电烤箱的智能温控仪表设计
本文介绍了以STC89C51单片机为核心的电烤箱温度控制系统。电烤箱的温度控制系统有两个部分组成：硬件部分和软件部分。其中硬件部分包括：单片机电路、传感器电路、放大器电路、转换器电路、以及键盘和显示电路。软件部分包括：主程序、运算控制程序、以及各功能实现模块的程序，以如下设计为要求：
⑴电烤箱由1kW电加热器加热，最高温度为120°C。
⑵电烤箱的温度可以设置，电烤过程恒温控制为设置的温度，温度控制误差≤±2°C。
⑶可以实时显示设置温度和实际温度，显示精度为1°C。
⑷当实际温度超出设置温度±5°C时发出报警
⑸采用STC89C51单片机和12Hz的晶振；采用AD590温度传感器。
⑹采用位式控制、并用晶闸管过零驱动1000W电加热器（电源电压为AC220V）。
文章最后对本设计进行了总结。对温度控制系统的发展提出了几点建议。
关键词：单片机；温度；电烤箱；控制
目录
前言 (4)
第1章概述 (4)
1.1技术指标 (4)
1.2控制方案 (4)
第2章电烤箱的智能温控仪表硬件部分设计 (5)
2.1硬件部分 (5)
2.2单片机电路设计 (5)
2.2.1 中央处理器CPU (6)
2.2.2 运算器 (6)
2.2.3 STC89C51单片机引脚功能 (7)
2.2.4 引脚功能 (8)
2.2.5 控制线 (9)
2.2.6 STC89C51单片机的存储器结构 (9)
2.2.7 STC89C51单片机的并行I/O端口 (9)
2.2.8 STC89C51单片机时钟电路及时序 (10)
2.2.9 复位电路 (11)
2.2.10 STC89C51单片机的指令系统 (11)
2.3传感器电路设计 (11)
2.3.1 传感器概述 (11)
2.3.2 传感器的基本特性 (12)
2.3.3 热电阻的测量电路及应用 (13)
2.4A/D转换电路设计 (14)
2.4.1 逐次逼近型A/D转换器ADC0809 (14)
2.5放大器电路设计 (15)
2.5.1 交流放大器电路 (16)
2.5.2 直流放大器电路 (20)
2.5.3 运算放大器电路 (20)
2.6键盘及显示电路的设计 (21)
2.6.1 键盘接口电路 (21)
2.6.2 LED显示器接口电路 (22)
2.7抗干扰电路设计 (23)
2.7.1 电磁干扰的形成因素 (23)
2.7.2. 干扰的分类 (23)
2.7.3 单片机应用系统电磁干扰控制的一般方法 (23)
2.7.4 硬件抗干扰措施 (24)
第3章软件部分设计 (25)
3.1工作流程 (25)
3.2功能模块 (25)
3.3资源分配 (25)
3.4功能软件设计 (26)
3.4.1 键盘管理模块 (26)
3.4.2 显示模块 (29)
3.4.3 温度检测模块 (31)
3.4.4 温度控制模块 (32)
3.4.5 温度越限报警模块 (33)
3.4.6 主程序和中断服务子程序 (34)
第4 章结论 (36)
参考文献 (36)
附录1 (38)
附录2 (38)
前言
随着社会的不断发展，人们对机械的应用也越来越广，进而人们对机械运动的控制要求亦越来越高。机电控制实现了以电气来控制机械。单片机的出现使机电控制技术突飞猛进。
单片机出现的历史并不长，但发展迅猛。自1975年美国德克斯仪器公司首次推出8位单片机TMS-1000后才开始快速发展。1976年9月，美国Intel公司首次推出MCS-48系列8位单片机以后，单片机发展进入了一个新的阶段。1983年Intel公司推出的MCS-96系列、1987年Intel公司又推出的80C96等位16位单片机。近年来各个计算机生产厂家已进入更高性能的32位单片机研制、生产阶段。单片机发展之快、品种之多。其中最常用的主要有：AT89系列单片机、AVR单片机Motorola公司的M68HC08系列单片机以及PIC单片机。随着社会的发展，单片机的特点体现在体积小、可靠性高、使用方便等方面。
根据温度控制的特点，本次设计采用STC89C51单片机为控制核心，采用位式控制算法并用晶闸管过零驱动1000W电加热器。实现对电烤箱的温度的控制。通过本次设计进一步详细说明单片机控制系统在社会生活中的应用。为以后进一步应用单片机系统提供帮助。
第1章概述
温度控制是工业生产过程中经常遇到的控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。根据温度变化快慢的特点，并且控制精度不易掌握等特点，本文电烤箱的温度控制为模型，设计了以STC89C51单片机为检测控制中心的温度控制系统。温度控制显示采用3位LED静态显示。该设计结构简单，控制算法新颖，控制精度高，有较强的通用性。
1.1 技术指标
功能及技术指标：
⑴电烤箱由1kW电加热器加热，最高温度为120°C。
⑵电烤箱的温度可以设置，电烤过程恒温控制为设置的温度，温度控制误差≤±2°C。
⑶可以实时显示设置温度和实际温度，显示精度为1°C。
⑷当实际温度超出设置温度±5°C时发出报警
⑸采用STC89C51单片机和12Hz的晶振；采用AD590温度传感器。
⑹采用位式控制、并用晶闸管过零驱动1000W电加热器（电源电压为AC220V）。
1.2 控制方案
?位式控制位式控制就是通断控制。如果设定值为A，当系统的输入值小于A或大于A 时，输出的控制信号只有0和1两种状态，称为二位式控制。
举个例子：假设x表示水箱的实际水位、A表示设定的水位控制高度，y表示输出的控制信号，则：当实际水位x低于设定的A时，y=1，水泵导通，水箱开始进水；当水位达到或超出了A时，y=0，水泵关断，水箱停止进水。
?晶闸管过零驱动
双向晶闸管在单片机控制系统中，常作为功率驱动器件，特别适合做交流无触点开关使用。双向晶闸管接通的一般都是功率较大的电器，且连接在强电网络中，因此对单片机的控制信号会造成较大的干扰。所以在一般情况下，都通过光电耦合器将单片机与双向晶闸管隔离。另外，为了进一步减小双向晶闸管触发时产生的干扰，双向晶闸管的触发常采用过零触发电路，也称为过零驱动电路。过零触发，就是在电压为零或零附近的瞬间接通。由于采用了过零触发，所以在晶闸管的控制电路中，还需要有交流电的过零检测电路。
双向晶闸管（也称为双向可控硅）过零触发电路主要应用于单片机系统的交流负载控制电路，可以控制电炉等大功率交流设备。当过零检测电路检测到交流电压过零时，便产生中断请求，只要在中断服务程序中通过单片机的P1.0引脚发出触发脉冲，即可触发双向可控硅导通。
第2章电烤箱的智能温控仪表硬件部分设计
2.1硬件部分
系统的硬件部分包括单片机电路、A/D转换器、放大器、传感器、键盘及显示电路五大部分。其各部分连接关系如图2-1所示。
图2-1 电烤箱温度控制系统结构
2.2 单片机电路设计
随着社会发展，单片机以其体积小、可靠性高、使用方便的特点在社会生活中达到广泛应用。根据温度控制特点，本次设计采用STC89C51。以下对其进行详细介绍。
STC89C51单片机是美国Intel公司的8位高档单片机的系列。也是目前应用最为广泛的一种单片机系列。其内部结构简化框图如下所示。STC89C51系列单片机主要有CPU、存储器，I\O接口电路及时钟电路等部分组成。
2.2.1 中央处理器CPU
中央处理器CPU是单片机的核心。是计算机的控制指挥的中心。同一般微机的CPU类似。STC89C51单片机内部CPU包括控制器和运算器。如图2.1.2-1
2.2.2 运算器
STC89C51运算器电路以算术逻辑单元ALU为核心。有累加器ACC、寄存器B、暂存器1、暂存器2、程序状态寄存器PSW和布尔处理机共同组成。它主要完成数据的算术运算、逻辑运算、位变量处理和数据传输操作。运算结果的状态由程序寄存器PSW保存。
A. 算术逻辑单元ALU与累加器ACC、寄存器B
算术逻辑单元ALU不但能完成8位二进制的加、减、乘、除等算数的运算。而且还能对8位变量进行逻辑“与”“或”“异或”循环位移等逻辑的运算。累加器ACC(简称累加器A) 为一个8位寄存器，它是CPU中使用最频繁寄存器。专门存放操作数或运算结果。
图2.2.2-1 STC89C51单片机内部结构简化框图
2.2.3 STC89C51单片机引脚功能
STC89C51系列单片机的封装形式有两种：一种是双列直插方式的封装；另一种是方形的封装。STC89C51单片机40个引脚及总线结构图如下所示。其CMOS工艺制造的低地功耗芯片也有采用方形的封装。但为44个引脚，其中4个引脚是不使用的。由于STC89C51单片机是高性能的单片机。同时受到引脚数目的限制，所以有部分引脚具有第二功能。如图2.1.3-1单片机引脚图。
a.主电源引脚
