课程设计设计题目：退火炉温度控制系统
学院：
专业：
班级：
姓名：
学号：
指导老师：
日期：
摘要
退火炉是金属热处理中的重要设备，它把压力容器加热到一定温度并维持一段时间，然后让其自然冷却。其目的在于消除压力容器的整体压力。提高压力容器的使用寿命。温度是退火炉的主要被控变量，是保证其产品质量的一个重要因素。退火炉温度控制的稳定性和控制精度直接影响产品的质量。
本文以AT89C51单片机为控制核心，采用模块化的设计方案，包括硬件设计与软件设计两部分。硬件设计包括温度检测模块，按键模块，执行模块，LED显示模块，单片机最小系统。本设计要求采用电热丝加热，通过A/D转换将采集到的温度数据输入单片机中，与系统给定值比较，从而对退火炉的温度进行控制，通过按键输入控制信号，三位LED显示炉温。最后设计出最少拍无纹波控制器，通过MATLAB 仿真检验是否有纹波。
目录
第1章绪论 (3)
1.1设计背景 (3)
1.2设计算法 (3)
第2章课程设计的方案 (5)
2.1概述 (5)
2.2系统组成总体结构 (5)
第3章硬件设计 (7)
3.1单片机最小系统设计 (7)
3.1.1单片机选择 (7)
3.1.2时钟电路设计 (8)
3.1.3复位电路设计 (9)
3.2温度检测部分 (10)
3.3按键控制电路 (12)
3.4LED显示模块 (13)
3.5温度控制电路 (14)
第4章软件算法...................................................... - 16 -
4.1程序框图 (16)
4.2算法设计 (17)
第5章系统仿真 (20)
第6章课程设计总结................................................ - 21 -
第1章绪论
1.1设计背景
退火炉是冶金和机械行业常用的热处理工业设备。一般说来，退货处理工艺师冶金和机械产品的最后处理工序，它的处理效果将直接影响产品的质量。因此，对退火炉的基本要求就是根据退火处理工艺曲线，提供准确的升温，保温及降温操作，同时保证颅内各处的温度均匀。在目前实际生产中，退火炉的种类很多，按燃料分有燃油炉、燃气炉、电炉等。电炉按台数计算占80%，燃油炉和燃气炉占20%。
退火是金属热处理中的重要工序，它是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却（通常是缓慢冷却，有时是控制冷却）的一种金属热处理工艺。目的是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工件软化，改善其塑性和韧性，使其化学成分均匀化，并去除其参与应力，或得到预期的物理性能。温度控制是热处理质量控制的重要技术措施，是退火控制的核心。智能温控将大大提高热处理质量，消除认为的不稳定因素，提高温度控制的精确程度，满足特殊材料的热处理要求。
同时，退火炉采用自动化技术控制温度，对保护生态环境方面也具有重要意义。退火炉的炉温动态特性直接影响产品的质量，生产过程中对钢材的温升曲线有较高的要求，温度过低，达不到退火的预期目的；温度过高将导致过热，甚至过烧。通过对退火炉中生产过程的优化控制和自动工艺管理控制，不但可以缩短生产周期，提高产量和质量，还可以减少人为因素造成的废品率。热处理后产生的废气对自然环境的污染很大，退火炉的燃料如果是欠氧燃烧，燃料燃烧不充分，则会产生大量黑烟，而过氧燃烧又会产生氮氧化合物等有害气体。若通过对燃烧过程进行有效控制，使燃烧在合理的空燃比下运行，则可以极大的减少退火炉对周边环境的污染，对构建科持续发展型社会就有积极的意义。
目前世界各国对能源消耗和大气环境的污染越来越重视，而我国既是钢铁大国又是能源大国，因此研究高性能退火炉温度控制系统具有极为重要的现实意义。
1.2设计算法
在数字随动控制系统中，要求系统的输出值尽快地跟踪给定值的变化，最少拍控制是满足这一要求的一种离散化设计方法。
最少拍控制是一种直接数字设计方法。所谓最少拍，就是要求闭环系统对于某种特定的输入在最少个采样周期内达到无静差的稳态，是系统输出值尽快地跟踪期望值的变化。
闭环Z传函具有形式
z z
z z N
N
---+++=Φφ
φ
φΛ2
2
1
)(1
在这里，N 是可能情况下的最小整数。这一传函形式表明闭环系统的脉冲响
应在N 个采样周期后变为零，从而意味着系统在N 拍之内达到稳态。
第2章课程设计的方案
2.1概述
本文提出了一种基于最少拍的退火炉温度控制系统设计方案，实现对退火炉的温度控制。退火炉采用电热丝加热，通过巡回检测退火炉内温度，根据测量到的温度采样值与系统给定值进行比较来决定是否启动电热丝加热，用单片机作为控制器，设计出最少拍无纹波控制器，4个键盘进行温度控制值的选择，三位LED 显示炉温。
2.2系统组成总体结构
退火炉计算机控制系统框图如图2.1所示
图2.1 利用单片机设计结构框图
退火炉使用电热丝加热，温度范围为0~1000摄氏度，炉内温度值经热电偶检测后，经变送器变成0~5V范围内的电压信号送A/D转换器转换成对应的数字量。数字量经数字滤波后送入CPU作为本次采样值。把测量到的温度值与设定值进行比较来决定是否启动电热丝加热。
本次设计的退火炉计算机控制系统系统包括5大部分，即核心控件（89C51主控模块），复位电路，温度检测，按键，LED显示电路。主控模块，具有控制功能，主要由AT89C51单片机组成，是退火炉温度控制系统的核心。温度系统
是受控模块，由D/A转换器和电热丝组成。主控模块上设有4个按键和3个LED 显示器，可以通过按键控制温度并通过LED数码管显示。复位开关连接控制器的RST端，实现复位控制。
第3章硬件设计
3.1单片机最小系统设计
3.1.1单片机选择
本次设计选择AT89C51。
（1）AT89C51单片机硬件结构：
AT89C51是一种低功耗、低电压、高性能的八位CMOS单片机，片内有一个4KB的FLASH可变成可擦除只读存储器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory），它采用了CMOS工艺和ATMEL公司的高密度非易失性存储器技术，而且其输出引脚和指令系统都与MSC-51兼容。片内置通用8位中央处理器（CPU）和FLASH存储单元，片内的存储器允许在系统内改变程序或用常规的非易失性存储器编程。因此，AT89C51是一种功能强、灵活性高且价格合理的单片机，可方便的应用于各种控制领域。
（2）管脚说明：
VCC（40）：供电电压，其工作电压为5V。
GND(20):接地。
