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1、保定职业技术学院毕业设计报告（论文）系别机电工程系专业电气自动化技术班级电气1424姓名 学号 题目烘烤炉温度控制系统的分析与设计指导教师 完成时间2016年12月15号2016年12月15日内 容 摘 要本文设计一个工业烘干炉温度自动控制系统，根据该控制系统的基本设计要求，设计出系统总体结构框图以及软件流程图，并对该控制系统的性能和特点做了详细的论述。该控制系统主要内包括单片机最小系统、温度检测电路、温度控制电路、键盘显示电路，以及电源电路、报警电路等。系统中采用PID控制算法，根据对炉温要求来控制固态继电器导通可控硅从而控制电加热管的加热时间来进行温度控制。可控硅控制电加热管以便达到控制温
2、度的目的。系统中设计了人机对话接口电路，来完成温度显示及参数修改功能，在任何时候可监测到系统运行状态及运行结果。本系统具有自动控温、自动显示、声光报警、参数可控可调等优点，采用微机控制保证了系统工作的可靠性和稳定性，该系统具有广阔的发展前景。索引关键词：温度自动控制 单片机系统 A/D转换目 录第1章绪论11.1课题研究的目的及意义11.2课题研究背景及国内外研究现状1第2章控制系统总体方案的确定22.1控制系统方案的确定22.2系统组成2第3章控制系统软件流程图设计33.1系统的工作过程33.2系统程序设计3后记6参考文献7烘烤炉温度控制系统的分析与设计第1章绪论1.1课题研究的目的及意义当
3、今社会飞快的发展给我们带来了方便快捷的生活。同时，随着人们生活质量的提高，人类对生产工业化的渴望也急需更加先进的科技技术支持和研发。举个例子，我们要做到将粮食收割之后有效的存储起来，以确保对粮食质量可以得到相对高的品质。为了实现这个目的，目前较好的办法就是对新鲜的粮食进行烘干并加以储存。我们需要通过对烘干炉的整体温度控制，来实现最快、最大化的对粮食的烘干和存储。为此，我要合理利用计算机控制系统、自动化控制原理、仪表检测等等技术。1.2课题研究背景及国内外研究现状20世纪电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高
4、，同时也使现代电子产品性能得到进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。单片机已成为电子系统中进行数据采集、信息处理通信联络和实施控制的重要器件，其使用领域已十分广泛，如智能仪表，实时工控，通讯设备，导航系统，家用电器等。因此,单片机技术是电类专业特别是电子信息类学生必须具备的基本功。工业烘干炉温度自动控制系统,能够准确无误的检测出温度对相关实物的烘干程度确切控制。1.2.1课题的研究现状在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。温度对于工业如此重要，由此推进了温度传感器的发展。随着我国温度自动控制器市场的迅猛发展，与之相关的核心
5、生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方面快速发展。我国对模糊控制理论的研究与应用起步比较晚，然而发展很快，在各个领域取得了许多有影响的成果。诸如在模糊控制、模糊辩识、模糊聚类分析、模糊图象处理、模糊集合论、模糊模式识别等领域取得了不少有实际影响的结果。1.2.2发展趋势从市场角度看，目前社会上温度控制大多采用智能调节器，国产调节器分辨率和精度较低，温度控制效果不是很理想，但价格便宜，国外调节器分辨率和精度较高，价格较贵。我国的大中型企业将温度控制系统引入生产，可以降低消耗，控制成本，从而提高生产效率。嵌入式温度控制系统符合国家
6、提出的“节能减排”的要求，符合国家经济发展政策，具有十分广阔的市场前景。第2章控制系统总体方案的确定2.1控制系统方案的确定烘干炉温度控制过程中，温度是主要参数。系统所采用的控制方法，就是根据对炉温要求来控制固态继电器导通可控硅控制电加热管的加热时间来进行温度控制。当温度控制达到一定精度时，其它的参数（如压力等）可以忽略不予考虑。即采用AT89C51单片机组成的系统对炉内的加热过程进行控制。由温度传感器测温，经A/D转换进入AT89C51，相应算法求偏移量，通过输出高电平与过零脉冲相结合后导通可控硅控制电加热管以便达到控温目的。2.1.1控制要求设计一个适用的烘干炉，主要参数如下：1.额定功率