主电源引脚两根：VCC接+5V电源正端；VSS接+5V电源地端。
b.外接晶体引脚两根
XTAL1:接外部石英体和微调电源一端。
XTAL2:接外部晶体和微调电容另一端。
其中，对用外部时钟时，对于HMOS单片机,XTAL1脚接地，XTAL2脚作为外部振荡信号输入端。对CHMOS单片机XTAL1脚作为外部振荡信号的输入端，XTAL2脚空不接。
图2.2.3-1 单片机引脚图
2.2.4 引脚功能
I\O引脚共32根。
A．PO口：P0.0-P0.7统称为PO口是8位双向I/O口线。P0口即可作为地址/数据总线使用，又可作为通用的I/O口线。在不接片外存储器与不扩展I/O口时，可作为准双向输入/输出口。在接有片外存储器或扩展I/O时，P0口分时复用为低8位地址总线和双向数据的总线。
B．P1口：P1.0-P1.7统称为P1口。是8位准双向I/O口线。P1口作为通用I/O口使用。
C．P2口：P2.0-P2.7统称为P2口。是8位准双向I/O口线。P2口即可作为通用的I/O 口使用。也可作为片外存储器的高8位地址线。与P0口组成16位片外存储器单元地址。
P3口的第二功能如下表所示：
P3口的第二功能
P3.0 RXD 串行口输入
P3.1 TXD 串行口输出
IM外部中断0输入
P3.2 0
IM外部中断1输入
P3.3 1
P3.4 T0 定时/计数器0计数输入
P3.5 T1 定时/计数器1输入
P3.6 WR片外RAM写选通信号（输出）
P3.7 RD片外RAM读选通信号（输出）
2.2.5 控制线
控制线共四根。
A：ALE/PROG 地址锁存有效信号输出率。
B：PSEN 片外程序存储器读选通信号输出端低电平有效。
C：RST/VPD 复位信号备用电源输入信号。
D：EA/VPP 片外程序存储器选用端。
2.2.6 STC89C51单片机的存储器结构
STC89C51单片机的存储器物理结构上分为片内数据存储器、片内程序存储器、片外数据存储器和片外程序存储器等4个存储空间。
2.2.7 STC89C51单片机的并行I/O端口
STC89C51单片机有4个8位并行I/O端口（P0、P1、P2、P3）每个端口都各有8条I/O
口线，每条I/O口线都独立地用作输入输出，在具有片外扩展存储器的系统中，P2口送出高8位地址，P0口分时送出低8位地址和8位数据。
各端口的功能不同，结构上也有差异，但是每个端口的8位结构是完全相同的。如图
2.1.7-1 I/O口位结构图所示。
a.P0口，P0口是一个三态双向口，可作为地址/数据分时复用口，也可作为通用I/O接口。
b.P1口，P1口为准双向口，它在结构上与P0口的区别在与输出驱动部分。其输出驱动部分由场效应管V1与内部上拉电阻组成，当某位输出高电平时，可以提供上拉电流负载，不必像P0口上那样需要外接上拉电阻。
c.P2口，P2口也为准双向口。其具有通用I/O接口或高8位地址总线输出两种功能，所以其输出驱动结构比P1口输出驱动结构多了一个输出模拟转换开关MUX和反相器3。
d.P3口P3口的输出驱动由与非门3和V1组成，比P0、P1、P2口结构多了一个缓冲器4。P3口除了可为通用准双向I/O接口外，每一根线还具有第二功能。
图 2.2.7-1 I/O口位结构图
2.2.8 STC89C51单片机时钟电路及时序
a.时钟电路
STC89C51单片机的时钟信号通常有两种方式产生：一种是内部的方式，一种是外部的方式。图2.2.8-1、2.2.8-2所示。
b.时序
STC89C51单片机指令字节数和机器周期数可分为六类。即单字节单机器周期指令、单字节双机器周期指令、单字节四机器周期指令、双字节单机器指令、双字节双机器周期指令和三字节双机器周期指令。
图2.2.8-1 内部方式时钟电路图2.2.8-2 外部方式时钟电路
2.2.9 复位电路
复位是通过某种方式，使单片机内各寄存器的值变为初值状态操作，STC89C51单片机在时钟电路工作以后，在RST/VPD端持续给出两个机器周期的高电平就可以完成复位操作。复位分为上电复位和按键手动复位两种方式。STC89C51单片机复位状态如下所示：
寄存器复位状态寄存器复位状态
PC 0000H ACC 00H
B 00H PSW 00H
SP 07H DPTR 0000H
P0-P1 OFFH IP XXX00000B
IE 0XX00000B TMOD 00H
TCON 00H TL0、TL1 00H
TH0、TH1 00H SCON 00H
SBUF 不定 PCON 0XXX0000B
2.2.10 STC89C51单片机的指令系统
控制计算机与操作指令是一组二进制编码，称之为机器语言。计算机只能识别和执行机器
语言指令。STC89C51单片机指令与指令系统共有111条指令，从功能上可分成数据传输类指令、算术运算指令、逻辑运算和移位指令、程序控制转移类指令和位操作指令五大类。
2.3 传感器电路设计
2.3.1 传感器概述
根据国家标准，传感器定义是：能感受规定的被测量并按照一定得规律转换成可用输出信号器件或装置。
传感器一般由敏感元件，转换元件和转换电路三部分组成。其组成框图如2.2.1-1所示。
图2.3.1-1 传感器组成框图
敏感元件：它是直接感受被测量并输出与被测量成确定关系某一种量的元件。
转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成电路参量。转换电路，上述电路参数接入转换电路，便可转换成电量输出。
传感器按其工作原理可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。
物理传感器是利用某些变换元件的物理性质，及某些动作功能材料的特殊物理性能制成的传感器。
化学传感器是利用电化反应的原理，把无机和有机化学物质成分。浓度等转换为电信号传感器。
生物传感器是一种利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质传感器。
随着科学技术发展和社会进步的需要，推动着传感器技术的迅速发展。目前传感器技术的发展方向主要有开发新型传感器、开发新材料、采用新工艺、集成化多功能化与智能化等几个方面。
2.3.2 传感器的基本特性
根据被测量的变化状态，可以把传感器输入量分为静态量和动态量两大类。静态量指传感器的输入量位程序状态信号或变化及其缓慢的准静态信号；动态量指传感器的输入量为周期信号、瞬变信号或随机信号等时间变化的信号。其中，传感器的静态特性是指传感器在被测量处于稳定状态下的输出输入关系。传感器的静态特性是在静态标准工作条件测定的。衡量传感器静态静态特性的主要技术指标有量程、线性度、迟滞、重复性、灵敏度、漂移。传感器的动态
特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。
A.传感器的技术性能指标及改善性能途径
传感器技术性能指标
传感器动态性能指标
量程指标：包括测量范围、过载能力。
灵敏度指标：包括灵敏度、分辨力、满量程输出、输出输入阻抗。
A. 精度有关指标：包括精度（误差）、重复性、线性、滞后、灵敏度误差、阀值稳定性、、漂移。
B. 动态性能指标：包括固有频率阻尼系数、时间常数、频响范围、频率特性、临界频率、临界速度、稳定时间。
C. 环境参数指标
a.温度指标包括工作温度范围、温度误差、温度漂移、温度系数、热滞后。
b.抗冲击振动指标：包括各向冲击振动的频率、振幅、加速度、冲击振动引入的误差。
c.其他环境参数：包括抗潮湿、抗介质腐蚀能力、抗电磁场干扰能力。
C.可靠性指标：
包括工作寿命，平均故障时间、保险期、疲劳性能、绝缘电阻耐压弧性能。
D．其他指标：
a．使用方面：包括供电方式、电压幅度与稳定性功能、各项分布参数。
b．结构方面：名手外形尺寸质量、壳体材质、结构特点。
c. 要装连接方面：包括安装方式、馈成、电缆。
改善传感器性能的技术途经：
a．差动技术 b.平均技术 c.零示法和微差法 d.闭环技术 e.屏蔽隔离子干扰抑制 f.补偿修正技术 g.稳定性处理。
根据本设计要求选用热电式传感器。
将被测量变化转换成热生电动势传感器称热电式传感器、热电式传感器可将温度及温度相关的信号转化为电量输出、热电式传感器有热电阻、热敏电阻、热电效方式等各种类型。
根据电烤箱特点采用热电阻传感器。
热电阻利用金属导体的电阻值随温度升高而增大的特性来来进行了温度测量的，常用测量范围为-20。C ~ +150。C。随着其技术的发展，其测温范围也不断扩大，低温已可测量1K~3K,
高温则可测量+1000。C ~+1300。C热电阻力传感器的主要优点有：
A.测量精度高，热电阻材料电阻温度特性稳定，重复性好，不存在热电偶参比端误差问题；
