目录
第一章设计背景及设计意义 (2)
第二章系统方案设计 (3)
第三章硬件 (5)
3.1 温度检测和变送器 (5)
3.2 温度控制电路 (6)
3.3 A/D转换电路 (7)
3.4 报警电路 (8)
3.5 看门狗电路 (8)
3.6 显示电路 (10)
3.7 电源电路 (12)
第四章软件设计 (14)
4.1软件实现方法 (14)
4.2总体程序流程图 (15)
4.3程序清单 (19)
第五章设计感想 (29)
第六章参考文献 (30)
第七章附录 (31)
7.1硬件清单 (31)
7.2硬件布线图 (31)
第一章设计背景及研究意义
机械制造行业中，用于金属热处理的加热炉，需要消耗大量的电能，而且温度控制是纯滞后的一阶惯性环节。现有企业多采用常规仪表加接触器的断续控制，随着科技进步和生产的发展，这类设备对温度的控制要求越来越高，除控温精度外，对温度上升速度及下降速度也提出了可控要求，显而易见常规控制难于满足这些工艺要求。随着微电子技术及电力电子技术的发展，采用功能强、体积小、价格低的智能化温度控制装置控制加热炉已成为现实。
自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用，温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。随着单片机技术的飞速发展，通过单片机对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。对工件的处理温度要求严格控制，计算机温度控制系统使温度控制指标得到了大幅度提高。采用MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。
，
第二章系统方案的设计
这次课程设计题目为热电偶构成的热处理炉的温度控制系统，
技术要求：1.设定温度范围为0～999°
2.温度显示为0～999°
3.到设定温度报警
热处理炉炉温控制系统的控制过程是：单片机定时对炉温进行检测，经A/D 转换芯片得到相应的数字量，经过计算机进行数据转换，得到应有的控制量，去控制加热功率，从而实现对温度的控制。如下图所示：
进行系统设计时应考虑如下问题：
1.炉温变化规律的控制，即炉温按预定的温度——时间关系变化。
2.温度控制范围：如0～1000℃，这就涉及到测温元件、电炉功率的选择等。
3.控制精度、超调量等指标，这涉及到A/D转换精度、控制规律选择等。
温控系统主要由温度传感器、温度调节仪、执行装置、被控对象四个部分组成，其系统结构图如图1所示。被控制对象是大容量、大惯性的电热炉温度对象，是典型的多阶容积迟后特性，在工程上往往近似为包含有纯滞后的二阶容积迟后；由于被控对象电容量大，通常采用可控硅作调节器的执行器，其具体的电路图如图2所示。
调节加热炉的温度，在工业上是通过在设定周期范围内，将电路接通几个周波，然后断开几个周波，改变晶闸管在设定周期内通断时间的比例，来调节负载两端交流平均电压即负载功率，这就是通常所说的调功器或周波控制器；调功器是在电源电压过零时触发晶闸管导通的，所以负载上得到的是完整的正弦波，调
节的只是设定周期T
c 内导通的电压周波。如图3所示，设周期T
c
内导通的周期
的波数为n，每个周波的周期为T，则调功器的输出功率为P=n×T×P
n /T
c
，P
n
为
设定周期T
c
内电压全通过时装置的输出功率。
第三章硬件的设计
3.1温度检测和变送器
温度检测元件和变送器的类型选择与被控温度的范围和精度等级有关。镍铬/镍铝热电偶适用于0℃-1000℃的温度检测范围，相应输出电压为0mV-41.32mV。
变送器由毫伏变送器和电流/电压变送器组成：毫伏变送器用于把热电偶输出的0mV-41.32mV变换成4mA-20mA的电流；电流/电压变送器用于把毫伏变送器输出的4mA-20mA电流变换成0-5V的电压。
为了提高测量精度，变送器可以进行零点迁移。例如：若温度测量范围为500℃-1000℃，则热电偶输出为20.6mV-41.32mV，毫伏变送器零点迁移后输出4mA-20mA范围电流。这样，采用8位A/D转换器就可使量化温度达到1.96℃以内。其在控制系统的作用如下图所示：
图1：温度检测电路
3.2 温度控制电路
8051对温度的控制是通过双向可控硅实现的。如图一所示，双向可控硅管和加热丝串接在交流220V、50Hz市电回路。在给定周期T内，8051只要改变可控硅管的接通时间即可改变加热丝的功率，以达到调节温度的目的。
可控硅接通时间可以通过可控硅控制极上触发脉冲控制。该触发脉冲由8051用软件在P2.1引脚上产生，在过零同步脉冲同步后经光电耦合管和驱动器输出送到可控硅的控控制系统的制极上。
图1：调温电路
3.3 A/D转换电路
ADC0809是一种比较典型的8位8通道逐次逼近式A/D转换器，CMOS工艺，可实现8路模拟信号的分时采集，片内有8路模拟选通开关，以及相应的通道地址锁存用译码电路，其转换时间为100μs左右，采用双排28引脚封装，其主要性能指标如下：
1、分辨率为8位二进制数；
2、电压范围在0～+5V，对应A/D值00H～F FH；
3、每路A/D转换完成时间100m s;
4、可分时进行8路A/D转换；
5、工作频率500KH z（本电路由8051A LE端输出经4分频后得到）。
引脚功能如下：
I N0～I N7：8路0～+5V模拟电压输入（用IN0端）；
D B7～D B0：8位数字输出线，输出8位A/D转换值；
S T AS T：启动A/D转换端；
E O C：A/D转换完成端；
O E：允许数字量输出信号；
C L OC K：时钟500KH z；
A D D A、B、C：I N0～IN7地址选择线；
A L E：地址锁存允许输入信号。
