加热炉的智能温控仪表设计（可编辑）.docx
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加热炉的智能温控仪表设计
加热炉的智能温控仪表设计摘要电加热炉随
着科学技术的发展和工业生产水平的提高，已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用，并且在国民经济中占有举足轻重的地位。
对于这样一个具有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点的控制对象,很难用数学方法建立精确的数学模型，因此用传统的控制理论和方法很难达到好的控制效果。
单片机以其高可靠性、高性能价格比、控制方便简单和灵活性大等优点，在工业控制系统、智能化仪器仪表等诸多领域得到广泛应用。
采用单片机进行炉温控制,可以提高控制质量和自动化水平。
近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动温度控制检测的日新月异。
在自动控制和实时检测的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个主要部件来使用。
？
我们设计的内容为加热炉的智能温控仪表设计。
本设计介绍了采用STC89c51芯片、A/D转换、LCD显示技术以及AD590温度传感器等组成的智能电加热炉定时控制系统的设计方法和工作原理。
该设计给出了单片机测量温度的基本电路，分析了测量算法，给出了软件流程图，并汇出了部分汇编的原程序。
噪音小，电路简单可靠，使用效果非常好。
传感器将模拟信号输送给芯片ADC0809,进行A/D转换把模拟信号转换成为数字信号,能一目了然被测物体温度的LED数码显示温度计。
在当今重视环境和提高人民生活水平的氛围下,温度的准确测量影响着人们的生活和生产，准确快速的测出物体温度然后对温度进行有效的控制是必要的,所以对定时控制的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
关键字：
智能仪表;加热炉;温度控制系统;单片机
目录
第 1 章 绪
论
-3
1.1加热炉的智能温控仪表设计系统的目的和意
义 3
1.2 国 内 外 研 究 现
状 3
1.3 研 究 内 容 及 创
新 4
1.4 本 章 小
结
・・・4
第2章加热炉的智能温控仪表设计硬件选
择 5
2.1 设 计 理 念 与 思
路 5
2.2 功 能 及 技 术 指
标 5 比
例 控
制
•,6
晶 闸 管 移 相 驱
动 6
2.3 选择温度传感
器 .7
2.4 选 择 A/D 转 换
器 10
2.5 选 择 单 片
机
12
2.5.1核心部件单片机的选
择 12
2.5.2STC89C51系列基本组成及特
性 14
2.5.2.1 主 要 特
性 15
2.5.2.2 管 脚 说
明 16
2.5.2.3 振 荡 器 特
性 17
2.5.2.4 芯 片 擦
除 17
2.6 键 盘 电
路
17
2.7 输 出 负 载 电
路 18
2.8 安 全 报 警 电
路 19
2.9 显 示 电
路
19
2.10 振 荡 器 的 特
性 • 19
2.11 本 章 小
结 19
第3章加热炉的智能温控仪表软件选择与设
计 19
3.1 主 程 序 介
绍 20
3.2 24 小 时 计
时 • 21
3.3模拟信号的A/D转换以及数据采
集 23
3.4中断处理和键盘防
抖 24
3.5LED数码管显示程
序 . 26
3.6 本 章 小
结
28
第4章 小结与体
会 28
参 考 文
献
29
附录：
系 统 总
图
30
程 序 清
单
……31第1章?
绪论
1.1?