B.测量范围较宽，尤其在低温的方面；
C.易于在自动测量或远距离测量中的使用；
常用的热电阴材料有铂、铜、镍、铁等。
2.3.3 热电阻的测量电路及应用
热电阻常用接入电桥使用引出线有两、三线式和四线式三种形式。采用两线式接法时（如图2.2.3-1所示Rt的接法）引出的导线接于电桥的一个臂上，当由于环境温度或通以电流引起导成温度变化时，将产生附加的电阻、引起测量误差，所以，当热电阻值较小时，常采用三线式、四线式接法，以消除接线电阻和引线电阻影响。
三线式接法是将两条具有相同温度特性的导成接于相邻两桥臂上，此时由于附加电阻引起电阻变化是相同的，根据电桥特性，电桥输出将互相抵消。
图2.3.3-1 热电阻传感器的接线方式
四线式接法R2=R3为固定电阻，R1可调，热电阻Rt,通过电阻为r1、r2、r3、r4的四要导线和电桥连接，r1、r4分别串联在相邻两桥臂内，r2、r3与电源去路串联，将开关接通，调节R1使电桥平衡，则：
R1+r1=Rt+r4
再将开关接通B，重新调整R1，使电桥达到新的平衡，则：
R1’+r1=Rt+r1
两式相加得：Rt=2'1
1R
R
四线式测量方法比较麻烦，一般用于精度要求较高的场合。
2.4 A/D转换电路设计
2.4.1 逐次逼近型A/D转换器ADC0809
a.ADC0809的内部逻辑结构（如图2.3.1-1）
如图，多路开关可达通讯员89模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进行转换。地址锁存与译码电路完成对A、B、C三个地址供进行锁存和译码，其译码输出用于通道的选择。
8位A/D转换器是逐次逼近式，由控制时序电路，逐次逼近寄存器，树状开关以及其256R 电阻下型网络等组成
输出锁存器用于存放和输出转换得到的数字量
b.ADC0809的引脚及各引脚功能
图2.4.1-1 ADC0809内部逻辑结构图
ADC0809的引脚入各引脚双引直插式封装，其引脚排列见图2.3.1-2所示
各引脚功能如下：
A、INT—2NO：8咱模拟量输入引脚，ADC0809对输入模拟量的要求主要有二信号的单极性，电压范围0~+5V；若信号过小还需要进行放大。另外，在A/D转换的过种中，模拟量输入值不应变化太快，因此，对变化速度快模拟量在输入前应增加采样保持电路。
B、A、B、C:地址线，A为低位地址，C为高位地址用于对模拟通道进行的选择。
C、ALE：地址锁存允许信号，在对应ALE 跳转，A、B、C地址状态送入地址的锁存器中。
图2.4.1-2 ADC0809引脚功能图
D、Vref：参考电压正端参考电压用来与输入模拟信号进行比较，作为逐次逼近的基准，其曲型值为+5V（Vref（+）=+5V，Vref(-)=0）D、START：转换启动信号。START上跳转时，所有内部寄存器清0；START下跳转时，开始进行A/D转换；在A/D转换期间，START应保持低电平。
E、DT~D0：数据输出线，其为三态缓冲输出形式，可以和单片机数据线直接相连。
F、DE：输出允许信号，ADC0809的内部设有时钟电路，所需时钟，信号由外界提供，因此有时钟信号的引脚。通常使用频率为500KHZ时钟信号。
I、Vcc：+5电源
2.4.2 STC89C51单片机与ADC0809接口
A.8路模拟通道选择:
A、B、C分别接地址锁存器提供的低三位地址。只要把三位地址写入0809中的地址锁存器就实现了模拟通道选择。对系统来说，地址锁存器是一个输出口，为了把三位地址写入，还要提供口地址。
B.数据的传输方式：
定时传输方式；查询方式；中断方式。
2.5 放大器电路设计
传感器是将待测物理量或化学量转换成电信号的输出。但其输出的信号通常的都很小，需要进行放大。传感器信号的放大，根据具体情况可采用分立元件放大器（晶体管放大器）和集成元件放大器（运算放大器）。
2.5.1 交流放大器电路
a.共发射极放大电路 A.工作点不稳定状态 静态工作点： Ec
Ib Rb
=
，Ic Ib β=, Uce Ec IcRc =- 交流等效电路： //R fz Rc Rfz '=
图2.5.1-1 工作点不稳定状态放大电路
输入电阻： rsr ≈rbe （当rbe 〈〈Rb 时） 输出电阻： rsc ≈
Rc
rsc
≈Rce 放大倍数： K'=
R fz
rbc
β'- 此放大器特点：放大倍数大。 B.工作点稳定状态 a.静态工作点： 由（
1
21112Re1Ue R Ube R R -+）≈(2)
1
Ee Ue Ube Rc -+ 交流等效电路： R'fz1=Rc1//rbe ，R'fz2=Rc2//Rfz 输入电阻： rsr ≈rbe2（当rbe1〈〈R1//R2时） 输出电阻： rsc ≈Rc 放大倍数： K'=
Usc Usr ≈12ββ21
R fz Rbe ' （当RC1>>rb2时）
此放大电路特点：放大倍数大，工作点稳定。 b.静态工作点： Ub ≈
1
12
EcRb Rb Rb +，Ua=Ub-Ube ，
Ie=
Re
Ue
，Uce ≈Ec-Ic （Re+Rc ） 交流等效电路： R'fz=Rc//Rfz
输入电阻： rsr=rbe （当rbe 〈〈Rb1//Rb2） 输出电阻： rsc ≈Rc 放大倍数： K'=
R fz
rbe
β'-
图2.5.1-2 工作点稳定状态a 类放大器电路
此放大电路特点： rsr 较大，|K|〉1且与晶体管参数几乎无关。
图2.5.1-3 工作点稳定状态b 类放大器电路
C ．静态工作点： Ub 、Uc 同左，但Ie=Re Uc
RF
+，Uce ≈Ec-Ic （Rc+Re+RF ）
交流等效电路： R'fz=Rc//Rfz
输入电阻： 12////()sr b b F be r R R R r β=+ 输出电阻： b be
sc R r r β
+=
（当
e R b be
R r β
+<<时）
放大倍数： fz
R K RF
=-
（当be RF r β>>） 此放大电路特点：
sr r 大，sc r 小，1K ≤
图2.5.1-4 工作点稳定状态c 类放大器电路
A. V 共集电极放大电路。 静态工作点： ,,c
b c b ce c c c b c
E I I I U E I R R R ββ≈
≈=-+
交流等效电路： //fz c fz R R R =输入电阻 //sr b fz r R R β≈ 放大倍数： (1)(1)fz
be fz
R K r R ββ+=++
图2.5.1-5 共集电极放大器电路
B. 反馈
凡是引入反馈以后使放大镜器的放大倍数减小的称为负反馈。反之凡是引反馈以后使放大倍数增大的称为正反馈赠。其中换反馈有电压串联负反馈赠，电流串联负反馈赠，电压并联负反馈赠，电流并联的负反馈。
2.5.2 直流放大器电路
将缓慢直流量信号进行广大器件称直流放大器。它与前述交流放大器的区别是交流放大器级与级之间加了三个隔离的直电流电容（即耦合电容）而直流放大器级与级之间没有这个电路，故直流放大器又称直接耦合放大器
2.5.3 运算放大器电路
A.概述
在直流差动放大器的输入端子输出端之间跨接各种网络（如电阻R1、电容C等），使构成用来实现信号组合和运算的运算放大器，运算放大器通常是由放大电路组成，输入级（第一级）由晶体管T1和T2组成差动放大镜电路T3和T4是T1和T2的有源负载。T9是恒流源，第二级放大电路由晶体管T5和T6组成，T10是恒流源（T6的有源负载），为了获得输出阻抗，输出级（第三级）由晶体管T7和T8组成，采用互补对称放大电路。
运算放大器是一种具有高放大倍数，深度负反馈的直流放大器。便于实现信号的组合和运算。有很大灵活性，尤其在线性固体组件出现后，有具有体积小，质量轻等优点，所以在实际中应用固体组件运算放大器所组成的电路是多种多样的。
理想运算放大器的特性：
a.开环增益Ad无限大；
b.输入阻抗无限大；
c.输出阻抗Z为0；
图2.5.3-1 运算放大器电路图
d.输入电压的失调电压rf为；
e.带宽无限大；
f.上述a—e的特性不随环境温度的变化而变化；
B.运算放大器的典型电路
a.反馈型号放大电路
b.加法放大电路
c.减法放大电路
d.积分电路
e.对数放大电路
f.乘法器电路
g.除法器电路
h.比较器电路
i.整流器电路
j.限频器电路
k.数据放大器电路
l.弱电流放大器
m.电荷放大器电路。
2.6 键盘及显示电路的设计
2.6.1 键盘接口电路
A. 键盘的工作原理：
a.按键的确认：
在单片机应用系统中，按键都是以开关状态来设置控制功能或能入数据的，键的半合与否，反映在电压上就是呈高电平或低电平，如果高电平表示断开的话，那么低电平就是表示闭合，所以通过电平的高代状态的检测，使可以克认按键接下与否。
