基于ATC单片机的电加热炉温度控制新版系统的设计.doc

机电系统控制和测试课程设计汇报名称：电加热炉温度控制系统设计院级：机电工程学院级专业班级：机械电子工程1班姓名：郑冬冰学号：10834138指导老师：梁坚完成日期：6月22日摘要伴随国民经济发展，大家对生活质量要求越来越高，多种电子产品开始进入大家生活并成为大家生活不可或缺一部分，所以对电子产品自动化控制要求也越来越高，本设计正是选择了其中含有代表性电加热炉作为研究对象。本设计以单片机为关键对电加热炉温度进行监测和控制，采取单片机来对她们控制不仅含有控制方便，简单和灵活性大等优点，而且能够大幅度提升被控温度技术指标，从而能够大大提升产品质量和数量。为了实现高精度温度控制，本单片机系统采取PID算法控制，经过控制双向可控硅改变电炉和电源接通、断开，从而用改变加热时间方法来实现对温度控制。本系统由按键显示和温度采样控制和上下限报警多个模块组成，经过模块间通信完成温度设定、实际温度和测量温度显示等功效。本文对系统硬件、选型、软件中步骤控制实现全部有较为具体叙述，对使用编程软件也有描述，对于本系统控制特点也进行总结说明，比较详尽地叙述了整个系统相关事宜。关键词单片机PID算法温度控制目录1绪论11.1课题背景及中国外研究概况11.2自动控制理论及其发展21.3课题建立和本文完成关键工作32总体方案设计42.1总体方案确实定42.2系统组成53单片机技术和PID算法63.1AT89C51介绍63.1.1单片机引脚介绍63.1.2单片机存放结构93.2PID算法介绍103.2.1PID算法数字化103.2.2PID算法利用113.3小结124系统硬件设计144.1系统概况144.2功效模块144.2.1单片机控制模块144.2.2数据转换和采集模块A/D0808154.2.3按键选择模块164.2.4显示模块164.2.5报警模块174.2.6输出模块174.3总体方案实现和元器件清单184.3.1系统整体设计184.3.2元器件清单194.4小结195系统软件设计215.1Protues7软件概况215.2WAVE6000软件介绍235.2.1软件概况235.2.2程序界面235.3子程序设定235.4程序步骤245.5程序仿真调试315.5.1WAVE6000仿真调试315.5.2软硬连调315.6小结326课题特点336.1单片机技术应用336.2PID算法利用336.3软件调试仿真337结论34参考文件35附录37致谢50电加热炉温度控制系统设计1绪论1.1课题背景及中国外研究概况温度控制系统在中国各行各业应用即使已经十分广泛，但从中国生产温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等优异国家相比，仍然有着较大差距。成熟温控产品关键以“点位”控制及常规PID控制器为主，它们只能适应通常温度系统控制，而用于较高控制场所智能化、自适应控制仪表，中国技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用控制仪表较少。伴随中国经济发展及加入WTO，中国政府及企业对此全部很重视，对相关企业资源进行了重组，相继建立了部分国家、企业研发中心，开展创新性研究，使中国仪表工业得到了快速发展。伴随新技术不停开发和应用，多年来单片机发展十分快速，一个以微机应用为主新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业。传统温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机出现使得温度采集和数据处理问题能够得到很好处理。温度是工业对象中一个关键被控参数。然而所采取测温元件和测量方法也不相同；产品工艺不一样，控制温度精度也不相同。所以对数据采集精度和采取控制方法也不相同。传统控制方法已不能满足高精度，高速度控制要求，如温度控制表温度接触器，其关键缺点是温度波动范围大，因为它关键经过控制接触器通断时间百分比来达成改变加热功率目标，受仪表本身误差和交流接触器寿命限制，通断频率很低。近几年来快速发展了多个优异温度控制方法，如：PID控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。这些控制技术大大提升了控制精度，不仅使控制变得简便，而且使产品质量愈加好，降低了产品成本，提升了生产效率。本系统要求有数据处理，显示功效等,被控对象为一阶惯性步骤和一阶积分步骤组合，惯性时间常数为2s，开环增益k=10，温度控制范围为50～150℃。本设计使用单片机作为关键进行控制。单片机含有集成度高，通用性好，功效强，尤其是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特优点，在数字、智能化方面有广泛用途。本系统使用AT89C51单片机，使温度控制大为简便。1.2自动控制理论及其发展伴随科学技术进步，自动控制技术在各个应用领域中应用已日渐广泛，不仅使得生产设备或生产过程实现自动化，大大提升了劳动生产率和产品质量，改善了劳动条件，还在人类征服大自