基于pid算法的電烤箱控制系統(tǒng)-在線瀏覽
2025-08-05 15:55本頁面
【正文】 （簽字）起止時(shí)間：— 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）I課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室：自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 090302084 學(xué)生姓名 宋進(jìn)帥 專業(yè)班級(jí) 自動(dòng)化093課程題目 基于PID算法的烤箱溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)課題完成的功能、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求、技術(shù)參數(shù)實(shí)現(xiàn)功能采用單片機(jī)作為控制器，由 pt100 測(cè)量溫度，與設(shè)定溫度進(jìn)行比較，經(jīng)過 PID 運(yùn)算后調(diào)整溫度控制信號(hào)的占空比，將溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)，并要求實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度值，用三位 LED 燈顯示。被控對(duì)象為 ，仿真研究時(shí)用 近似。技術(shù)參數(shù)溫度控制范圍：室溫+20~260℃誤差小于：177。機(jī)器的誕生，為我們減少了部分或者全部的腦力勞動(dòng)和體力勞動(dòng)。機(jī)電控制系統(tǒng)成為機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)集成的共性關(guān)鍵技術(shù)。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)控制。溫度控制在工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到。單片機(jī)溫度控制無論是現(xiàn)在還是未來都會(huì)起到重要作用。電烤箱的溫度控制系統(tǒng)有兩個(gè)部分組成：硬件部分和軟件部分。軟件部分包括：主程序、運(yùn)算控制程序、以及各功能實(shí)現(xiàn)模塊的程序。對(duì)溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展提出了幾點(diǎn)建議。機(jī)電控制實(shí)現(xiàn)了以電氣來控制機(jī)械。單片機(jī)出現(xiàn)的歷史并不長，但發(fā)展迅猛。1976 年 9 月，美國 Intel 公司首次推出 MCS48 系列 8 位單片機(jī)以后，單片機(jī)發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的階段。近年來各個(gè)計(jì)算機(jī)生產(chǎn)廠家已進(jìn)入更高性能的 32 位單片機(jī)研制、生產(chǎn)階段。其中最常用的主要有：AT89 系列單片機(jī)、AVR 單片機(jī) Motorola 公司的 M68HC08 系列單片機(jī)以及 PIC 單片機(jī)。根據(jù)溫度控制的特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)采用 AT89C51 單片機(jī)為控制核心，采用數(shù)字PID 控制算法。通過本次設(shè)計(jì)進(jìn)一步詳細(xì)說明單片機(jī)控制系統(tǒng)在社會(huì)生活中的應(yīng)用。溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的控制，有些工藝過程對(duì)其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品質(zhì)量，因而設(shè)計(jì)一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價(jià)值的。溫度控制采用 PID 數(shù)字控制算法，顯示采用 3 位 LED 靜態(tài)顯示。本科生課程設(shè)計(jì)（論文）2 第 2 章 烤箱溫度控制的設(shè)計(jì)方案 概述溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的控制，有些工藝過程對(duì)其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品質(zhì)量，因而設(shè)計(jì)一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價(jià)值的。溫度控制采用 PID 數(shù)字控制算法，顯示采用 3 位 LED 靜態(tài)顯示。 設(shè)計(jì)的要求采用單片機(jī)作為控制器，由 pt100 測(cè)量溫度，與設(shè)定溫度進(jìn)行比較，經(jīng)過PID 運(yùn)算后調(diào)整溫度控制信號(hào)的占空比，將溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)，并要求實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度值，用三位 LED 燈顯示。就溫度控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)的特性來講，基本上都是具有純滯后的一階環(huán)節(jié)，當(dāng)系統(tǒng)精度及溫控的線性性能要求較高時(shí)，多采用 PID 算法來實(shí)現(xiàn)溫度的控制。從技術(shù)指標(biāo)可以看出，系統(tǒng)對(duì)控制精度的要求不高，對(duì)升降溫過程的線性也沒有要求，因此，系統(tǒng)采用最簡單的通斷控制方式，當(dāng)烘干箱溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)斷開加熱電爐，當(dāng)溫度降到低于某值時(shí)接通電爐開始加熱，從而保持恒溫的控制。DA 轉(zhuǎn)換模塊 89C51溫度設(shè)定值顯示 報(bào)警AD 轉(zhuǎn)換模塊溫度控制 加熱器 傳感器圖 電烤箱總體設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)圖電烤箱溫度控制實(shí)現(xiàn)過程是：首先溫度傳感器將加熱爐的溫度傳回單片機(jī)，然后單片機(jī)將給定的溫度值和反饋回來的溫度值進(jìn)行比較并且經(jīng)過運(yùn)算處理后，傳給溫度控制系統(tǒng)，判斷加熱器材輸出端導(dǎo)通與否從而使加熱爐開始加熱或停止加熱。本科生課程設(shè)計(jì)（論文）4 第 3 章 烤箱溫度控制系統(tǒng)各硬件的選擇 控制器的選擇隨著社會(huì)發(fā)展，單片機(jī)以其體積小、可靠性高、使用方便的特點(diǎn)在社會(huì)生活中達(dá)到廣泛應(yīng)用。AT89C51 單片機(jī)是美國 Intel 公司的 8 位高檔單片機(jī)的系列。 圖 AT89C51 實(shí)物圖本科生課程設(shè)計(jì)（論文）5 溫度檢測(cè)器的選用pt100 是 鉑 熱 電 阻 ， 它 的 阻 值 跟 溫 度 的 變 化 成 正 比 。 它 的 工 業(yè) 原 理 ： 當(dāng) PT100 在 0 攝 氏 度 的 時(shí) 候 他 的 阻 值 為100 歐 姆 ， 它 的 阻 值 會(huì) 隨 著 溫 度 上 升 而 成 勻 速 增 長 的 。 它 是 集 溫 度 濕 度 采 集 于 一 體 的 智 能 傳 感 器 。圖 溫度檢測(cè)器實(shí)物圖本科生課程設(shè)計(jì)（論文）6 A/D 轉(zhuǎn)換電路ADC0809 是一個(gè)典型的逐次逼近型 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器。它允許 8 路模擬量分時(shí)輸入，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量輸出是三態(tài)的（總線型輸出） ，可以直接與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線連接。當(dāng)?shù)湫凸ぷ鲿r(shí)鐘為500KHz 時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為 128us。在驅(qū)動(dòng)電路中，由于是弱電控制強(qiáng)電，而弱電又很容易受到強(qiáng)電的干擾，影響系統(tǒng)的工作效率和實(shí)時(shí)性，甚至燒毀整個(gè)系統(tǒng)，導(dǎo)致不可挽回的后果，因此必須要加入抗干擾措施，將強(qiáng)弱電隔離。此外，光耦合器提供了較好的帶寬，較低的輸入失調(diào)漂移和增益溫度系數(shù)。所以在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用了帶過零檢測(cè)的光電隔離器MOC3061，用來驅(qū)動(dòng)雙向可控硅并隔離控制回路和主回路。其輸出端的額定電壓是 400V，最大重復(fù)浪涌電流為 ，最大電壓上升率 dv/dt 為 1000v/us，輸入輸出隔離電壓為 7500V，輸入控制電流為 15mA。其中上拉電阻的值：R=。工作原理：從 0 列開始，順序行掃描，
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