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)
1.1已知参数和设计要求 (2)
1.2实现方法 (2)
2.组员分工 (2)
3. 硬件部分组成 (3)
3.1硬件连接 (3)
3.2.1 AD574 (3)
3.2.2 PT100 (4)
3.2.3 芯片8255 (4)
4.操作说明 (5)
5.设计总体思路 (5)
5.1设计步骤 (6)
5.1.1主程序的设计 (6)
5.1.2温度设定子程序 (6)
5.1.3读取当前温度子程序 (6)
5.1.4温度比较以及加热子程序 (6)
5.1.5报警子程序 (7)
5.2原理分析 (7)
6.实验结果 (7)
7.原程序清单 (8)
8.设计感想 (8)
8.1吴传林感想 (8)
8.2唐思感想 (9)
8.3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
1.1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。
1.2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
试
唐思组员AD574转换，标度变换，控制算法，PWM波生成，程序的编
译和调试
肖骁组员报警程序、读入温度值拆分、键盘输入值合并，报告撰写
黄定组员
3.硬件部分组成
3.1硬件连接
1）8255部分（第5片）连线：
8255（5）的CS结CS2 300H，PA0~PA3接键盘P0~P3，PB0~PB3接键盘Q0~Q3，PC0接烤箱的PWM控制信号接收端。
2）AD574连线：
AD574的CS接地址输入端CS7，AD574的12/8接VCC；AD574的A0接GND，AD574的10VIN 接其上方的±5V，10VIN接PT100模块的PT_OUT。
3）蜂鸣器接8255的PC1口。
3.2硬件介绍
3.2.1 AD574
AD574A是单片高速12位逐次比较型A/D转换器，内置双极性电路构成的混合集成转换芯片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D转换器，其主要功能特性如下：在CE=1、CS=0同时满足时，AD574A才会正常工作，在AD574处于工作状态时，当R/C=0时A/D转换，当R/C=1是进行数据读出。和A0端用来控制启动转换的方式和数据输出格式。A0=0时，启动的是按完整12位数据方式进行的。当A0=1时，按8位A/D
转换方式进行。当R/C=1，也即当AD574A处于数据状态时，A0和R/C控制数据输出状态的格式。当R/C=1时，数据以12位并行输出，当R/C=0时，数据以8位分两次输出。而当A0=0时，输出转换数据的高8位，A0=1时输出A/D转换数据的低4位，这四位占一个字节的高半字节，低半字节补零。
如果需AD574A工作于单一模式，只需将CE、端接至+5V电源端，和A0接至0V，仅用端来控制A/D转换的启动和数据输出。当=0时，启动A/D转换器，经25us后STS=1，表明A/D转换结束，此时将置1，即可从数据端读取数据。
3.2.2 PT100
pt100是铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工作原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成近似匀速的增长。但他们之间的关系并不是简单的正比的关系，而更应该趋近于一条抛物线。
常见的pt100感温元件有陶瓷元件，玻璃元件，云母元件，它们是由铂丝分别绕在陶瓷骨架，玻璃骨架，云母骨架上再经过复杂的工艺加工而成。
PT100/PT1000铂电阻RT曲线图表：
图3.1
3.2.3 芯片8255
8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。
8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。
图3.2
4.操作说明
键盘上的A键为启动键，B键为复位键，D为设置温度上限，E为设置温度下限，0
-9数字键输入温度值。
5.设计总体思路
框图如图所示：
控制器烤箱
温度采集
我们采用的是传统的反馈控制策略，其具体过程如下：
一开始，给定一个输入信号，即期望温度，此时，控制程序还没有起作用，此信号通过变送器送至继电器，继电器导通，使烤箱处于工作状态。这时，温度传感器就把烤箱内的温度转变成电信号送至计算机中。计算机则将此电信号与输入的期望温度进行比较，通过控制器，根据不同的设定及差值，选择不同的控制算法。由于计算机内的电信
