基于单片机的电阻炉温控制系统设计毕业设计.docx

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基于单片机的电阻炉温控制系统设计毕业设计

设计题目名称：

基于单片机的电阻炉温控制系统设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

摘要

温度控制是工业对象中主要的控制参数，它的控制系统本身的动态属性属于纯滞后环节，比如机械、食品、化工等工业中，各种加热炉、反应炉等被广泛使用。

它对工件的处理温度要严格控制。

本论文主要是以围绕电阻炉为研究对象的设计。

此温度控制系统主要包括数据处理模块、温度传感器模块、温度控制和温度显示模块。

温度传感器采用了数字温度传感器，将采样的结果由模拟信号转换成数字信号。

单片机根据当前的炉内温度进行计算，控制PWM方波，由此来控制可控硅的通与断来调节电热丝的加热功率，从而可以让水的温度迅速达到预定值并且保持不变。

关键词:

电阻炉、AT89C51、温度控制系统、单片机

2.2工作原理………………………………………………………………

2.3炉温控制系统的原理…………………………………………………

3.7控制执行单元设计……………………………………………………

5.装置硬件介绍

5.1处理器部分…………………………………………………35

5.1.1关于AT89C52的说明……………………………………40

5.1.2外部引脚的功能………………………………………42

致谢…………………………………………………………………..

1概述

1.1课题研究的意义

随着现代科学技术的迅猛发展，各个领域对温度控制系统的精度、稳定性等的要求越来越高，控制系统也千变万化。

如：

在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造等诸多领域中，人们需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制等等。

而且在我们的日常生活中也使用微波炉、电阻炉、电热水器、空调等家用电器，温度与我们都相关。

可见温度控制电路广泛应用于社会生活的各个领域，所以对温度进行控制是非常有必要和有意义的。

并随着电炉广泛应用于各行各业，其温度控制通常采用模拟或数字调节仪表进行调节，但存在着某些固有的缺点。

为适应以上现实需要有必要设计一个基于单片机的性能良好、操作方便的温度控制系统。

1.2主要性能指标

根据生活环境，设计本产品的技术指标为：

测温范围：

0℃——+99.9℃。

温度测量精度：

在0～85℃时精度为±0.5℃。

可设置上限报警值，当温度超限时，发出报警信号。

电源工作范围：

DC4.5～5.5V。

能够按照设定的温度曲线控温。

1.3主要工作任务

在对各类温度传感器原理介绍的基础上，根据毕业设计实际的任务要求，完成温度传感器芯片的选型，系统芯片的选择，设计出电源电路、显示接口电路、键盘电路、单片机与上位机通信电平转换电路。

根据设定的算法计算出控制量，根据控制量通过控制固态继电器的导通和关闭从而控制电阻丝的导通时间，以实现对炉温的控制[3]。

2系统方案选择和工作原理

2.1系统综述

本文所要研究的课题是基于单片机控制的水炉温度控制系统，主要是介绍了对水箱温度的测控，实现了温度的实时显示及控制。

用DS18B20、STC89C52单片机及LCD的硬件电路完成对水温的实时检测及显示，由DS18B20检测炉内温度，并在LCD1602中显示。

控制器是用STC89C52单片机，根据设定的算法计算出控制量，根据控制量通过控制固态继电器的导通和关闭从而控制电阻丝的导通时间，以实现对炉温的控制。

DS18B20可直接将温度转化成串行数字信号供微机处理，而且每片DS18B20都有唯一的产品号，可以一并存入其ROM中，以便在构成大型温度测控系统时在单线上挂接任意多个DS18S20芯片。

从DS18S20读出或写入DS18S20信息仅需要一根口线，其读写及其温度变换功率来源于数据总线，该总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，故不需要额外电源。

同时DS18B20能提供九位温度读数，它无需任何外围硬件即可方便地构成温度检测系统。

本设计主要实现温度测控，温度显示，温度门限设定，超过设定的门限值时自动启动相应的功能。

而且还要以单片机为主机，使温度传感器通过一根口线与单片机相连接，再结合上位机通信部分来共同实现温度的监测与控制。

2.2工作原理

一个反馈系统，在干扰的情况下，被控量偏离给定值。

可以通过控制器来抵消干扰的影响。

大多数被控对象有纯滞后现象，所以就采用反馈控制来提高精度和系统的性能指标。

2.3炉温控制系统的原理

我设计的温度控制系统是以AT8951为核心，并囊括了数码显示管、报警、键盘以及转换电路等，该控制系统采用铂电阻测量入口温度与出口温度。

经数模转换后送入单片机与设计温度比较，其偏差经运算后输出，控制晶体管三相调功模块通断时间的不同以此来控制电热元件的时间，由此来控制加热电阻的加热温度。

控制系统控制继电器的姐通与断开控制加热电阻丝是否工作,从而来控制温度。

3系统硬件设计

3.1STC89C52构成的最小系统

STC89C52是一种高性能、低功耗的CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

该器件采用ATEML非易失内存的技术制造，可以和工业标准的80C51和80C52指令集、输出管脚相兼容。

因为把多功能8位CPU与闪速内存组合在单个芯片中，所以AT89C52是一种高效的微控制器，为许多嵌入式控制系统创造了一种灵活性高的方式。

它具有以下标准功能：

8kFlash，512RAM，32位I/O接口线，内置4KBEEPROM，，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构和全双工串行口。

3.1.1晶振回路

为STC89C52单片机正常工作需要的时钟电路创造稳定的工作频率这是晶振回路的目的。

根据STC89C52对单片机时钟周期的要求，回路要求的频率是11.0592MHz。

晶振回路电容、陶瓷谐振器晶振两部分组成。

担当单片机的时钟源。

他内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，这个放大器的输入和输出端分别是引脚XTAL1与XTAL0,在XTAL1和XTAL0端口接上时钟电源即可构成时钟电路。

本设计中采用内部时钟产生方式。

在XTAL0和XTAL1两端跨接晶振，和内部的反相器构成稳定的自激