加热炉的智能温控仪表设计系统的目的和意义加热炉在冶金、化工等工业生产过程中广泛地使用，加热炉的温度是生产工艺的一项重要指标,温度控制的好坏将直接影响产品的质量。
热处理加热炉是一种能改善金属材料及其制品如机器零件、工具等性能的工艺。
本设计介绍了智能电加热炉定时控制系统的计算机控制过程。
实现了全数字化的控制。
系统具有实时显示温度，超限报警,在指定的时间内进行智能温度控制。
根据加热炉温度控制过程的特点和要求研制了具有定时控制和温度智能控制的微型计算机炉温控制系统，编制了基于单片机平台的控制程序。
系统能按照输入的控制时间、温度自动实现炉温状态的长期实时准确的智能控制，系统由STC89C5151单片机,LED数码显示管,ADC0809模数转换器,AD590温度传感器，独立式键盘，故障声光报警等电路组成。
系统具有结构先进合理、控制精度高、抗干扰能力强、功能完善、通用性好、价格低，调试和使用方便、控制方案合理、稳态精度高、超调小、结构简单等特点。
由于现代工艺越来越多的需要对实时温度进行监测和控制,而且需要的精度越来越高。
所以温度控制系统国内外许多有关人员的重视，得到了十分广泛的应用。
温度控制系统发展迅速,而且成果显著。
温度控制系统是利用下位机设置温度上下限,和实时温度的采集，传输到上位机。
以达到对温度的比较、控制。
本设计用MCS51单片机为主要硬件,并设计了相应的复位电路,振荡器和时钟电路。
为实现设计目的此设计还设计了包括温度采集，温度显示，系统控制，串口通信等外围电路。
而且对所设计电路给出了相应的软件设计,包括定时器初始化，串行口初始化和数据传输等程序。
以简单说明了温度控制系统的工作原理。
？
随着单片机技术的迅猛发展，用单片机来作实时处理已成为当今和未来技术发展的一个新热点。
由于工业过程控制的需要,温度控制器的应用也十分广泛。
如何设计出控制精度高、满足生产高质量要求的温度控制器已成为目前的研究热点之一。
本文以常规电阻工业加热炉为背景，设计了一个基于AT89c51单片机的多回路温度控制器。
由于温度控制系统为纯滞后系统,纯滞后会引起系统的不稳定或降低系统的工作性能。
如果进一步改善,本系统可以应用到大多数需要温度检测与信号处理的工业以及商业应用领域当中1.2?
国内外研究现状？
电加热炉随着科学技术的发展和工业生产水平的提高，已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用，并且在国民经济中占有举足轻重的地位。
对于这样一个具有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点的控制对象,很难用数学方法建立精确的数学模型，因此用传统的控制理论和方法很难达到好的控制效果。
单片机以其高可靠性、高性能价格比、控制方便简单和灵活性大等优点,在工业控制系统、智能化仪器仪表等诸多领域得到广泛应用。
采用单片机进行炉温控制,可以提高控制质量和自动化水平。
单片机是70年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯片，是CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统集成于同一硅片的器件。
单片机发展迅速,各类产品不断涌现，出现了许多好性能新兴机种，现已成为工厂自动化和各控制领域的支柱产业之一。
由于生产工艺和设计能力的不断提高,单片机也在向着更高集成化、更多位多功能,更强化处理控制问题的能力、更快的运算速度、更廉价低功耗、更兼容开发和更好的软件固有化的方向发展。
单片机是所有微处理机中性价比最高的一种，随着种类的不断增力口,功能不断加强，其应用领域也迅速扩大。
单片机在智能仪表、实时控制、机电一体化、办公机械、家用电器等方面都有相当的应用领域。
当前,8位单片机主要用于工业控制，如温度、压力、流量、计量和机械加工的测量和控制场合;高效能的16位单片机（如MCS-96、MK-68200）可用在更复杂的计算机网络。
单片机用于控制有利于实现系统控制的最小化和单片化,简化一些专用接口电路,如编程计数器、锁相环（PLL）、模拟开关、A/D和D/A变换器、电压比较器等组成的专用控制处理功能的单板式微系统。
随着电子技术的飞速发展，电子控制器件不断向着小型化、智能化方向发展，同时可应用性不断提高，单片机由于具有集成度高、功能强、通用性好、可应用性高、抗干扰能力强、体积小、使用方便灵活等特点,无论是在国防工业、通讯尖端技术领域，还是在智能仪器、民用电器中都使用的越来越多。
可以说，微机测控技术的应用已渗透到国民经济的各个部门，微机测控技术的应用是产品提高档次和推陈出新的有效途径。
L3?