7、：30KW2.工作电压：220V3.温度可调可控，4点测温4.温度范围：801505.恒温精度：0.5%6具有数字显示功能，分别显示路数、预置值、实测值2.2系统组成根据控制要求，本设计系统硬件电路由温度检测、信号放大、A/D转换、单片机、温度控制装置、键盘、显示及报警电路等部分组成（其中本设计采用4点测温）。系统框图如图2-1图2-1第3章控制系统软件流程图设计3.1系统的工作过程烘干炉温控制是这样一个反馈调节过程：比较实际炉温和需要炉温得到偏差，通过对偏差的处理获得控制信号，再去调节炉内的加热功率，从而实现对温度的控制。系统由温度传感器测温后，把电信号通过放大电路、A/D转换器传入到单片机
8、，使用PID控制算法，由执行机构进行温度控制。温度控制电路采用可控硅调功率的方式。双向可控硅串在50Hz交流电源和电加热管电路中，只要在给定周期里改变可控硅开关的接通时间，就能达到改变加热功率的目的，从而实现温度调节。为了达到过零触发的目的，需要交流电过零检测电路。此电路输出对应于50Hz交流电压过零时刻的脉冲，作为触发双向可控硅的同步脉冲，使可控硅在交流电压过零时刻触发导通。3.2系统程序设计3.2.1主程序设计主程序包括89C51本身的初始化以及各并行I/O口的初始化等。为简化起见，本程序只给出有关标志暂存单元和显示缓冲区清零T0初始化开CPU中断温度显示 和键盘扫描等程序等：相应程序框图
9、如图3-1所示图3-13.2.2中断程序的设计T0中断服务程序框图如图3-2所示，图中可见，T0中断服务程序是温度控制系统的主体程序，用于采样炉温、读入采样数据、超限温度报警和超限处理PID计算。在T0中断服务程序中，89C51把计算出的PID值得补码送入TL0，使PC口置为高电平“1”状态和启动T1工作，另一方面是进行温度标度转换、把本次采样的温度值放入显示缓冲区和调用温度显示程序，然后等待T1中断，并在该中断服务程序中使PC口复位成低电平“0”状态，以便在PC口引脚上形成一个正控制脉冲，控制加在可控硅管控制板上过零同步脉冲个数，达到对炉内温度的调节。图3-23.2.3 显示子程序流程图图3
10、-3- 8 -后记本文能够在较短的时间内顺利完成，得益于导师张德田老师的悉心指导。张德田老师治学态度严谨，审阅论文耐心细致，无论是对论文的规范格式，还是论文的结构安排，都给予了很多热心的指导。在写作过程中，张老师在百忙中不厌其烦地对我的论文进行了多次方向指导和内容充实，使得论文在结构上、逻辑上更趋合理；在实例的举证上，导师提出了补充性的意见，使我受益匪浅，也使论文能够符合要求，更加具有说服力，才形成了一篇较为合格的毕业论文。张德田老师严谨细致，一丝不苟的作风一直是我工作和学习中的榜样；她那循循善诱的教导和不拘一格的的思路给予我无尽的启迪。在此，对张德田老师表示诚挚的谢意和敬意。在两年多的学习实
11、践中，保定职业技术学院的领导及老师为我创造了一个良好的学习环境，班主任老师给予了悉心的帮助与支持，在此一并表示感谢。参考文献1郑惟晖.单片机智能温度控制系统的设计J.(黄山学院学报)2008.2于微波.微型计算机控制系统.M吉林(吉林人民出版社)2002.3肖洪兵.跟我学用单片机.M北京(航空航天大学出版社)2002.4张琳娜,刘武发.传感器检测技术及应用.M北京(中国计量出版社)1999.5张毅岗,彭喜元,姜守达,乔立岩.新编MCS51单片机应用设计.M哈尔滨（工业大学出版社）2003.6刘金琨.先进PID控制及其MATLAB仿真M.北京(电子工业出版社)2003.7冯根生，郭教之.微机控制技术M.(中国科学技术大学出版社)2002.8吕俊方.传感器接口与检测仪器电路M.北京(航空航天大学出版社)1998.9吴光英.现代热处理炉M.北京(机械工业出版社)1991.10刘笃仁.传感器原理及应用技术M.北京(机械工业出版社)2003.11王沫然.Simulink4建模及动态仿真M.北京(电子工业出版社)2002.12张晓东.基于单片机的温湿度检测与控制研究M.(微计算机信息)2008.13赵鸿图.基于单片机的温度控制系统的设计与实现M.(单片机开发与应用)2008.