此，单片机对温度的控制问题 是个工业生产中经常会遇到的问题。 ， 第二章系统方案的设计 这次课程设计题目为热电偶构成的热处理炉的温度控制系统， 技术要求设定温度范围为 温度显示为 到设定温度报警 热处理炉炉温控制系统的控制过程是单片机定时对炉温进行检测，经 转换芯片得到相应的数字量，经过计算机进行数据转换，得到应有的控制量，去 控制加热功率，从而实现对温度的控制。如下图所示 进行系统设计时应考虑如下问题 炉温变化规律的控制，即炉温按预定的温度时间关系变化。 制系统可靠复位，重新投入正常运行。 图看门狗电路 显示电路 单片机与显示器的接口电路图 图内部逻辑结构及引脚 图用组成多位静态显示器接口 目录 第章设计背景及设计意义„„„„„„„„„„„„„„„ 第二章系统方案设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 第三章硬件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 温度检测和变送器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 温度控制电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 转换电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 报警电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 看门狗电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 显示电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 采用常规仪表加接触器的断续控 制，随着科技进步和生产的发展，这类设备对温度的控制要求越来越高，除控温 精度外，对温度上升速度及下降速度也提出了可控要求，显而易见常规控制难于 满足这些工艺要求。随着微电子技术及电力电子技术的发展，采用功能强体积 小价格低的智能化温度控制装置控制加热炉已成为现实。 自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用，温度控制 是控制系统中最为常见的控制类型之。随着单片机技术的飞速发展，通过单片 机对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的个重要发展方向。在现代 化的工业生产中，电流电压温度压力流量流速和开关量都是常用的主 要被控参数。例如在冶金工业化工生产电力工程造纸行业机械制造和 食品加工等诸多领域中，人们都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。对工件的处理温度要求严格控制，计算机电源电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 第四章软件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 软件实现方法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 总体程序流程图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 程序清单„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 第五章设计感想„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 第六章参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 第七章附录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 硬件清单„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 硬件布线图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 第章设计背景及研究意义 机械制造行业中，用于金属热处理的加热炉，需要消耗大量的电能，而且温 度控制是纯滞后的阶惯性环节。现有企业引脚封装，其主 要性能指标如下 分辨率为位二进制数 电压范围在，对应值 每路转换完成时间 可分时进行路转换 工作频率本电路由端输出经分频后 得到。 引脚功能如下 路模拟电压输入用端 位数字输出线，输出位转换值 启动转换端 转换完成端 允许数字量输出信号 时钟 地址选择线 地址锁存允许输入信号。 转换器与放大电路连接较简单，运放接成比例放大 形式，放大倍数可调，总体转换与接口电路如下 报警电路 报警电路的作用主要是在温度超过规作时有频率稳定持续的灯光闪 动。 提供开发控件，可启动看门狗功能停止看门狗功能设置 串口还是并口。 有两种型号的控制卡，有自带转的功能的控制卡。 现以监控电路为例见图来说明看门狗硬件电路的工作过 程，我们知道，是种性能优良的低功耗监控电路芯片，其内部电 路由上电复位可重触发看门狗定时器及电压比较器等组成。