基于单片机的电烤箱温度系统.docx

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基于单片机的电烤箱温度系统

毕业设计（论文）

题目：

基于单片机的电烤箱温度系统

X学院专业

学号：

学生姓名：

指导教师：

（职称：

）

该行保留（职称：

）

二〇一九

摘要

伴随着社会经济的发展，人们的创新能力也在不断的进步。

人们发明的机器，代替了工人的劳力及其体力，促进了工业的发展。

电子技术的运用更加使得社会的格局变得更加的微妙。

机电控制系统现如今慢慢的变成了机械行业以及电子行业技术集成的共性关键技术。

使用者可以根据自己的想法来操作机器的动作。

根据现在的机电控制技术的发展状况，其控制方式可以看到，主要是两种：

单片机和PLC。

本文的设计决定使用单片机来进行控制。

单片机其实在当今生活中的使用中，已经渐渐普及。

温度控制经常在工业的活动中可以普遍用到，比如：

石油化工到电力的生产，冶金到建材的运用，食品机械的加工等，都需要对温度进行控制，温度的合理控制对产品最后的质量也有很大的效果。

由此可见，使用单片机进行温度控制在当代甚至未来都是会占据一定的位置。

本文主要是基于AT89C51单片机进行对电烤箱温度控制系统的是设计。

电烤箱的温度控制系统有两个部分组成:

硬件部分和软件部分。

其中硬件部分包括:

单片机电路、传感器电路、放大器电路、转换器电路、以及键盘和显示电路。

软件部分包括:

主程序、运算控制程序、以及各功能实现模块的程序。

文章最后对本设计进行了总结。

对温度控制系统的发展提出了几点建议。

关键词：

温度控制系统；电烤箱；单片机

Abstract

Withthedevelopmentofsocialeconomy,people'sinnovativeabilityisalsoconstantlyimproving.Machinesinventedbypeoplehavereplacedthelabourandphysicalstrengthofworkersandpromotedthedevelopmentofindustry.Theapplicationofelectronictechnologymakesthesocialstructuremoredelicate.Theelectromechanicalcontrolsystemhasgraduallybecomethecommonkeytechnologyoftechnologyintegrationinmechanicalindustryandelectronicindustry.Userscanoperatethemachineaccordingtotheirownideas.

Accordingtothecurrentdevelopmentofelectromechanicalcontroltechnology,itscontrolmodecanbeseenthattherearemainlytwokinds:

singlechipcomputerandPLC.Thedesignofthispaperdecidestousesinglechipcomputertocontrol.Infact,microcontrollerintheuseoftoday'slife,hasgraduallybecomepopular.Temperaturecontrolcanbewidelyusedinindustrialactivities,suchas:

petrochemicalindustrytopowerproduction,metallurgytobuildingmaterials,foodmachineryprocessing,etc.,allneedtocontroltemperature,reasonablecontroloftemperaturehasgreateffectonthefinalqualityofproducts.Itcanbeseenthattheuseofsingle-chiptemperaturecontrolinthecontemporaryandeveninthefuturewilloccupyacertainposition.

ThispaperismainlybasedonAT89C51MCUtodesignthetemperaturecontrolsystemofelectricoven.Thetemperaturecontrolsystemofelectricovenhastwoparts:

hardwarepartandsoftwarepart.Thehardwarepartincludes:

singlechipcircuit,sensorcircuit,amplifiercircuit,convertercircuit,keyboardanddisplaycircuit.Thesoftwarepartincludesthemainprogram,theoperationcontrolprogramandtheprogramofeachfunctionrealizationmodule.Finally,thedesignissummarized.Somesuggestionsforthedevelopmentoftemperaturecontrolsystemareputforward.

Keywords:

temperaturecontrolsystem;electricoven;singlechipcomputer

1引言

最近几年来，温度测量理论的发展不断的完善。

想要在实际测量以及控制中，确保准确及时的实施对温度采样，保证数据的准确传达，而且能够在测温度场被进行更准确的控制，还是当今需要重点研究的课题。

温度控制技术主要包含了两个方面，即温度测量技术和温度控制技术。

对于这种有关温度的测量技术，接触式的温度测量技术是最先被发现的。

该温度测量技术具有简单、可靠、成本低、测量精度较高等特点，是可以测量到较为真实的准确温度。

然而长时间的监测元件处于受热的惯性影响，导致响应的时间变长，且对于一些微小热量的物体很难感应到准确的温度。

事实上，这种测量方法不适合进行有关腐蚀性介质的温度测量。

在超高温测量中，很难准确的测量一些处于运动中的物体温度。

相比较于非接触式测温方法，则是经过使用辐射能量的检测，以至于可以达到测量温度的目的。

它具有以下的特点:

不会受到测温场的影响；能够测量微热量的小巧物体；不仅可以测量处于运动状态的物体，还可以测量其运动物体的温度，并且能够感应测量到区域的温度分布情况，且反应的速度也特别快；当然也存在着一些缺点，比如：