P0端口（P0.0-P0.7）:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL 门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据、地址的第八位。再LFASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1端口（P1.0-P1.7）：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能够接收4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高电平，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。再FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2端口（P2.0-P2.7）：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3端口（P3.0-P3.7）：P3口管脚是一个带有内部上拉电阻的8位的双向I/O 端口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入端时，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电
流（ILL）。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
复位RST(9)：复位输入。在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引脚时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51芯片便循环复位。复位后P3.0-P3.7口均置1，引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM的00H处开始运行程序。复位操作不会对内部RAM有所影响。
ALE/PROG(30)：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
PSEN(29)：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指令期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。
EA/VPP(31)：当__
EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器
（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，__
EA将内部
锁定为RESET；当__
EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程
期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1(19)：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2(18)：来自反向振荡器的输出。其引脚图如图3.1所示。
图3.1 AT89C51引脚图
3.1.2时钟电路设计
单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准，复位操作则使单片机的片内电路初始化，使单片机从一种确定的初态开始运行。
时钟电路89C51单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡方式和外部振荡方式。
在引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器(简称晶振)或陶瓷谐振器，就构成了内部振荡方式。由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。内部振荡方式的外部电路如图3-1所示。图3-1中，电容器Cl ，C2起稳定振荡频率、快速起振的作用，其电容值一般在5-30pF 。晶振频率的典型值为12MHz ，采用6MHz 的情况也比较多。内部振荡方式所得的时钟情号比较稳定，实用电路中使用较多。
图
3.2 时钟电路
3.1.3 复位电路设计
当89C51单片机的复位引脚RST(全称RESET)出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。如果RST 持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。根据应用的要求，复位操作通常有两种基本形式：上电复位和上电或开关复位。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。
常用的上电复位电路电容C1和电阻R1对电源+5V 来说构成微分电路。上电后，保持RST 一段高电平时间，由于单片机内的等效电阻的作用，不用图中电阻R1，也能达到上电复位的操作功能，如图3.3所示。
图3.3复位电路电路
开关复位要求电源接通后，单片机自动复位，并且在单片机运行期间，用开关操作也能使单片机复位常用的上电或开关复位电路。上电后，由于电容C3的充电和反相门的作用，使RESET 持续一段时间的高电平。当单片机已在运行当
89c51 X1 X2
C1
中时，按下复位键K后松开，也能使RESET为一段时间的高电平，从而实现上电或开关复位的操作。
单片机最小系统由单片机，时钟电路，复位电路组成，最小系统图如下：
图3.4 单片机最小系统图
3.2温度检测部分
（1）温度传感器：因为退火炉的温度测量范围为0~1000℃，传感器选择K型热电偶。其测温范围广，使用温度为－200℃～1300℃,它具有线性度好，热电式大，灵敏度高、性能稳定，结构简单，抗氧化性，动态性好，价格便宜等优点，所以，适合于本系统。提供模拟量给A/D转换器。
图3.5 热电偶电路图
（2）A/D转换器：由于A/D转换采用ADC0809，为多通道AD转换器。其工作为查询方式。将转换结束信号EOC作为状态信号，经三态门接入数据总线最高位D7。启动转换后，不断检测D7位是否为1，就可以知道转换是否结束。状态断口的地址假设为238H。利用ADC0809芯片中的多路开关，我们可以实现8个模拟信号的分时转换。系统地址总线的低3位分别连接ADC0809的地址线C、B、A，在启动A/D转换的同时，选定要进行转换的模拟通道，对应8个模拟通道的I/O地址分别为220-227H。
A/D转换器输出的为BCD码，2-1~2-8口不是总线式的。因此，单片机只能
通过并行I/O接口或扩展I/O口与其相接。还可以通过单片机的P1口直接与其连接。如图3.7所示.
