本科畢業(yè)論文---溫度控制系統(tǒng) 溫度檢測(cè)系統(tǒng) 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

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1、陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)１　引言溫度是工業(yè)過(guò)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(guò)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(duì)于不同場(chǎng)所、不同工藝、所需溫度高低范圍不同、精度不同，則采用的測(cè)溫元件、測(cè)溫方法以及對(duì)溫度的控制方法也將不同，隨著電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，微機(jī)測(cè)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(lái)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(jì)算機(jī)的功能不斷增強(qiáng)，許多高性能的新型機(jī)種不斷涌現(xiàn)出來(lái)。單片機(jī)以其功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、造價(jià)低和開(kāi)發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，成為自動(dòng)化和各個(gè)測(cè)控領(lǐng)域中廣泛應(yīng)

2、用的器件，在溫度控制系統(tǒng)中，單片機(jī)更是起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(jī)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(jì)一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價(jià)值的。本文就是根據(jù)這一思想來(lái)展開(kāi)的。1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)1.1.1　系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì),主要想達(dá)到以下目的：1.增進(jìn)對(duì)單片機(jī)的感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)單片機(jī)理論方面的理解。2.掌握單片機(jī)的內(nèi)部功能模塊的應(yīng)用，如定時(shí)器/計(jì)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(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過(guò)

3、程、方法及實(shí)現(xiàn)，為以后工作中設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。4.熟悉閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成原理及單片機(jī)ＰＩＤ算法的實(shí)現(xiàn)方法。1.1.2　系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)1．查閱資料，弄清楚所要解決的問(wèn)題的思路，確定設(shè)計(jì)方案。2．系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。3．系統(tǒng)相關(guān)軟件設(shè)計(jì)。4．仿真實(shí)現(xiàn)溫度參數(shù)設(shè)定、轉(zhuǎn)換、顯示等功能。5．依據(jù)對(duì)象模型設(shè)計(jì)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(jì)論文安排1.論證系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖。2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與測(cè)試。3.繪制軟件設(shè)計(jì)流程圖，設(shè)計(jì)軟件功能模塊并調(diào)試。第62頁(yè)共62頁(yè)陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)1.系統(tǒng)仿真與調(diào)試。2.

4、系統(tǒng)調(diào)試，并依據(jù)調(diào)試結(jié)果完善設(shè)計(jì)。第62頁(yè)共62頁(yè)陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)2　系統(tǒng)方案的論證與原理圖設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)方案論證方案一：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(guò)一定的算法來(lái)控制輸出，從而來(lái)控制爐溫。此方案的缺點(diǎn)是8031芯片內(nèi)部沒(méi)有程序存儲(chǔ)器，在硬件設(shè)計(jì)中需要外擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，這樣硬件電路比較復(fù)雜。在軟件設(shè)計(jì)時(shí)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(guò)PID算法來(lái)控制輸出，從

5、而達(dá)到控制爐溫的目的。此方案的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)明扼要，硬件電路比較簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是所測(cè)的溫度精度不高。方案三：采用PLC西門(mén)子300來(lái)作為控制核心，并用LED顯示當(dāng)前的溫度和設(shè)定的溫度，經(jīng)過(guò)一定的算法來(lái)控制輸出，從而達(dá)到控制爐溫的目的。此方案的優(yōu)點(diǎn)是硬件電路簡(jiǎn)單，系統(tǒng)穩(wěn)定；缺點(diǎn)是所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)成本比較高。綜上所述，并結(jié)合我們學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的具體情況，選擇第二種方案。2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jiàn)圖2.1。圖中數(shù)字控制器的功能由AT89C51單片機(jī)實(shí)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(hào)，其中熱敏電阻

6、選用mf12-26型號(hào)，它將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樽柚底兓盘?hào)再經(jīng)電橋變?yōu)?~5v標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，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(shí)際爐溫和給定爐溫的偏差；爐溫的設(shè)定值由鍵盤(pán)輸入。由單片機(jī)構(gòu)成的數(shù)字控制器按最小拍進(jìn)行計(jì)算，計(jì)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(guò)t0調(diào)制的PWM波送至SSR，從而改變電阻爐單位時(shí)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(pán)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(yè)共62頁(yè)陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)3硬

7、件電路的設(shè)計(jì)3.1溫度控制器的選擇控制器選擇目前市場(chǎng)上最流行的也是筆者最熟悉的atmel公司的AT89C51單片機(jī)。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）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(chǔ)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(chǔ)器組合在單個(gè)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(jià)廉的方案

8、。3.1.1AT89C51的主要特性·與MCS-51兼容·4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)