号都是脉冲信号，因此，可以调节脉冲信号的占空比来调节继电器的断开与导通的时间。期望值与测量值的差距大，就增大占空比，使一个周期内的加热时间增长，反之，则减小占空比。
采用上述的控制策略，即可以实现温度调节，达到控制指标的要求。
5.1设计步骤
5.1.1主程序的设计
首先确定主程序所要实现的目标，即：预设显示输出，输入温度上限、温度下限，输入设定温度值，显示预设温度，实时刷新当前温度并显示，比较实时温度与设定温度差值并进行反馈控制，控制温度达到性能指标要求。
然后，确定了主程序所要实现的功能以后，在相应的编写各个子程序模块。同时，要考虑在整个系统实现的过程中，所要运用到的芯片，好进行芯片的初始化。如8255,AD574等
5.1.2温度设定子程序
温度设定子程序，即，从键盘上输入3个数字，将其存放在指定的空间区域内。
5.1.3读取当前温度子程序
即AD574的使用过程。首先，先将AD574初始化，启动转换，转换结果屏蔽高4位后，将所得到的结果存放在指定单元中，为当前温度。
5.1.4温度比较以及加热子程序
将前一步骤采集到的当前温度进行标度变换，比较设定值的大小与当前温度和设定值之差，然后做出相应的标记，然后根据不同的标记跳到相应的加热子程序中。其基本原则就是：实际温度和期望温度差距越大，加热子程序中，每个周期的高电平占空比就越大，若设定值比较大，则直接采用满程输出。
5.1.5报警子程序
烤箱工作时，当烤箱温度超过设置温度上限和低于温度下限时，调用子程序，否则跳出子程序；其中接蜂鸣器的控制信号为第五片8255A的PC1口输出信号，输出0时，蜂鸣器发出警报，输出为1时，声音停止。
5.2原理分析
制烤箱温度的系统，我们采用反馈控制算法。利用计算机控制中的A/D转换器，将采集到的模拟信号转换成数字信号，然后送入计算机进行处理。在计算机中，我们编写了控制算法，将送入的电信号经过该算法，输出一个控制继电器开关的脉冲信号，我们可以通过调节脉冲高电平的占空比，来控制一个信号周期内加热时间的长短。从而实现控制。又由于这个占空比是实时变化的，所以，这是一个变比例系数的P控制器。利用这个控制器，我们可以使烤箱内的温度保持在我们所设定的期望值。
6.实验结果
实验结果如下表所示：
实验次数初始温度设定温度调节时间超调量误差
1351004℃ 1.3%
2401402℃ 1.2%
3601602℃ 1.5%
4502201℃2%
本次设计总体上还是比较成功，基本上实现了任务要求。只有调节时间的，可能是冗长的程序，或者是电烤箱的功率问题，又或者是自己反馈补偿参数设计不够完善，总
之，不能达到要求的20秒以内，此为设计的瑕疵。
7.原程序清单
见附录4
8.设计感想
8.1吴传林感想
作为我们团队的组长，需要确定合适的电路，对电路进行调试，将变送器调至最合适的范围。同时还要确定与硬件相关的软件主体思想。一个项目的成败，与组长的整体协调能力关系很大。
这次的时间比较紧张，而且之前没怎么做过过程控制类的题目，所以可以说是时间短、任务重。热敏电阻PT100之前接触过，但是没有和计算机连起来使用，也是一个新的挑战。
这次设计我吸取的上次计算机硬件课程设计的教训，学会多利用子程序，而不是要把所有的问题都用一个主程序解决，却很少使用子程序。这样，不但别人读不懂自己的程序，就连自己有时候都读不懂自己的程序。
这次课程设计感觉比以前进步的一点就是程序的模块化思想更加深刻。之前总也用程序段的方式插入的主程序中，而这次则是尽量减少主程序的内容，将所有的处理部分都写成子程序，设计好入口参数，就可以是整个程序思路清晰，一目了然。
一个好的程序编写者并不是会把所有的模块都自己写出来，而是可以将自己搜索到的各种模块与自己的项目结合，设计好接口参数，达到事半功倍的效果。这次的程序就用了之前做过的一些设计的模块，如实时显示刷新模块，延时程序，报警子程序等。这些之前积累下来的宝贵资料大大加快了本次课程设计的速度。
通过了这次课程设计，虽然很累，但过得很充实，收获也很多，我们将学到的知识又重新的复习了一遍，在原来的基础上巩固了对理论知识的理解并且提升了自己的实践能力。对汇编语言的使用有了进一步的提高，对一个大系统进行模块化分析是以前没有尝试过的，分工合作也让我们学会团结互助，让我们对团队合作精神理解得更透彻，对于我们以后的学习或者工作中都有深远的意义。
8.2唐思感想
