大學(xué)畢業(yè)論文---溫度控制系統(tǒng) 溫度檢測系統(tǒng) 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計.doc

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1、陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計１　引言溫度是工業(yè)過程控制中主要的被控參數(shù)之一，在冶金、化工、建材、食品、石油等工業(yè)中，工藝過程所要求的溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量。對于不同場所、不同工藝、所需溫度高低范圍不同、精度不同，則采用的測溫元件、測溫方法以及對溫度的控制方法也將不同，隨著電子技術(shù)和微型計算機的迅速發(fā)展，微機測量和控制技術(shù)得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。越來越顯示出其優(yōu)越性。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，單片微型計算機的功能不斷增強，許多高性能的新型機種不斷涌現(xiàn)出來。單片機以其功能強、體積小、可靠性高、造價低和開發(fā)周期短等優(yōu)點，成為自動化和各個測控領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的器件，在溫度控制系統(tǒng)中，單片機更是起

2、到了不可替代的核心作用。在工業(yè)生產(chǎn)中，如用于熱處理的加熱爐、用于融化金屬的坩鍋電阻爐等，都用到了電阻加熱的原理。鑒于單片機技術(shù)應(yīng)用的廣泛性和優(yōu)越性，溫度控制的重要性，因而設(shè)計一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價值的。本文就是根據(jù)這一思想來展開的。1.1系統(tǒng)設(shè)計的目的和任務(wù)1.1.1　系統(tǒng)設(shè)計的目的通過本次畢業(yè)設(shè)計,主要想達(dá)到以下目的：1.增進(jìn)對單片機的感性認(rèn)識，加深對單片機理論方面的理解。2.掌握單片機的內(nèi)部功能模塊的應(yīng)用，如定時器/計數(shù)器、中斷、片內(nèi)外存貯器、I/O口等。3.了解和掌握單片機應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計過程、方法及實現(xiàn)，為以后工作中設(shè)計和實現(xiàn)單片機應(yīng)用系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。4.熟悉閉環(huán)控制系

3、統(tǒng)的組成原理及單片機ＰＩＤ算法的實現(xiàn)方法。1.1.2　系統(tǒng)設(shè)計的任務(wù)1．查閱資料，弄清楚所要解決的問題的思路，確定設(shè)計方案。2．系統(tǒng)硬件電路設(shè)計。3．系統(tǒng)相關(guān)軟件設(shè)計。4．仿真實現(xiàn)溫度參數(shù)設(shè)定、轉(zhuǎn)換、顯示等功能。5．依據(jù)對象模型設(shè)計控制器參數(shù)，6．系統(tǒng)調(diào)試與分析；并依據(jù)調(diào)試結(jié)果予以完善。1.2畢業(yè)設(shè)計論文安排1.論證系統(tǒng)設(shè)計方案，設(shè)計系統(tǒng)原理圖。2.系統(tǒng)硬件設(shè)計與測試。3.繪制軟件設(shè)計流程圖，設(shè)計軟件功能模塊并調(diào)試。第62頁共62頁陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計1.系統(tǒng)仿真與調(diào)試。2.系統(tǒng)調(diào)試，并依據(jù)調(diào)試結(jié)果完善設(shè)計。第62頁共62頁陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計2　系統(tǒng)方案的論證與原理圖設(shè)計2.1系統(tǒng)方案論證方

4、案一：采用8031芯片作為控制核心，以ADC0809做模數(shù)轉(zhuǎn)換，采用LED顯示當(dāng)前的溫度和設(shè)定的溫度，經(jīng)過一定的算法來控制輸出，從而來控制爐溫。此方案的缺點是8031芯片內(nèi)部沒有程序存儲器，在硬件設(shè)計中需要外擴展程序存儲器，這樣硬件電路比較復(fù)雜。在軟件設(shè)計時的讀取數(shù)據(jù)比較麻煩。方案二：采用AT89C51芯片作為控制核心，以ADC0809做模數(shù)轉(zhuǎn)換，并用LED顯示當(dāng)前的溫度和設(shè)定的溫度，設(shè)置復(fù)位鍵和設(shè)定溫度鍵，通過PID算法來控制輸出，從而達(dá)到控制爐溫的目的。此方案的優(yōu)點是系統(tǒng)簡明扼要，硬件電路比較簡單；缺點是所測的溫度精度不高。方案三：采用PLC西門子300來作為控制核心，并用LED顯示當(dāng)前的

5、溫度和設(shè)定的溫度，經(jīng)過一定的算法來控制輸出，從而達(dá)到控制爐溫的目的。此方案的優(yōu)點是硬件電路簡單，系統(tǒng)穩(wěn)定；缺點是所設(shè)計的系統(tǒng)成本比較高。綜上所述，并結(jié)合我們學(xué)校實驗室的具體情況，選擇第二種方案。2.2系統(tǒng)設(shè)計原理框圖本系統(tǒng)采用典型的反饋式溫度控制系統(tǒng)，系統(tǒng)組成見圖2.1。圖中數(shù)字控制器的功能由AT89C51單片機實現(xiàn)；由熱敏電阻、電橋、A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成輸入通道，用于采集爐內(nèi)的溫度信號，其中熱敏電阻選用mf12-26型號，它將溫度信號轉(zhuǎn)變?yōu)樽柚底兓盘栐俳?jīng)電橋變?yōu)?~5v標(biāo)準(zhǔn)電壓信號，以供A/D轉(zhuǎn)換用；轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量與爐溫的給定值數(shù)字化后進(jìn)行比較，即可得到實際爐溫和給定爐溫的偏差；爐溫的設(shè)定值由

6、鍵盤輸入。由單片機構(gòu)成的數(shù)字控制器按最小拍進(jìn)行計算，計算出所需要的控制量。數(shù)字控制器的輸出經(jīng)標(biāo)度變換后送給由p3.0通過t0調(diào)制的PWM波送至SSR，從而改變電阻爐單位時間內(nèi)電壓導(dǎo)通的百分比,從而控制電阻爐加熱功率，起到調(diào)溫的作用。AT89C51顯示鍵盤電阻爐SSRAD轉(zhuǎn)換溫度采集SCR圖2.1溫度控制系統(tǒng)組成原理框圖第62頁共62頁陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計3硬件電路的設(shè)計3.1溫度控制器的選擇控制器選擇目前市場上最流行的也是筆者最熟悉的atmel公司的AT89C51單片機。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—FalshProgrammableandErasab

7、leReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。3.1.1AT89C51的主要特性·與MCS-51兼容·4K字節(jié)可編程閃爍存儲