图3.7 A/D转换器与单片机连接图
3.3按键控制电路
本次设计的按键部分包含四个按键，直接与单片机相连。S0按键直接接在复位电路上，按下S0开始控制温度数字的输入，S1表示是否显示数字，按下S2使温度升高，按下S3使温度降低。
图3.8 按键电路图
3.4LED显示模块
显示模块主要包括三个LED显示灯，第一位显示百位，与单片机P1.0相连，第二位显示十位，与单片机P1.1相连，第三位显示各位，与单片机P1.2相连。LED显示电路如图3.7所示。
8段LED显示屏是最常用的显示器件，分为共阳极和共阴极两种形式。共阳极LED将所有发光二极管的阳极接在一起作为公共端，当公共端接高电平，某一段的发光二极管阴极接低电平时，相应的字段就被点亮。共阴极LED将所有发光二极管的阴极接在一起作为公共端，当公共端接低电平，某一段的发光二极管阳极接高电平时，相应的字段就被点亮。
图3.9 LED连接电路
3.5温度控制电路
执行部分为和固态继电器控温电路，由D/A转换器和电热丝组成。D/A转换器将单片机输出的数字量数据转换成模拟量，控制电热丝是否工作。
DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个DA 芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。
主要特性有：1.分辨率为8位；2.电流稳定时间1us；3.可单缓冲、双缓冲或直接数字输入；4.只需在满量程下调整其线性度；5.单一电源供电（+5V～+15V）；6.低功耗，20mW。
图3.10 D/A转换电路图
固态继电器控温电路如图3.9所示，采用Z型交流固态继电器SSR，实现零触发交流调功。SSR内设光电隔离电路，可减少与电网间的相互干扰，这是一种较先进的控制方法。
第4章软件算法
4.1程序框图
退火炉温度控制系统框图如下：
图4.1主程序框图
控制系统包括温度采集和处理控制火炉内温度，通过采集到的数据与系统
给定值比较来决定是否给退火炉控温。再通过最少拍无纹波控制器输出控制量来控制输出，得出温度并显示。
4.2 算法设计
最少拍原理：在采样控制系统中，通常把一个采样周期称作一拍。在典型输入信号作用下，经过最少拍，使输出量采样时刻的数值能完全跟踪参考输入量的数值，跟踪误差为零的系统称为最少拍系。
系统控制原理框图如下：
图4.2 系统控制原理图
“温度”的表现，可以用纯滞后一阶惯性环节来描述，即
1()'()*()*1
1
s
c c Ke G s G s D s s θτ-==+
（4-1）
式中：
）
（s Gc ——煤气退火炉的传递函数； D(s) ——比例环节取1； K ——比例系数； θ——纯滞后时间； τ1——时间常数。 设传递函数为
()()11.010
+=
s s s G C （4-2）
采样周期T=0.1s ，零阶保持器为
R
s
e s H Ts
--=
1)(
（4-3）
系统广义对象的脉冲传递函数为 ：
())
3679.01)(1()
11.01(9])11.0(101[1111-------+=
+?-=z z z z s s s e Z z G Ts 满足无纹波设计的必要条件，所以得d=0，q=2，v=1，j=1，且j 2 1=+-==+=q j v n d w m （4-4） 对单位阶跃输入信号， )()1]()1([)(1)(111 1z F z z a z z q j v i i e --=---=-=∏φφ )1()1(1112 1---+-=z f z ))(11.01()(])1([)(222121121 1---=--++=-=∏z f z f z z F z b z z w i i d φ )1()1())(717.01(1)(1111212221211-----+-=++-=-z f z z f z f z z φ 得 1 89.111.0222111-===f f f 得出 )89.1)(717.01()(211----+=z z z z φ )11.01()1()(121--+-=z z z e φ ) 11.01)(1() -89.1)(3679.01(272.0)(1)()(1)(1111----+--= -?=z z z z z z z G z D φφ 2 12111.089.011.0461.0514.0------+-=z z z z 滨江学院 自动控制原理综合实验题目混合器温度控制系统的分析与仿真 院系滨江学院 专业信息工程（系统工程方向） 学生姓名章玲玲 学号20092325042 指导教师范志勇 二Ｏ一二年 6 月 6 日 目录 1．系统介绍 ......................................... - 2 - 2．物理模型图 ....................................... - 2 - 3. 系统分析 ......................................... - 3 - 3.1 混合器温度控制系统的结构框图.................. - 3 - 3.2各个环节的函数推导............................ - 3 - 4.系统稳定性分析 .................................... - 5 - 4.1 代入参数值 ................................... - 5 - 4.2 根轨迹 ....................................... - 5 - 4.3 Bode图...................................... - 6 - 4.4 系统阶跃响应 ................................. - 7 - 5 系统动态性能分析 .................................. - 8 - 5.1使用MATLAB求系统各动态性能指标 ............... - 8 - 6系统仿真.......................................... - 10 - 7总结与体会........................................ - 12 - 创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王* 毕业论文设计 基于51单片机的温度控制系统 摘要 在日常生活中温度在我们身边无时不在，温度的控制和应用在各个领域都有重要的作用。很多行业中都有大量的用电加热设备，和温度控制设备，如用于报警的温度自动报警系统，热处理的加热炉，用于融化金属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等，这些都采用单片机技术，利用单片机语言程序对它们进行控制。而单片机技术具有控制和操作使用方便、结构简单便于修改和维护、灵活性大且具有一定的智能性等特 点，可以精确的控 制技术标准，提高了温控指标，也大大的提高了产品的质量和性能。 