b.按键的抖动处理：
当按键被迫按下或释放时，通常伴随有一定的时间的触点机械抖动，然后其独占才稳定下来，抖动时间一般为5~10ms，在使用过程，必须去抖措施。去抖有硬件和软件两种方法，硬件方法通常采用通过RS触发器连接按键除抖，软件方法采用昝方法除抖，其过程是在检测到有按键按下时，进行一个10ms左右的昝程序后，若该键仍保持闭合状态，则确认该键处于讨
苏州市职业大学2014─2015学年第1学期试卷 《MATLAB 工程应用》 （分散 A 卷 开卷 设计） 出卷人 宋秦中 出卷人所在学院 电子信息工程学院 使用班级 12电子1,12电子2 班级 12 应用电子技术1 学号 127303110 姓名 施晓蓉 第1页，共21页 一、设计题（满分100分） 请在以下题目中任选一项完成设计 1. 汽车运动控制系统设计； 2. 电烤箱温度控制系统设计 3. 汽车减震系统建模仿真； 4. 汽车自动巡航控制系统的PID 控制； 5. 汽车怠速系统的模糊PID 控制； 6. 双闭环直流调速系统的设计与仿真 7. 自选测控项目（给出你自选的题目） 8. 本份试题选取项目为： 电烤箱温度控制系统设计 附评分细则：
《MATLAB工程应用》期末考试设计报告 第一章概述 本次课题的主要内容是通过对理论知识的学习和理解的基础上，自行设计一个基于MA TLAB 技术的PID控制器设计，并能最终将其应用于一项具体的控制过程中。以下为此次课题的主要内容： (1) 完成PID控制系统及PID调节部分的设计 其中包含系统辨识、系统特性图、系统辨识方法的设计和选择。 (2) PID最佳调整法与系统仿真 其中包含PID参数整过程，需要用到的相关方法有： b.针对有转移函数的PID调整方法 主要有系统辨识法以及波德图法及根轨迹法。 (3) 将此次设计过程中完成的PID控制器应用的相关的实例中，体现其控制功能（初步计划为温度控制器） 第2页，共21页
第二章调试测试 2.1进度安排和采取的主要措施： 前期：1、对于MA TLAB的使用方法进行系统的学习和并熟练运用MA TLAB的运行环境，争取能够熟练运用MA TLAB。 2、查找关于PID控制器的相关资料，了解其感念及组成结构，深入进行理论分析，并同步学习有关PID控制器设计的相关论文，对其使用的设计方法进行学习和研究。 3、查找相关PID控制器的应用实例，尤其是温度控制器的实例，以便完成最终的实际应用环节。 中期：1、开始对PID控制器进行实际的设计和开发，实现在MATLAB的环境下设计PID控制器的任务。 2、通过仿真实验后，在剩余的时间内完成其与实际工程应用问题的结合，将其应用到实际应用中（初步计划为温度控制器）。 后期：1、完成设计定稿。 2、打印以及答辩工作地准备。 2.2被控对象及控制策略 2.2.1被控对象 本文的被控对象为某公司生产的型号为CK-8的电烤箱，其工作频率为50HZ，总功率为600W，工作范围为室温20℃-250℃。设计目的是要对它的温度进行控制，达到调节时间短、超调量为零且稳态误差在±1℃内的技术要求。 在工业生产过程中，控制对象各种各样。理论分析和实验结果表明:电加热装置是一个具有自平衡能力的对象，可用二阶系统纯滞后环节来描述。然而，对于二阶不振荡系统，通过参数辨识可以降为一阶模型。因而一般可用一阶惯性滞后环节来描述温控对象的数学模型。 所以，电烤箱模型的传递函数为： 第3页，共21页
XMT-系列智能数显温控仪使用说明书 XMT－7000系列智能数显温控仪使用说明书 操作注意 ·断电后方可清洁仪器。 ·清楚显示器上的污渍请用软布或绵纸。 ·显示器易被划伤，禁止用硬物擦洗过触及。 ·禁止用螺丝刀或圆珠笔等硬物体操作面板按键，否则会损坏或划伤按键。 一、主要技术指标 1.1 输入 热电偶S R B K N E J T 热电阻Pt100 JPt100 Cu50 1.2 基本误差: 输入满量程的±0.5%±1个字 1.3 分辨率：1℃0.1℃ 1.4 采样周期：3次/sec，按需可达到8次/sec 1.5 报警功能：上限，下限，上偏差，下偏差上下限，上下偏差，
范围内及待机状态报警 1.6 报警输出：继电器触点AC250V 3A（阻性负载） 1.7 控制方式：模糊PID控制、位式控制 1.8 控制输出：继电器触点（容量：220VAC3A) SSR驱动电平输出（DC0/5V) 过零触发脉冲:光偶可控硅输出1A 600V 移相触发脉冲:光偶可控硅输出1A 600V 1.9 电源电压: AC85-264V(50/60Hz) 21.6-26.4V AC(额定24V AC) 21.6-26.4V DC(额定24V DC) 1.10 工作环境：温度0-50℃，湿度<85%RH的无腐蚀性场合，功耗<5VA 1.11 面板尺寸：80×160 96×96 72×72 48×96 96×48 48×48 二、产品型号确认 产品代码： X M T ①- 7 ②③④- ⑤⑥～⑦ ①仪表面板尺寸（高×宽mm） S：160×80 E：96×48 F：48×96 A：96×96 G：48×48 D：72×72 空：80×160
. 辽宁工业大学 单片机原理及接口技术课程设计（论文）题目：基于单片机的电烤箱温度控制设计 院（系）： 专业班级： 学号： 学生： 指导教师：（签字） 起止时间：
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院教研室：自动化 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20%
摘要 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。本设计是利用单片机的控制功能来设计一种智能的电烤箱系统，保证使用安全又达到节能的作用。 本文介绍了以AT89C51单片机为核心的电烤箱温度控制系统。电烤箱的温度控制系统有两部分组成：硬件部分和软件部分。其中硬件部分包括：单片机最小系统、驱动电路、报警电路、温度检测电路、以及键盘电路。软件部分包括：主程序、运算控制程序、以及各功能实现模块的程序。温度采集由DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器DS18B20采集。DS18B20测温围为-55°C～+125°C，测温分辨率可达0.0625°C，被测温度用符号扩展的16位补码形式串行输。CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。 关键词: 温度控制；电烤箱；单片机
目录 第1章绪论1 第2章课程设计的方案1 2.1概述1 2.2系统组成总体结构2 第3章硬件设计3 3.1单片机最小系统的设计3 3.1.1时钟电路设计6 3.1.2复位电路设计7 3.2温度检测模块的设计8 3.2.1 DS18B20芯片的部结构8 3.2.2 DS18B20的测温原理9 3.2.3 DS18B20数据处理10 3.2.4 DS18B20温度检测电路设计11 3.3报警电路的设计11 3.4按键电路的设计12 3.5驱动模块的设计12 第4章软件设计13 4.1主程序流程图13 4.2温度检测模块15 第5章课程设计总结17 参考文献18
基于单片机的烘箱温度控制器设计 目录 1.项目概述 (1) 1.1.该设计的目的及意义 (1) 1.2.该设计的技术指标 (2) 2.系统设计 (3) 2.1.设计思想 (3) 2.2.方案可行性分析 (4) 2.3.总体方案 (5) 3.硬件设计 (6) 3.1.硬件电路的工作原理 (6) 3.2.参数计算 (7) 4.软件设计 (8) 4.1.软件设计思想 (8) 4.2.程序流程图 (9) 4.3.程序清单 (10) 5.系统仿真与调试 (11) 5.1.实际调试或仿真数据分析 (11) 5.2.分析结果 (13) 6.结论 (12) 7.参考文献 (13) 8.附录 (14)