研究内容及创新点本设计主要研究智能加热炉定时控制器系统,通过处理数据的单片机,转化数据的A/D转换器，采集数据的温度传感器，安全报警，键盘电路，输出显示的显示器等硬件设施和一些程序等软件设施实现自动化控制。
控制过程中应用先进的传感器技术和A/D转换技术。
使得设计结果稳态精度高、超调小、调试方便、抗干扰性强。
？
1.4?
本章小结本设计以单片机STC89c51为核心，与温度传感器和数据转换器等相结合，通过软件实行智能控制。
它具有高可靠性、高性能价格比、控制方便简单和灵活性大等优点。
控制器采用新型的智能控制算法，因而系统升温快,控温精度高,稳态误差可达±2℃以内，满足系统要求。
整个系统操作简便,抗干扰能力强、运行可靠。
本章对设计进行初步介绍，对智能电加热炉定时控制系统的目的和意义，国内外研究现状,论文研究内容及创新点进行简单介绍。
使得对本设计有初步了解。
第2章?
加热炉的智能温控仪表设计硬件选择智能电加热炉定时控制系统主要分为硬件部分和软件部分,这章主要论述硬件的选择,本设计用到的硬件部分主要有采集数据的温度传感器，转化数据的A/D转换器，处理数据的单片机，键盘电路，安全报警电路和输出显示的显示器。
2.1设计理念与思路在现实社会中，温度、湿度等变化量的自动化控制已经得到了充分的使用,在工业生产中占据了较高的比例。
其中的控制方法较多使用了闭环控制系统。
闭环控制系统closed-loopcontrolsystem的特点是系统被控对象的输出被控制量会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。
闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈NegativeFeedback,若极性相同,则称为正反馈,一般闭环控制系统均采用负反馈,又称负反馈控制系统。
闭环控制系统的例子很多。
比如人就是一个具有负反馈的闭环控制系统,眼睛便是传感器,充当反馈,人体系统能通过不断的修正最后作出各种正确的动作。
如果没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系统。
当一台的全自动加热炉具有能连续检查温度是否合理,在温度达到合理要求之后能自动调节电源,它就是一个闭环控制系统。
2.2功能及技术指标：
⑴加热炉由2kW电炉丝加热,最高温度为150°C。
⑵加热炉的温度可以设置，恒温控制过程为设置的温度,温度控制误差W±2°Co
⑶可以实时显示设置温度和实际温度，显示精度为1°C。
⑷当实际温度超出设置温度±5。
C时发出报警
⑸采用STC89C51单片机和12Hz的晶振;采用AD590温度传感器。
⑹采用比例控制、并用晶闸管移相驱动加热炉（电源电压为AC220V）。
控制方式
比例控制比例控制的原理可以用图1来说明。
图中,B为进水阀,进水阀的开启程度受电压控制，即电压越大,B的开启程度越大；电压越小,B的开启程度就越小。
图中,A为一个水位传感器，用于指示水位的变化。
设为水位传感器输出的水位的变化量,如果把作为某控制单元的输入量，电压作为输出量，那么；随变化的关系，可用图中的两个相似三角形表示。
由图中的这两个相似三角形可推得：
。
式中，是比例系数，是个确定的值。
如果把作为进水阀的控制信号,那么可知,进水阀的开启程度随按比例变化。
图1比例控制的原理图
晶闸管移相驱动
晶闸管一般有两种触发方式，即移相触发和过零触发。
所谓移相触发，就是通过改变晶闸管的触发角度来控制晶闸管输出电压的一种触发方式;或者说,移相触发是通过改变交流电的导通角（或导通相位），来改变晶闸管输出的一种触发方式。
在这种触发方式中，晶闸管可在交流电的不同相位被选通。
由于移相触发可在交
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