基于单片机的电加热炉温度控制系统设计47.
基于单片机的电阻炉温度控制系统设计
基于单片机的电阻炉温度控制系统设计一、引言电阻炉是一种广泛应用于工业生产中的加热设备，其温度控制的准确性对于工艺过程的稳定和产品质量的保证至关重要。
本文将基于单片机设计一个电阻炉温度控制系统，通过采集温度传感器的信号，用单片机控制加热器的工作状态，实现对电阻炉温度的精确控制。
二、系统结构设计本系统由四个模块组成：温度采集模块、温度控制模块、显示模块和控制模块。
1.温度采集模块：使用一个高精度的温度传感器，如PT100，将电阻炉内部的温度转化为电压信号。
该信号经过模拟转数字转换器（ADC）转换为数字信号，传输给单片机。
2.温度控制模块：根据温度采集模块传输的信号，单片机通过PID算法计算出控制值，并输出PWM信号控制加热器的工作状态。
PID算法可根据实际情况进行参数调整，以达到系统稳定的控制效果。
3.显示模块：采用数码管或液晶显示器显示当前电阻炉的温度值，方便操作员实时监测电阻炉的运行状态。
4.控制模块：可以通过按钮或者触摸屏等方式进行设定和调整控制参数，例如设定温度范围、PID参数调节等。
三、系统工作原理1.系统初始化：单片机启动后，进行相应的外设初始化和参数设定，包括温度采集模块的配置、PID参数的设定、显示模块的显示等。
2.温度采集与转换：通过温度传感器采集电阻炉内部的温度信号，将其转化为模拟电压信号。
利用ADC将模拟信号转换为数字信号，并传输给单片机进行处理。
3.PID算法计算：单片机根据采集到的温度值，通过PID算法计算出控制值。
PID控制算法通常包括比例系数（P）、积分系数（I）和微分系数（D）三个参数的调整，根据实际情况进行调节以达到控制精度和稳定性要求。
4.PWM输出控制：根据PID算法计算得到的控制值，单片机输出对应的PWM信号。
该信号通过驱动电路控制加热器的工作状态，调整和维持电阻炉的温度。
5.温度显示：单片机将当前的温度值通过显示模块进行显示，使操作员能够实时监测到电阻炉的温度。
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。
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基于单片机的炉温温度控制系统设计
摘要在工业生产过程中，往往需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉的温度进行检测和调节，因此需要一种合适的系统对其温度进行精确控制。
由于单片机具有低功耗、高性能、可靠性好、易于产品化等特点，因此采用单片机对温度进行控制不仅节约成本，控制方法灵活多样，并且可以达到较高的控制精度，从而能够大大提高产品的质量，因此单片机被广泛应用在中小型控制系统中。
自动控制技术尤其是温度控制技术在国内外得到广泛的应用和发展。
时滞效应始终困扰着其实际应用，为此人们发明了多种控制方法来解决时滞问题，例如比例控制方式、DDC控制方式。
本文将针对一种温度控制方式进行学习，并设计一个以AT89S52单片机为核心、利用新型集成化智能1-Wire总线数字温度传感器DS18B20实现的温度采集控制系统，同时还阐述了直接数字控制（DDC）控制算法。
本系统按照模块化程序设计思想，完成了对系统软件部分的设计，给出了各个功能模块的设计思想和流程图。
温度采集控制系统不但能够准确地进行温度数据的采样转换，稳定进行升温、恒温的控制过程，而且可以记录温度—时间对应关系，并以现今广泛使用的液晶显示器作为输出设备，使数据读取更加直观。
现场仿真表明，该系统在测试过程中工作稳定，满足设计要求。
本设计采用以8位AT89S52单片机作为系统的CPU。
使用电加热器升温，配合键盘输入，液晶显示器显示。
具有硬件结构简单、人机界面友善、管理功能健全、系统可靠性高、记录数据准确、使用维护方便等优点。
关键字：温度采集系统；单片机；DS18B20；温度控制The Design of Furnace Temperature Control System Based onSingle Chip MicrocomputerAbstractIn the industrial production process, often require various types of furnace, heat treatment furnace, reactor temperature detection and regulation, so it needs a proper system of precise control of its temperature. as low power consumption single chip, high performance, reliability, easy-to-market commodity and so on, so to control the temperature using SCM not only save on cost, control method of flexible