这次的课程设计我们小组总算是顺利地完成了。虽然只有短短一个星期，但让我真正见识到了什么是团队的力量。从接到此次课程设计任务开始，大家就分配好了各自的任务，并且经常聚在一起各抒己见地讨论各个方案的可行性，气氛那是十分的热烈。在我们小组中也许有的同学能力强些，有些同学能力没那么强，分工时能力强的同学可能任务就重些，但是大家都没有任何的怨言，全力地专注于自己的那一部分任务，所以团结协作是我们小组能顺利完成此次课程设计的一项非常重要的保证，而这次设计也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。
我们这次是设计对烤箱温度控制系统，对于温度的控制系统，我们需要完成温度的采集，温度的控制，能通过键盘，显示接口实现恒温时间设置，系统初始参数设置，报警设置等功能。我们一起讨论，一起研究，经过几番努力，初步编出的程序，问题很多，也总找不到原因，然后参考书上的例题程序，修改了很多，有些问题是子程序与主程序的连接没弄好，还是很多问题，然后仔细复习书上所学过的知识，对我们的程序再次发现问题，修改问题，后来经过多次的修改最终完成了初步的可行性程序，也算一个进步。在调试过程中又遇到了烤箱失灵等各种客观问题，但最终在同学的协作以及我们自身的努力下，都将这些困难一一克服并得到了比较理想的结果。
在这次设计中，我主要负责的是烤箱控制算法及输出部分，刚开始的时候还是出现很多问题，在同学的帮助以及参考其他组的一些程序后，初步完成了这段程序，然后经过自己的多次修改，完成了这部分的编写，设计了一个符合烤箱实际情况的合理算法。在温度较还远未达到设定值时，采用满程的输出，在接近时，采用PWM波，并且在设定值不同区间时采用不同脉宽的PWM波，当设定值过高时，采用满程输出。当实际温度超过设定值，立即关机，待温度降到设定值以下再次输出。经过这个部分的编写，让自己明白了很多，课堂上学的东西远远不够，还是需要自己课后的更多的付出和复习，才能让自己所学的东西学以致用，才能让书上的知识变成自己的，也才能让自己变得更加充实，学得更多。
最后顺利地完成了课程设计，大家心情都很喜悦，虽然过程有点累，但是看到努力后的成果，还是很欣慰。总的来说，通过历时一个星期的课程设计，发现了自己的很多不足，以及自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。经过这个课程设计，同时也证明一个团队的力量比一个人的力量大得多，完成一个复杂的问题效率也会高很多，我自己也从此次课程设计中学到了很多东西，实在是令我受益匪浅。
8.3肖骁感想
这次课程设计让我体会到了团队的温暖。由于我将要参加研究生入学考试，所以精力大都放到复习考研上面去了。但是我的团队给了最大的包容和理解，让我负责了较为轻松的报警程序、将实际温度转化为字型码和将输入的三个数合成一个数的子程序编写。这已经不是我第一次团队合作做课程设计了，但是这次让我最为记忆犹新。
本次课程设计我们小组做的是烤箱，我的主要工作是报警子程序的编写。通过此次课程设计，总的来说收获还是挺大的。
我的工作是参与了部分子程序的编写，主要有用报警子程序，字型码转化等。这次的课程设计我们小组总算是顺利地完成了。虽然只有短短一个星期，但让我真正见识到了什么是团队的力量。从接到此次课程设计任务开始，大家就分配好了各自的任务，并且经常聚在一起各抒己见地讨论各个方案的可行性。在我们小组中也许有的同学能力强些，有些同学能力没那么强，分工时能力强的同学可能任务就重些，但是大家都没有任何的怨言，全力地专注于自己的那一部分任务，所以团结协作是我们小组能顺利完成此次课程设计的一项非常重要的保证，而这次设计也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。
我们这次是设计对烤箱温度控制系统，对于温度的控制系统，我们需要完成温度的采集，温度的控制，能通过键盘对温度的显示，初始参数设置，报警设置等功能。我们一起讨论，一起研究，经过几番努力，初步编出的程序，问题很多，也总找不到原因，然后参考书上的例题程序，修改了很多，有些问题是硬件连线问题，我们的烤箱是低电平有效的，我们还将它接到了地。还有很多问题，然后仔细复习书上所学过的知识，对我们的程序再次发现问题，修改问题，后来经过多次的修改最终完成了初步的可行性程序，也算一个进步。在调试过程中又遇到了烤箱温度达不到等各种客观问题，但最终在同学的协作以及我们自身的努力下，都将这些困难一一克服并得到了比较理想的结果。
