name： Yaoxi Classe： 098205234 Supervisor： Chenlijuan Abstract : Electric oven in the machinery, metallurgical, chemical and other industries has a wide range of applications, such as mechanical certain circumstances, the oven temperature is reguired to achieve accuratecontrol,such as the general control methods will be difficult to achieve. Platinum resistance to heat as the temperature sensor PT100 sensors oven temperature sensitive ponents, It will change the temperature of the resistance to the resistance changes, Platinum by the thermal resistance of Surfacing Bridge will be measured temperature of the oven converted into voltage signal conversion, then integrated operational amplifier 7650 enlarge 0 ~ 5V voltage signal simulation. After ADC0804 converted into eight digital signal into AT89C52 system, AT89C52 of the data collected by digital filtering, After processing transform into 164 Module for, and determine whether the effective temperature range beyond, thus pleting the measurement of temperature. The design calls for the temperature measurement range of 0 176。 C, resolution of 177。 C. Measurement results using three digital LED Display. Design Series MCU STC89C52 use realtime temperature sampling, intelligent control, have high practical value。 溫度控制無論是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，還是在日常生活中都起著非常重要的作用。溫度控制的 好壞，往往影響成品的好壞。特別是在當(dāng)前全球能源極度有限的情況下，掌握好對(duì)溫度的控制是必要的。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和生活的要求不斷提高，對(duì)其過程中溫度控制器的精度、通用性、人性化、安全穩(wěn)定性等性能要求越來越高，同時(shí)其成本及實(shí)用性對(duì)人們來說也不容忽視。 本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，主要部分包括傳感器溫度采集、 A/D轉(zhuǎn)換、按鍵操作、顯示等部分。 已往的烘箱采用的是 手控式的和電子式的溫度控制裝置，隨著人們對(duì)溫度控制的精度和操作簡(jiǎn)便的要求的提高，人們又發(fā)明了以單片機(jī)為核心的溫度控制裝置，該種裝置是目前較先進(jìn)的溫度檢測(cè)和控制裝置。但它也還存在著許多的不足之出不能滿足人們某些方面的要求。因此許多溫度控制系統(tǒng)增加了 RS232 等的接口電路，增強(qiáng)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 6 了與上位機(jī)的聯(lián)系，并通過編程可實(shí)時(shí)的畫出溫度曲線，更有利于對(duì)溫度進(jìn)行控制，更可進(jìn)一步觀察溫度變化的規(guī)律。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和完善，微機(jī)被廣泛運(yùn)用與檢測(cè)和控制領(lǐng)域。用 PC 機(jī)替代單片機(jī)， PC 機(jī)的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和人機(jī)對(duì)話功能可以用來彌補(bǔ)單片機(jī)控溫的不足。 本文的主要研究?jī)?nèi)容 本系統(tǒng)的研發(fā)主要包括了系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)以STC89C52 單片機(jī)為微控制器 ,利用 PT100傳感器與單片機(jī)組成的測(cè)控系統(tǒng) ,檢測(cè)當(dāng)前溫度并通過單片機(jī) 的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)烘箱的加熱。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 7 第二章 烘箱系統(tǒng)的組成及工作原理 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求與技術(shù)指標(biāo) 本課題的任務(wù)是應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)對(duì)一脫蠟烘箱進(jìn)行溫度控制 。 