由于单片机技术的优点突出，智能化温度控制技术正被广泛地采用。本文介绍了基于单片机AT89C51 的温度控制系统的设计方案与软硬件实现。采用温度传感器DS18B20 采集温度数据，7段数码管显示温度数据，按键设置温度上下限，当温度低于设定的下限时，点亮绿色发光二极管，当温度高于设定的上限时，点亮红色发光二极管。给出了系统总体框架、程序流程图和Protel 原理图，并在硬件平台上实现了所设计功能。 关键词：单片机温度控制系统温度传感器 Abstract In daily life, the temperature in our side the ever-present, the control of the temperature and the application in various fields all have important role. Many industry there are a large number of electric heating equipment, and the temperature control equipment, such as used for alarm automatic temperature alarm systems, heat treatment furnace, used to melt metal crucible resistance furnace, and all kinds of different USES of temperature box and so on, these using single chip microcomputer, using single chip computer language program to control them. And single-chip microcomputer technology has control and convenient in operation, easy to modify and maintenance of simple structure, flexibility is large and has some of the intelligence and other characteristics, we can accurately control technology standard to improve the temperature control index, also greatly improve the quality of the products and performance. Because of the advantages of the single chip microcomputer intelligent temperature control technology outstanding, is being widely adopted. This paper introduces the temperature control based on single chip microcomputer AT89C51 design scheme of the system and the hardware and software implementation. The temperature sensor DS18B20 collection temperature data, 7 period of digital pipe display, the upper and lower limits of temperature button when temperature below the setting of the lower limit, light green leds, when the temperature is higher than the set on the limit, light red leds. Given the system framework and program flow chart and principle chart, and in Protel hardware platform to realize the function of the design. Keywords：SCM Temperature control system Temperature sensors B Y S-30温湿度控制仪 使用说明书 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 BYS-30型混凝土标准养护室自动控制仪 使 用 说 明 书 浙江华南仪器设备有限公司 浙江华南仪器设备有限公司专业生产销售混凝土标准养护室自动温湿控制仪，混凝土养护室控制仪欢迎您来电咨询混凝土标准养护室自动温湿控制仪，混凝土养护室控制仪的详细信息！浙江华南仪器设备有限公司提供的混凝土标准养护室自动温湿控制仪，混凝土养护室控制仪不仅具有国内外领先的技术水平，更有良好的售后服务和优质的解决方案。 混凝土标准养护室自动温湿控制仪，混凝土养护室控制仪技术电话： BYS-30型混凝土标准养护室自动控制仪是浙江华南仪器设备有限公司自行研发的新一代适用于各水泥厂、水泥制品厂、商品砼搅拌站及建工、交通工程、公路施工单位、科研机构和质检站对标准养护室的温湿度控制，具有操作方便、控制准确等优点。 本控制仪另一特点为三通道设置，常规单通道设置时，可控制20m3以下空间的温湿度，当用户选择二、三通道时只要增加一台或二台加湿加热水箱， 即可控制达 50m3和70 m3空间的温湿度。 一.产品符合GB/T 50081-2002《普通砼力学性能试验方法》和ISO2736、JTGE30-2005等标准的要求。 二.混凝土标准养护室自动控制仪技术指标上海雷韵技术电话：控温范围：10~40℃控温精度： (20℃)±2℃控湿范围：≥95%(相对湿度) 加热功率： kW / kW(常规配置/二通道配置/三通道配置) 制冷功率：≤2kW(用户需自己配备≤3匹单冷空调，不要遥控器，控制回路接入本控制仪) 加湿功率： 60W 电源电压：AC220V±22V 电源频率： 50 Hz±1Hz 三. 混凝土标准养护室自动控制仪结构与工作原理 1、该控制仪由控制箱、加湿器、不锈钢加热水箱和空调(自备)四大部分组成，其温、湿度的控制均由数显仪表自动交换，无须人工控制。 2、工作原理 (1)温控：当养护室内的温度高于控制仪的上限给定值时，控制系统即输出制冷信号，控制单冷空调，外接负载工作，反之，温度低于控制仪的下限给定值时，主机即加热，当达到控制要求时自动恢复到恒温状态，如此反复达到控制温度的目的。用户如果安装的是冷暖型空调，则不能去掉遥控装置，宜把空调调整在目标控制温度的下限，利用本控制仪把温度控制在更精确的状态下。 (2)湿控：当养护室内的湿度低于控制值时，控制系统输出加湿信号，控制主机加湿器工作，室内湿度达到要求后即自动停止工作。控制仪还设置有手动加湿功能，只要按下控制面板上的手动加湿按钮，即可进行人为加湿。 四. 混凝土标准养护室自动控制仪安装及使用方法 1、安装方法 (1)首先将控制箱固定在养护室外,固定位置以方便操作为宜。选择最近位置将温湿度探头放入养护室内并固定好,温湿度传感器分别按编号连接到控制仪。养护室应有良好的保温性和密封性，空间大小符合要求。 (2)然后将主机放于养护室中心位置，用塑料水管将增湿器进水口与自来水管连通，打开水龙头(常开小量)进水能自动控制，水位必须高于电热管，以免电热管脱水烧毁。加热、加湿插头分别插在控制箱的插座上。 (3)单冷空调器安装前需将控制系统拆除，然后将压缩机的电源插头直接连接在制冷插座上。注意：如果安装冷暖型空调，不要把空调接入控制仪，让空调独立运行即可。 单片机课程设计说明书 题目：温度检测系统设计 系部： 专业： 班级： 学生姓名:学号: 指导教师: 年月日 目录 1 设计任务与要求 (1) 1.1 设计任务 (1) 1.2 设计要求 (1) 2 设计方案 (1) 3 硬件电路设计 (1) 3.1 最小系统电路 (1) 3.2 温度采集模块 (3) 3.3 显示模块 (4) 3.4 硬件总体仿真图 (7) 4 主要参数计算与分析 (7) 4.1 DS18B20的主要参数 (7) 4.2 STC89C52RC的主要参数 (8) 4.3 LCD1602的主要参数 (8) 5 软件设计 (9) 5.1 主程序流程图 (9) 5.2 温度测量系统各子模块 (9) 6 心得体会 (12) 7 参考文献 (12) 8 附录 (12) 8.1 实物图 (12) 8.2 元件清单 (13) 8.3 C语言程序 (14) 1设计任务与要求 1.1设计任务 设计一个温度检测系统。 1.2设计要求 (1)用温度传感器18B20测环境温度，用LCD1602显示测量结果。 (2)用PROTEUS仿真。 (3)焊接电路板并调试运行。 2设计方案 总体设计方案采用S T C89C52R C单片机作控制器，温度传感器选用DS18B20来设计数字温度计。主控制器由单片机S T C89C52R C实现，测温电路由温度传感器 DS18B20实现，显示电路由LCD1602液晶显示器直读显示。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用。该设计控制器使用单片机S T C89C52R C，测温传感器使用DS18B20,实现温度显示,能准确达到以上要求。如图一所示。 图一总体设计方案 3硬件电路设计 3.1 最小系统电路 单片机最小系统，或者称为最小应用系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统，对于51系列单片机来说，最小系统包括：单片机、时钟电路、复位电路。如图二所示： 计算机控制课程设计 报告 设计题目：电阻炉温度控制系统设计 年级专业：09级测控技术与仪器 化工、机械、食品等领域。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。本设计就是利用单片机来控制高温加热炉的温度，传统的以普通双向晶闸管（SCR）控制的高温电加热炉采用移相触发电路改变晶闸管导通角的大小来调节输出功率，达到自动控制电加热炉温度的目的。这种移相方式输出一种非正弦波，实践表明这种控制方式产 生相当大的中频干扰，并通过电网传输，给电力系统造成“公害”。采用固态继电器控温电路，通过单片机控制固态继电器，其波形为完整的正弦波，是一种稳定、可靠、较先进的控制方法。为了降低成本和保证较高的控温精度，采用普通的ADC0809芯片和具有零点迁移、冷端补偿功能的温度变送器桥路，使实际测温范围缩小。 1.1电阻炉组成及其加热方式 电阻炉是工业炉的一种，是利用电流通过电热体元件将电能转化为热能来加热或者熔化元件或物料的热加工设备。电阻炉由炉体、电气控制系统和辅助系统组成，炉体由炉壳、加热器、炉衬（包括隔热屏）等部件组成。由于炉子的种类不同，因而所使用的燃料和加 热方法也不同;由于工艺不同，所要求的温度高低不同，因而所采用的测温元件和测温方法也不同;产品工艺不同，对控温精度要求不同，因而控制系统的组成也不相同。电气控制系统包括主机与外围电路、仪表显示等。辅助系统通常指传动系统、真空系统、冷却系统等，因炉种的不同而各异。电阻炉的类型根据其热量产生的方式不同，可分为间接加热式和直接加热式两大类。间接加热式电阻炉，就是在炉子内部有专用的电阻材料制作的加热元件， （4）电阻炉温度按预定的规律变化，超调量应尽可能小，且具有良好的稳定性; （5）具有温度、曲线自动显示和打印功能，显示精度为±1℃; （6）具有报警、参数设定、温度曲线修改设置等功能。 51单片机的温度控制的Protues仿真 目录 一、设计任务和指标要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 二、设计框图及整机概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 三、各单元电路的设计方案及原理说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 四、仿真调试过程及结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 五、设计、安装及调试中的体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 六、对本次课程设计的意见及建议．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 七、参考资料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 八、附录．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 附件1 整机逻辑电路图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 附件2 元器件清单．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 附件3 程序清单．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 一、设计任务和指标要求 1、设计时间：2010.7.5～2010.7.9 2、地点：I404 3、课程设计题目：水温控制系统设计 目录 1 用户手册简介 (2) 1.1 阅读对象 (2) 2 设备参数 (2) 3 系统网络结构 (2) 4 温度监控系统软件 (3) 4.1 系统安装 (3) 4.2 系统登录 (3) 4.3 系统主界面 (3) 4.4 修改密码 (4) 4.5 操作员信息管理 (4) 4.6 监控用户信息管理 (6) 4.7 温度数据实时监控 (7) 4.8用户温度详细信息 (8) 4.9用户温度汇总统计 (9) 4.10用户温度曲线图 (10) 1 用户手册简介 感谢您使用本公司的温度监控系统软件产品！ 