and diverse, and can achieve higher precision, which can greatly enhance the quality of the product, so SCM is widely used in the Small control system.The automatic control technique is a temperature particularly controls technique at domestic and international get the extensive application with develop. Time postpone effect perplex always in fact on the occasion of applied, for this person invents various controls method to resolve the problem of Time postpone. This paper introduces a design of temperature data acquisition system based on single-chip AT89S52. The system collects temperature data through 1-Wire Digital Thermometer DS18B20, and the control algorithm of DDC parameters is presented.This system according to mold a design for turning procedure design toughing, completing to system software part of designs, giving each function mold piece thought with flow chart. A function temperature control system can proceed accurately the data adopts the kind converts, stabilizing the proceeding heat, the control process of the constant temperature, and can satisfy completely to the request of the system accuracy. and can show them to the operators by the way of the Liquid Crystal Display. This system used the present the usage the LCD and actions output equipments, make data kept the view more. The results of the simulation show that the system works stably and meets the expected design requirements.The temperature data acquisition and control system adoption with 8 bit AT89S52 single a machine for system CPU. The usage electricity heating apparatus heats, matching with the keyboard importation, displays with the LCD. It has simple structure, high system reliability, and the data recorded are reliable and the operation and maintenance are convenient.Key words: temperature data acquisition system; single-chip; DS18B20; temperature control目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 选题的目的和意义 (2)1.3 炉温控制的国内外研究现状及发展趋势 (2)1.4 本系统的任务和本文的主要内容 (4)2 系统总体分析与设计 (5)2.1 系统方案选择 (5)2.1.1 主控芯片单片机的选型 (5)2.1.2 温度传感器的选择 (5)2.2 系统的组成和工作原理 (6)2.3 系统主要元件介绍 (7)2.3.1 AT89S52单片机简介 (7)2.3.2 1602液晶显示器 (10)2.3.3 DS18B20数字温度传感器 (14)2.3.4 固态继电器 (18)2.4 本章小结 (19)3 硬件系统设计 (20)3.1 