A/D转换器0809与放大电路连接较简单，运放接成比例放大形式，放大倍数可调，总体A/D转换与8051接口电路如下：
3.4 报警电路
报警电路的作用主要是在温度超过规定的温度或低于下限温度或达到预定温度时，报警子程序就会控制报警信号的输出，温度低与或高于规定的温度范围
以及达到规定的温度时，音频装置就会发出不同频率的告警信号，同时相应的LED显示，到底是高了还是低了，以便与自动调节。报警电路如下图：
图1：报警电路
3.5看门狗电路
计算机看门狗控制卡是为了使计算机或工控机在系统出现异常时，能自动控制计算机进行重新启动，使系统恢复正常运行，保证系统24小时不间断正常工作。该控制卡可运用于无人职守的场所。像采用计算机作为存储设备的数字硬盘录像系统，公路卡口监控记录设备等。
特点：
●可固定在计算机内部并且不占用计算机任何插槽。
●借电方便，可利用计算机本身的软驱电源接口。
●通过计算机并口或者串口跟计算机通讯。
●计算机操作系统发生死机后，30秒（时间可设置）内控制卡控制计算机重新启动。
●控制卡内有信号灯，在正常工作时有频率稳定持续的灯光闪动。
●提供开发控件，可启动看门狗功能、停止看门狗功能、设置串口还是并口。
●有两种型号的控制卡，有自带R S232转485的功能的控制卡。
现以MAX706监控电路为例（见图1）来说明“看门狗”硬件电路的工作过程，我们知道，MAX706是一种性能优良的低功耗CMOS监控电路芯片，其内部电路由上电复位、可重触发“看门狗”定时器及电压比较器等组成[2]。MAX706只要在1.6秒时间内检测到WCI引脚有高低电平跳变信号，则“看门狗”定时器清零并重新开始计时；若超出1.6秒后，WCI引脚仍无高低电平跳变信号，则“看门狗”定时器溢出，WDO引脚输出低电平，进而触发MR手动复位引脚，使MAC706复位，从而使“看门狗”定时器清零并重新开始计时，WDO引脚输出高电平，MAX706的RST复位输出引脚输出大约200毫秒宽度的低电平脉冲，使单片机控制系统可靠复位，重新投入正常运行。
图1：看门狗电路
3.6 显示电路
单片机与显示器的接口电路图
图MC14495内部逻辑结构及引脚
图用MC14495组成多位LED静态显示器接口
程序：
DIR: SETB RS0 ；保护第0组工作寄存器
PUSH A ；保护现场
MOV R2, #03H ；显示位数计数
MOV R1, #00H ；设位码初值，初态从LED7开始
MOV R0, #DIS7 ；显示缓冲区末地址送R0
DIR0: MOV A, @RO ；取待显示的数据
AND A, #07H ；屏蔽高3位，保留低4位BCD码
MOV R3, A ；暂存R3中
MOV A, R1 ；位选码值送A
SWAP A ；位码交换到高4位
ADD A, R3 ；合并形成输出的BCD码和位选码
MOV P1,A ；输出到P1口
INC R1 ；位码加1指向下一位
DJNZ R2, DIR0 ；8个位未显示完重复
CLR RS0 ；显示完恢复第0组工作寄存器
POP A
RET ；返回主程序
3.7 电源电路
本模块将交流 220V输入电压变为3组直流电压，其中5V电压为CPU等数字电路提供电源；±15V电压为运放等模拟芯片提供电源；24V电压为温度变送器提供电源。
220v市电经变压器输出两组独立的25v交流，桥堆整流，大电容滤波得到+ 35v直流，再加一个0.1uF小电容滤出电源中的高频分量。考虑到制作过程中电源空载似的电容放电可在输出电容并上1k大功率电阻。另外这组直流还要给7812、7912来获得 + 12v。电源模块如下图：
图1：5V直流稳压源电路
图2： + 12V/24V直流稳压源的原理电路
第四章软件的设计
4.1 软件实现方法
根据热处理炉在上电复位后先处于停止加热状态，这时可以用“+1”键设定预置温度，显示器显示预定温度；温度设定好后就可以按启动键启动系统工作了。温度检测系统不断定时检测当前温度，并送往显示器显示，达到预定值后停止加热并显示当前温度；当温度下降到下限（比预定值低3℃）时再启动加热。这样不断重复上述过程，使温度保持在预定温度范围之内。启动后不能再修改预置温度，必须按复位/停止键回到停止加热状态再重新设定预置温度。
炉温控制是这样一个反馈调节过程，比较实际炉温和需要炉温得到偏差，通过对偏差的处理获得控制信号，去调节电阻炉的热功率，从而实现对炉温的控制。按照偏差的比例、积分和微分产生控制作用（PID控制），是过程控制中应用最广泛的一种控制形式。
系统控制程序采用两重中断嵌套方式设计。首先使T0计数器产生定时中断，作为本系统的采样周期。在中断服务程序中启动A/D，读入采样数据，进行数字滤波、上下限报警处理，PID计算，然后输出控制脉冲信号。脉冲宽度由T1计数器溢出中断决定。在等待T1中断时，将本次采样值转换成对应的温度值放入显示缓冲区，然后调用显示子程序。从T1中断返回后，再从T0中断返回主程序并且、继续显示本次采样温度，等待下次T0中断。
1)二位式调节--它只有开、关两种状态，当炉温低于限给定值时执行器全开；当炉温高于给定值时执行器全闭。（执行器一般选用接触器）
2）三位式调节--它有上下限两个给定值，当炉温低于下限给定值时招待器全开；当炉温在上、下限给定值之间时执行器部分开启；当炉温超过上限给定值时执行器全闭。
3）比例调节（P调节）--调节器的输出信号（M）和偏差输入（e）成比例。即：M=ke。式中：K-----比例系数
比例调节器的输入、输出量之间任何时刻都存在--对应的比例关系，因此炉温变化经比例调节达到平衡时，炉温不能加复到给定值时的偏差--称“静差”
4）比例积分（PI）调节--为了“静差”，在比例调节中添加积分（I）调节积分，调节是指调节器的输出信号与偏差存在随时间的增长而增强，直到偏差消除才无输出信号，故能消除“静差”比例调节和积分调节的组合称为比例积分调节.