温度监控关系到千千万万老百姓的生活，让供暖公司全局（省略）本公司多年来经过对监控行业的深入了解，建立了一套切实可行的系统解决方案，并成功开发了温度监控系统软件产品。 1.1 阅读对象 本手册的主要用途是帮助您熟悉使用温度监控系统软件产品。本手册的阅读对象包括：供暖公司、省市区级质量技术监督局用户。 2 设备参数 3 系统网络结构 系统通过数据通讯服务器将PSTN与INTERNET连接，数据通讯服务器收到温度数据后，通过UDP消息通知监控电脑，监控电脑能实时显示用户最新上报的温度，系统网络结构如下图所示： 4 温度监控系统软件 4.1 系统安装 双击系统安装程序图标后（如下图所示），显示安装程序，根据安装提示完成系统安装。 图1 安装完成后，在桌面上会出现【温度监控系统】快捷方式，同时【开始】->【程序】中会多一个【温度监控系统】菜单。 双击桌面上的【温度监控系统】快捷方式图标，即可运行程序了。 4.2 系统登录 双击桌面上的【温度监控系统】快捷方式图标后，出现如下图所示的登录界面： 图2 输入正确的用户名及密码后，点击【登录】按钮。 若输入的用户名及密码正确即可进入系统。 若输入的用户名或密码不正确，则提示“你输入的用户名或密码不正确！”。 若服务器无法连接，或你的电脑不能正常上网，则提示“服务器正在维护！”。4.3 系统主界面 登录成功后，自动进入系统，显示如下图所示的主界面： 单片机在温度控制系统中的应用分析 摘要对工业生产而言，对产品质量及设备寿命具有决定性作用的因素为温度高度，对温度进行控制，使其始终处于所设定范围内，具有的现实意义自然不言而喻。文章首先对单片机温度控制系统的原理和构成进行了概述，然后运用理论与实际相结合的方式，从温度采集模块、报警系统、软件以及硬件四个方面出发，分别围绕着温度控制系统中单片机的具体应用展开了分析，以期能够在某些方面给人以帮助。 关键词单片机；温度控制系统；具体应用 引言 在发展速度极快的当今社会，无论是温度测量还是温度控制，其重要性与过去相比都具有明显提升，如何保证所获取温度信息的准确性，为后续温度控制工作的开展奠定良好基础，自然成为人们关注的重点。而单片机具有的体积小、成本低以及处理能力强的特点，使其占据着越来越大的市场份额，将单片机与温度控制系统相结合是大势所趋，实践结果表明，应用单片机的温度控制系统，与传统控制系统相比，存在精度高、范围广等诸多优点。 1 单片机温度控制系统的概述 无论是在日常生活还是在工业生产中，人们针对温度控制系统提出的要求，均可以概括如下：保证温度始终在所规定温度范围内波动或变化，不振荡并具有良好的稳定性，但是在系统快速性方面并为提出过于严格的要求。下面就围绕着应用单片机的温度控制系统的设计与实现展开分析：首先是利用温度传感器对现场温度进行采样，并将采样所得温度向电压信号进行转换，其次经由低通滤波将干扰信号进行过滤，接下来将过滤后的电压信号送至放大器，将其向数字信号进行转换，在此基础上完成将数字信号送至单片机的工作，最后以所规定温度范围为依据，经由继电器对加热设备进行控制，达到控制温度的效果[1]。需要注意的是，在这一过程中，单片机主要负责逻辑运算，如果想要对温度进行实时的检测与控制，在条件允许的前提下，可以通过键盘对温度控制范围进行人为设定，即使实际温度低于或高于所规定温度范围，系统也会通过自动调节的方式，使温度满足所设定的范围。目前，在市场上较为常见的应用单片机的温度控制系统，通常以1℃为单位对温度进行区分，就是说在正常情况下，温度控制不会存在>0.5℃的误差，这也从侧面间接表明了該系统具有灵活性优、稳定性好以及可靠性高等诸多优点。 2 单片机在温度控制系统中的应用 2.1 温度采集模块的应用 对应用单片机的温度控制系统而言，为了保证测量结果的精确程度，采集温 课程设计 设计题目：基于MATLAB的电炉温度控制算法比较及 仿真研究 系别： 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 任务书 一．设计的目的及意义 掌握所学课程的知识综合应用，充分认识理论知识对应用技术的指导性作用，进一步加强理论知识与应用相结合的实践和锻炼。通过这次设计实践能够进一步加深对专业知识和理论知识学习的认识和理解，使学生的设计水平和对所学的知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。 二．设计题目及要求 1、设计题目：电炉温度控制算法比较研究及仿真（一）、设计要求: 设某电炉控制对象的控制模型为s e s s W 31011)(-+=，运用所学知识，对其控制算法进行研究并运用MATLAB 的simulink 模块进行仿真比较，给出最优控制算法结论。（二）、设计要求 1. 温度的变化X 围为:0～500℃，要XX 现某一温度的恒温控制。 2.炉温变化曲线要求参数： S t ≤80s ；超调量p σ≤10℅；静态误差v e ≤2℃。 3. 至少采用PID 算法、Smith 预估控制算法、达林算法等三种不同算法作对比研究。 4.可以自己在基本要求基础上，增加其他算法研究，如：各种PID 算法、模糊控制算法等。 三．报告书写格式 实验完成后，用A4纸撰写研究报告。其格式要求如下: 1、课程设计封皮 2、课程设计任务书 3、正文 （1）研究对象分析说明；（2）各算法简介；（3）各仿真程序或者仿真连接图； （4）各仿真结果； （5）每种仿真结果的小结； （6）对每种算法作总结比较，总结各自特点，讨论得出本电炉温度控制的理想算法。4、 设计总结和心得体会 5、参考文献 指导教师：梁绒香 时间：2012年5月26日 一 摘 要 随着科学技术的迅猛发展，各个领域对温度控制系统的精度、稳定性等要求越来越高，控制系统也千变万化。计算机测控技术的出现，使得传统的电子测量在原理、功能、精度和自动化程度上发生了巨大的变化，使科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。 温度控制的关键在于测温和控温两个方面。温度测量是温度控制的基础，这方面的技术比较成熟。但由于控制对象的越来越复杂，在温度控制方面还存在许多问题。 本论文提出了基于采用PID 算法、Smith 预估控制算法、达林算法三种算法作对比研究的工业电阻炉温度计算机控制系统的设计，并利用仿真软件MATLAB ／SIMULINK 对控制算法进行了仿真，同时对先进的控制算法进行了研究。 二 课程设计的目的及分析 该系统的被控对象为电炉，采用热阻丝加热，利用大功率可控硅控制器控制热阻丝两端所加的电压大小，来改变流经热阻丝的电流，从而改变电炉炉内的温度。