基于单片机的炉温控制系统设计.

完成工作，制定计策问题：基于单片机的炉温控制系统设计部门：电气信息来源专业：自动化课：学号：学生姓名：老师的名字：林局限完成日期：2014年6月诚实的来信声音很清晰本人声明：1、我提交的毕业设计(论文)是在老师的指导下进行的研究工作和研究成果；2.据确认，除了论文中特别标记和表示感谢的地方外，毕业项目(论文)不包含其他人已经公开的研究结果或为取得其他教育机构学位而使用的资料；我保证我提交的毕业项目(论文)的所有内容都是真实可靠的。作者签名：日期：年月日毕业设计(论文)任命书标题：基于单片机的炉温控制系统设计性电信息来源专业学号指导教师林国涵职称讲师黄鹏教授一、基本任务和要求：以单片机为核心的炉温系统的主题设计。设计内容包括：1、确定系统的总体方案2、选择微控制器和其他组件3、显示模块、警报模块、温度调节模块和键盘模块设计4、完成文献复习、开题报告及毕业设计手册的编写工作。二、时间表和完成时间：1周：明确课题任务和要求，收集课题所需资料，了解本课题的研究现状、问题及研究的实际意义。善于选题和文献考察。2-3周：阅读有关单片机编程和炉温控制系统的文献，撰写开放报告和文献复习3 4-5周：毕业实习。4 6-8周：掌握SCM编程方法并编写PID控制模块程序5周9-12:硬件电路设计、软件设计和模块调试、系统关联。6 13-14周：整理资料，草拟和修改毕业项目。7周15:验证、打印、存档毕业论文。8 16周，辩护，设计论文整改目录萃取.IAbstract.ii第一章简介11.1主题的目的和意义11.2主题发展现状和前景11.3任务主要内容2第二章系统设计和思路32.1系统范围的程序32.2选择微控制器42.2.1 AT89S51简介42.3选择温度传感器62.3.1 DS18B20简介62.4 PID控制器72.5 MOC3041简介9第三章模拟11第四章硬件设计134.1主电路设计134.1.1时钟电路134.1.2重置电路134.2键盘输入电路设计144.3显示电路设计154.4温度采集电路设计164.5报警电路设计174.6温度控制电路设计17第五章软件设计195.1 master programming 195.2显示模块编程205.3键盘扫描模块编程225.4警报模块编程245.5 PID控制程序24参考文献26审计27附录a电路图28附录b流程列表29基于DSP的炉温控制系统设计基于DSP的炉温控制系统设计摘要：随着生产水平的提高，热电设备的温度控制要求也在提高，传感器技术和微控制器技术等方面不断发展，为提高智能温度测控系统的精度和提高可靠性等提供了条件。该系统是以AT89S51单片机为核心的炉温控制系统。该系统主要通过硬件设计中的温度传感器DS18B20收集温度，并直接输出数字温度值。AT89S51将收集的数字温度发送到LCD1602，以数字格式显示测量的温度，并使用PID控制调整温度。关键字：微控制器；温度传感器；PID控制基于DSP的炉温控制系统设计design of temperature control system based on single chip micro computerabstract : along with The production improving，The request to The temperature control for thermal power equipment is more and more higherthe sustainable developing of the sensor technology and th E SCM技术provided the conditions for the precision development and the stability improvementds18b 20，The digital temperature sensor is used to collect temperature in The hardware design of The system。and it output the temperature value in digital way。using rtx1602，the collected temperature is displayed，and using the PID controller to adjust the furnence temperature。Keywords :单芯片微计算机；The temperature sensorPid控制I基于DSP的炉温控制系统设计第一章简介1.1主题的目的和意义温度是日常生活和生产中最基本的物理量，自然界的某些物理和化学过程与温度密切相关。随着现代工业水平的逐步提高，温度控制在工业生产中变得越来越重要。