5) 比例积分微分（PID）调节--比例积分调节会使调节过程增长，温度的波动幅值增大，为此再引入微分（D）调节。微分调节是指调节器的输出与偏差对时间的微分成比例，微分调节器在温度有变化“苗头”时就有调节信号输出，变化速度越快、输出信号越强，故能加快调节速度，降低温度波动幅度，比例调节、积分调节和微分调节的组合称为比例积分微分调节。（一般采用晶闸管调节器为执行器）。
根据生产现场的运行情况，这种控温方法，精度比较高，系统性能稳定，满足生产的实际需要。主要设备:热电偶或热电阻,智能PID温控仪,可控硅触发调功器等。
4.2 总体程序流程图
温度控制程序的设计应考虑如下：1）键盘扫描、键码识别和温度显示；2）炉温采样、数字滤波；3）数据处理；4）越限报警和处理；5）PID计算、温度标度转换
4.2.1主程序框图
主程序包括8051本身的初始化等等。大体说来，本程序包括设置有关标志、暂存单元和显示缓冲区清零、T0初始化、CPU开中断、温度显示和键盘扫描程序
主程序
在主程序中首先给定PID算法的参数值,然后通过循环显示当前温度,并且设定键盘外部中断为最高优先级,以便能实时响应键盘处理;软件设定定时器T0为5秒定时,在无键盘响应时每隔5秒响应一次,以用来采集经过A／D转换的温度信号;设定定时器T1为嵌套在T0之中的定时中断,初值由PID算法子程序提供。在主程序中必须分配好每一部分子程序的起始地址,形式如下：
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0003H
AJMP INTO
ORG 000BH
AJMP TT0
ORG 001BH
AJMP TT1
4.2.2中断服务程序框图
T0中断服务程序是温度控制系统的主体程序，用于启动数/模转换器、读入采样数据、数字滤波、越限温度报警和越限处理、PID计算和输出可控硅的触发脉冲等。P1.3引脚上输出的该同步触发脉冲宽度由T1计数器的溢出中断控制，8051利用等待T1溢出中断的空闲时间（形成P1.3输出脉冲顶宽）完成把本次采样值转换成显示值而放入显示单元缓冲区和调用温度显示程序。8051从T1中断服务程序返回后即可恢复现场和返回主程序。
系统软件采用中断方式编程，主要部分是时钟中断程序，主要由输入处理程序、
控制算法程序、显示处理、输出处理和自诊断程序等组成，其流程图如图2所示。仪表通电启动后，初始化程序进行时间给定，每隔500ms时钟中断一次，中断后进入时钟中断处理。对于纯滞后，大惯性环节控制对象，一般采用积分分离PID 控制算法。在一般的PID控制中，当系统有较大的扰动或设定值较大幅度提降时，由于偏差较大及系统存在惯性和滞后，在积分项的作用下，会产生较大的超调和长时间波动，在温度缓慢变化过程中这一现象尤为严重，为此采用积分分离措施，即在偏差较大时，取消积分作用，偏差较小时，才将积分作用投入。
中断服务程序框图
4.3 程序清单
4.3.1 报警电路子程序
1.子程序框图
2.报警子程序：
FLAG BIT 00H
ORG 00H
START: JB P1.7,START
JNB FLAG,NEXT
MOV R2,#200 DV: CPL P2.2
LCALL DELY500
LCALL DELY500
DJNZ R2,DV
CPL FLAG
NEXT: MOV R2,#200
DV1: CPL P1.0
LCALL DELY500
DJNZ R2,DV1
CPL FLAG
SJMP START
DELY500: MOV R7,#250
LOOP: NOP
DJNZ R7,LOOP
RET
END
4.3.2 键盘显示管理程序。
为了使8279具有合适的键盘、显示功能，首先要对芯片初始化。可适当地挑选8279的控制字，例如：使8279具有8位显示、右端输入、编码键盘、双键锁定时可选控制字10H.这时每次按键都将产生键特征码，并且存放在FIFOROM中，同时使8279的IRQ引脚变为高电平，可作为向CPU申请中断信号，如果CPU是中断开放的，则转向中断服务程序，可在中断服务程序中读取特征码。每当CPU读取FIFOROM中的数据后，8279自动撤消IRQ信号，IRQ引脚变为低电平。CPU返回主程序后，可由键特征码来决定程序的流向。问题是，当CPU从8279的FIFOROM中读取键特征码后，IRQ虽然恢复底电平，但FIFOROM中的数据并没有消失，仍保存在里面，这时即使使用对改8279清除的指令D3H，也不能将FIFOROM中的数改变，只有按其它键才能改变FIFOROM中的数据，因这样是无法实现按钮功能的。
为了使键盘具有按钮功能，应该利用8279的传感方式功能，在传感器方式中，8279每当检测到传感状态变化时，IRQ就变为高电平，图1是以8051CPU
构成的系统为例，说明IRQ引脚电平的翻新过程。
8279的IRQ端经反相器接到8051的INT1端(即P3.3引脚)。先将8279设置成编码键盘，允许INT1中断，当键按下时，反相器输出低电平，CPU进入中断服务程序，读取键特征码后，又为高电平。返回主程序后，转向功能程序（例如调模进）。输出控制信号（例如P1.0为“1”时调模进电磁阀得电）后，将8279设置为传感器方式，并且不允许INT1中断，然后调试P3.3是否为低电平。如果按键松开，8279将测出传感器状态发生变化，而使IRQ由低电平转为高电平。也就是说P3.3脚为低电平时，按键已经松开，程序重新设置8279为编码键盘，INT1中断开放，以便使键盘脱离按钮功能。
程序清单如下：
ORG 0000H
MOV DPTR,#7000H ; 指向8279数据口
INC DPTR ; 指向8279控制口
MOV A, #00H ; 设定8279工作方式
M0VX @DPTR,A
MOV A , #0GFH ; 清除8279内部显示RAM状态
MOVX @DPTR, A
MOV A , #22H
MOVX @DPTR , A ; 设定8279分频系数
LOOP:MOVX A , @DPTR
JB ACC.7 , LOOP ; 显示RAM清除完毕吗?
MOV A , 80H ; 指向第一位数码管
MOVX @DPTR , A
MOV A , 9FH ; 输出"1"一个字形
MOV DPTR ,#7000H
MOVX @DPTR , A
INC DPTR
LOOP1:M0VX A , @DPTR
AND A , #07H
CJNE A , #00H,L00P2
AJMP LOOP1 ; 无键按下转
LOOP2:MOV DPTR ,#7000H
MOVX A , @DPTR; 有键按下将键值送累加器A
键值,由8279的行扫描信号(SL0-SL3)与列信号(RL0-RL4)组成,不同组合的矩阵将得到不同键,但
在同一矩阵中不会有相同的键值,这对初学者编制键显示程序大为方便.下表是通用键盘板键值:
温度控制系统研究背景与现状 1 研究背景 (1) 2 国内外现状 (1) 定值开关温度控制法 (1) PID线性温度控制法 (2) 智能温度控制法 (3) 国内外实例 (4) 1 研究背景 温度是生活及生产中最基本的物理量，它表征的是物体的冷热程度。自然界中任何物理、化学过程都紧密地与温度相联系。在很多生产过程中，温度的测量和控制都直接和安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术经济指标相联系。自18世纪工业革命以来，工业过程离不开温度控制。温度控制广泛应用于社会生活的各个领域，如家电、汽车、材料、电力电子等。温度控制的精度以及不同控制对象的控制方法选择都起着至关重要的作用，温度是锅炉生产质量的重要指标之一，也是保证锅炉设备安全的重要参数。同时，温度是影响锅炉传热过程和设备效率的主要因素。基于此，运用反馈控制理论对锅炉进行温度控制，满足了工业生产的需求，提高了生产力。 2 国内外现状 温度控制技术按照控制目标的不同可分为两类：动态温度跟踪与恒值温度控制。动态温度跟踪实现的控制目标是使被控对象的温度值按预先设定好的曲线进行变化。在工业生产中很多场合需要实现这一控制目标，如在发酵过程控制，化工生产中的化学反应温度控制，冶金工厂中燃烧炉中的温度控制等。恒值温度控制的目的是使被控对象的温度恒定在某一数值上，且要求其波动幅度（即稳态误差）不能超过某一给定值。从工业温度控制器的发展过程来看，温度控制技术大致可分以下几种： 定值开关温度控制法 所谓定值开关控温法，就是通过硬件电路或软件计算判别当前温度值与设定目标温度值之间的关系，进而对系统加热源（或冷却装置）进行通断控制。若当前温度值比设定温度值高，则关断加热器，或者开动制冷装置；若当前温度值比设定温度值低，则开启加热器并同时关断制冷器。这种开关控温方法比较简单，在没有计算机参与的情况下，用很简单的模拟电路就能够实现。目前，采用这种控制方法的温度控制器在我国许多工厂的老式工业电炉中仍被使用。由于这种控制方式是当系统温度上升至设定点时关断电源，当系统温度下降至设定点时开通