最后顺利地完成了课程设计，大家心情都很喜悦，虽然过程有点累，但是看到努力后的成果，还是很欣慰。总的来说，通过历时一个星期的课程设计，发现了自己的很多不足，以及自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。经过这个课程设计，同时也证明一个团队的力量比一个人的力量大得多，完成一个复杂的问题效率也会高很多，我自己也从此次课程设计中学到了很多东西。
在一个星期的时间里，我们完成了此次课程设计，虽然付出了很多，但是也收获了很多。这也让我明白了一个道理，大家需要团结在一起才能更大的发挥自己的能力，效率才会更高。
+12V
-12V
20K 电位器
Oab_3p
1K
100Ω电位器
100K 5.1K 5.1K
1K
10K PT100
212.02
附录
系统框图
PD-32
SSR 8255 烤箱
AD574
PT100 图1 系统框图 图2 电路原理图
开始
初始化
键盘扫描
AD转换
标度变换
是否执行状态否
是
控制算法
执行
警报
图3 主程序流程图
否
是
否
否
是
是
否
开始
图4 算法控制流程图 设定值-实际值
输出标志为0 满输出 算法1 算法2
返回
设定值大于实际值 差值小于10 设定大于150 设定大于100 输入设定值
开始
控制值为0
是
否
进行控制值
次循环送0
进行100-控制
值次循环送1
返回
图5 执行子程序流程图
大于
小于
小于
大于
开始 比较读回值与上限
比较读回值与下限 蜂鸣器送0
蜂鸣器送1 返回
图6 报警子程序流程图
开始
读回温度值
除以100查表
的高位字型码
余数除以10再查表得
次字型码
余数为低位，查
表得字型码
返回
图7 温度转字型码子程序流程图
程序代码：
.486
CODE SEGMENT USE16
ASSUME CS:CODE
ORG 2000H
BEG: JMP START
XISHU1 DW 5 ; 补偿算法系数1
XISHU2 DW 3 ;补偿算法系数2
AJZ DB ? ;记录按键的数值
AJCS DB 0 ;记录按下键的次数
WDSX DW 300 ;上限温度值
WDXX DW 0 ;下限温度值
YSWD DW ? ;预设温度值
SJWD DW ? ;实际温度值
ZCWD DW ? ; 温度暂存
YSXS DB ?,?,? ; 预设温度显示
SWXS DB ?,?,? ; 实际温度显示
SRXS DB ?,?,? ;输入温度的三位数值
ADJG DW 0 ;存放AD转换的结果
BDBHJG DW 0 ; 存放标度变换的结果
ZKB DW 0 ; 占空比
LED D B 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H ;三色LED字型码KEY DB
0EEH,0EDH,0EBH,0E7H,0DEH,0DDH,0DBH,0D7H,0BEH,0BDH,0BBH,0B7H,7EH,7DH, 7BH,77H ;键特征值
START:
CALL CSH ; 调用初始化子程序
LL0:CALL JPSM ;调用键盘扫描子程序
CALL ADZH ; 进行AD转换
CALL BDBH ;进行标度变换
CALL XSSW ; 显示实际温度值
MOV AL,AJCS
CMP AL,4 ; 比较AJCS是否为4，为4的话说明是在温度控制执行状态JNZ LL0 ;不等于4，向上跳转
CALL KZSF ; 调用控制算法子程序，处理获得的温度差
CALL PWM ; 调用产生PWM波形子程序
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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
1.1 课题背景及研究意义 锅炉是一种热能转换设备，由锅和路两大主体和保证其安全经济连续运行的附件，仪表附属设备，自控和保护系统组成，水在锅（锅筒）中不断被炉里燃料燃烧释放出来的能量加热，温度升高并产生带压蒸汽，由于水的沸点随压力的升高而升高，锅是密封的，水蒸气在里面的膨胀受到限制而产生压力形成热动力（严格的说锅炉的水蒸气是水在锅筒中定压加热至饱和水再汽化形成的）作为一种能源广泛使用。锅炉广泛用于生产和生活之中。中小型锅炉作为供暖设备用于提供热水，取暖方面得到了广泛应用。目前，取暖多采用集中供暖方式。集中供暖，一般都是按一个采暖季每平方（建筑面积）来收费的，对北方地区来说，天气比较冷，需要供暖时间长，应该集中供暖省钱。指集中集团式供暖的一种形式。从能源利用方面讲，集中供暖一次性投资大，运行费用高，无论是否需要，暖气始终全天供热，因楼层不同而造成温度不均，若遇到供暖偏热，居民只有开窗降温，使宝贵的能源白白浪费。