单片机的最小应用系统 (20)3.2 温度采集转换系统 (21)3.3 升温驱动控制系统 (22)3.4 键盘显示系统 (23)3.5 报警系统 (25)3.6 系统电源模块 (26)3.7 本章小结 (27)4 软件系统设计 (28)4.1 软件总体设计 (28)4.2 系统初始化函数 (29)4.3 控制函数 (30)4.4 读温度子程序 (31)4.5 键盘显示函数 (32)4.6 时间函数 (33)4.7 本章小结 (34)5 系统的调试与仿真 (35)5.1 软件调试 (35)5.2 硬件调试 (36)5.3 本章小结 (37)6 结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录1 (1)附录2 (18)1 绪论1.1 课题背景及时准确地得到温度信息并对其进行适时的控制，在许多工业场合中都是重要的环节。
基于单片机的电热水器温度控制系统设计
摘要随着科学技术和生产的快速发展，在生活中，温度成为了频繁出现的词汇。
温度测量与控制也成为了生活生产中重要的一部分。
在化工、石油、冶金等生产领域的物理过程和化学反应中，温度往往是一个很重要的量，需要准确地加以控制。
除了这些部门之外，温度控制系统还广泛应用于其他领域，是用途很广的一类工业控制系统。
本文所设计的电热水器温度控制系统就采用AT89C51单片机为控制核心，利用AT89C51现有的接口来连接外围硬件模块,并通过DS18B20温度传感器准确的检测出当前的温度、DS1302实时时钟芯片实现显示时间的功能，并将所测到的温度数据传送给单片机进行分析处理。
并由LCD1602液晶屏显示温度值及实时时间。
其中，系统软件设计中，分别预先设计好所需温度的上下限数值，并通过该上下限控制蜂鸣器的报警，再通过继电器的通断来决定电热丝是否加热，实现对温度的简单控制，达到预先设置范围内。
关键词：AT89C51单片机，温度控制，LCD显示AbstractWith the rapid development of science and technology and production, andin life, the temperature has become a frequently occurring words. Temperature measurement and control of production has also become an important part of life. Physical processes and chemical reactions in the chemical, petroleum, metallurgy and other production areas, the temperature is often a very important quantity that needs to be controlled accurately. In addition to these sectors, the temperature control system is also widely used in other areas, is a very versatile class of industrial control systems.In this paper, the design of the electric water heater temperature control system using AT89C51 microcontroller core, use AT89C51 existing interfaces to connect peripheral hardware module, and through DS18B20 temperature sensor accurately detects the current temperature, DS1302 real-time clock chip display function, and the measured temperature data to the microcontroller for analysis. By LCD1602 display and real-time temperature. Among them, the system software design, pre-designed upper and lower limit values were good the desired temperature, and through the upper and lower control buzzer alarm, and then through the relay off to determine whether the heating wire heating, simple control of the temperature reach the pre-set range.Keywords: AT89C51 