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1、目錄第一章設(shè)計(jì)背景及設(shè)計(jì)意義………………………………………2第二章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)…………………………………………………3第三章硬件……………………………………………………………….53.1溫度檢測和變送器……………………………………………………53.2溫度控制電路…………………………………………………………63.3A/D轉(zhuǎn)換電路…………………………………………………………73.4報(bào)警電路…………………………………………………………83.5看門狗電路……………………………………………………………83.6顯示電路……………
2、………………………………………………103.7電源電路………………………………………………………………12第四章軟件設(shè)計(jì)………………………………………………………144.1軟件實(shí)現(xiàn)方法………………………………………………………144.2總體程序流程圖……………………………………………………154.3程序清單……………………………………………………………19第五章設(shè)計(jì)感想…………………………………………………………29第六章參考文獻(xiàn)……………………………………………………………30第七章附錄……………………………………
3、……………………………317.1硬件清單……………………………………………………………317.2硬件布線圖…………………………………………………………3131第一章設(shè)計(jì)背景及研究意義機(jī)械制造行業(yè)中，用于金屬熱處理的加熱爐，需要消耗大量的電能，而且溫度控制是純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)?，F(xiàn)有企業(yè)多采用常規(guī)儀表加接觸器的斷續(xù)控制，隨著科技進(jìn)步和生產(chǎn)的發(fā)展，這類設(shè)備對溫度的控制要求越來越高，除控溫精度外，對溫度上升速度及下降速度也提出了可控要求，顯而易見常規(guī)控制難于滿足這些工藝要求。隨著微電子技術(shù)及電力電子技術(shù)的發(fā)展，采用功能強(qiáng)、
4、體積小、價(jià)格低的智能化溫度控制裝置控制加熱爐已成為現(xiàn)實(shí)。自動(dòng)控制系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域尤其是工業(yè)領(lǐng)域中有著及其廣泛的應(yīng)用，溫度控制是控制系統(tǒng)中最為常見的控制類型之一。隨著單片機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，通過單片機(jī)對被控對象進(jìn)行控制日益成為今后自動(dòng)控制領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向。在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測和控制。對工件的處理溫度要求嚴(yán)格控制
5、，計(jì)算機(jī)溫度控制系統(tǒng)使溫度控制指標(biāo)得到了大幅度提高。采用MCS-51單片機(jī)來對溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，單片機(jī)對溫度的控制問題是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到的問題。，31第二章系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)這次課程設(shè)計(jì)題目為熱電偶構(gòu)成的熱處理爐的溫度控制系統(tǒng)，技術(shù)要求：1.設(shè)定溫度范圍為0～999°2.溫度顯示為0～999°3.到設(shè)定溫度報(bào)警熱處理爐爐溫控制系統(tǒng)的控制過程是：單片機(jī)定時(shí)對爐溫進(jìn)行檢測，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換芯片得到相應(yīng)的數(shù)
6、字量，經(jīng)過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，得到應(yīng)有的控制量，去控制加熱功率，從而實(shí)現(xiàn)對溫度的控制。如下圖所示：進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮如下問題：1.爐溫變化規(guī)律的控制，即爐溫按預(yù)定的溫度——時(shí)間關(guān)系變化。2.溫度控制范圍：如0～1000℃，這就涉及到測溫元件、電爐功率的選擇等。3.控制精度、超調(diào)量等指標(biāo)，這涉及到A/D轉(zhuǎn)換精度、控制規(guī)律選擇等。溫控系統(tǒng)主要由溫度傳感器、溫度調(diào)節(jié)儀、執(zhí)行裝置、被控對象四個(gè)部分組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。被控制對象是大容量、大慣性的電熱爐溫度對象，是典型的多階容積遲后特性，在工程上往往近似為包含有純滯
7、后的二階容積遲后；由于被控對象電容量大，通常采用可控硅作調(diào)節(jié)器的執(zhí)行器，其具體的電路圖如圖2所示。31 調(diào)節(jié)加熱爐的溫度，在工業(yè)上是通過在設(shè)定周期范圍內(nèi)，將電路接通幾個(gè)周波，然后斷開幾個(gè)周波，改變晶閘管在設(shè)定周期內(nèi)通斷時(shí)間的比例，來調(diào)節(jié)負(fù)載兩端交流平均電壓即負(fù)載功率，這就是通常所說的調(diào)功器或周波控制器；調(diào)功器是在電源電壓過零時(shí)觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通的，所以負(fù)載上得到的是完整的正弦波，調(diào)節(jié)的只是設(shè)定周期Tc內(nèi)導(dǎo)通的電壓周波。如圖3所示，設(shè)周期Tc內(nèi)導(dǎo)通的周期的波數(shù)為n，每個(gè)周波的周期為T，則調(diào)功器的輸出功率為P=n×T×Pn
8、/Tc，Pn為設(shè)定周期Tc內(nèi)電壓全通過時(shí)裝置的輸出功率?！ ?1第三章硬件的設(shè)計(jì)3.1溫度檢測和變送器溫度檢測元件和變送器的類型選擇與被控溫度的范圍和精度等級(jí)有關(guān)。鎳鉻/鎳鋁熱電偶適用于0℃-1000℃的溫度檢測范圍，相應(yīng)輸出電壓為0mV-41.32mV。???變送器由毫伏變送器和電流/電壓變送器組成：毫伏變送器用于把熱電偶輸出的0mV-4