中北大学 毕业设计开题报告 学生姓名：李依遥学号：0805054101 学院、系：信息与通信工程学院电气工程系专业：自动化 设计题目：反应釜温度智能控制系统设计 ——软件部分 指导教师:孟江 2012 年 3 月 15 日
开题报告填写要求 1．开题报告作为毕业设计答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效； 2．开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3．学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）。文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标GB 7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写，不能有随意性； 4．学生的“学号”要写全号（如020*******），不能只写最后2位或1位数字； 5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”； 6. 指导教师意见和所在系意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。
毕业设计开题报告
式一般有锚式、桨式、涡轮式、推进式或框式等，搅拌装置在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶，也可根据用户的要求任意选配。并在釜壁外设置夹套，或在器内设置换热面，也可通过外循环进行换热。加热方式有电加热、热水加热、导热油循环加热、远红外加热、外(内)盘管加热等，冷却方式为夹套冷却和釜内盘管冷却，搅拌桨叶的形式等。支承座有支承式或耳式支座等。转速超过160转以上宜使用齿轮减速机.开孔数量、规格或其它要求可根据用户要求设计、制作。反应釜在设定恒温条件下，在密闭的容器内，在常压或负压下进行搅拌、反应，并能控制反应溶液的蒸发与回流，是现代化学小样实验、生物制药及新材料合成的理想设备[6]。 3.反应釜的温度控制 反应釜温度控制是通过控制两个阀门即加热水阀门和冷却水阀门来实现的，通过搅拌机的搅拌使物料均匀。在升温阶段，打开加热水阀门，对釜内的蛇管通以加热水，使釜温升高，通过控制阀门开度来控制温度升高的速率，当加热到预订反应温度后就停止加热，反应过程中在夹套中通以冷却水，将反应产生的多余热量移走，控制温度保持恒定。导热介质的选择根据各种不同展品的工艺温度要求确定，常见的导热介质又通过热蒸汽和导热油。温度测量常用热电阻或热电偶及其变送器组成。通入反应釜的热导介质要求保持温度恒定，通过调节流入反应夹套的导热介质的流量，来控制反应釜内物料的温度符合工艺要求[7]。 二、对反应釜采用的控制技术 1.常规PID控制 PID控制器应用的非常广泛，其设计技术成熟，长期以来形成了典型的结构，它的参数整定方便，结构更改灵活，能满足大多数工业控制要求。PID技术比较简单，易于掌握，是常用的控制技术之一。对于参数不变的控制对象或模型参数变化不显著的控制对象来说，使用PID控制能够达到比较理想的控制效果，而且实现起来非常简单[8]。 在本课题的系统设计中，作为被控对象的反应釜由于模型较为复杂，无法建立精确的数学模型，采用PID算法比较方便，但PID算法也存在现场参数调整麻烦，被控对象模型参数难以确定以及外界干扰会使控制漂离最佳工况等问题。针对这些问题，本课题在反应釜温度控制系统中，采用了模糊控制技术与PID相结合的方法来弥补只用PID调节器时的缺憾。 2．模糊控制技术
《单片机技术》课程设计任务书 一、设计题目：数字电子钟、数字频率计、数字电压表、交通灯、抢答器、密码 锁、波形发生器、数字温度计、计算器、数字式秒表。 二、适用班级： 三、指导教师： 四、设计目的与任务： 学生通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《单片机技术》中所学的理论知识和实验技能，掌握单片机应用系统的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。 五、设计内容与要求 设计内容 1、数字电子钟 设计一个具有特定功能的电子钟。该电子钟上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入时钟准备状态；第一次按电子钟启动/调整键，电子钟从0时0分0秒开始运行，进入时钟运行状态；再次按电子钟启动/调整键，则电子钟进入时钟调整状态，此时可利用各调整键调整时间，调整结束后可按启动/调整键再次进入时钟运行状态。 2、数字频率计 设计一个能够测量周期性矩形波信号的频率、周期、脉宽、占空比的频率计。该频率计上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入测量准备状态。按频率测量键则测量频率；按周期测量键则测量周期；按脉宽测量键则测量脉宽；按占空比测量键则测量占空比。 3、数字电压表 设计一个能够测量直流电压的数字电压表。测量电压范围0～5V，测量精度小数点后两位。该电压表上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入测量准备状态，按测量开始键则开始测量，并将测量值显示在显示器上，按测量结束键则自动返回“P.”状态。 4、交通灯 设计一个具有特定功能的十字路口交通灯。该交通灯上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入准备工作状态。按开始键则开始工作，按结束键则返回“P.”状态。要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，甲车道为
北方民族大学学士学位论文论文题目:温度自动控制系统的设计 北方民族大学教务处制
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
过程控制系统课程设计 课题：反应釜温度控制系统 系别：电气与控制工程学院 专业：自动化 姓名：彭俊峰 学号：092413238 指导教师：李晓辉 河南城建学院 2016年6月15日
引言 (1) 1系统工艺过程及被控对象特性选取 (2) 1.1 被控对象的工艺过程 (2) 1.2 被控对象特性描述 (4) 2 仪表的选取 (5) 2.1过程检测与变送器的选取 (5) 2.2执行器的选取 (6) 2.2.1执行器的选型 (7) 2.2.2调节阀尺寸的选取 (7) 2.2.3调节阀流量特性选取 (7) 2.3控制器仪表的选择 (8) 3.控制方案的整体设定 (10) 3.1控制方式的选择 (10) 3.2阀门特性及控制器选择 (10) 3.3 控制系统仿真 (12) 3.4 控制参数整定 (13) 4 报警和紧急停车设计 (14) 5 结论 (15) 6 体会 (16) 参考文献 (17)