可控硅控制器输入为0~5V 时对应电炉温度0~~500℃，温度传感器测量值对应也为0~5V ，炉温变化曲线要求参数：S t ≤80s ；超调量p ≤10℅；静态误差v e 温度控制系统设计 题目: 基于51单片机的温度控制系统设计姓名: 学院: 电气工程与自动化学院 专业: 电气工程及其自动化 班级: 学号: 指导教师: 2015年5月31日 摘要： (3) 一、系统设计 (3) 1.1 项目概要 (3) 1.2设计任务和要求： (4) 二、硬件设计 (4) 2.1 硬件设计概要 (4) 2.2 信息处理模块 (4) 2.3 温度采集模块 (5) 2.3.1传感器DS18b20简介 (5) 2.3.2实验模拟电路图 (7) 2.3.3程序流程图 (6) 2.4控制调节模块 (9) 2.4.1升温调节系统 (9) 2.4.2温度上下限调节系统 (8) 2.43报警电路系统 (9) 2.5显示模块 (12) 三、两周实习总结 (13) 四、参考文献 (13) 五、附录 (15) 5.1原理图 (15) 摘要： 在现代工业生产中，温度是常用的测量被控因素。本设计是基于51单片机控制，将DS18B20温度传感器实时温度转化，并通过1602液晶对温度实行实时显示，并通过加热片（PWM波，改变其占空比）加热与步进电机降温逐次逼近的方式，将温度保持在设定温度，通过按键调节温度报警区域，实现对温度在0℃-99℃控制的自动化。实验结果表明此结构完全可行，温度偏差可达0.1℃以内。 关键字：AT89C51单片机；温控；DS18b20 一、系统设计 1.1 项目概要 温度控制系统无论是工业生产过程，还是日常生活都起着非常重要的作用，过低或过高的温度环境不仅是一种资源的浪费，同时也会对机器和工作人员的寿命产生严重影响，极有可能造成严重的经济财产损失，给生活生产带来许多利的因素，基于AT89C51的单片机温度控制系统与传统的温度控制相比具有操作方便、价价格便宜、精确度高和开展容易等优点，因此市场前景好。 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。 目录 1. 登录与退出系统 (2) 1.1. 登录系统 (2) 1.2. 退出系统 (2) 2. 基本资料 (3) 3. 用户与权限 (3) 3.1. 建立用户 (3) 3.1.1. ............................................... 增加用户 4 3.1.2. ............................................... 删除用户 4 3.1.3. ............................................... 设定权限 4 3.2. 修改密码 (4) 4. 维护 (4) 4.1. 系统参数设置 (5) 4.2. 清空历史记录 (6) 4.3. 时间设定 (7) 4.4. 设定空库 (7) 4.6. 增加测点 (8) 4.7. 删除测点 (9) 4.8. 修改测点 (9) 4.9. 显示设置 (10) 4.10. 短信报警参数 (10) 4.11. 测点记录间隔 (10) 4.12. 测点配置结构 (11) 4.13. 历史记录另存为 (11) 4.14. LED屏设置 (11) 4.15. 移动基站设定 (11) 4.16. 导入平台图 (12) 4.17. 温湿度报警设定 (12) 4.18. 温湿度控制参数 (13) 5. 查询 (13) 5.1. 测点信息查询 (13) 5.3. 备份文件查询 (14) 5.4. 温湿度查询 (14) 5.5. 曲线分析 (15) 5.6. 提取所有记录 (16) 6. 管理 (17) 7. IP编码规则 (18) 1.登录与退出系统 1.1.登录系统 双击“GSP专用温湿度监控系统2011”图标，点击下拉按钮选择“用户名”，输入“密码”，点击“确定”进入到系统。 “超级用户”密码无。用该用户登录系统，可以建立其它用户。具体设置参照“用户资料维护”。 1.2.退出系统 点击系统左边的“退出”按钮退出系统时，系统会提示： 点击“确定”按钮后，退出系统；点击“取消”，则返回软件界面。 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。 ， 目录摘要2 1.设计目的3 2.设计要求和设计指标3 3. 总体方案设计 3 4.硬件选择以及相关电路设计3 温度传感器的选择3 模数转换器4 内部结构4 信号引脚5 工作时序与使用说明6 控制器89C51 7 数码管显示电路8 LED数码管的组成8 数码管显示方式9 控制算法10 6. 各子程序流程图11 PID控制程序流程图11 A/D转换程序流程图11 显示程序流程图11 温度控制总程序流程图12 心得体会12 参考文献13 附录1：温度控制系统总电路图14 附录2：温度控制系统程序清单16 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。本设计介绍了以AD590集成温度传感器为采集器、AT89C51为控制器、ADC0809为A/D转换器对温度进行智能控制的温度控制系统。其主要过程如下：利用传感器对将非电量信号转化成电信号，转换后的电信号再入A/D转换成数字量，传递给单片机进行数据处理，并向外围设备发出控制信号。 论文首先介绍了单片机控制系统的整体方案设计及原理，然后具体介绍了控制系统的温度传感器部分、A/D转换部分、控制器89C51部分以及数码管显示和键盘控制部分，接着相信介绍了温度控制系统各个单元电路的设计，最后阐述了温度控制系统软件设计的主程序和各个子程序。 关键字：单片机89C51 温度传感器A/D转换器温度控制 计算机温度测控系统 1.设计目的 设计制作和调试一个由工业控制机控制的温度测控系统。通过这个过程学习温度的采样方法，A/D变换方法以及数字滤波的方法。通过实践过程掌握温度的几种控制方法，了解利用计算机进行自动控制的系统结构。 2.设计要求和设计指标 1、每组4～5同学，每个小组根据设计室提供的设备及设计要求，设计出实际电路组成一个完整的计算机温度测控系统。 2、根据设备情况以及被控对象，选择1～2种合适的控制算法， 框图和源程序，并进行实际操作和调试通过。 编制程序温度指标：60～80℃之间任选；偏差：1℃。 总体方案设计 本系统主要由数据采集、信号放大、模数转换等模块构成。设计思想是通过温度传感器将温度信号转变为电流（电压）信号，但我们要知道经温度变化引起电流（电压）信号的改变是非常小的，此时如果被模数转换器采集的话效果是非常不明显的，因此我们将其通过一个信号放大模块进行放大。再通过模数转换器后送入单片机AT89C51，而单片机通过PID算法控制烘箱的电炉加热，并且使数码管显示实时温度，从而实现温度的高精度控制。 4.硬件选择以及相关电路设计 温度传感器的选择 传感器的选取目前市场上温度传感器繁多就此我们提出了以下三种选取方案：方案一：选用铂电阻温度传感器，此类温度传感器在各方面特性都比较优秀，但其成本较高。 方案二：采用热敏电阻，选用此类元器件有价格便宜的优点，但由于热敏电阻的非线性特性会影响系统的精度。 