基于AVR单片机的炉温监测监控系统设计.docx

基于AVR单片机的炉温监测监控系统设计总说明：温度是工业对象中主要的被控参数之一象冶金、机械、食品、化工各类工业中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等对工件的处理温度要求严格控制。随着电子技术和计算机技术的迅速发展微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用温度控制的手段也越来越优越单片机因具有处理能力强、运行速度快、功耗低等优点尤其在温度测量与控制方面控制简单方便测量范围广精度较高得到了广泛应用。该系统设计了以AVR单片机为控制核心的炉温监测监控系统。选择DS18B20作为温度传感器实时监测低温电阻炉温度；基于交流触发器和晶闸管触发电路的混合控制达到快速准确调节温度。设计了硬件原理图并详细论述了各个硬件组成部分的工作原理以及各部分所使用的元器件。将其应用于电加热炉温度控制系统的智能控制系统满足了温度控制稳定性的要求减少了操作人员的劳动量和带来的人为误差提高了产品的热处理质量。本基于AVR单片机的炉温监测监控系统设计的总体方案包括：一、温度监测系统的硬件电路设计；二、系统软件的设计；三、PID控制器的设计。首先是温度传感器的选择。目前常用的测温传感器分模拟和数字两种方式：模拟方式如热敏元件或热电阻等；数字方式多采用智能芯片DS18B20。模拟方式有很多小足。相比之下数字式比模拟式有更大的优势。新代数字温度传感器DS18B20其优点是：电压适用范围宽；单线接口数据传输方式；支持组网实现多点测温；测温范围宽、精度高、体积小、外围电路简单等。本系统选择的温度传感器就是DS18B20系统开始工作时DS18B20采集温度信号并将信号送到单片机中再将对应的温度送显示并保存数据信息同时单片机会根据初始化所设置的温度进行比较将其差值送PID控制器处理后输出一定数值的控制量根据控制量控制晶闸管主回路的导通时间来调节输入功率从而控制电阻丝的发热量达到控制温度的目的。其次是外围硬件电路的设计外围硬件电路包括温度检测、晶闸管触发电路、键盘及LCD显示电路、晶振电路复位电路、报警电路等。本次设计选择AVR单片机型号为ATmega8ATmega8是一款采用低功耗CMOS工艺生产的基于AVRRISC结构的8位单片机。根据单片机的I/O口设计硬件电路合理分配I/O接口电路设计简洁、直观成本低廉温度测量准确。第三系统软件设计。系统的软件是根据系统功能要求来设计的。软件按功能可分为两类一类是执行软件它能完成各种实际性的功能如温度测量、计算、显示、输出控制等；另一类是监控软件它是专门、用来协调各种执行模块和操作者的关系充当组织调度角色。第四PID控制器的设计。一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。控制器的输出经过输出接口、执行机构加到被控系统上；控制系统的被控量经过传感器变送器通过输入接口送到控制器。在工程实际中应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制简称PID控制又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。PID控制是由PID三个环节的不同组合而成。其基本组成原理比较简单参数的物理意义也比较明确。本次设计的是以温度为被控制量的闭环控制系统检测模块作为闭环的反馈实时检测温度经过放大处理后将信号传送给单片机经过处理后一方面送与系统温度设定值相比较通过PID算法控制温度达到所需值以达到更准确的温度控制。关键词：AVR单片机；DS18B20；PID控制；温度检测与控TheFurnaceTemperatureMonitoringSystemofAVRSCMGeneralintroduction:Temperatureisoneofthemaincontrolledparametersinindustrialobjects.Allkindsofheatingfurnaceheattreatmentfurnaceandradiatorsarewidelyusedintheindustrylikesmetallurgymachineryfoodandchemicalindustryetc.It’sstrictlycontrolledintherequirementsofprocessingtemperature.Asthedevelopmentofelectronictechnologyandcomputertechnologycomputermeasurementaswellasthecontroltechnologyobtainsarapiddevelopmentandwidespreadappl