microcontroller, temperature control, LCD display目录第一章绪论 (5)1.1引言 (5)1.2研究的背景及意义 (5)1.3本文的主要研究内容和研究对象 (6)第二章基于单片机的电热水器温度控制系统设计 (7)2.1电热水器控制系统功能说明 (7)2.2整体设计方案 (7)第三章系统硬件结构设计 (8)3.1系统整体设计线路图 (8)3.2最小系统介绍 (8)3.3温度采集电路方案 (11)3.4继电器控制电路 (15)3.5键盘电路 (15)3.6实时时钟电路 (16)3.7显示电路 (18)3.8 温度报警电路 (24)第四章系统软件设计 (25)4.1 编程软件及编程语言的介绍 (25)4.2主程序工作流程图 (25)4.3 各模块子程序流程图 (27)第五章系统的仿真 (28)5.1 仿真软件 (28)5.2 系统的仿真运行与分析 (29)第六章总结与展望 (31)参考文献 (32)致谢 (33)毕业设计小结 (34)附录 (35)附录一：电热水器温度控制系统电路图 (35)附录二：系统软件编程 (35)第一章绪论1.1引言热水器是一种可供浴室，洗手间及厨房使用的家用电器。
基于单片机PID算法的电加热炉温度控制系统设计
基于单片机 PID算法的电加热炉温度控制系统设计摘要：电加热炉的温度控制具有升温单向性，大惯性，时变性，纯滞后等特点，其控温过程存在非线性波动等问题。
本文采用AT89C51单片机基于PID算法设计了一种电加热温度控制系统。
仿真实验表明，本系统能够有效提高电加热炉温度控制的鲁棒性，符合新形势下对炉温调控的实际需求。
关键词：电加热炉；温度控制；单片机；PID算法1引言电加热炉在冶金、化工、机械等领域具备广泛的用途，但是它是一个多时变、存在物理耦合、本质非线性的复杂系统，传统的基于滞后反馈的控制律无法平衡炉温检测与炉温调控之间的时间同步关系，容易造成整个加热炉炉温调控系统的温度非线性波动、间歇性振荡，引起炉温调控器的参数变化。
因此提高电加热炉的温度控制水平，是当今工业控制技术的主要研究方向之一。
常规控制方法难以实现较高的控制精度和响应速度。
相比之下，经典的增量PID控制算法，无需针对控制对象建立数学模型，便可实现较发复杂系统的精确控制。
本文基于PID算法，提出设计了一套电加炉控制方法，核心控制芯片采用AT89C51系列单片机，具备数据采集、调控、显示、报警等多项功能，实现了对温控系统的设计和模拟仿真，能有效改善电加热炉温度控制系统的性能。
2总体方案设计本系统采用以AT89C51单片机为核心的温度控制系统，通过温度传感器PT100采样实时温度，并通过变送器将温度最终转换为电压信号通过A/D转换器0808将其转换为数字信号，送入单片机与给定值进行比较，运用PID算法得出控制结果，送显示并进行控制（图1）。
图1 系统总体设计方案图2.1系统硬件选择单片机是指将微处理器、存储器和输入/输出接口电路集成在一块集成电路芯版上的单片微型计算机。
单片机主要应用于工业控制领域，用来实现对信号的检测、数据的采集以及对应用对象的控制。
它具有体积小、重量轻、价格低、可靠性高、耗电少和灵活机动等许多优点。
单片机是微型计算机的一个重要分支，特别适合用于智能控制系统。
基于PLC控制的加热炉温度控制系统设计
课程设计姓名张镇炀学号********班级电气优创0801摘要温度控制系统广泛应用于工业控制领域，如钢铁厂、化工厂、火电厂等锅炉的温度控制系统，电焊机的温度控制系统等。
加热炉温度控制在许多领域中得到广泛的应用。
这方面的应用大多是基于单片机进行PID 控制, 然而单片机控制的DDC 系统软硬件设计较为复杂, 特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处, PLC 在这方面却是公认的最佳选择。
加热炉温度是一个大惯性系统，一般采用PID调节进行控制。
随着PLC功能的扩充在许多PLC控制器中都扩充了PID 控制功能, 因此在逻辑控制与PID控制混合的应用场所中采用PLC控制是较为合理的。
本设计是利用西门子S7-300PLC控制加热炉温度的控制系统。
首先介绍了温度控制系统的工作原理和系统的组成，然后介绍了西门子S7-300PLC和系统硬件及软件的具体设计过程。
关键词：西门子S7-300PLC，PID，温度传感器，固态继电器目录摘要 (I)Abstract ........................................... 错误!未定义书签。
第一章引言 ....................................... 错误!未定义书签。
1.1 系统设计背景............................... 错误!未定义书签。