反应器是任何化学品生产过程中的关键设备，决定了化工产品的品质、品种和生产能力。釜式反应器是一种最为常见的反应器，广泛的应用于化工生产的各个领域。釜式反应器有一些非常重要的过程参数，如：进料流量（进料流量比）、液体反应物液位、反应压力、反应温度等等。对于这些参数的控制至关重要，其不但决定着产品的质量和生产的效率，也很大程度上决定了生产过程的安全性。 由于非线性和温度滞后因素很多，使得常规方法对釜式反应器的控制效果不是很理想。本文以带搅拌釜式反应器的温度作为工业生产被控对象，结合PID 控制方式，选用FX2N-PLC温度调节模块，同时为了提高系统安全性，设计了报警和紧急停车系统，最终设计了一套反应釜氏的温度过程控制系统。
温度控制系统设计方案 １引言 温度是工业过程控制中主要的被控参数之一，在冶金、化工、建材、食品、石油等工业中，工艺过程所要求的温度的控制效果直接影响着产品的质量。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低围不同、精度不同，则采用的测温元件、测温方法以及对温度的控制方法也将不同，随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用。越来越显示出其优越性。 随着集成电路技术的发展，单片微型计算机的功能不断增强，许多高性能的新型机种不断涌现出来。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为自动化和各个测控领域中广泛应用的器件，在温度控制系统中，单片机更是起到了不可替代的核心作用。在工业生产中，如用于热处理的加热炉、用于融化金属的坩锅电阻炉等，都用到了电阻加热的原理。 鉴于单片机技术应用的广泛性和优越性，温度控制的重要性，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。本文就是根据这一思想来展开的。 1.1 系统设计的目的和任务 1.1.1 系统设计的目的 通过本次毕业设计,主要想达到以下目的： 1. 增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论方面的理解。 2. 掌握单片机的部功能模块的应用，如定时器/计数器、中断、片外存贮器、I/O口等。 3. 了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现，为以后工作中设计和实现单片机应用系统打下基础。 4. 熟悉闭环控制系统的组成原理及单片机ＰＩＤ算法的实现方法。 1.1.2 系统设计的任务 1．查阅资料，弄清楚所要解决的问题的思路，确定设计方案。 2．系统硬件电路设计。 3．系统相关软件设计。 4．仿真实现温度参数设定、转换、显示等功能。 5．依据对象模型设计控制器参数， 6．系统调试与分析；并依据调试结果予以完善。 1.2毕业设计论文安排 1.论证系统设计方案，设计系统原理图。
清华大学 毕业设计（论文） 题目基于PLC的大棚温度自动控制 系统设计 系（院）自动化系 专业电气工程与自动化班级2009级3班 学生姓名雷大锋 学号2009022321 指导教师王晓峰 职称副教授 二〇一三年六月二十日
独创声明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 年月日 毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。 本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。 （保密论文在解密后遵守此规定） 作者签名: 年月日
基于PLC的大棚温度自动控制系统设计 摘要 大棚温度自动控制系统是一种为作物提供最好环境、避免各种棚内外环境变化对其影响的控制系统。该系统采用FX2N系列PLC作为下位机，PC机作为上位机，采用三菱D-720通用变频器,采用温度、湿度、光照传感器采集现场信号，这些模拟量经PLC转化为数字信号，把转化来的数据与设定值比较，PLC经处理后给出相应的控制信号使环流风机、遮阴帘、微雾加湿机等设备动作，大棚温度就能实现自动控制。这种技术不但实现了生产自动化，而且非常适合规模化生产，劳动生产率也得到了相应的提高，通过种植者对设定值的改变，可以实现对大棚内温度的自动调节。 关键词：大棚，温度控制，PLC
附表1 铜陵学院学生毕业论文（设计）选题审批表院部：专业：
附表2 铜陵学院毕业论文（设计）任务书 同学：你好！ 你所预选的毕业论文（设计）题目自动温度控制系统的设计经审定已通过，你可以进入研究（设计）阶段，请你按照以下进程要求完成毕业论文（设计）的研究设计任务。 一、在指导教师的指导下，进一步明确所选课题的目的和意义。 二、根据选题进行广泛调研，并检索主要参考文献。 三、拟定研究（设计）方案（包括内容、方法、预期目标、进度安排等）。 四、毕业论文（设计）的主要内容（或主要技术要求与数据）：主要 是设计一个温度自动控制系统，用单片机控制，数字温度传感器采集数据， 并用LCD液晶显示器模块显示。它属于一个恒温系统。通过单片机处理，并 发出指令，使用继电器控制、隔离。 五、编写毕业论文(设计)提纲。 六、将包含上述内容的开题报告于 2015 年 1 月 6 日前送 交指导老师，并于 2015 年 1 月 15 日前完成开题。 七、请你于 2015 年 4 月 20 日前完成毕业论文（设计）的初 稿。 八、请你在 2015 年 4 月 22 日至 5 月 31 日之间反复修改 初稿（要求不少于三次）。 九、请你于 2015 年 6 月 20 日前把符合铜陵学院毕业论文（设 计）撰写格式要求的纸质定稿和相关的附件等材料，按要求装订一式三份， 连同对应的电子文档送交指导老师。 十、你的毕业论文（设计）如果通过了答辩资格审查，请于 2015 年 6月 20 日前准备参加本学院统一组织的毕业论文（设计）答辩（具体答辩
时间另行通知）。 十一、如果你的联系方式发生变动，应及时通知你的指导老师。 指导教师电话： E-mail： 学生电话： E-mail： 指导教师签名：学生签名： 下达任务日期： 2014 年 12 月 23 日接受任务日期： 2014 年 12 月24 日注：本任务书一式两份，一份交给学生，一份指导教师留存。 附表3 铜陵学院毕业论文（设计）开题报告
论文题目:温度自动控制系统的设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
《电子技术综合设计》 设计报告 设计题目：水温自动控制系统 组长姓名：学号： 专业与班级：工业自动化14-16班 姓名：学号： 专业与班级：工业自动化14-16班 姓名：学号： 专业与班级：工业自动化14-16班 时间： 2016 ～ 2017 学年第（1）学期指导教师：陈烨成绩：评阅日期：
一、课题任务 设计并制作一个水温自动控制系统，对1.5L净水进行加。水温保持在一定范围内且由人工设定。 细节要求如下： 1.温度设定范围为40℃~90℃，最小分辨率为0.1℃，误差≤1℃。 2.可通过LCD显示屏显示温度目标值与实时温度。 3.可以通过键盘调整目标温度的数值。 二、方案比较 1.系统模块设计 为完成任务目标，可以将系统分为如下几个部分：5V直流电供电模块、测温模块、80C52单片机控制系统、键盘控制电路、温度显示模块、继电器控制模块、强电加热电路。通过各模块之间的相互配合，可以完成水温检测、液晶显示、目标值设置、水温控制等功能。 系统方框图如下：