这种供暖方式从原理上而言，效率较高。集中供暖的锅炉大多数是燃媒锅炉，锅炉燃烧时污染大，已经带来了严重的环境污染问题。由于这些用户采用集中取暖，给个别用户带来不便的缺陷。 基于这种情况，近年来采用以天然气，液化石油气为燃料的中小型燃气锅炉具有高效、环境污染小，发热量大甚至无污染等特点，受到普遍欢迎。尤其在国外，燃气锅炉目前已得到了普遍应用。家用燃气锅炉常见的是套管式燃气锅炉、板换式燃气锅炉、冷凝式燃气锅炉。随着科技的发展以及各种客观条件的具备，生活采暖用燃气锅炉的应用也必将得到进一步的发展与推广。随着燃料不断补给，燃料充足，城市燃气管网逐步完善，燃气使用率逐步会提高。市场经济的发展与开放，国有企业享受国家能源补贴的取消，住房逐渐私有化，供热管网费、采暖费全部由个人支付。会有越来越多的人放弃集中供热方式而采用分散采暖方式。而小型家用燃气锅炉的使用作为集中供暖的一个很好补充或替代它必将被越来越多的人关注和选用成为趋势。 目前市场上家用燃气锅炉为进口，价格高，售后服务不够完善，不利于燃气锅炉的推广使用，研制燃气锅炉的公司亦相对较少。因此研制开发小型家用燃气锅炉就具有现实的意义与客观的市场价值。 本设计将结合小型家用燃气锅炉实际的需要，利用MCS-51系列单片机为核心器件组成温度控制系统，采用温度采集技术，通过运行和分析研究，以期正确认识和全面理解利用单片机实现温度采集技术在过程控制中的应用。 1.2 系统的总体设计思想 目前，世界计算机市场上出现了专门用于工业控制的单片机系列产品，单片机以其体积小、重量轻、功耗低、价格便宜、功能强的特点，在工业控制的实践中得到越来越广泛的应用单片机不仅可以实现各种常规的控制，还可以根据被控对象
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
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
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)
锅炉内胆温度控制系统设计 一．引言 过程控制是自动化的重要分支，其应用范围覆盖石油、化工、制药、生物、医疗、水利、电力、冶金、轻工、建材、核能、环境等许多领域，在国民经济中占有极其重要的地位。无论是在现代复杂工业生产过程中还是在传统生产过程的技术改造中，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。 过程控制的主要任务是对生产过程中的有关参数(温度、压力、流量、物位、成分、湿度、PH值和物性等)进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化，在保证产品质量和生产安全的前提下，是连续型生产过程自动的进行下去。实际的生产过程千变万化，要解决生产过程的各种控制问题必须采用有针对性的特殊方法与途径。这就是过程控制要研究和解决的问题。二．任务和要求 任务：设计锅炉内胆温度控制系统，选择合适的传感器、控制器和执行器，使其满足一定的控制要求。 要求：本系统的控制对象为锅炉内胆的水温，要求锅炉内胆的温度的稳定值等于给定值，误差保持在 5%的误差带以内。 三．总体方案 系统组成：本实验装置由被控对象和控制仪表两部分组成。系统动力支路分两路:一路由三相(380V交流)磁力驱动泵、电动调节阀、直流电磁阀、涡轮流量计及手动调节阀组成;另一路由日本三菱变频器、三相磁力驱动泵(220V变频)、涡轮流量计及手动调节阀组成。1．原理框图 图1
2．简要原理 单闭环锅炉水温定值控制系统的结构示意如课程设计指导书所示，图1为其结构框图。其中锅炉内胆为动态循环水，磁力泵、电动调节阀、锅炉内胆组成循环供水系统。而控制参数为锅炉内胆的水温，即要求锅炉内胆的水温等于设定值。先通过变频器-磁力泵动力支路给锅炉内胆打满水，然后关闭锅炉内胆的进水阀。待系统投入运行后，再打开锅炉内胆的进水阀，允许变频器-磁力泵以固定的小流量使锅炉内胆的水处于循环状态。在锅炉内胆水温的控制过程中，由于锅炉内胆由循环水，因此锅炉内胆循环水水温控制相比于内胆静态水温控制时更充分，因而控制速度有较大的改善。 在结构原理框图中可以清楚的看出，我们给定温度的设定值，将温度传感器的值与设定值相比较，把偏差值送入PID调节器，PID调节器的输出信号送入可控硅调压装置，经调压装置输出的电压信号来控制加热装置的阻值，从而控制锅炉内胆的水温。此控制系统为单闭环反馈系统，只要PID参数设置的合理，就能够使系统达到稳定。 