基于单片机的电阻炉温度控制系统设计

论文编号:JD531 论文字数:19121,页数:48  程序:汇编

 摘   要
 单片机技术已成为现代电子技术、计算机应用、自动控制与计量测试技术中日益普及的一项新技术。单片机具有集成度高、功能强、可靠性高、结构简单、易于掌握、应用灵活和价格低等优点，在工业控制、机电一体化、智能仪表、通信、家用电器等诸多领域中得到了广泛应用。本文介绍的是以集成单片机芯片为控制核心的炉温控制系统的设计。说明单片机在温度控制中对数据的采集、处理及相关的接口电路,分析系统的软、硬件结构及其工作原理。另外，设计中还充分考虑了系统的抗干扰问题。通过简化电路，使用监控复位芯片和光电耦合器以及其它相应的保护电路，提高了系统的抗干扰能力。该系统对电阻炉温度进行控制，工作稳定可靠，能实现控制精度的要求。整个系统使用范围广，只需要改变相应的功率驱动模块就能满足不同的控制要求。整个系统具有体积小、成本低、功能强等特点。系统主要由以下几部分组成：温度检测；信号放大；A/D转换；单片机8051的数据处理；驱动电路。
关键词: 电阻炉；温度控制；单片机；热电偶；晶闸管。       

控制任务"
 本设计的控制对象是一个功率为2KW的单向电阻炉，要求温度在0～1000℃范围内可调。系统的主要控制任务是：
 ① 电阻炉温度的检测；
 ② 电阻炉温度的闭环控制；
 ③ 对温度控制采用PID算法，各参数检测值超过额定值时进行报警；
 ④ 显示控温时的实际温度与恒温时间。
 (2) 设计要求
 系统的设计要求如下：
 ① 温度超调量：δ≤10%；
 ② 恒温误差（静差）：s：±4℃；
 ③ 恒温值：400～600℃；
④ 恒温时间：1800～3600s。

目 录
1 系统概述   1
1.1 系统的总体控制方案   1
1.2 系统的控制任务   2
1.3 微处理器和外围设备的选择   2
1.4 控制算法的确定   3
2 系统硬件设计   4
2.1 传感器及小信号放大电路的设计   4
2.1.1 传感器的设计   4
2.1.2 小信号放大电路的设计   6
2.2 数据转换模块的设计  9
2.2.1 A/D转换芯片介绍   9
2.2.2 ADC0809与8051接口电路   12
2.3 键盘、显示模块的设计   13
2.3.1 8279简介   13
2.3.2 8279与8051的接口电路    14
2.4 LED显示器设计   16
2.5 8051单片机介绍   17
2.5.1 MCS—51系列单片机简介 17
2.5.2 8051各引脚及功能  18
2.5.3 8051存储器结构  19
2.5.4 8051的时钟电路   20
2.5.5 8051的复位电路  21
2.6 温度控制电路设计  21
2.7 报警模块的设计  23
3 系统软件设计   25
3.1 设计要求  26
3.2 程序设计   26
4 系统抗干扰技术  40
结 论   42
致 谢  43
参考文献  44
附录:原理图   45