2.5V直流电供电模块 方案一：直接用GP品牌的9v电池，然后接通过三端稳压芯片7805稳压成5伏直流电源提供给单片机系统使用，接两个5伏电源的滤波电容后输出。 方案二：通过变压器，将220v的市电转换成9v左右的交流电，变压器输出端的9V电压经桥式整流并电容滤波。要得到一个比较稳定的5v电压，在这里接一个三端稳压器的元件7805。 由于需要给继电器提供稳定的5V电压，而方案一中导致电池的过度损耗，无法稳定带动继电器持续工作，所以我们选用能够提供更加稳定5v电源的方案二。 3.测温模块 经查阅资料,IC式感温器在市场上应用比较广泛的有以下几种： AD590：电流输出型的测温组件,温度每升高1 摄氏度，电流增加1μA，温度测量范围在-55℃～150℃之间。其所采集到的数据需经A/D 转换，才能得到实际的温度值。 DS18B20：内含AD转换器，所以除了测量温度外，它还可以把温度值以数字的方式(9 B i t ) 送出，因此线路连接十分简单，它无需其他外加电路，直接输出数字量，可直接与单片机通信，读取测温数据。它能够达到0.5℃的固有分辨率，使用读取温度暂存寄存器的方法还能达到0.0625℃以上精度，温度测量范围在-55℃～125℃之间，应用方便。 SMARTEC感温组件:这是一只3个管脚感温IC，温度测量范围在 -45℃～13℃，误差可以保持在0.7℃以内。 max6225/6626：最大测温范围也是-55～+125℃，带有串行总线接口，测量温度在可测范围内的的误差在4℃以内，较大，故舍弃该方案。 本设计选用DS18B20感温IC，这是因其性能参数符合设计要求，接口简单，内部集成了A/D 转换，测温更简便，精度较高，反应速度快，且经过市场考察，该芯片易购买，使用方便。 下面是DS18B20感温IC的实物和接口图片
过程控制系统课程课题：反应釜温度控制系统 系另I」：电气与控制工程学院 专业：自动化_____________ 姓名： ________ 彭俊峰_____________ 学号：__________________ 指导教师： _______ 李晓辉_____________ 河南城建学院 2016年6月15日
反应器是任何化学品生产过程中的关键设备，决定了化工产品的品质、品种和生产能力。釜式反应器是一种最为常见的反应器，广泛的应用于化工生产的各个领域。釜式反应器有一些非常重要的过程参数，如：进料流量（进料流量比）、液体反应物液位、反应压力、反应温度等等。对于这些参数的控制至关重要，其不但决定着产品的质量和生产的效率，也很大程度上决定了生产过程的安全性。 由于非线性和温度滞后因素很多，使得常规方法对釜式反应器的控制效果不是很理想。本文以带搅拌釜式反应器的温度作为工业生产被控对象，结合PID 控制方式，选用FX2N-PLC 调节模块，同时为了提高系统安全性，设计了报警和紧急停车系统，最终设计了一套反应釜氏的温度过程控制系统。
1系统工艺过程及被控对象特性选取 被控对象的工艺过程 本设计以工业常见的带搅拌釜式反应器（CSTR）为过程系统被控对象。 反应器为标准3盆头釜，反应釜直径1000mm,釜底到上端盖法兰高度1376mm, 反应器总容积，耐压。为安全起见，要求反应器在系统开、停车全过程中压力不超过。反应器压力报警上限组态值为。反应器的工艺流程如图1-1所示。 S8Q A a珑厲娜口 图1-1釜式反应器工艺流程图 该装置主要参数如表1-1所示。各个阀门的设备参数如表1-2所示，其中，D g为阀门公称直径、K v为国际标准流通能力。 表1-1主要测控参数表
上海电力学院电子系统设计实验报告 题目：自动温度控制系统的设计 院系：电子与信息工程学院 专业：电子科学与技术 班级：2013142班 学号：20132481 姓名：当当当
自动温度控制系统的设计 1、任务要求 以单片机为核心控制器件，通过温度传感器进行温度测量，设置温度的上下限。当温度超出正常范围，则由指示灯和蜂鸣器报警提示。当温度低于下限值时，要求通风电机停转，当温度高于上限值时，通风电机转动。 2、设计方案 本设计是对温度进行实时监测与控制，设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功能：设定需求的温度为30~60摄氏度，当温度低于设定温度下限30摄氏度时，指示灯和蜂鸣器报警提示并且通风电机停转，使温度上升。当温度高于设定温度上限60摄氏度时，指示灯和蜂鸣器报警提示且通风电机转动，使温度下降。当温度达到设定温度界限时，通风机停止工作。为了实现以上功能首先完成了系统的整体设计，硬件以及软件的设计。在硬件上采用了由DS18B20温度传感器采集温度，送入单片机与设定温度进行对比处理，再通过显示器进行显示使其很直观的了解当前的状态。在软件设计上完成了系统的各个功能程序以及流程图包括系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，复位应答子程序，写入子程序等，并且采用与C51系列单片机相对应的51汇编语言和结构化程序设计方法进行软件编程。 总体设计框图 3.硬件电路设计 3.1最小系统 按键设置 单 片 机 降热 温度采集 显示 加热
3.1.1 AT89C51的单片机 采用STC89C51芯片作为硬件核心。STC89C51内部具有8KB ROM 存储空间,512字节数据存储空间，带有2K字节的EEPROM存储空间，与MCS-51系列单片机完全兼容,STC89C51可以通过串口下载。 引脚介绍 ①主电源引脚（2根） VCC(Pin40)：电源输入，接＋5V电源 GND(Pin20)：接地线 ②外接晶振引脚（2根） XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端 XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端 ③控制引脚（4根） RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号 PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号 EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。
目录 第一章设计背景及设计意义 (2) 第二章系统方案设计 (3) 第三章硬件 (5) 3.1 温度检测和变送器 (5) 3.2 温度控制电路 (6) 3.3 A/D转换电路 (7) 3.4 报警电路 (8) 3.5 看门狗电路 (8) 3.6 显示电路 (10) 3.7 电源电路 (12) 第四章软件设计 (14) 4.1软件实现方法 (14) 4.2总体程序流程图 (15) 4.3程序清单 (19) 第五章设计感想 (29) 第六章参考文献 (30) 第七章附录 (31) 7.1硬件清单 (31) 7.2硬件布线图 (31)
第一章设计背景及研究意义 机械制造行业中，用于金属热处理的加热炉，需要消耗大量的电能，而且温度控制是纯滞后的一阶惯性环节。现有企业多采用常规仪表加接触器的断续控制，随着科技进步和生产的发展，这类设备对温度的控制要求越来越高，除控温精度外，对温度上升速度及下降速度也提出了可控要求，显而易见常规控制难于满足这些工艺要求。随着微电子技术及电力电子技术的发展，采用功能强、体积小、价格低的智能化温度控制装置控制加热炉已成为现实。 自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用，温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。随着单片机技术的飞速发展，通过单片机对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。对工件的处理温度要求严格控制，计算机温度控制系统使温度控制指标得到了大幅度提高。采用MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。 ，