1.2 系统工作原理 (IV)1.3 系统设计目标及技术要求 (IV)1.4 技术综述 (IV)第二章系统设计 (V)2.1 控制原理与数学模型 (V)2.1.1 PID控制原理 (V)2.1.2 PID指令的使用注意事项 (VIII)2.2 采样信号和控制量分析 (IX)2.3 系统组成 (IX)第三章硬件设计 ................................................... X I3.1 PLC的基本概念 (XI)3.1.1 模块式PLC的基本结构 (XII)3.1.2 PLC的特点 (XIII)3.2 PLC的工作原理 (XIV)3.2.1 PLC的循环处理过程 (XIV)3.2.2 用户程序的执行过程 (XVI)3.3 S7-300 简介 (XVI)3.3.1 数字量输入模块 (XVII)3.3.2 数字量输出模块 (XVII)3.3.3 数字量输入/输出模块 (XVII)3.3.4 模拟量输入模块 (XVII)3.3.5 模拟量输出模块 (XVIII)3.4 温度传感器 (XVIII)3.4.1 热电偶 (16)3.4.2 热电阻 (17)3.5 固态继电器 (XX)3.5.1 概述 (18)3.5.2 固态继电器的组成 (18)3.5.3 固态继电器的优缺点 (19)第四章软件设计 ................................................. X XII4.1 STEP7编程软件简介 (XXII)4.1.1 STEP7概述 (XXII)4.1.2 STEP7的硬件接口 .......................... .. (XXII)4.1.3 STEP7的编程功能 (XXII)4.1.4 STEP7的硬件组态与诊断功能 (XXIII)4.2 STEP7项目的创建 (XXIV)4.2.1 使用向导创建项目 (XXIV)4.2.2 直接创建项目 (XXIV)4.2.3 硬件组态与参数设置 (XXIV)4.3 用变量表调试程序 (XXVI)4.3.1 系统调试的基本步骤 (XXVI)4.3.2 变量表的基本功能 (XXVII)4.3.3 变量表的生成 (XXVIII)4.3.4 变量表的使用 (XXVIII)4.4 S7-300的编程语言 (XXIX)4.4.1 PLC编程语言的国际标准 (XXIX)4.4.2 STEP7中的编程技术 (XXX)结束语 ......................................................... X XXIV 致谢 (33)参考文献 (34)附录 (35)1.1系统设计背景近年来，加热炉温度控制系统是比较常见和典型的过程控制系统，温度是工业生产过程中重要的被控参数之一，冶金﹑机械﹑食品﹑化工等各类工业生产过程中广泛使用的各种加热炉﹑热处理炉﹑反应炉，对工件的处理均需要对温度进行控制。
基于单片机的微波炉加热控制系统设计
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毕业设计----单片机的电加热炉温度控制系统设计[管理资料]
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毕业论文设计题目：单片机的电加热炉温度控制系统设计摘要随着计算机技术、控制理论和控制技术的发展，电加热炉的温度控制技术日趋成熟，已经成为工业生产中的一个重要部分。
本设计为基于单片机的电加热炉温度控制系统，通过控制电阻丝两端电压的工作时间，来控制电阻丝的输出平均功率，从而实现对电加热炉温度的自动控制。
系统分为温度测量、A/D转换、单片机系统、键盘操作系统、温度显示电路、报警电路、D/A转换等若干个功能模块。
该系统具有硬件成本低，控温精度较高，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；固态继电器目录摘要 (I)目录 (II)第1章控制系统设计 (1)系统基本结构 (1)预期达到的性能指标 (1)温度检测电路及元器件选择 (2)放大器AD522 (2)桥式测量电路设计 (3)单片机最小系统外围电路 (3)单片机8051 (3)电源电路设计 (4)看门狗电路设计 (5)系统时钟电路设计 (6)数据采集电路的设计 (7)模数转换器AD574 (7)多路转换开关CD4051 (8)键盘显示接口技术及报警电路 (10)8279的组成及工作原理 (10)管脚功能说明 (12)8279与键盘显示器的连接 (13)LED报警电路的设计 (14)温度控制电路设计 (15)温度控制系统总电路图 (15)第2章温控系统的软件设计 (16)主程序流程图 (17)键盘扫描和译码过程的流程图 (17)通道数据采集的流程图 (18)单片机主程序流程图 (19)结论 (21)参考文献 (22)致谢 (23)第1章控制系统设计系统基本结构，系统由8051单片机、温度检测电路、模数转换电路、温度控制电路、8279键盘显示器等组成。
炉内温度由热电阻测温元件和电阻元件构成的桥式电路测量并转换成电压信号送给放大器的输入端，使信号变成0-5V电压信号，再经多路转换开关CD4051将信号送入A/D转换器，将此数字量经过数字滤波，标度转换后，一方面通过LED将炉温显示出来；另一方面，将该温度值与被测温度值比较，根据其偏差值的大小，采用比例微分控制（PID控制），通过固态继电器控温电路控制电炉丝的加热功率大小，从而控制电炉的温度，使其逐渐趋于给定值且达到平衡。