只 要在秒时间内检测到引脚有高低电平跳变信号，则看门狗定时器清 零并重新开始计时若超出秒后，引脚仍无高低电平跳变信号，则看 门狗定时器溢出，引脚输出低电平，进而触发手动复位引脚，使 复位，从而使看门狗定时器清零并重新开始计时，引脚输出高电平， 的复位输出引脚输出大约毫秒宽度的低电平脉冲，使单片机控 的温度或低于下限温度或达到预定 温度时，报警子程序就会控制报警信号的输出，温度低与或高于规定的温度范围 以及达到规定的温度时，音频装置就会发出不同频率的告警信号，同时相应的 显示，到底是高了还是低了，以便与自动调节。报警电路如下图 图报警电路 看门狗电路 计算机看门狗控制卡是为了使计算机或工控机在系统出现异 常时，能自动控制计算机进行重新启动，使系统恢复正常运行， 保证系统小时不间断正常工作。该控制卡可运用于无人职守 的场所。像采用计算机作为存储设备的数字硬盘录像系统，公路 卡口监控记录设备等。 特点 可固定在计算机内部并且不占用计算机任何插槽。 借电方便，可利用计算机本身的软驱电源接口。 通过计算机并口或者串口跟计算机通讯。 计算机操作系统发生死机后，秒时间可设置内控制卡 控制计算机重新启动。 控制卡内有信号灯，在正常换芯片得到相应的数字量，经过计算机进行数据转换，得到应有的控制量，去 控制加热功率，从而实现对温度的控制。如下图所示 进行系统设计时应考虑如下问题 炉温变化规律的控制，即炉温按预定的温度时间关系变化。 温度控制范围如，这就涉及到测温元件电炉功率的选择等。 控制精度超调量等指标，这涉及到转换精度控制规律选择等。 温控系统主要由温度传感器温度调节仪执行装置被控对象四个部分组 成，其系统结构图如图所示。被控制对象是大容量大惯性的电热炉温度对象， 是典型的多阶容积迟后特性，在工程上往往近似为包含有纯滞后的二阶容积迟 后由于被控对象电容量大，通常采用可控硅作调节器的执行器，其具体的电路 图如图所示。 调节加热炉的温度，在工业上是通过在设定周期范围内，将电路接通几个周 波，然后断开几个周波，改变晶管在设定周期内通断时间的比例，来调节负载 两端交流平均电压即负载功率，这就是通常所说的调功器或周波控制器调功器 是在电源电压过零时触发晶闸管导通的，所以负载上得到的是完整的正弦波，调 节的只是设定周期内导通的电压周波。如图所示，设周期内导通的周期 的波数为，每个周波的周期为，则调功器的输出功率为为 设定周期内电压全通过时装置的输出功率。冲控制。该触发脉冲由 用软件在引脚上产生，在过零同步脉冲同步后经光电耦合管和驱动器输出送 到可控硅的控控制系统的制极上。 图调温电路 转换电路 是种比较典型的位通道逐次逼近式转换器，工艺， 可实现路模拟信号的分时采集，片内有路模拟选通开关，以及相应的通道地 址锁存用译码电路，其转换时间为左右，采用双排的主 要被控参数。例如在冶金工业化工生产电力工程造纸行业机械制造和 食品加工等诸多领域中，人们都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。对工件的处理温度要求严格控制，计算机温度控制系统 使温度控制指标得到了大幅度提高。采用单片机来对温度进行控制，不仅 具有控制方便组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技 术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题 是个工业生产中经常会遇到的问题。 ， 第二章系统方案的设计 这次课程设计题目为热电偶构成的热处理炉的温度控制系统， 技术要求设定温度范围为 温度显示为 到设定温度报警 热处理炉炉温控制系统的控制过程是单片机定时对炉温进行检测，经 转换 制系统可靠复位，重新投入正常运行。 图看门狗电路 显示电路 单片机与显示器的接口电路图 图内部逻辑结构及引脚 图用组成多位静态显示器接口 目录 第章设计背景及设计意义„„„„„„„„„„„„„„„ 第二章系统方案设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 第三章硬件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 温度检测和变送器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 温度控制电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 转换电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 报警电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 看门狗电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 显示电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 换芯片得到相应的数字量，经过计算机进行数据转换，得到应有的控制量，去 控制加热功率，从而实现对温度的控制。如下图所示 进行系统设计时应考虑如下问题 炉温变化规律的控制，即炉温按预定的温度时间关系变化。 温度控制范围如，这就涉及到测温元件电炉功率的选择等。 控制精度超调量等指标，这涉及到转换精度控制规律选择等。 温控系统主要由温度传感器温度调节仪执行装置被控对象四个部分组 成，其系统结构图如图所示。被控制对象是大容量大惯性的电