1℃ 本系統(tǒng)主要由四大部分組成：數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換電路模塊、控制電路模塊、鍵盤顯 示模塊、加熱驅(qū)動(dòng)模塊、報(bào)警電路模塊。 二、控制模塊主要包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、各種接口電路。 四、加熱驅(qū)動(dòng)電路模塊主要完成單片機(jī)控制可控硅加熱。 1．硬件電路組成框圖 簡(jiǎn)化的硬件組成框圖如下： 圖 加熱 控制 溫度轉(zhuǎn) 換電路 控 制 對(duì) 象 報(bào)警顯示 A/D 轉(zhuǎn) 換電路 單片機(jī)控制 鍵盤顯示電路 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 8 基本功能 使用 pt100 構(gòu)成 電橋測(cè)量溫度，溫度的信號(hào)經(jīng)過 AD轉(zhuǎn)換電路后進(jìn)入單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)顯示溫度，控制加熱設(shè)備等功能，同時(shí)可通過鍵盤可設(shè)置電路參數(shù) ． 軟件的基本組成 軟件主要有主程序， A/D 轉(zhuǎn)換程序，鍵盤輸入等幾部分組成，主要實(shí)現(xiàn) 鍵盤數(shù)據(jù)輸入，溫度數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)顯示和加熱控制的功能。 STC89C52內(nèi)部都有一個(gè)反相放大器， XTAL XTAL2 分別是反相放大器輸入和輸出端，外接定時(shí)反饋元件就組成震蕩器 產(chǎn)生時(shí)鐘送至單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)部件。片內(nèi)振蕩器的震蕩頻率 fOSC 非常接近晶振頻率，一般多在 ～12MHz 之間選取，這次畢設(shè)用的時(shí)鐘頻率是 6MHz。作用有兩個(gè)：其一是使振蕩器起振，其二是對(duì)振蕩器的頻率 f 起微調(diào)作用（ C C2 大， f 變?。２捎蒙想姀?fù)位方式，在 RST復(fù)位端接一個(gè)電容 R16 至 Vcc 和一個(gè)電容 C6 至 Vss(地 ),就能實(shí)現(xiàn)上電自動(dòng)復(fù)位。只要保持 RST 引腳為高電平時(shí)間足夠長(zhǎng)，就可使 CPU 復(fù)位。 10MHz 時(shí)，約 1ms； 1MHz 時(shí)，約 10ms。圖 中 R16=51KΩ ， C6=22μF ，若頻率為 12MHz，可以保證可靠的上電復(fù)位。單片機(jī)復(fù)位電路最小系統(tǒng)如圖 示： 圖 單片機(jī)復(fù)位電路 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 11 溫度 采集放大 模塊 方案論證與比較 方案 1：采用 集成溫度傳感器 的采集電路 集成溫度傳感器的原理是基于硅基 pn 結(jié)對(duì)溫度的敏感效應(yīng)，它有三種類型： 1. 線性輸 出集成溫度傳感器，電壓與溫度成比例關(guān)系； 2. 臨界點(diǎn)輸出集成溫度傳感器，探測(cè)溫度以防止過熱，臨界溫度點(diǎn)的調(diào)整可通過電阻設(shè)置來完成。集成溫度傳感器的工作溫度范圍是有限的，通常在 55℃ ～ 150℃ 之間， 且 具有價(jià)格低廉、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易、測(cè)量精確等優(yōu)越性。集成溫度傳感器特有的低價(jià)格是制造商手中的法寶，在溫度傳感器中集成溫度傳感器價(jià)格最低，但 它也有兩個(gè)弱點(diǎn)，即受溫度限制和受電磁干擾。傳感器直接輸出數(shù)字信號(hào)電路簡(jiǎn)單而且生產(chǎn)成本低，測(cè)量精確。C ～ 150176。 方案 2： 采用 溫度傳感器 PT100 作為電橋電路的采集電路 鉑電阻在 0℃ 的額定電阻值是 100 Ω ，它是一種標(biāo)準(zhǔn)化的器件。 鉑電阻阻值的溫度特性存在非線性， 這影響了溫度測(cè)量的精度 。 tR — PT100 的電阻阻值。 （ ＋ │t│ ）， B級(jí) 177。另外， Pt100 溫度傳感器還具有抗振動(dòng)、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、耐高壓等優(yōu)點(diǎn) 其測(cè)溫電路的工作原理：溫度傳感器 PT100 作為電橋電路的一個(gè)橋臂，電橋在某一溫度時(shí)呈現(xiàn)平衡狀態(tài)，其輸出為零；當(dāng)溫度發(fā)生 變化時(shí)， PT100 的阻值也跟著發(fā)生變化，電橋的平衡被打破，電橋?qū)⑤敵鲆粋€(gè)電壓值，這樣就實(shí)現(xiàn)了溫度信號(hào)到電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)變。電壓量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)變方法是將放大后的電壓信號(hào)輸入 A/D 轉(zhuǎn)換器， A/D轉(zhuǎn)換器將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)，這樣就完成了溫度采集的過程。 由于 PT100 的技術(shù)參數(shù)可以滿足本次畢設(shè)的要求。 其電路原理圖如圖 。根據(jù)（ ）可以得到設(shè)計(jì)溫度要求范圍內(nèi)的 PT100 的電阻阻值。設(shè)電橋輸出電壓為 0U ， R PT100兩端電壓計(jì)作 1U 和 2U ，電源電壓 VUs 12? 。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 14 ： 圖 這部分電路主要完成對(duì)前級(jí)電橋輸出電壓的放大和濾波。 R7 和電位器 R8 夠成反饋支路， R C3是濾波電路。 665R RRAu ?? （ ）