方案三：选用美国Analog Devices 公司生产的二端集成电流传感器AD590，此器件具有体积小、质量轻、线形度好、性能稳定等优点。其测量范围在-50℃--+150℃，满刻度范围误差为±℃，当电源电压在5—10V之间，稳定度为1﹪时，误差只有±℃，其各方面特性都满足此系统的设计要求。 比较以上三种方案，方案三具有明显的优点，因此此次设计选用方案三。 课程设计报告 题目某温度控制系统的MATLAB仿真（题目C） 过程控制课程设计任务书 题目C ：某温度控制系统的MATLAB 仿真 一、 系统概况： 设某温度控制系统方块图如图： 图中G c (s)、G v (s)、G o (s)、G m (s)、分别为调节器、执行器、过程对象及温度变送器的传递函数；，且电动温度变送器测量范围（量程）为50～100O C 、输出信号为4～20mA 。G f (s)为干扰通道的传递函数。 二、系统参数 二、 要求： 1、分别建立仿真结构图，进行以下仿真，并求出主要性能指标： (1)控制器为比例控制，其比例度分别为δ＝10％、20％、50％、100％、200％时，系统广义对象输出z(t)的过渡过程； (2)控制器为比例积分控制，其比例度δ＝20％，积分时间分别为T I ＝1min 、3min 、5min 、10min 时，z(t)的过渡过程； 0m v o 0f o o =5min =2.5min =1.5(kg/min)/mA =5.4C/(kg/min) =0.8 C C T T K K K x(t)=80f(t)=10； ；；； ；给定值； 阶跃扰动 (3)控制器为比例积分微分控制，其比例度δ＝10％，积分时间T I＝5min，微分时间T D = 0.2min时，z(t)的过渡过程。 2、对以上仿真结果进行分析比对，得出结论。 3、撰写设计报告。 注：调节器比例带δ的说明 比例控制规律的输出p(t)与输入偏差信号e(t)之间的关系为 式中，K c叫作控制器的比例系数。 在过程控制仪表中，一般用比例度δ来表示比例控制作用的强弱。比例度δ定义为 式中，(z max-z min)为控制器输入信号的变化范围，即量程；(p max-p min)为控制器输出信号的变化范围。 = c p(t)K e(t) max min ( ) =100% ) max min e z z p(p-p δ - ? 基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定范围（30℃到96℃）内自动调节温度，使水温保持在一定的范围（30℃到96℃）内。 1.2要求 （1）利用模拟温度传感器检测温度，要求检测电路尽可能简单。 （2）当液位低于某一值时，停止加热。 （3）用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 （4）无竞争-冒险，无抖动。 1.3技术指标 （1）温度显示误差不超过1℃。 （2）温度显示范围为0℃—99℃。 （3）程序部分用PID算法实现温度自动控制。 （4）检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 根据设计要求和所学的专业知识，采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为0～99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案： 方案一：采用静态显示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。 方案二：采用动态显示的方案 由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示，占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电 ,但编程比较复杂，亮度不如静态的好。 由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。 感谢您使用本厂产品 使用前请认真阅读产品使用说明书 目录 一、概况 (1) 二、工作原理 (5) 三、主要技术指标 (5) 四、安装及使用 (5) 五、注意事项 (10) 六、附录Pt100工业铂电阻分度值表 (11) 一、概况 1、温度控制器根据沈阳变压器研究所制订的JB/T6302《变压器用压力式温度计》标准的命名 如下： 2 2、温度控制器根据JB/T9236《工业自动化仪表产品型号编制原则》的要求产品命名如下： 2 BWY（WTYK）系列温度控制器的成套性和适用性 图一 系列温度控制器外形及安装尺寸B W Y (W T Y K ) 二、工作原理 变压器温度控制器（以下简称温控器），主要由弹性元件、毛细管、温包和微动开关组成。当温包受热时，温包内感温介质受热膨胀所产生的体积增量，通过毛细管传递到弹性元件上，使弹性元件产生一个位移，这个位移经机构放大后指示出被测温度并带动微动开关工作，从而控制冷却系统的投入或退出。 BWY（WTYK）-802A、803A温控器采用复合传感器技术，即仪表温包推动弹性元件的同时，能同步输出Pt100热电阻信号，此信号可远传到数百米以外的控制室，通过XMT数显温控仪同步显示并控制变压器油温。也可通过数显仪表，将Pt100铂电阻信号转换成与计算机联网的直流标准信号（0～5）V、(1～5)V或(4～20)mA输出。 三、主要技术指标 （一）BWY（WTYK）-802、803型 1、正常工作条件：（-40～+55）℃ 2、测量范围：（-20～+80）℃ （0～+100）℃ （0～+120）℃ （0～+150）℃ 3、指示精确度： 1.5级 4、控制性能：①设定范围：全量程可调 ②设定精确度：±3℃ ③开关差： 6±2℃ ④额定功率： AC 250V/3A ⑤标准设定值：802：K1=55℃； K2=80℃ 803：K1=55℃； K2=65℃ K3=80℃ 5、仪表安装尺寸：详见外形及安装尺寸图 （二）BWY（WTYK）-802A、803A型 1～5条同上。 6、输出Pt100铂电阻信号（附分度值） （三）XMT-288F数显温控仪，另附说明书。 （四）XMT-288FC数显温控仪，另附说明书。 四、安装及使用 （一）BWY（WTYK）-802、803型温控器混合器温度控制系统的分析与仿真
基于51单片机的温度控制系统
BYS-30温湿度控制仪使用说明书
温度检测系统设计说明书
计算机控制课程设计电阻炉温度控制系统
protues仿真单片机温度控制
温度监控软件说明书(2009-1-19)
单片机在温度控制系统中的应用分析
基于MATLAB的电炉温度控制算法比较及仿真研究
单片机课程设计(温度控制系统)
智能型数字显示温度控制器使用说明书
企业GS药品储运温湿度监控系统操作手册北京志翔领驭
温度控制系统
计算机温度控制系统课程设计
某温度控制系统的MATLAB仿真
(完整word版)基于51单片机的温度控制系统设计
BWY(WTYK)-802、803温度控制器说明书中文
相关主题
文本预览