测量值的误差比较大；存在测量误差较大；测量的结果往往只是表明的物体的表观温度；测量机器的内部设置结构比较复杂，且机器的价格也比较贵。

其实由于人们不合理的运用电烤箱而发生的火灾情况频发，所以设计出一个基于单片机的控制功能的智能烤火箱系统，来预防电烤箱火灾的形成并且确保使用的安全性以及环保节能性刻不容缓。

该系统具体是使用单片机来作为控制芯片，通过使用电阻传感器来进行温度的采集，设置按钮来对温度进行控制。

此系统能够利用显示屏来直接的显示出了温度值让人能简单的看清楚电烤箱的温度变化。

通过按钮的操作对温度的调节也是非常便利的，而且温度的精度也是非常的高;此外，单片机的价格也是不贵的，不仅可以保证系统的安全性，还具有极高的资金效益，因此在工业生产上具有很大的价值。

2概述

温度控制在工业的生产是会普遍遇到的，在生产的过程中进行的控制对最后的温度控制效果具有一定的影响，因此，设计出一种特别具有适用价值的温度控制系统，是有着非常重要的现实意义的。

以温度的变化特点，以及其控制的准确度不易掌控等因素，以电烤箱的温度控制为对象，进行了以AT89C51单片机为检测控制中心的温度控制系统的设计。

温度的控制是选择的PID数字控制算法，显示则是选用的3位LED静态显示。

此系统的设计整体的结构比较简单，而且控制算法新颖，具有高度的控制精度以及较高的通用性。

2.1技术指标

电烤箱一些指标以下所示:

（1）电烤箱通过2kW的电炉进行加热，达到最高温度为500℃。

（2）电烤箱的温度可以进行预置，通过恒温的控制对进行烤干，确保温度的控制误差≤±2摄氏度。

（3）进行预置的时候显示设定温度值，烤干的时候显示出当时的烤干温度值，显示值需要被精确到1摄氏度。

（4）当温度的设置温度大于±5摄氏度的时候，立马发声进行报警。

（5）对升降温过程的线性没有具体的要求。

2.2控制方案

根据不同的产品工艺，温度控制的准确度也是不一样的，所以我们选择的控制算法也要随之变动。

根据温度控制系统的动态特点来看，如果系统的精度或者温度控制的线性性能需求比较高的时候，可以通过使用PID算法来进行温度的控制。

该系统的设计是一个典型的闭环控制系统。

根据技术的指标可以发现，系统对对精度以及升降温时的线性也是没有太大的要求的，所以，该系统选用最容易的通断控制方法。

如果烘干箱的温度达到设置的温度值的时候，则断开加热电炉；如果温度降低到设置的某个温度值的时候，就开始接通电炉进行加热，以确保能够维持恒温进行温度控制。

3硬件部分设计

系统的硬件部分主要包括了五个部分：

单片机电路、A/D转换器电路、放大器电路、传感器电路以及键盘显示电路。

其余各部分连接关系如图3-1所示。

图3-1电烤箱温度控制系统结构

3.1单片机电路设计

伴随着社会的进步，单片机由于它的体积小、可靠性高以及使用方便等特点，在社会生活中得到了广泛的应用。

按照温度控制的特征，该系统的设计选择AT89C5型式的单片机。

以下将对其进行详细介绍。

AT89C51单片机是美国英特尔公司的一系列8位高端单片机。

它也是应用最广泛的单片机系列。

其内部结构简化如下。

AT89C51系列单片机主要由CPU、存储器（包括RAM和ROM）、I\0接口电路和时钟电路组成。

3.1.1中央处理器CPU

CPU是单片机的核心。

它是计算机的控制和指挥中心。

它类似于一般微型计算机的CPU。

AT89C51单片机的内部CPU由控制器和计算器两部分组成。

图3-2为AT89C51单片机内部结构简化框图。

图3-2AT89C51单片机内部结构简化框图

1.运算器

AT89C51算术逻辑单元ALU是算术逻辑单元电路的核心。

它由累加器ACC、寄存器B、暂存器1、暂存器2、程序状态寄存器PSW和布尔处理器组成。

它主要进行数据算术运算、逻辑运算、位变量处理和数据传输等操作。

操作结果的状态由程序寄存器psw进行存储。

①算术逻辑单元ALU与累加器ACC、寄存器B

ALU不仅可以执行8位二进制的加、减、乘、除运算。

它还可以对8位变量执行逻辑操作，如“与”或“异或”循环移位等。

AccumulatorAcc（AccumulatorA）是一个8位寄存器，它是CPU中最常用的寄存器。

专门存储操作数或操作结果。

②程序状态寄存器

程序状态寄存器psw是一个8位状态寄存器。

用于存储标志寄存器。

用于存储执行后的指令状态，用于程序查询和识别。

PSW中每位的状态通常在执行指令时自动设置。

但可以根据需要通过用户的指令进行更改。

状态寄存器有进位标志位