基于单片机的电加热炉温度控制系统设计

基于单片机的电加热炉温度控制系统设计(论文16000字)
摘  要
随着科学技术的发展和工业生产水平的提高，电加热炉已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用。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字模型，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。
本课题设计是一种基于单片机的电加热炉温度控制系统，通过采用硬件与软件的结合实现对电加热炉温度的自动控制。本控制对象电阻加热炉功率为800W，由220V交流电供电，采用双向可控硅进行控制，利用双向可控硅的通断特性来决定加热电路的通电与断电。该系统具有硬件成本低，控温精度高，可靠性好，抗干扰能力强等特点。

关键词：电加热炉  单片机  温度控制  双向可控硅
 
Design of Temperature Control System of an Electric Heating Furnace Based on Single-Chip Microcomputer
Abstract
With the development of scientific and technological and the raising level of industrial production, electric heating furnace has been widely used in metallurgy, chemical industry, machinery and other industrial control. For such a control object which has nonlinear, large delay, large inertia, time variability, warming one-way and other characteristics, it is difficult to establish a precise digital model with mathematical method, and therefore using traditional control theory and methods is difficult to achieve a good control effect.
Single-Chip Microcomputer are widely used in industrial control systems, intelligent instrumentation and many other areas. with advantages of its high reliability, high performance and low cost, easy control and flexibility, Using Single-Chip Microcomputer to control furnace temperature, you can improve the quality of control and the level of automation.
The design of this project is a Electric furnace temperature control system based on single chip. it uses a combination of hardware and software to achieve automatic control of electric heating furnace temperature. The power of the control object resistance furnace is 800W, supplied by 220V AC, controlled by triac, using the characteristics of triac-off to determine the heating circuit which is powered up and down. The system has a low cost of hardware, high precision temperature control, reliability, anti-interference ability and other characteristics.

Keywords: Electric heating furnace; Single-Chip Microcomputer; Temperature control; Triac.
 

目  录
摘  要    I
ABSTRACT    II
第一章  绪  论    1
1.1  本课题的研究背景及意义    1
1.2  单片机简述    2
1.2.1  单片机的组成与结构    2
1.2.2  AT89C51单片机介绍    2
1.3  PID控制算法    6
1.4  本课题的内容    8
第二章  系统分析与总体设计    9
2.1  系统要求    9
2.2  总体设计方案    9
2.2.1  基本模块设计方案论证与比较    9
2.3  硬件功能分析    11
2.4  软件模块分析    11
2.5  系统设计的相关技术介绍    11
2.5.1  软件设计开发环境Keil    11
2.5.2  Proteus简介及使用    12
2.5.3  MATLAB仿真    13
第三章  电加热炉温度控制系统硬件电路设计    15
3.1  单片机模块设计    15
3.2  液晶显示模块设计    16
3.3  声光报警模块设计    17
3.4  功率控制电路    17
3.4.1  光电偶合器的选择    18
3.5  温度传感器的选择    18
第四章  电加热炉温度控制系统软件设计    20
4.1  主程序模块    20
4.2  温度采集子程序    21
4.3  报警子程序    21
4.4  系统PID子程序    22
第五章  系统调试    23
5.1  仿真过程    23
5.2  仿真电路图    23
5.3  仿真结果    24
5.4  系统控制算法仿真    25
5.4.1  飞升曲线    25
5.4.2  PID算法仿真    25
5.4.3  PID仿真分析    26
5.5  系统小结与分析    26
致  谢    28
参考文献    29
附  录    31