1.项目概述： 1.1．该设计的目的及意义 温度的测量及控制，随着社会的发展，已经变得越来越重要。而温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数，准确测量和有效控制温度是优质，高产，低耗和安全生产的重要条件。在工业的研制和生产中，为了保证生产过程的稳定运行并提高控制精度，采用微电子技术是重要的途径。它的作用主要是改善劳动条件，节约能源，防止生产和设备事故，以获得好的技术指标和经济效益。 而本设计正是为了保证生产过程的稳定运行并提高控制精度，采用以51系列单片机为控制核心，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。 通过本设计的实践，将以往学习的知识进行综合应用，是对知识的一次复习与升华，让以往的那些抽象的知识点在具体的实践中体现出来，更是对自己自身的挑战。 1.2．该设计的技术指标 设计并制作一个基于单片机的温度控制系统，能够对炉温进行控制。炉温可以在一定围由人工设定，并能在炉温变化时实现自动控制。若测量值高于温度设定围，由单片机发出控制信号，经过驱动电路使加热器停止工作。当温度低于设定值时，单片机发出一个控制信号，启动加热器。通过继电器的反复开启和关闭，使炉温保持在设定的温度围。 （1） 1KW 电炉加热(电阻丝)，最度温度为120℃(软件实现) （2）恒温箱温度可设定，温度控制误差≦±2℃（软件实现PID） （3）实时显示温度和设置温度，显示精度为1℃(LED)。 （4）温度超过设置温度±5℃，发出超限报警，升温和降温过程不作要求。 （5）升温过程采用PID算法，控制器输出方式为PWM输出方式，降温采用自然冷却。 （6）功率电路220 VAC供电，强弱电气电隔离 2.系统设计 2.1.设计思想 以87C51单片机为整个温度控制系统的核心，为解决系统出现一时的死机的问题，需构建复位电路，来重新启动整个系统。要想控制温度，首席必须能够测量温度，就需要一温度传感器，将测量得到的温度传给单片机，经单片机处理后，去控制继电器等器件实现电炉的断与通来达到温度期望值，当温度超过设定上下限值时，可以通过中断信号，控制指示灯的亮灭，来提醒温
一、设计题（满分100分） 请在以下题目中任选一项完成设计 1.汽车运动控制系统设计； 2.电烤箱温度控制系统设计 3.汽车减震系统建模仿真； 4.汽车自动巡航控制系统的控制； 5.汽车怠速系统的模糊控制； 6.双闭环直流调速系统的设计与仿真 7.自选测控项目（给出你自选的题目） 8.本份试题选取项目为：电烤箱温度控制系统设计 附评分细则： 《工程应用》期末考试设计报告
第一章概述 本次课题的主要内容是通过对理论知识的学习和理解的基础上，自行设计一个基于技术的控制器设计，并能最终将其应用于一项具体的控制过程中。以下为此次课题的主要内容： (1) 完成控制系统及调节部分的设计 其中包含系统辨识、系统特性图、系统辨识方法的设计和选择。 (2) 最佳调整法与系统仿真 其中包含参数整过程，需要用到的相关方法有： b.针对有转移函数的调整方法 主要有系统辨识法以及波德图法及根轨迹法。 (3) 将此次设计过程中完成的控制器应用的相关的实例中，体现其控制功能（初步计划为温度控制器） 第二章调试测试 2.1进度安排和采取的主要措施： 前期：1、对于的使用方法进行系统的学习和并熟练运用的运行环境，争取能够熟练运用。 2、查找关于控制器的相关资料，了解其感念及组成结构，深入进行理论分析，并同步学习有关控制器设计的相关论文，对其使用的设计方法进行学习和研究。 3、查找相关控制器的应用实例，尤其是温度控制器的实例，以便完成最终的实际应用环节。 中期：1、开始对控制器进行实际的设计和开发，实现在的环境下设计控制器的任务。 2、通过仿真实验后，在剩余的时间内完成其与实际工程应用问题的结合，将其应用到实际应用中（初步计划为温度控制器）。 后期：1、完成设计定稿。 2、打印以及答辩工作地准备。 2 / 20
M T系列智能数显温控仪使用说明书 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
XMT-系列智能数显温控仪使用说明书 XMT－7000系列智能数显温控仪使用说明书 操作注意 ·断电后方可清洁仪器。 ·清楚显示器上的污渍请用软布或绵纸。 ·显示器易被划伤，禁止用硬物擦洗过触及。 ·禁止用螺丝刀或圆珠笔等硬物体操作面板按键，否则会损坏或划伤按键。 一、主要技术指标 输入 热电偶 S R B K N E J T 热电阻 Pt100 JPt100 Cu50 基本误差: 输入满量程的±%±1个字 分辨率： 1℃℃ 采样周期：3次/sec，按需可达到 8次/sec 报警功能：上限，下限，上偏差，下偏差上下限，上下偏差，范围内及待机状态报警 报警输出：继电器触点 AC250V 3A（阻性负载） 控制方式：模糊PID控制、位式控制 控制输出：继电器触点（容量：220VAC3A) SSR驱动电平输出（DC0/5V) 过零触发脉冲:光偶可控硅输出 1A 600V
移相触发脉冲:光偶可控硅输出 1A 600V 电源电压: AC85-264V(50/60Hz) AC(额定24V AC) DC(额定24V DC) 工作环境：温度0-50℃，湿度<85%RH的无腐蚀性场合，功耗<5VA 面板尺寸：80×160 96×96 72×72 48×96 96×48 48×48 二、产品型号确认 产品代码： X M T ① - 7 ②③④ - ⑤⑥～⑦ ①仪表面板尺寸（高×宽mm） S：160×80 E：96×48 F：48×96 A：96×96 G：48×48 D：72×72 空：80×160 ②主控控制方式 0 二位式 2 三位式 3 位式PID 4 PID继电器输出 5 PID固态继电器输出 6 PID移相可控硅触发 7 PID过零可控硅触发 8 三相PID过零可控硅触发
烤箱温度控制系统的设计 （计算机控制技术基础课程设计）专业：自动化 组员：吴传林唐思黄定肖骁重庆大学自动化学院 2013年9月
目录 摘要 0 序言 0 1.设计内容 0 1.1已知参数和设计要求 0 1.2实现方法 0 2.组员分工 0 3. 硬件部分组成 (1) 3.1硬件连接 (1) 3.2.1 AD574 (1) 3.2.2 PT100 (1) 3.2.3 芯片8255 (2) 4.操作说明 (2) 5.设计总体思路 (2) 5.1设计步骤 (2) ....................................................................................................................... 错误！未定义书签。 ....................................................................................................................... 错误！未定义书签。 ....................................................................................................................... 错误！未定义书签。 ....................................................................................................................... 错误！未定义书签。 (3) 5.2原理分析 (3) 6.实验结果 (3) 7.原程序清单 (3) 8.设计感想 (3) 8.1吴传林感想 (3) 8.2唐思感想 (4) 8.3肖骁感想 (5) 附录 (7) 系统框图 (7) 程序代码： (11)
XMT-2000 智能型数字显示温度控制器使用说明书 此产品使用前，请仔细阅读说明书，以便正确使用，并妥善保存，以便随时参考。 操作注意 为防止触电或仪表失效，所有接线工作完成后方能接通电源，严禁触及仪表内部和改动仪表。 断电后方可清洗仪表，清除显示器上污渍请用软布或棉纸。显示器易被划伤，禁止用硬物擦拭或触及。 禁止用螺丝刀或书写笔等硬物体操作面板按键，否则会损坏或划伤按键。 1．产品确认 本产品适用于注塑、挤出、吹瓶、食品、包装、印刷、恒温干澡、金属热处理等设备的温度控制。本产品的PID参数可以自动整定，是一种智能化的仪表，使用十分方便，是指针式电子调节器、模拟式数显温控仪的最佳更新换代产品。本产品符合Q/SQG01-1999智能型数字显示调节仪标准的要求。 请参照下列代码表确认送达产品是否和您选定的型号完全一致。 XMT□-□□□□-□ ①②③④⑤⑥ ①板尺寸（mm）3:时间比例(加热) 5:下限偏差报警 省略:80×160(横式) 4:两位PID作用(继电器输出) 6:上下限偏差报警 A:96×96 5:驱动固态继电器的PID调节⑤输入代码 D:72×72 6:移相触发可控硅PID调节 1:热电偶 E:96×48(竖式) 7:过零触发可控硅PID调节 2:热电阻 F:96×48(横式) 9:电流或电压信号的连续PID调节 W:自由信号 G:48×48 ④报警输出⑥馈电变送输出 ②显示方式 0:无报警 V12:隔离12V电压输出 6:双排4位显示 1:上限绝对值报警 V24:隔离24V电压输出 ③控制类型 2:下限绝对值报警 GI4:隔离4-20mA变送输出 0:位式控制3:上下限绝对值报警 2:三位式控制 4:上限偏差报警 2．