轧钢行业要控制钢坯前加热、塑料定型、高精度模具制造、机床制造、轨距等多种热处理炉、加热炉、反应炉和锅炉。在这些区域，温度调节很重要，温度过低，达不到工艺要求。温度过高不仅会导致质量，还会造成不必要的能源浪费，或者有爆炸的危险。温度范围、温度测量因素、控制精度因规程而异。一般来说，现场很复杂，有些人不能靠近，有些人不需要现场监视。一般来说，温度控制复杂多样，因此设计更一般的温度控制系统很重要。据悉，加热炉是具有强耦合性、强非线性、大面积风筝、时变等特点的典型复杂产业控制对象，如果采用传统控制方式对其进行控制，就很难取得满意的控制效果。随着传感器技术和SCM技术等的不断发展，为提高智能温度测控系统的准确性和可靠性等提供了条件，并日益发展。1.2主题发展现状与展望由于工业过程控制的需要，特别是微电子技术和计算机技术的快速发展，以及自动控制理论和设计方法的发展，海外温度测控系统的快速发展，特别是在智能、适应、参数自调整等方面取得了相当大的成绩。对此，日本、美国、德国、瑞典等国家的技术力量领先，制作了商品化、性能优秀的温度控制仪表，广泛应用于各个行业。其特点是适用于大型惯性、大型滞后等复杂的温度测量和控制系统，具有参数自调整功能和自动学习功能的温度调节器自动调节控制对象、控制参数和特性，根据记录经验和控制对象的变化自动调整相关控制参数，确保控制效果的优化。温度控制系统具有较高的控制精度、强的抗干扰性和其他特性。目前，海外温度控制仪表正在向高精度、智能化、小型化等方向发展。微处理技术的开发和数字智能控制器的实际应用，以及控制领域出现的一系列新技术挑战之一，控制对象动态静态参数、控制系统结构、参数的广泛变化，控制系统仍然可以满足给定的质量指标。这是自适应控制的最基本特征，自适应PID控制在线继续调节参数，克服干扰，跟踪系统的时变特性，使控制对象达到一定目标。与此同时，随着智能控制、自适应模糊控制和神经网络技术等现代控制理论的研究和应用的发展和深入，打开了控制复杂不规则系统的新途径，逐渐减弱或消除了对受控对象数学模型结构的一定限制。随着社会需求和技术的发展，优化算法的种类越来越多，提出了越来越多的优化算法，并出现在其他应用领域，其优越性越来越明显。目前的研究中，只有几种基本和改进的优化算法在炉温优化设置中得到应用。在今后的研究工作中，可以预计更多的高级优化算法将应用于炉温的优化设置。智能控制的优越性、有效性已不能替代，成为控制当前技术的主要手段和方法，并可以与其他几种控制方法相结合。在炉温控制中，主要将智能控制方法或智能控制与其他方法相结合。随着计算机的普及和计算机性能的提高，计算机控制也逐渐发展和完善，智能控制技术与计算机控制技术的结合已经是一个趋势，也是加热炉控制方法的趋势！1.3任务主要内容本设计一般介绍了基于单片机的工业生产温度控制和设计，包括硬件组件和软件设计，主要分为温度采集和温度控制两部分。使用AT89S51单片机作为核心设备，通过温度传感器DS18B20收集温度，DS18B20将收集的温度信号直接数字输入微控制器，然后单片机将收集的数字温度发送到显示LCD1602，以数字格式显示测量的温度。温度控制部分主要是通过PID操作，利用PID控制进行温度控制，收集的温度和设置温度，单片机通过输出量控制晶闸管控制装置的连接时间来调节温度。整个系统的软件编程实现了单片机的控制功能。整个系统简单可靠，操作灵活，性能价格高，更好地满足现代生产和科研的要求。第二章系统设计与思路2.1系统范围的程序系统设计要求：以MCS-51单片机为中心设计炉温控制系统。1)使用液晶显示器显示温度测量。2)检测温度范围为0 128 。3)温度超过边界值时，可以显示警报提示。4)通过键盘输入可以设置和显示温度。5) PID控制温度，温度控制精度 2。根据需要，将电炉作为控制对象，将单片机AT89S51作为核心设备。温度控制系统主要由显示模块、温度控制模块、键盘模块、报警模块组成。温度传感器使用数字温度传感器DS18B20实时采样温度，将模拟信号转换为数字信号，然后返回到单片机，显示为LCD1602。该系统可以通过键盘设置温度，单片机可以根据当前炉温和预设温度计算，通过控制双向晶闸管可中断来调整炉温。温度超出设置范围时，警报模块工作正常。使用KeilC51开发工具以c语言开发语言，并单独编写控制每个模块的程序。最后，在Proteus的基础上绘制系统电路图，并模拟和调试实际电路的运行。系统范围的结构框架如图2.1所示。图2.1系统方块图2.2选择微控制器目前我国最常用的微控制器是英特尔公司的MCS-51系列、MCS-96系列(16位)。Philips公司的87、80系列(51核)、AVR系列、Microchip公司插图系列；ATMEL 89系列(51核心)等；其中，ATMEL生产的ATMEL89系列的单片机是基于Intel cor