基于单片机的智能温度控制系统设计.docx

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基于单片机的智能温度控制系统设计

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。

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指导教师签名：

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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：

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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。

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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：

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导师签名：

日期：

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注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

3）其它

基于单片机的智能温度控制系统设计

摘要

电加热炉是典型的工业过程控制对象，在我国应用广泛。

电加热炉的温度控制具有升温单向性、大惯性、大滞后、时变性等特点。

其升温保温是依靠电阻丝加热，降温则是依靠环境自然冷却。

温度超调时，通过工人反复操作调节阀很难达到理想的控制效果。

本文就是在不用现场工人操作的前提下，建立以电加热炉为研究对象，针对电加热炉的特点，设计了用计算机来控制电加热炉温度的智能控制系统。

本文以STC898C52单片机为核心设计了硬件原理图及软件程序。

并详细论述了各个硬件组成部分的工作原理，和各部分所使用的元器件，以及各软件部分流程图。

理论上将其应用于电加热炉的温度控制系统，可以满足温度控制稳定性的要求，可以减少操作人员的劳动量和带来的人为误差，可以提高产品的热处理质量。

关键词：

电加热炉；温度控制；单片机控制

DesignOfIntelligentTemperatureControlSystem

BasedonMCS

Abstract

TheelectricheatingstoveisthetypicalmemberofIndustrialprocesscontrol,applieswidelyinourcountry.Theelectricheatingstove'stemperaturecontrolhastheelevationoftemperatureunidirectivity,biginertia,biglag,whencharacteristicsandsoondenaturation.Itselevationoftemperatureandtheheatpreservationaredependupontheresistancewireheatingbutthetemperaturedecreasedependupontheenvironmentnaturalcooling.Onceitstemperatureovermodulationbyworkersrepeatedoperationcontrolvalvestoachievestheidealcontroleffectwithdifficulty.

Thepaperisunderthepremisewhichwithoutthefieldoperationsworkersoperationcontrolvalves,establishestaketheelectricheatingstoveastheobjectofstudy,inviewoftheelectricheatingstove'scharacteristic,designedhascontrolledheatingfurnace'sfurnacetemperaturewiththecomputercontrolsystem.ThisarticlehasdesignedthehardwareschematicdiagramandthesoftwareproceduretaketheSTC898C52monolithicintegratedcircuitasthecore.Andindetailelaboratedeachhardwareconstituentprincipleofwork,usestheprimarydevicewithvariouspart,aswellasvarioussoftwarespartialflowcharts.Theorygeneralitappliesintheelectricheatingstovetemperaturecontrolsystem,maysatisfythetemperaturecontrolstablerequest,mayreducethepersonalerrorwhichoperator'slaborandbrings,mayenhancetheproducttheheattreatmentquality.

Keywords:

electricheatingstove;temperaturecontrol;MCSconller

第一章绪论

1.1前言

工业控制的形成和发展在理论上经历了三个阶段：

50年代末起到70年代为第一阶段，即经典控制理论阶段，这期间既是经典控制理论应用发展的鼎盛时期，又是现代控制理论应用和发展时期。

70年代至90年代为第二阶段，即现代控制理论阶段：

90年代至今为第三阶段，即智能控制理论阶段。

无论是经典控制理论还是现代控制理论，都是建立在系统的精确数学模型基础之上的。

但在实际系统中被控对象一般都具有大惯性、大滞后、时变性、关联性、不确定性和非线性的特点。

这里的关联性不仅包含过程对象中各物理参数之间的藕合交错，而且包含被控量、操作量和干扰量之间的联系；不确定性不单指结构上的不确定性，而且还指参数的不确定性；非线性既有非本质的非线性，又有本质非线性。

基于被控对象的这种复杂性，决定了控制的艰难性。

传统控制方法绝大多数是基于被控对象的数学模型，即按照建模控制优化进行，建模的精确程度决定着控制质量的高低，尽管目前的建模理论和方法己有长足的长进，但仍有许多过程和对象的机理不清楚，动态特性难以掌握，使我们不得不对被控对象进行简化或近似，将一个理论上极为先进的控制策略应用在这样的模型上，控制效果自然会大打折扣，因此，用传统的控制手段进一步提高控制对象的质量遇到了极大的困难，传统控制方法面临着严峻的挑战。

[10]

工业控制中存在着工业过程复杂、数学模型难以确定的系统，智能控制理论的产生正是针对被控对象、环境、控制目标或任务的复杂性提出的。

1987年智能控制正式成为一门独立的学科，它是人工智能、运筹学和自动控制理论等多门学科相结合的交叉学科。

它与传统控制的主要区别在于可以解决非线性模型化系统的控制问题。

就目前而言，智能控制是解决传统过程控制局限性问题和提高控制质量的一个重要途径。

在各种仪表高速发展的今天，控制装置己经不是主要问题，影响被控对象性能指标的主要因素取决于控制器本身，控制器本身的智能化设计将直接影响产品的质量和生产率。

1.2电加热炉简介

电加热炉是工业生产过程和实验室里广泛使用的加热设备，是将电能转换为热能的能量转换装置。

布置在炉内的加热元件将电能转化为热能，通过辐射或对流的方式将热能传递给加热对象，从而改变对象的温度。

通常的工业过程都对炉温的控制提出了一定的要求，这就需要对电加热炉进行控制，调节它的通电强度来改变它输出的热能。

电加热炉具有结构简单、无污染、自动化程度高等特点。

与传统的以煤和石化产品为燃料的锅炉相比还具有基本投资少、占地面积小、操作方便、热效率高、能量转化率高等优点。

电加热炉控制作为过程控制的一个典型，动态特性具有大惯性大延迟的特点，而且伴有非线性。

其温度特性曲线如图1.1所示。

图1.1电加热炉温度特性曲线

最近几年来，随着工业的快速发展，需要消耗大量的能源，并且环境污染问题越来越突出，节省能源、保护环境己被人们所接受，成为今后科学技术发展的方向。

因此，通过国内加热技术在工业行业的应用情况的总结及对比分析，可以预见出国内加热炉的发展方向及趋势。

对于现在讲品种、讲效益的时代，一个加热炉的自动化水平的高低和加热形式的多样性，决定了该加热炉适应的生产行业。

但是随着计算机控制技术和电子技术的发展，用计算机来控制加热炉的智能控制系统进行加热己成为一个新的发展方向。

国内各种形式的加热炉发展到现在，还不能讲哪一种形式是最先进、最成熟的，都多多少少存在一些问题，还有待我们去探索，如各热工参数之间和设计结构之间的定量关系，控制系统和调节系统的最优化，但计算机控制加热炉系统是一种发展方向。

[2]

1.3智能温度控制系统

在工业生产过程中，控制对象各种各样，温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。

在生产过程中，为了高效地进行生产，必须对它的主要参数，如温度、压力、流量等进行有效的控制。

温度控制在生产过程中占有相当大的比例，其关键在于测温和控温两方面。

温度测量是温度控制的基础，技术己经比较成熟。

基于控