安装 2.1 注意事项（5）推紧安装支架，使仪表与盘面结合牢固。 （1）仪表安装于以下环境 （2）大气压力：86~106kPa。2．3 尺寸 环境温度：0~50℃。 相对湿度：45~85%RH。 （3）安装时应注意以下情况 H h 环境温度的急剧变化可能引起的结露。 腐蚀性、易燃气体。 直接震动或冲击主体结构。 B l 水、油、化学品、烟雾或蒸汽污染。 b b’ 过多的灰尘、盐份或金属粉末。 空调直吹。阳光的直射。 热辐射积聚之处。 h’ 2．2 安装过程（1）按照盘面开孔尺寸在盘面上打出用来安装单位：mm 仪表的矩形方孔。型号 H×B h×b×1 h’×b’ （2）多个仪表安装时，左右两孔间的距离应大 XTA 96×96 92×92×70 (92+1)×(92+1) 于25mm；上下两孔间的距离应大于30mm。 XTD 72×72 68×68×70 (68+1)×(68+1) （3）将仪表嵌入盘面开孔内。 XTE 96×48 92×44×70 (92+1)×(44+1) （4）在仪表安装槽内插入安装支架 XTG 48×48 44×44×70 (44+1)×(44+1) 3．接线 3.1接线注意 （1）热电偶输入，应使用对应的补偿导线。 （2）热电阻输入，应使用3根低电阻且长度、规格一致的导线。 （3）输入信号线应远离仪表电源线，动力电源线和负荷线，以避免引入电磁干扰。 3.2接线端子 4．面板布置 ①测量值（PV）显示器（红） ?显示测量值。 ?根据仪表状态显示各类提示符。 ②给定值（SV）显示器（绿） ?显示给定值。 ?根据仪表状态显示各类参数。 ③指示灯 ?控制输出灯（OUT）(绿)工作输出时亮。 ?自整定指示灯（AT）(绿) 工作输出时闪烁。 ?报警输出灯1（ALM1）(红)工作输出时亮。 ?报警输出灯2（ALM2）(红)工作输出时亮。 ④SET功能键 ?参数的调出、参数的修改确认。 ⑤移位键 ?根据需要选择参数位，控制输出的ON/OFF。 ⑥▲、▼数字调整键 ?用于调整 数字，启动/退出自整定。
本科毕业论文开题报告 拟定论文题目:基于单片机的电烤箱温度控制设计学院: 专业：班级：学号: 学生姓名：物理学 物理与电子工程学院凯里学院教务处制 2013年9月9 日填写
填表须知 、本表从凯里学院教务处下载专区下载，不得随意改变表格结构。 二、开题人应逐项认真填写，各部分如不够填写，可自行加页。 三、文字输入部分，一律五号字、宋体、单倍行间距编排。 四、本表以A4 纸单面打印，于左侧装订成册。 五、本表一式三份，学生自存一份，教学单位存档一份，教务处存档一份。
一、选题背景及研究意义（选题背景应对该选题的国内外研究现状进行综述，研究意义应从理论 和实践两个方面进行阐述。要 1 2 3求字数在800字左右） （一）选题背景 国内外温度控制系统发展迅速，并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得很大的成果。 目前温度控制大多数采用智能调节器，国内生产调节器分辨率和精度都较低，温度控制效果不是很理想，但价格便宜；国外生产调节器分辨率和精度都比较高，但价格昂贵。美国、德国、瑞典、日本等国家技术领先，都各自生产了一批商品化的性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在各个行业都得到了广泛的应用。其主要特点为：一是用于大惯性、大滞后等复杂温度控制系统的控制; 二是能够适应于受控系统数学模型难以建立的温度控制系统的控制；三是能够适应于受控系统复杂参数时变的温度控制系统的控制；四是温度控制系统普片采用自适应控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理论及计算机技术，运用先进的算法，适应的范围广泛；五是温度控制普遍具有参数自整定功能。借助计算机软件技术，温控器具有对控制对象控制参数及特性进行自动调定的功能。有的还以具有自学习功能，能够根据历史经验及控制对象的变化自动调整相关控制参数, 以保证控制效果的最优化；六是具有控制精度高、抗干扰能力强等特点。目前，国内外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方面迅速发展。近年来，温度的检测在理论上发展比较成熟，但在实际测量和控制中，如何保证快速实时地对温度进行采样，确保数据的正确传输, 并能所测温度场进行较精确的控制，仍然是目前要解决的问题。温度控制技术包括温度测量技术和温度控制技术两个方面。在温度的测量技术中，接触式测温发展较早，这种测温方法优点是: 简单、可靠、低廉、测量精度较高，一般能够测得真实温度；但是由于检测元件热惯性的影响, 响应时间较长，对热容量小的物体难以实现精确的测量，并且该方法不适应对于腐蚀性介质测温, 不能用于超高温测量，难以测量运动物体的温度。而非接触式测温方法是通过对辐射能量的检测来实现温度测量的方法，其优点是：不破坏被测温场，可以测量热容量小的物体，适用于测量运动物体的温度，还可以测量区域的温度分布，响应速度较快；但也存在测量误差较大，仪表指示值一般仅代表物体表观温度，测温装置结构复杂，价格昂贵等缺点。 （二）研究意义 1.理论意义 本设计利用AT89C51单片机为核心的温度控制系统，主要由两部分组成：硬件部分和软件部分。其中硬件部分包括：单片机电路、传感器电路、放大电路、转换器电路、以及键盘和显示电路。软件部分包括：主程序、运算控制程序、以及各功能实现模块的程序。其中单片机电路用到了单片机基础知识，涉及到我们学过的数字电子技术、高频电子线路、电工学等的一些知识；传感器电路、转换器电路涉及到了怎样将一个非电信号转换为电信号并将其怎样转化成单片机能接收的信号的相关知识；放大电路涉及到学过的模拟电子技术的相关知识；显示电路主要涉及到数 字电子技术的相关技术。软件部分都是用C语言程序来实现对单片机的控制，主要是利用C语言 程序来控制硬件部分，从而达到控制的目的。本设计有的知识是我们已经学过的，这部分应该不是很难，通过本设计来巩固所学知识，使理论走到实际中去；有的知识是我们没有学过的，通过本设计，培养我们自己查阅资料的能力、活学活用的能力。 2.实践意义 近年来，因为人们使用电烤火箱不当发生火灾的事例经常发生，为了减少使用电烤火箱时火灾的发生，利用单片机的控制功能来设计一种智能的烤火箱系统，保证使用安全又达到节能的作用。以AT89C51单片机为控制芯片，利用电阻传感器采集温度，利用按钮调节温度。这种温度控制系统能过通过显示屏直观的来观察电烤箱温度，通过按钮也很方便的来调节温度的高低，精度也比较高；另外，单片机廉价，可以在保障安全的同时又节约成本；所以在工业上是很有生产价值的。 1说明：1.论文题目类型：A —理论研究；B —应用研究；C—设计等； 2 论文题目来源：指来源于科研项目、生产/社会实际、教师选题或其他（学生自拟）等; 3 各项栏目空格不够，可自行扩大。
目录 第1章题意分析与解决方案.......................... . (1) 1.1 技术指标................................................................................ . (2) 1.2 控制方案.............................................................................. (2) 第2章硬件设计.............................................................................. . (3) 2.1 单片机电路设计............... . (4) 2.1.1 A T89C51A T89C51单片机引脚功能........。 (5) 2.1.2 A T89C51单片机时钟电路及时序 (5) 2.1.3 A T89C51单片机复位电路 (5) 2.2 温度检测电路设计................ . (6) 2.2.1 温度传感器 (8) 2.2.2 变送器....................................... . (8) 2.3 温度控制电路设计............. . (8) 2.4 键盘及显示电路设计............... . (10) 2.4.1 键盘电路设计 (10) 2.4.2 数码管显示电路设计 (11) 第3 章控制程序设计 (14) 3.2 功能模块 (14) 3.2 功能模块.................................................... . (14) 3.3 资源分配模块.............. ................................................. .. (14) 3.3 软件功能设计...... (14) 3.4.1 键盘管理..................... (15) 3.4.2 显示管理............ (16) 3.4.3 温度检测模块 (18) 3.4.4 温度控制模块 (19)
