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1、东华理工大学长江学院毕业设计(论文) 摘要东华理工大学毕业设计题目: 基于单片机的温度控制系统的研究 英文题目:Design of Temperature Control System Based on SCM 作者: XXXXXXX - 3 -摘 要单片微型计算机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的,由于它具有体积小、功能强、性价比高等特点,把单片机应用于温度控制中,采用单片机做主控单元,无触点控制,可完成对温度的采集和控制的要求。所以广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、机器人、工业控制等诸多领域,使产品小型化、智能化,既提高了产品的功能和质量,又降低了成本,简化了设计。本文主要介绍
2、单片机在热处理炉温度控制中的应用,对温度控制模块的组成及主要所选器件进行了详细的介绍。并根据具体的要求本文编写了适合本设计的软件程序。温度控制在热处理工艺过程中,是一个非常重要的环节。控制精度直接影响着产品质量的好坏。本文研究的电炉是一种具有纯滞后的大惯性系统,传统的加热炉控制系统大多建立在一定的模型基础上,难以保证加热工艺要求。因此本文将模糊控制算法引入传统的加热炉控制系统构成智能模糊控制系统。关键词:单片机;热处理温度控制;模糊 PID。东华理工大学长江学院毕业设计(论文) 东华理工大学长江学院毕业设计(论文) Abstract东华理工大学长江学院毕业设计(论文) AbstractThe
3、single slice of microcomputers emerges with development of very large scale integration technology, because it has small , the function is strong , high characteristic of cost performance, applies the one-chip computer to temperature control, adopt the one-chip computer to do the top management unit
4、, control contactlessly , can finish the requisition for collection and control of temperature . So apply to such a great deal of fields as electronic instrument , household appliances , energy-conservation fitting , the robot , industrial control ,etc. extensively, make the products miniaturized ,
5、intelligented , has already improved the function and quality of the products, have lower costs again, has simplified and designed. This text introduces the application of the one-chip computer in the temperature control of heat-treatment furnace mainly, composition and selecting to introduce the de
6、tailed one with device mainly of the temperature control module . And has written the suitable software procedure originally designed according to the concrete demand this text. Temperature in heat treatment craft is very important. Control precision effect directly the quality of the product. The e
7、lectric stove is a kind pure great inertia system, and the traditional heat control system is based on some certain model, so is hard to satisfy the technological requirement.This paper will adopt fuzzy control algorithm to build a intelligent fuzzy control system.Keyword:SCM;Temperature control;Fuz
8、zy PID.东华理工大学长江学院毕业设计(论文) 目录目 录第1章 绪论11.1 引言11.2 控制器发展现状11.2.1 PID 控制器的发展现状11.2.2 模糊 PID 控制21.2.3 模糊自整定 PID 控制21.3 电炉采用模糊自整定 PID 控制的可行性3第2章 方案简介42.1 课题背景与意义42.2 系统方案概述52.3 系统设计方案6第3章 系统硬件和电路设计73.1引言73.2 系统的总体结构73.3 温度检测电路83.3.1 温度传感器83.3.2 测量放大器的组成83.3.3 热电偶冷端温度补偿方法93.4 多路开关的选择93.5 A/D转换器的选择及连接103.6
9、 单片机系统的扩展113.6.1 系统扩展概述113.6.2 常用扩展器件简介123.7 存储器的扩展133.7.1 程序存储器的扩展133.7.1.1只读存储器简介133.7.1.2 EPROM2764简介133.7.2 数据存储器的扩展153.7.2.1数据存储器概述153.7.2.2静态RAM6264简介153.7.2.3数据存储器扩展举例153.8 单片机I/O口的扩展(8155扩展芯片)163.8.1 8155的结构和引脚163.8.2 8155的控制字的及其工作方式173.8.3 8155与8031的连接183.9 看门狗、报警、复位和时钟电路的设计193.9.1看门狗电路的设计1
10、93.9.2报警电路的设计203.9.3复位电路的设计203.9.4 时钟电路的设计213.10 键盘与显示电路的设计223.10.1 LED数码显示器的接口电路223.10.2键盘接口电路233.11 DAC7521数模转换接口243.12 隔离放大器的设计253.13 可控硅调功控温263.13.1过零触发调功器的组成253.13.2主要电路介绍273.14 单片机开关稳压电源设计28第4章 系统软件设计304.1 主要程序的框图30 4.1.1主程序框图30 4.1.2显示子程序31 4.1.3键盘中断服务子程序32 4.1.4恒温及升温测控子程序33 4.1.5降温测控子程序344.2
11、 模糊自整定 PID 控制算法35参考文献38设计总结38致谢40附录41东华理工大学长江学院毕业设计(论文) 绪论第1章 绪论1.1 引言工业生产中使用的热处理设备种类繁多,如窖炉、鼓风炉、烘炉、退火炉、锅炉等。如果按加温方法分类,可将热处理设备分为两大类1 电热炉 这类设备通过电热元件通电发热而升温,调节加入炉子的电功率则改变炉内的温度。电功率调节一般采用接触器通断控制、晶闸管移相触发或通断控制。这一类设备在工厂占有相当大的比例。2 燃料炉 这类设备通过燃烧燃料发热而升温,调节加入炉子的燃料量则改变炉内的温度。如锅炉、焦炉等。常用燃料有煤、煤气、重油等。燃料量的调节通常利用阀门、翻板等实现
12、。这类设备在工厂中也占有较大比例热处理设备虽然种类繁多,控制方法各有差异,但对他们采用微机控制时,控制原理和方法是基本相同的。电炉是热处理生产中应用最广的加热设备,通过布置在炉内的电热元件将电能转化为热能,借助辐射与对流的传热方式加热工件。通常可用以下公式定性描述 (1-1)式中 X电炉内温升(指炉内温度与室温温差) K放大系数 t加热时间 T时间系数 V控制电压0纯滞后时间但在实际热力过程中,由于被加热金属的导热率、装入量以及加热温度等因素的不同,直接影响着 K 、T 、0等参数的变化,因此电炉本身具有很大的不确定性。温度控制在热处理工艺过程中,是一个非常重要的环节。控制精度直接影响着产品质
13、量的好坏。根据不同的目的,将材料及其制件加热到适宜的温度。1.2 控制器发展现状1.2.1 PID 控制器的发展现状在过去的 50 年,调节PID控制器参数的方法获得了极大的发展。其中有利用开环阶跃响应信息,如 Coon-Cohen 响应曲线法;还有使用Nyquist 曲线法的,如Ziegler-Nichols 连续响应法。然而这些调节方法只识别了系统动态信息的一小部分,不能理想的调节参数。随着计算机技术的发展,人们利用人工智能的方法将操作人员的调整经验作为知识存入计算机中,根据现场实际情况,计算机能自动调整 PID 参数。这样能实现自动调整、短的整定时间、简便的操作,改善响应特性而推动了自整定 PID控制技术的发展。自整定技术可追溯到 50 年代自适应控制处于萌芽时期,60 年代国外有人设计了一种自动调节式的过程控制器,因其价格高、体积大、可靠性差而未能商品化。80 年代由于适用的控制理论的完善以及高性能微机的使用,才使得自整定控制器得以开发,PID 控制器参数的自动整定技术设想已慢慢实现。电炉温度控制技术发展日新月异,从模拟 PID、数字 PID 到最优控制、自适应控