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 安徽工业大学 毕业设计任务书 学院、系：电气信息学院自动化系 专业：自动化 学生姓名：学号： 设计题目： 基于HDU4000过程控制系统的反应釜温 度控制系统的设计 起迄日期: 设计地点: 指导教师: 系主任:
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┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 毕业设计任务书 1．毕业设计课题的任务和要求： 反应釜生产和消费应用的高速增长期，已广泛应用。化工生产等必不可缺，所以反应釜的温度控制也尤为重要，尤其是恒温阶段，本设计要求 1.介绍控制系统的硬件组成，所采用的控制方案； 2.利用可编程逻辑控制器实现反应釜温度控制； 3.使用组态软件对系统进行组态； 4.监控温度PLC 控制系统的运行情况。 2．毕业设计课题的具体工作内容（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：本系统是以PLC、WinCC为基础，利用PLC实现温度控制系统的设计和应用。设计人员应具备下列知识： 1. 以过程控制实验装置中的反应釜温度作为被控对象设计一个控制对象，实现对反应釜温度的恒值控制； 2.组态测控界面上，实时设定并显示温度给定值、测量值及控制器输出值； 3.实时显示温度给定值实时曲线、温度测量值实时曲线； 4.选择合适的整定方法确定PID参数，并能在组态测控界面上实时改变PID参数。 5.设计的反应釜温度控制系统要能够实现反应釜温度的自动控制，控制作用又快又好，。
毕业设计 论文题目:温度自动控制系统的设计 院(部)名称:电气信息工程学院学生姓名: 专业: 学号 : 指导教师姓名: 论文提交时间: 论文答辩时间: 学位授予时间:
摘要 随着科技的不断进步，在工业生产中温度是常用的被控参数，而采用单片机来对这些被控参数进行控制已成为当今的主流。本文介绍了数字温度测量及自动控制系统的设计。阐述了以AT89C52单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。主要组成部分：AT89C52单片机、温度传感器、显示电路、温度控制电路。它可以实时的显示和设定温度，实现对温度的自动控制。而且设有超温报警程序。测试表明，本设计对温度的控制有方便、简单的特点，大幅提高了被控温度的技术指标。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测与温度控制电路。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。 关键词：温度自动控制，AT89C52，DS18B20，PID
ABSTRACT With the development of science and technology, temperature is used to be controlled parameter in industrial production. Controlling controlled parameter by microcontroller has been main trend in today's society. This paper introduces the design of digital temperature measurement and automatic control system .It consists of AT89C52 microcontroller, temperature sensor, show circuit and temperature control circuit. It is able to display and set temperature in real-time. The purpose is to achieve the control of temperature. Besides, it has over- temperature alarm program. Tests show that this design not only controls temperature conveniently and simply but also improve the technical indicators of controlled temperature greatly. With as the core of microcontroller, this design achieves the control of temperature. Temperature signal is collected by temperature chip DS18B20 and transmitted to microcontroller in the form of digital signal. This paper introduces the hardware of the system including temperature detection and temperature control circuit. Microcontroller achieves the purpose of temperature control by processing sign correspondingly. KEY WORDS:automatic temperature control, AT89C52 , DS18B20, PID
温度控制系统设计 目录 第一章系统方案论证 (3) 1.1 总体方案设计 (3) 1.2 温度传感系统 (3) 1.3 温度控制系统及系统电源 (4) 1.4 单片机处理系统（包括数字部分）及温控箱设计 (4) 1.5 PID算法原理 (5) 第二章重要电路设计 (7) 2.1 温度采集 (7) 2.2 温度控制 (7) 第三章软件流程 (8) 3.1 基本控制 (8) 3.2 PID控制 (9) 3.3 时间最优的PID控制流程图 (10) 第四章系统功能及使用方法 (11) 4.1 温度控制系统的功能 (11) 4.2 温度控制系统的使用方法 (11) 第五章系统测试及结果分析 (11) 5.1 硬件测试 (11) 5.2 软件调试 (12) 第六章进一步讨论 (12) 参考文献 (13) 致谢......................................................................................................... 错误！未定义书签。
摘要：本文介绍了以单片机为核心的温度控制器的设计，文章结合课题《温度控制系统》，从硬件和软件设计两方面做了较为详尽的阐述。 关键词：温度控制系统PID控制单片机 Abstract: This paper introduces a temperature control system that is based on the single-chip microcomputer.The hard ware composition and software design are descried indetail combined with the project Comtrol System of Temperature. Keywords: Control system of temperature PID control Single-chip Microcomputer 引言： 温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。本文设计了以单片机为检测控制中心的温度控制系统。温度控制采用改进的PID数字控制算法，显示采用LED静态显示。该系统设计结构简单，按要求有以下功能： (1)温度控制范围为20~40°C; (2)有加热和制冷两种功能 (3)指标要求： 超调量小于2°C；过渡时间小于5min；静差小于0.5℃；温控精度0.2℃
