课程设计---电加热炉计算机温度控制系统

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1、1 计算机控制技术 课程设计报告 题题 目目 电加热炉计算机温度控制系统电加热炉计算机温度控制系统 学院学院( (部部) ) 电子信息工程学院电子信息工程学院 专专 业业 自动化自动化 学生姓名学生姓名 学学 号号 年级年级 20082008 级级 指导教师指导教师 职称职称 20112011 年年 6 6 月月 2020 日日 2 目 录 1.引言 . 1 2.系统工作原理 . 1 3.硬件的设计与实现 . 2 3.1 系统硬件设计 . 2 3.2 单片机最小系统 . 2 3.3 A/D 转换器 3 3.4 LED 数码管 4 3.5 键盘电路 . 4 3.6 晶闸管及其控制电路 . 5 3

2、.7 炉温检测电路 5 4.系统控制流程及软件设计 . 6 4.1 总体流程图 6 4.2 程序块流程图 6 4.2.1 温度控制系统主程序及流程图 . 6 4.2.2 LED 数码管显示子程序及其流程图 8 4.2.3 A/D 转换程序及流程图 8 4.2.4 数字控制器的设计 . 9 4.2.5 键盘控制流程图 . 10 5.设计工作总结及心得体会 12 参考文献 13 附录:电加热炉计算机温度控制系统设计电路图 . 15 1 1.1.引言引言 温度是工业对象中主要的被控参数之一。 为了保证生产过程正常安全地进行， 提高产品 的质量和数量，以及减轻工人的劳动强度，节约能源，对加热用的各种电

3、炉要求在一定条件 下保持恒温， 不能随电源电压波动或炉内物体而变化， 或者有的电炉的炉温根据工艺要求按 照某个指定的升温或保温规律而变化，等等。 工业生产过程中， 用模拟控制来控制电加热炉温已经取得了较为成熟的经验， 但他的控 制精度较低，显示操作不方便，为此引入了计算机控制系统对温度进行数字算法控制。由于 电炉加热的时间常数相对于采样周期来说很大， 所以电炉加热控制系统的动态特性可以看作 一阶滞后环节来近似，在控制算法上可采用 PID 控制或其他纯滞后补偿算法。 本课程设计所控制的电加热炉的加热能源是热阻丝， 根据控制系统要求， 设计控制方案 和主电路及各检测控制模块电路，然后针对温度控制要

4、求计算电路元件所需参数，应用 PID 控制算法， 实现温箱的闭环控制。 进而了解温度控制系统的特点及运用计算机设计控制程序 实现计算机自动控制温度的方法。 2.2.系统工作原理系统工作原理 整个加热炉的温度控制系统采用典型的反馈式闭环控制，系统结构框图如图 2.1 所示。 数字控制器的功能采用单片机 AT89c51 实现， 执行器的作用由可控硅实现， 温度有采样 与测量采用热电偶及变送器实现。 数字控制器的设计：在温度调节系统中，由于加热炉温度的时间常数很大（相对于采样 周期而言） ，所以其闭环调节可以用一个一阶滞后环节来近似。可以采用直数字控制，也可 以采用模糊控制和 PID 控制， 本设计中采用 PID 控制， 其控制系统的调节原理如图 2.2 所示： 炉温控制的基本原理是： 改变可控硅的导通角即改变电热炉加热丝两端的有效电压， 有