3．优缺点分析 优点：单闭环系统结构简单，稳定性好、可靠性高，在工业控制中得到广泛的应用。 缺点：对动态特性复杂、存在多种扰动或扰动幅度很大，控制质量要求高的生产过程，简单控制系统难以满足要求 四．元器件的选择与参数整定 1．元器件的选择： (1)被控对象 由不诱钢储水箱、4.5千瓦电加热锅炉(由不锈钢锅炉内胆加温筒构成)、冷热水交换盘管和敷朔不锈钢管道组成。 模拟锅炉：本装置采用模拟锅炉进行温度实验，此锅炉采用不锈钢精制而成，设计巧妙。 管道：整个系统管道采用不诱钢管组成，所有的水阀采用优质球阀，彻底避免了管道系统生锈的可能性。有效提高了实验装置的使用年限。其中储水箱底有一个出水阀，当水箱需要更换水时，将球阀步打开直接将水排出。 (2)检测装置 变送器：采用工业用的扩散硅压力变送器，含不诱钢隔离膜片，同时采用信号隔离技术，对传感器温度漂移跟随补偿。 温度传感器：本装置采用六个Pt100传感器，分别用来检测上水箱出口、锅炉内胆、锅炉夹套以及盘管的水温。经过调节器的温度变送器，可将温度信号转换成4~20mA DC电流信
合肥学院 计算机科学与技术系 微机原理与接口技术 课程设计 课程设计科目电烤箱温度控制器的设计 学生姓名 学号 班级 指导教师 时间2017年02月25日
电烤箱温度控制器的设计 一、需求背景 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。烤箱是热处理生产中应用最广的加热设备，它通过电流元件产生热量，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，使其加热到所需求的温度。采用烤箱的温度控制可以为我们的生活提供很多便利。它的适用范围也非常广泛，如工厂、餐厅、家庭，其适用的场合根据它的规格、功率及功能不同进行选择。 对于家庭自用，一般选择功率较小500-1000W左右，烤箱的功能只要能满足基本的加热即可，容量也比较小：9-12L基本满足家用；但对于餐厅、工厂这些人流量比较大、对烤箱要求比较高的地方，一般会选择功率很大、功能齐全（比如控温定时型、三控自动型）而且容量也相对很大的电烤箱。 二、题意与需求分析 在STAR ES598ＰＣＩ单板机开发机上实现对电烤箱温度和时间的控制功能。1.设计要求： （１）通过键盘设定温度和加热时间 （２）使用DS18B20采集温度，采用七段数码管显示当前温度和剩余时间，并和设置的温度进行比较。 （3）当温度低于设定值时，通过DAC0832输出电压供给发热电阻RT1,使其温度升高。 （4）使温度恒定在设定温度附近，时间到了停止加热，并提示操作完毕 2.提出问题 （1）如何设置时间界限和目标温度 （2）如何通过DS18B20读出环境温度并显示在LED上 （3）当温度低于设定温度时，如何实现加热 （4）DAC0832输出电压加热效果较弱，如何提高加热强度 三、解决问题的方法与思路 根据上面提出的问题，给出如下解决方法： （１）硬件部分 ①选择8279芯片和七段LED显示器与键盘相连，设置矩阵键盘的功能，0-9数字键输入温度值，D键位启动键，F键位复位键。 ②DS18B20与8255的PC0口相连，通过软件向PC0发出读命令，将温度从DS18B20读出，并通过8279芯片显示在数码管上。 ③DAC0832输出的电压加热效果过弱，考虑添加一个功能放大器PW(实验板上为E2区)来提高加热效果。
齐鲁理工学院 课程设计说明书 题目基于PID的锅炉温度控制系统的设计 课程名称过程控制系统与仪表 二级学院机电工程学院 专业自动化 班级2014级自动化二班 学生姓名金高翔 学号201410532019 指导教师黄丽丽
设计起止时间：2016年12月5日至2016年12月18日
目录 摘要 (1) 1 绪论 (2) 1.1 课程设计的背景： (2) 1.2 课程设计的任务： (2) 1.3 课程设计的基本要求： (2) 2 PLC和组态软件介绍 (3) 2.1 可编程控制器 (3) 2.1.1 可编程控制器的工作原理 (3) 2.2 组态软件 (3) 2.2.1 组态的定义 (3) 2.2.2 组态王软件的特点 (4) 2.2.3组态王软件仿真的基本方法 (4) 3 PID控制及参数整定 (4) 3.1.PID控制器的组成 (4) 3.2.采样周期的分析 (5) 4 被控对象的建模 (6) 5 PLC控制系统的软件设计 (9) 5．1.程序编写 (9) 5.2用指令向导编写PID控制程序 (11) 6 组态的设计 (15) 7 系统测试 (18) 7.1 启动组态王 (18) 7.2 实时曲线界面 (18) 7.3历史曲线界面 (19)
