基于數(shù)字pid的電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、成績(jī)?cè)u(píng)定表學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)專業(yè)自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)題目基于數(shù)字PID的電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)評(píng)語組長(zhǎng)簽字：成績(jī)?nèi)掌谀暝氯照n程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)自動(dòng)化學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)課程設(shè)計(jì)題目基于數(shù)字PID的電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù):1）構(gòu)成電阻爐溫度控制系統(tǒng)2）數(shù)字PID設(shè)計(jì)3）繪制原理圖4）仿真或?qū)嶒?yàn)調(diào)試5）撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告工作計(jì)劃與進(jìn)度安排:1）第1-2天，查閱文獻(xiàn)，構(gòu)成電阻爐溫度控制系統(tǒng)2）第3-4天，數(shù)字PID設(shè)計(jì)3）第5-6天，繪制原理圖4）第7-9天，仿真或?qū)嶒?yàn)調(diào)試5）第10天，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告指導(dǎo)教師：201年月日專業(yè)負(fù)責(zé)人：201年月日學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)：201年月日摘

2、要在工業(yè)生產(chǎn)過程中，往往需要對(duì)各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐的溫度進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)節(jié)，因此需要一種合適的系統(tǒng)對(duì)其溫度進(jìn)行精確控制，由于單片機(jī)具有低功耗、高性能、可靠性好、易于產(chǎn)品化等特點(diǎn)，因此采用單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行控制不僅節(jié)約成本，控制方法靈活多樣，并且可以達(dá)到較高的控制精度，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量，因此單片機(jī)被廣泛應(yīng)用在中小型控制系統(tǒng)中。本論文以電阻爐為研究對(duì)象，開發(fā)了基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)。本溫度控制系統(tǒng)按功能分主要包括溫度傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、溫度顯示/設(shè)定模塊和溫度控制模塊。溫度傳感器采用了數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)返回給單片機(jī)

3、。系統(tǒng)可通過鍵盤對(duì)電阻爐水溫進(jìn)行預(yù)設(shè)，單片機(jī)根據(jù)當(dāng)前爐內(nèi)溫度和預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行運(yùn)算，控制輸出寬度可調(diào)的PWM方波，并由此控制雙向可控硅的導(dǎo)通和關(guān)斷來調(diào)節(jié)電熱絲的加熱功率，從而使水溫迅速達(dá)到預(yù)設(shè)值并保持恒定不變。設(shè)計(jì)過程中，首先進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)，使系統(tǒng)功能模塊化并分別通過Proteus軟件進(jìn)行仿真，實(shí)現(xiàn)功能后對(duì)硬件進(jìn)行了綜合設(shè)計(jì)，并且反復(fù)論證、測(cè)試各器件參數(shù)以使其穩(wěn)定運(yùn)行，最終使得此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了溫度的恒溫控制。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；溫度傳感器；可控硅；溫度控制目錄1緒論11.1簡(jiǎn)介11.2課題研究的內(nèi)容及要求21.3設(shè)計(jì)方案32電阻爐溫度控制系統(tǒng)工作原理42.1溫度控制總體設(shè)計(jì)方案42.2溫度傳感器

4、模塊52.2.1DS18B20基本知識(shí)52.2.2DS18B20產(chǎn)品的特點(diǎn)62.2.3DS18B20的引腳介紹62.2.4溫度采集模塊電路圖82.3數(shù)據(jù)處理模塊82.3.1單片機(jī)的發(fā)展方向82.3.2STC89C52系列主要性能參數(shù)92.4溫度顯示模塊/設(shè)定模塊102.4.1溫度顯示部分112.4.2溫度設(shè)定部分122.4.3溫度顯示/設(shè)定模塊電路圖122.5溫度控制模塊132.5.1可控硅BTA16132.5.2光電偶合器MOC3021162.5.3溫度控制模塊電路圖173系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)193.1系統(tǒng)主程序203.2溫度采集子程序213.3顯示子程序213.4溫度設(shè)定子程序223.5控制

5、算法224溫度控制系統(tǒng)Proteus仿真234.1仿真說明234.2仿真結(jié)果23參考文獻(xiàn)261緒論1.1簡(jiǎn)介現(xiàn)在生活中，及時(shí)準(zhǔn)確地得到溫度信息并對(duì)其進(jìn)行適時(shí)的控制，在許多工業(yè)場(chǎng)合中都是重要的環(huán)節(jié).水溫的變化影響各種系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)作，例如冶金、機(jī)械、食品、化工各類工業(yè)中，廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等，對(duì)工件的水處理溫度要求嚴(yán)格控制。對(duì)于不同控制系統(tǒng)，其適宜的水質(zhì)溫度總是在一個(gè)范圍。超過這個(gè)范圍，系統(tǒng)或許會(huì)停止運(yùn)行或遭受破壞，所以我們必須能實(shí)時(shí)獲取水溫變化。對(duì)于，超過適宜范圍的溫度能夠報(bào)警。同時(shí)，我們也希望在適宜溫度范圍內(nèi)可以由檢測(cè)人員根據(jù)實(shí)際情況加以改變。單片機(jī)對(duì)溫度的控制是工業(yè)

6、生產(chǎn)中經(jīng)常使用的控制方法。從1976年Intel公司推出第一批單片機(jī)以來，80年代單片機(jī)技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，近年來，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機(jī)繼續(xù)朝快速、高性能方向發(fā)展。單片機(jī)主要用于控制，它的應(yīng)用領(lǐng)域遍及各行各業(yè)，大到航天飛機(jī)，小至日常生活中的冰箱、彩電，單片機(jī)都可以大顯其能。單片機(jī)將微處理器、存儲(chǔ)器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、I/O接口電路等集成在一個(gè)芯片上的大規(guī)模集成電路，本身即是一個(gè)小型化的微機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)技術(shù)與傳感與測(cè)量技術(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)分析技術(shù)、電路設(shè)計(jì)技術(shù)、可編程邏輯應(yīng)用技術(shù)、微機(jī)接口技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、匯編語言程序設(shè)計(jì)、高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)、軟件工程、數(shù)據(jù)

7、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)字信號(hào)處理、自動(dòng)控制、誤差分析、儀器儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝等的結(jié)合，使得單片機(jī)的應(yīng)用非常廣泛。同時(shí)，單片機(jī)具有較強(qiáng)的管理功能。采用單片機(jī)對(duì)整個(gè)測(cè)量電路進(jìn)行管理和控制，使得整個(gè)系統(tǒng)智能化、功耗低、使用電子元件較少、內(nèi)部配線少、成本低，制造、安裝、調(diào)試及維修方便。隨著電視監(jiān)視器材、計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展，圖形監(jiān)視系統(tǒng)在電視系統(tǒng)或監(jiān)控場(chǎng)所得到了廣泛地應(yīng)用25。用圖形來實(shí)時(shí)顯示被控對(duì)象（攝像機(jī)、終端設(shè)備等）在操作過程中的狀態(tài)，具有