XMT □7000 系列智能温度调节器 使用说明书 一、概述 XMTX7000型智能温度调节器一种高性能、高可靠性的经济型智能型工业温度调节仪表，广泛应用于机械、化工、陶瓷、轻工、冶金、石化、热处理等行业的自动温度控制。 二、技术规格 ●测量精度：0.5级（±0.5%F ±1）； 注:仪表对B 分度号热电偶在0-400℃范围内可进行测量,但无法保证测量精度。 ●采样速率: >2次/秒 ●调节方式：智能PID 调节，依据不同的PID 参数可组成P （二位式）、PI 、PD 、PID 调节； ●输出方式：继电器触点、电平信号、过零脉冲、模拟量等可定制。 ●报警方式:上限（或上偏差）、下限(或下偏差)； ●具有手动控制功能，且手动自动无扰切换。 ●电源:190V ～240V(AC)，/50-60HZ 。 ●电源消耗: ≤5W ●环境温度:0-50℃，35%～85%RH （无冷凝） ●测量范围： K （-50-+1350℃）、S （-50-+1750℃）、T （-200—+400℃）、E （-50—1000℃）、 J （-50-1000℃）、B （50—1800℃）、N （-20—1300℃）、WRe(-20-2300℃)、 CU50（-50.0-+150.0℃）、PT100（-200—+650℃）、PT100(-199.9—199.9℃)， 线性输入：-1999—+9999由用户定义 ●面板尺寸:96×96mm 、160×80mm 、80×160mm 、48×96mm 、96×48mm 、72×72mm 、48×48mm ●开口尺寸:92×92mm 、152×76mm 、76×152mm 、45×92mm 、92×45mm 、68×68mm 、44×44mm 三、面板说明(72X72面板为例) 四、操作说明 仪表上电后，PV 窗口显示输入类型,SV 窗口显示量程，然后PV 窗口显示测量值，SV 窗口显示设定值。这是仪表的标准显示方式。 在标准显示方式下，仪表可能闪动交替PV 值及以下字符： HHHH ：表示输入信号正超量程，可能因传感器规格错误、输入开路等引起； LLLL ：表示输入信号负超量程，可能由传感器规格错误，反接，短路等引起； （一）参数设定流程 1、PV ：测量值显示窗（红） 2、SV ：设定值显示窗（绿） 2、 指示灯:ON/OFF:主控制开关指示 AT:自整定指示 AL1：AL1动作时点亮对应的灯（红） AL2：AL2动作时点亮对应的灯（红） 3、 按键：SET ：参数设定键 ?：数据移位 ▼：数据减少键 ▲：数据增加键 输入类型显示
电烤箱温度控制系统
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电烤箱的炉温控制系统设计 作者姓名： 作者学号： 指导教师： 学院名称： 专业名称：
摘要 PID控制用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数（Kp，Ti和Td）即可。在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。 在工厂，总是能看到许多回路都处于手动状态，原因是很难让过程在“自动”模式下平稳工作。由于这些不足，采用PID的工业控制系统总是受产品质量、安全、产量和能源浪费等问题的困扰。PID参数自整定就是为了处理PID参数整定这个问题而产生的。现在，自动整定或自身整定的PID控制器已是商业单回路控制器和分散控制系统的一个标准 单回路温度控制系统主要由计算机，采样板卡，控制箱，加热炉体组成。是由计算机完成温度采样，控制算法，输出控制，监控画面等主要功能。控制箱装有温度显示与变送仪表，控制执行机构，控制量显示，手控电路等。加热炉体由烤箱改装，较为美观适合实验室应用。 计算机控制系统一般由控制计算机、A/D与D/A接口、执行机构、被控对象、检测元件和变送器组成。本实验控制系统主要由计算机、电烤箱、智能控制仪表、固态继电器、通讯模块、电压数显表等构成，其中智能控制仪表、固态继电器、通讯模块、电压数显表安装于控制箱上。本设计通过调节PID参数来实现炉温系统的控制。 关键词：单回路温度控制系统，PID控制，加热炉体，智能控制仪表，温度变送器， 热电阻，可控硅
辽宁工业大学 电力电子技术课程设计＜论文）题目：2000W电烤箱温度控制电路 院＜系）：电气工程学院 专业班级：电气093班 学号：0903030** 学生姓名：***** 指导教 师： ＜签字）
起止时间： 2018-12-26至2018-1-5
课程设计＜论文）任务及评语 院＜系）：电气工程学院教研室：电气教研室 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20%以百分制计算
摘要 本文设计地是2000W电烤箱温度控制电路，实现温度控制地方法有很多，例如：通过晶闸管等电力电子器件对输入输出之间地交流电能进行变换与控制地电路形式，其常用地控制方式有四种：① 相位控制；② 周期控制；③ 通断控制；④ 斩波控制等?根据不同地控制方式可以将交流电力控制系统分为以下几种基本类型.b5E2RGbCAP <1）交流调压电路<2）交流电力电子开关<3）交流斩波调压电路交流电力控制系统中，交流调压电路应用最为广泛，本文采取地就是单相交流调压电路? 交流调压电路是利用两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过对晶闸管 地控制来控制交流输出.在每半个周波内通过对晶闸管开通相位地控制，可以方便地调节输出电压地有效值.plEanqFDPw 电路控制：用晶闸管触发电路来有效地控制晶闸管地导通与截止，来完成对 电烤箱交流调压电路地工作控制. 电路保护：用阻容吸收网络和快速熔断器来防止晶闸管因过电压或过电流造成地损坏. 器件选择：通过计算对晶闸管、触发电路、阻容吸收网络、快速熔断器各个器件进行选择. 关键词：交流调压电路；晶闸管；晶闸管触发电路；阻容吸收网络；快速熔断器
： 烤箱温度控制系统的设计 (计算机控制技术基础课程设计 专业:自动化 组员:吴传林唐思黄定肖骁 重庆大学自动化学院 2013年9月 吴传林唐思肖骁黄定烤箱温度控制系统的设计(采用PD-32E实验装置[ 目录 摘要 (1 序言 (1 1.设计内容 (2
已知参数和设计要求 (2 实现方法 (2 2.组员分工 (2 3. 硬件部分组成 (3 ' 硬件连接 (3 AD574 (3 PT100 (4 芯片8255 (4 4.操作说明 (5 5.设计总体思路 (5 设计步骤 (6 主程序的设计 (6 ？ 温度设定子程序 (6 读取当前温度子程序 (6 温度比较以及加热子程序 (6报警子程序 (7 原理分析 (7
6.实验结果 (7 7.原程序清单 (8 8.设计感想 (8 ' 吴传林感想 (8 唐思感想 (9 肖骁感想 (10 附录 (12 系统框图 (12 程序代码: (18 摘要 本文是对烤箱温度控制系统进行设计,在烤箱温度控制系统中,利用计算机对烤箱的继电器发出不同的信号,来控制继电器的开断,从而能够实现控制烤箱加热与否的控制。本系统采用了反馈控制,是经典控制理论在实际中成功应用的典型实例。本次采用的信号输出芯片是8255。而温度采集则是用了PT100感温电阻,将电信号送至A/D574中,利用A/D574的模数转换功能,将采集的温度模拟信号转换成计算机可以识别的电信号,进而在计算机内对这些电信号进行处理,经过反馈控制算法来输出控制烤箱的电信号。 [ 关键词:反馈控制算法,A/D574模数转换,计算机控制 序言