8 结论 (19) 参考文献： (21) 致谢： (22)
基于PID的锅炉温度控制系统的设计 摘要：从上世纪的80年代到90年代中期，PLC得到了飞速的发展，在这个时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到了大幅度的提高，PLC逐渐的进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等优点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的未来，是无法取代的。 本文介绍了以锅炉为被控对象，以锅炉出口水温为主被控参数，以加热炉电阻丝电压为控制参数，以PLC为控制器，构成锅炉温度控制系统；采用PID算法，运用PLC梯形图编程语言进行编程，实现锅炉温度的自动控制。 锅炉的应用领域相当广泛，在相当多的领域里，锅炉的性能优劣决定了产品的质量好坏。目前锅炉的控制系统大都采用以微处理器为核心的计算机控制技术，既提高设备的自动化程度又提高设备的控制精度。 本文分别就锅炉的控制系统工作原理，温度变送器的选型、PLC配置、组态软件程序设计等几方面进行阐述。通过改造电热锅炉的控制系统具有响应快、稳定性好、可靠性高,控制精度好等特点，对工业控制有现实意义。 关键词：电热锅炉的控制系统温度控制PLC PID
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)
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
基于PLC的锅炉温度控制系统 作者姓名xxx 专业自动化 指导教师姓名xxx 专业技术职务讲师
目录 摘要 (1) 第一章绪论 (3) 1.1课题背景及研究目的和意义 (3) 1.2国内外研究现状 (3) 1.3项目研究内容 (4) 第二章 PLC和组态软件基础 (5) 2.1可编程控制器基础 (5) 2.1.1可编程控制器的产生和应用 (5) 2.1.2可编程控制器的组成和工作原理 ··············错误！未定义书签。 2.1.3可编程控制器的分类及特点 (7) 2.2组态软件的基础 (8) 2.2.1组态的定义 (8) 2.2.2组态王软件的特点 (8) 2.2.3组态王软件仿真的基本方法 (8) 第三章 PLC控制系统的硬件设计 (9) 3.1 PLC控制系统设计的基本原则和步骤 (9) 3.1.1 PLC控制系统设计的基本原则 (9) 3.1.2 PLC控制系统设计的一般步骤 (9) 3.1.3 PLC程序设计的一般步骤 (10) 3.2 PLC的选型和硬件配置 (11) 3.2.1 PLC型号的选择 (11) 3.2.2 S7-200CPU的选择 (12) 3.2.3 EM235模拟量输入/输出模块 (12) 3.2.4 热电式传感器 (12) 3.2.5 可控硅加热装置简介 (12) 3.3 系统整体设计方案和电气连接图 (13) 3.4 PLC控制器的设计 (14) 3.4.1 控制系统数学模型的建立 (14)
3.4.2 PID控制及参数整定 (14) 第四章 PLC控制系统的软件设计 (16) 4.1 PLC程序设计的方法 (16) 4.2 编程软件STEP7--Micro/WIN 概述 (17) 4.2.1 STEP7--Micro/WIN 简单介绍 (17) 4.2.2 计算机与PLC的通信 (18) 4.3 程序设计 (18) 4.3.1程序设计思路 (18) 4.3.2 PID指令向导 (19) 4.3.3 控制程序及分析 (25) 第五章组态画面的设计 (29) 5.1组态变量的建立及设备连接 (29) 5.1.1新建项目 (29) 5.2创建组态画面 (33) 5.2.1新建主画面 (33) 5.2.2新建PID参数设定窗口 (34) 5.2.3新建数据报表 (34) 5.2.4新建实时曲线 (35) 5.2.5新建历史曲线 (35) 5.2.6新建报警窗口 (36) 第六章系统测试 (37) 6.1启动组态王 (37) 6.2实时曲线观察 (38) 6.3分析历史趋势曲线 (38) 6.4查看数据报表 (40) 6.5系统稳定性测试 (42) 结束语 (43) 参考文献 (44) 致谢 (45)
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