开题报告 化工反应釜温度控制系统的研究和设计 一．选题意义 为了满足产品的多样化的市场需要，批量或半批量过程工业得到了极大的重视和发展，使得批量过程的先进控制问题成为当前控制理论与控制工程领域的研究热点。而间歇化学反应器是高度非线性对象，包括了所有批量过程控制的难点，涌盖了顺序控制、逻辑控制、回路控制的所有控制概念。因此，开展以化学反应器为控制对象的“面向复杂工业过程集成与优化控制的应用环境建设与先进控制方法研究”，具有重要的理论和现实意义。 在传统化工生产领域，反应釜是生产化工产品如（胶水、化妆品等）的核心主要机械。反应釜生产现场污染大、气味难闻有毒。由于自动化程度低，有很多地方都是人工现场观看温控仪表监控操作，对生产人员身体健康伤害很大，且温度控制精度低，一直困扰着这个行业。在工业控制领域，如何更有效地开发针对特定对象的先进控制算法是人们普遍关心的问题。同时在工业测控系统开发过程中，实现测控系统与仿真系统的集成是当前的一个发展方向。随着社会高速发展，工业自动化技术的不断更新换代和普及，在传统化工生产领域改造和更新有力了极大的改进。 化工生产在我国国民经济建设中占有很重要的地位，而反应釜是化工生产中实现化学反应的主要设备之一。由于反应过程受外界温度、反应物质不同、浓度等因素影响较大，且系统本身具有较大的时变性和滞后性，从控制的角度来看，反应釜属于最难控制的过程之。生产过程经常在高温、高压、易燃、易爆等环境下进行，生产的安全性至关重要，因此高性能、高精度反应釜控制器的研制受到高度重视。 二．综述 1.国内外的反应釜发展现状 目前，位于化工自动化最底层的控制器仍然是以PID为主流。PID方法是一种基于过程参数的控制阀，其控制原理简单、实现方便，但在控制对象非线性时变、给定突变、大时滞系统等情况下，过程模型难以确定，参数调整往往比较困难，即使可行也因调整时间过长、超调量过大，使控制效果不佳，因此，使用先进的控制理论来弥补PID控制方法的不足，成为目前国内外自动控制方面的一个主要课题。国外如日本、美国等都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表，且适用于大惯性、大滞后等复杂温度控制系统，而国内与之有较大的差距，这使得反应釜温度控制器的研制在技术和市场上都将有较大的突破空间。 在催化剂的生产过程中，对反应釜的加热温度控制直接影响其生产过程的精度，最终影响产品的好坏。而反应釜的温度控制是工业控制中典型的迟滞、时变与非线性的不确定性系统。常规的PID 控制方法控制简单、容易实现且稳态性较好，但难以适应控制系统的控制参数和工作条件的变化，温度始终有较大波动，得不到理想的结果。模糊控制的最大特征是它能够将操作者或领域专家的控制经验和知识表示成语言变量描述的控制规则，然后用这些规则去控制系统。它具有高度的仿人智能特性、不依赖精确数学模型的特点，是解决间歇聚合反应过程控制问题的一种有效方法。虽说模糊控制的动态性较好，但由于控制器的输入端被控量的偏差和偏差变化率，相对于PID控制，其稳态性较差。对于温度控制需要高动态性和稳态性的情况下，采用模糊控制和PID控制的两者的结合，可以扬长避短，分别满足控制系
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一、北京龙鼎金陆简介 北京龙鼎金陆测控技术有限公司简介 北京龙鼎金陆测控技术有限公司坐落于国家级经济技术开发区－北京经济技术开发区，也称亦庄开发区，是国家计量院高级工程师及地方传感器协会副会长联合成立的一家集科、工、贸为一体的现代化高科技企业。 公司从成立伊始一直脚踏实地的努力为国人创造“质好而不贵”的国货精品，打造以自主创新为龙鼎企业特色的产业价值链，塑造龙鼎金陆LD的这一民族品牌，并一定坚信会成为振兴民族传感器事业及工业自动化控制系统的一面旗帜来迎接国际化的挑战。 近年来，公司又荟萃了环材料学、力学等多种学科的精良人材，不但吸取了日本株式会社共和电业、美国KULITE公司的箔式传感器、扩散硅传感器的制造技术，而且凭借雄厚的技术、科技开发力量及精湛的生产工艺水平，研制、开发、制造上百种称重测力传感器、压力变送器、智能仪表及计算机控制系统。广泛应用于船舶、汽车制造、内燃机、电机、冶金、化工、食品、医疗、航空航天、各大科研所、院校、交通、能源、机械制造、建材等领域。 公司全体员工以热情周到的售前和售后服务，深得用户的好评和信赖。北京龙鼎金陆测控技术有限公司全体员工热忱欢迎各界人士的光临与指导，同时也希望各界人士对我司做深入的监督，以便我们随时的纠正我们的不足，力争向您提供更优质的产品和服务。 以良好的信誉、周到的服务、可靠的质量铸造国货精品是我们一贯的宗旨 以创新技术、优化管理和齐心协力提升品质来嬴取客户信赖是我们的根本 二、我们的优势 北京龙鼎金陆作为一家药品储运温湿度监测系统研发、建设的高新技术企业，为各类涉药企业提供稳定、高效的温湿度监测设备及系统解决方案。 服务专业专注 公司深入研究药品产业政策及行业管理特点，专注服务于药品监管部门与药品相关企业。 公司建立了具备行业资格准入要求的人员队伍，温湿度监管平台及温湿度监测系统（企业端）的研发、销售、安装、服务均由具备执业药师资格的公司在职员工全程参与。
在硝化反应中器温度控制系统的设计
第1章绪论 过程控制是自动化技术的重要分支，在石化、电力、冶金、轻工等连续型生产过程中有着广泛的应用。近年来过程控制技术本身及其应用领域得到了迅速发展。无论是在现代复杂的工业生产过程中，还是在传统生产的技术改造中，过程控制技术对于提高劳动生产率、保证产品质量、改善劳动条件以及保护生态环境、优化技术经济指标等方面都起着非常重要的作用。 过程控制的主要由规范的过程检测仪表组成，调节器，执行器，被控过程，检测变送器。 本文是针对硝化反应中利用传感器对温度的控制，使硝化反应能够顺利的进行，并能使反应彻底。硝化反应器的主要组成由流量调节器，执行器，反应器温度，及温度检测变送器组成，主要的目的是通过对反应器里的温度检测，来控制夹套中水的温度，来实现硝化反应的工业流程。 一个控制系统在受到外界干扰时，被控变量将偏离原先的给定值，而发生变化，为了克服干扰的影响，将被控变量拉回到给定值，需要对控制变量进行调整。对一个系统来说，可供选择作为控制变量的可能是多个，选择控制变量既要考虑它的经济性和合理性，又要考虑它的快速性和有效性。但是，在有些情况下，所选择的控制变量很难做到两者兼顾。阀门控制系统就是在综合考虑控制变量的快速性、有效性、经济性和合理性基础上发展起来的一种控制系统。 对于温度控制系统来说要确保温度恒定在某一固定温度是很必要的，因为在工业控制中有一个恒定的温度是确保生产进行的保证，这次设计就是针对温度的控制系统，通过对温度的检测，来控制温度恒定在一个值中，确保硝化反应能够顺利的进行，通过智能仪表的参数整定来实现温度的自动调节。
第2章课程设计的方案论证 2.1 概述 本次设计主要是对硝化反应进行的温度控制的设计，目的是在生产过程中，混酸（HNO3、H2SO4、水）与酸性氯化苯连续进入硝化反应器进行循环硝化反应，并放出大量热量。工艺要求硝化反应温度须保持在42±2℃，则必须在夹套中加入冷凝水进行冷却，另外，在正常开车和停车时，为防止硝化反应是放出的热量不够而导致生成物凝结，故又需用热水进行加热。来设计硝化反应器温度控制系统。通过分析可以看出题目的要求是作一个对温度的控制系统，需要确保温度的恒定，通过控制进水阀门的开度来实现温度的恒定，对温度的检测可以在反应器中加入一个温度传感器来实现。在通过变送器将信号送到控制器，通过计算分析输出信号到阀门。具体得到两种可行方案，下面对其论述和选择。 2.2 方案1 采用串级控制系统来实现对温度反的控制，通过两闭环反馈分别对A、B两个阀门进行控制，通过其结构图如图2.2所示。