温度控制技术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,传统的温度控制技术中最常见的是继电器调温,但由于继电器动作频繁,温度控制范围小,精度不高,可能会因触点不良而影响正常工作。最近几年快速发展的有PID 温控、模糊控制、神经网络以及遗传算法在温度控制中的应用。烤箱是热处理生产中应用最广的加热设备,它电流通过电热元件产生热量,借助辐射和对流的传递方式,将热量传递给所要加热的物品,使其加热到所要求的温度。本文设计的烤箱温度控制系统,是利用计算机对其温度进行控制,采用反馈控制算法,以实现对烤箱温度控制,达到控制性能要求的指标。 1 1.设计内容 已知参数和设计要求 1.某烤箱的温度控制要求为:控制烤箱温度从室温上升到目标温度并一直保持在该目标温度,要求控制的精度达±3%,调节时间≤20秒。 2.目标温度应可以通过键盘任意修改。 。 3.完成温度检测、温度变松,温度显示(LED和CRT曲线、温度控制、通过键盘设定上、下限温度报警值,温度超限报警(声、光等功能。 实现方法 采用PD-32E实验装置实现(限≤5人选做 2.组员分工 姓名职务负责的部分 吴传林组长键盘扫描、判断控制、显示模块程序编写,程序的编译和调
目录 烤箱连续温度控制系统................................... 错误!未定义书签。１设计概述?错误!未定义书签。 1.1任务分析?错误!未定义书签。 １.２整体方案......................................... 错误!未定义书签。 2.１系统硬件设计?错误!未定义书签。 ２．1.１8155接口电路?错误!未定义书签。 2.1.2 A/D转换电路?错误!未定义书签。 ２.1.3温度检测..................................... 错误!未定义书签。 2.1.４电阻炉........................................ 错误!未定义书签。 2.1．5电力电子装置?错误!未定义书签。 ２.２系统软件设计.................................... 错误!未定义书签。 ２．2.1 主程序...................................... 错误!未定义书签。 ２.２.2 Ｔ0中断服务程序?错误!未定义书签。 3控制过程说明.......................................... 错误!未定义书签。３.1环节分析......................................... 错误!未定义书签。３.2调节规律?错误!未定义书签。 3.３干扰分析?错误!未定义书签。 3.４ PID控制ＭＡＴＬAB仿真及参数整定?错误!未定义书签。 参考文献?错误!未定义书签。
基于AT89C52单片机的智能电烤箱系统 此电烤箱温度控制系统利用单片机的中断功能来设计一种智能的烤箱系统，避免电烤箱加热过程中发生安全事故。本文以AT89C52单片机最小系统为主控芯片，利用DS18B20数字温度传感器采集温度。这种温度控制系统能过通过LCD1602显示屏直观的来观察电烤箱温度，通过按钮调节上限和下限温度的值。 一、系统设计 1.1系统设计思路 采用AT89C52单片机控制整个系统，温度采集由DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器DS18B20采集。DS18B20测温范围为-55°C～+125°C，测温分辨率可达0.0625°C，被测温度用符号扩展的16位补码形式串行输出。CPU 只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。 当DS18B20检测到温度超过设定的值时，发出信号到单片机AT89C52的中断端口，由AT89C52单片机控制加热系统断电，这样就能过很好的解决温度过高的问题，起到一个很好的保护的作用。当DS18B20传感器检测到温度低于设定的下限值时，又会给AT89C52单片机一个启动信号，AT89C52就又会重启加热系统开始工作，这样，就能保证电烤箱能正常加热了。当DS18B20传感器检测温度达到燃烧的临界点时，会给AT89C52输入一个预报警信号，AT89C52就会控制报警系统报警，这样，就起到一个很好的保护作用，避免了因为电烤箱温度过高而引起的火灾。 1.2方案总体框架图 系统主要包括单片机控制模块，温度采集模块，温度显示模块，温度上下限调整模块，电机驱动模块和外部存储模块等六大部分。 控制模块主要由单片机AT89C52构成，温度采集由DS18B20传感器采集。稳压电源为整个系统提供+5V的直流电压。其系统总体框架如图1.2所示:
基于单片机的电烤箱的温度控制系统 摘要 随着社会的不断发展，人们改造自然的能力也在不断的提高。机器的诞生，为我们减少了部分或者全部的脑力劳动和体力劳动。电子技术的诞生更是带来了翻天覆地的变化。机电控制系统成为机械技术与微电子技术集成的共性关键技术。人们通过它可以使机械完全按照自己的意愿来执行。 随着机电控制技术的发展，主要体现出了单片机和PLC两种控制方式。本设计采用单片机控制。单片机在日常生活中的运用越来越广泛。温度控制在工业生产中经常遇到。从石油化工到电力生产，从冶金到建材，从食品到机械都要对温度进行控制.甚至在有些产品生产过程中温度的控制直接影响到产品的质量。单片机温度控制无论是现在还是未来都会起到重要作用。 本文介绍了以AT89C51单片机为核心的电烤箱温度控制系统。电烤箱的温度控制系统有两个部分组成：硬件部分和软件部分。其中硬件部分包括：单片机电路、传感器电路、放大器电路、转换器电路、以及键盘和显示电路。软件部分包括：主程序、运算控制程序、以及各功能实现模块的程序。文章最后对本设计进行了总结。对温度控制系统的发展提出了几点建议。 关键词：单片机，温度，电烤箱，控制
AT89C51 SINGLE-CHIP BASED ON THE OVEN'S TEMPERATURE CONTROL SYSTEM DESIGN 目录 前言................................................. 错误！未定义书签。第1章概述.. (1) 1.1技术指标 (1) 1.2控制方案 (1) 第2章硬件部分设计 (2) 2.1单片机电路设计 (2) 2.2传感器电路设计 (8) 2.3A/D转换电路设计 (11) 2.4放大器电路设计 (14) 2.5键盘及显示电路的设计 (19) 2.6抗干扰电路设计 (22) 第3章软件部分设计 (25) 3.1工作流程 (25) 3.2功能模块 (25) 3.3资源分配 (25) 3.4功能软件设计 (25) 结论 (37) 谢辞................................................. 错误！未定义书签。参考文献............................................. 错误！未定义书签。附录. (38) 外文翻译资料........................................ 错误！未定义书签。
辽宁工业大学计算机控制课程设计（论文）题目：基于PID算法的烤箱温度控制系统设计 院（系）：电气工程学院 专业班级：自动化 学号： 学生姓名： 指导教师：（签字） 起止时间：2013.12.30-2014.01.10
辽宁工业大学课程设计说明书（论文） 课程设计（论文）报告的内容及其文本格式 1、课程设计（论文）报告要求用A4纸排版，单面打印，并装订成册，内容包括： ①封面（包括题目、院系、专业班级、学生学号、学生姓名、指导教师姓名、、起止时间等） ②设计(论文)任务及评语 ③中文摘要（黑体小二，居中，不少于200字） ④目录 ⑤正文（设计计算说明书、研究报告、研究论文等） ⑥参考文献 2、课程设计（论文）正文参考字数：2000字周数。 3、封面格式 4、设计（论文）任务及评语格式 5、目录格式 ①标题“目录”（小二号、黑体、居中） ②章标题（四号字、黑体、居左） ③节标题（小四号字、宋体） ④页码（小四号字、宋体、居右） 6、正文格式 ①页边距：上2.5cm，下2.5cm，左3cm，右2.5cm，页眉1.5cm，页脚1.75cm，左侧装订； ②字体：一级标题，小二号字、黑体、居中；二级标题，黑体小三、居左；三级标题，黑体四号；正文文字，小四号字、宋体； ③行距：20磅行距； ④页码：底部居中，五号、黑体； 7、参考文献格式 ①标题：“参考文献”，小二，黑体，居中。 ②示例：（五号宋体） 期刊类：[序号]作者1,作者2,……作者n.文章名.期刊名（版本）.出版年,卷次（期次）:页次. 图书类：[序号]作者1,作者2,……作者n.书名.版本.出版地:出版社，出版年:页次.