综述 锅炉汽包燃烧系统是工业蒸汽锅炉安全、稳定运行的重要指标，温度过高，会使蒸汽带水过多，汽水分离差，使后续的过热器管壁结垢，传热效率下降，过热蒸汽温度下降，严重时将引起蒸汽品质下降，影响生产和安全；温度过低又将破坏部分水冷壁的水循环不能满足工艺要求，严重时会发生锅炉爆炸。尤其是大型锅炉，一旦控制不当，容易使汽包满水或汽包内的水全部汽化，造成重大事故。因此，在锅炉运行中，保证温度在正常范围是非常重要的。 本文设计了一种数字式锅炉温度控制系统，并给出了硬件原理图。该控制系统是用MCS-51系列单片机及其相关硬件来实现，利用传感器测量温度数据、CPU循环检测传感器输出状态，并用光柱和LED指示温度的高度。当锅炉温度低于用户设定的值时，系统自动打开燃料通道，当温度到达设定值时，系统自动关闭燃料通道。通过定量的计算表明该控制系统设计合理、可行。 一.系统总体设计 1．1 系统总体设计方案 设计框图如下所示： 图1-1系统框图 1．2 单元电路方案的论证与选择
硬件电路的设计是整个实验的关键部分，我们在设计中主要考虑了这几个方面：电路简单易懂，较好的体现物理思想；可行性好，操作方便。在设计过程中有的电路有多种备选方案，我们综合各种因素做出了如下选择。 1．2．1 温度信号采集电路的论证与选择 采用温度传感器DS18B20 美国DALLAS 公司的产品可编程单总线数字式温度传感器DS18B20可实现室内温度信号的采集，有很多优点：如直接输出数字信号，故省去了后继的信号放大及模数转换部分，外围电路简单，成本低;单总线接口，只有一根信号线作为单总线与CPU 连接，且每一只都有自己唯一的64位系列号存储在其内部的ROM 存储器中，故在一根信号线上可以挂接多个DS18820,便于多点测量且易于扩展。 DS 18 B2 0的测温范围较大，集成度较高，但需要串口来模拟其时序才能使用，故没有选用此方案。 1.2.1输入输出通道及其接口设计 1）温度检测模拟输入通道设计 图1-2 输入通道原理图 设V ／F 变换器的额定输出频率为F ，计数器对输出脉冲的计数时间为Ts ，A ／D 转换结果的分辨率为i ，则有： s i s F T 2 取Ts ＝1s ，则在V ／F 的输出频率范围0～10kHz 内，可以得到13位的A ／D 转换结果。
： 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:
锅炉温度控制系统设计方案 第1章绪论 1.1课题背景及研究的意义 锅炉是工业生产中最常用的能量转换设备之一，它通过转化燃料中的化学能或利用电能转化为能，成为人们广为依赖的采暖工具。在电锅炉中，利用电阻在通电流状态下发热的原理，通过对电流的大小的控制对温度的控制。由于电流易控制的特点，电锅炉在小型锅炉和精密控温的到使用者的青睐。但是，在大部分城市中，由于国家实行“西气东输”计划，燃气价格为普通人家所接受，经数据统计和计算，燃气锅炉更便宜，比电锅炉应用更受欢迎。 锅炉温度的稳定是锅炉性能的一项重要指标，温度过高和温度过低都会给锅炉的稳定运行和生产造成重大的的影响，甚至发生安全事故。温度过高，导致锅炉金属材料和相关部件的超温过热，加速管材金属氧化，降低锅炉和相关部件的使用寿命；温度过低，假定在保持锅炉蒸发量不变的情况下，锅炉的损耗将大幅上升，能源利用率因此下降，而且负荷也将受到限制。所以，限定锅炉在安全温度成为每一个温度控制系统的核心部分。 随着科技发展，人们对采暖方式和热水方式渐渐发生变化，家用燃气锅炉进入寻常百姓家，但是国燃气锅炉的开发与应用还处于较落后的阶段，市场上的大多数此类商品还是以国外为主，所以燃气锅炉依然有广大市场与研究价值。 本设计以家用燃气锅炉为研究目标，使用AT89C51单片机为控制核心组成温度控制系统，采用热电阻感应温度的变化，单片机实现收集数据、处理数据、发送控制命令的功能，从各方面详细的说明单片机在温度控制的应用。 1.2 温度传感技术 自工业时代以来，随着大型机械的出现和广泛应用，温度对机械工作性能的影响越来越被人们所重视，对温度的未知可能造成机械损坏或发生重大事故。于是温度传感器便应运而生。温度传感器用在生活的方方面面，从冶金行业到每一个人身边中的一部分，它已经随着时代的步伐在进步。 目前使用的较为先进的温度传感器是数字传感器。数字传感器的优点是不需要像传统方式一样加入转换部分，利用当今成熟的集成技术，在其部已经集成了感应温度系统和温度转换系统，尤其是它单端数据输出的功能，极大减少对主控
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。