基于C51单片机的电加热炉温度控制系统设计
• 184•基于C51单片机的电加热炉温度控制系统设计陈 强0 引言电加热炉在冶金、化工、机械等领域具备广泛的用途，但是其控制具有非线性、大滞后、大惯性和时变性等特点，常规控制方法难以实现较高的控制精度和响应速度。
相比之下，经典的增量PID 控制算法，无需针对控制对象建立数学模型，便可实现较发复杂系统的精确控制。
因此，基于简单的C51单片机控制器设计了电加热炉温度控制系统，采用经典PID 算法进行温度控制，实验结果表明，该PID 控制达到了较高的温度控制效果。
1 系统整体设计整个系统由C51单片机、温度控制驱动电路、电加热炉、传感器阵列、放大和滤波电路、多通道转换开关、ADC 模块和LCD 显示模块组成。
C51单片机为普通80C51单片机，用于整个系统的控制、传感器信号的采集以及电加热控制算法的实现。
温度控制驱动电路是电加热炉和控制器之间的桥梁，实施电加热炉的电源开断的实现。
传感器阵列采用多个温度传感器，分布在加热炉的不同地方，以实现整个加热炉的温度精准采集。
放大和滤波电路用于进行传感器信号的放大和滤除干扰信号。
ADC 模块用于采集各个传感器的实时温度数据。
温度传感器阵列用于感知加热炉内各点温度，由于炉内温度不均匀，则由各点值平均值作为控制依据。
温度传感器均为模拟温度传感器，其信号输出需要经过放大器和滤波器进行放大和滤波，之后送至AD 转换器，进行多路信号切换采样。
最终该信号送至单片机控制器中，由单片机控制对采集值进行换算，并将换算值显示在LCD 屏上，同时，将该温度值与设定值进行比较，计算误差值，并将该误差代入增量PID 控制算法，进而计算出控制增量，进而产生PWM 信号控制加热丝进行加热。
依次进行，直至实测温度值与设定值之差满足设定误差，即达到温度平衡。
2 系统硬件设计2.1 传感器采样电路传感器采样电路如图1所示，整个采样电路由惠更斯桥和比例放大电路构成。
传感器采用Pt 电阻丝，其0到500℃的测量区间，其电阻变化为100-280.9Ω，该电阻变化可被由R4、R5、R7构成的桥式电路采样得到，进而送入由R6、R8、R3、R9和LM324构成的比例放大电路进行信号放大，放大倍数为20倍，进而输入至下一级处理电路中。
基于单片机的电炉炉温控制器设计(毕业设计开题报告)
单片机温度控制系统是以MS-5l单片机为控制核心，辅以采样反馈电路，驱动电路，晶闸管主电路对电炉炉温进行控制的微机控制系统。其系统结构框图可表示为:系统采用单闭环形式，其基本控制原理为:将温度设定值(即输入控制量)和温度反馈值同时送入控制电路部分，然后经过调节器运算得到输出控制量，输出控制量控制驱动电路得到控制电压施加到被控对象上，电炉因此达到一定的温度。传统的炉温控制设备是依靠人工通过对照炉温指示仪表所示值与期望值,手动调节燃料的进料阀门以达到控制炉温的目的。对于对炉温要求精度较高的工厂，传统设备很难达到要求.因此,为实现炉温调控趋向智能化,本设计以单片机技术为核心，采用新型思路，控制电路以8031为核心，采用热电偶传感器将炉温转化成模拟电量，采用温度变送器、采样保持器、A/D转换器将模拟量装换成数字量输入到单片机，利用键盘实现设温，LED显示器显示炉温，当温度超过系统的危险温度时由声光报警器发出警报。
基于单片机的电炉炉温控制器设计（毕业设计开题报告）
设计题目
基于单片机的电炉炉温控制器设计
学生姓名
：
基于单片机的燃料炉炉温控制系统设计课题，结合生产实际，利用所学专业基础课的理论知识，使理论知识系统化、实用化，同时为工厂提供能源利用率高，自动化程度好设备提供可能能基本掌握炉温控制设备的设计能力和制图能力；综合利用文献发现问题的能力。电力资源的匮乏是制约我国经济快速健康发展的一个突出问题，电加热炉是工业生产中一种重要的必不可少的设备，由于技术落后，在利用电加热炉时，不仅不能精确地满足加热工艺曲线的要求，而且对电力资源造成了巨大的浪费。原因主要由以下两点：一基于PLC或计算机控制的电加热系统造价昂贵，很多小型企业不愿接受。二现行的炉温自动控制系统往往具有算法复杂，要求操作人员具有一定的自动控制技术。所以，要想改善这种状况，必须要设计一种操作简单，控制精确，造价便宜的炉温自动控制系统。
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
电加热炉随着科学技术的进展和工业生产水平的提高，已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用，并且在国民经济中占有举足轻重的地位。
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，很难用数学办法建立精确的数学模型，因此用传统的控制理论和办法很难达到好的控制效果。
以其高牢靠性、高性能价格比、控制便利容易和灵便性大等优点，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。
采纳单片机举行炉温控制，可以提高控制质量和水平。
2 单片机炉温控制系统结构
本系统的单片机炉温控制系统结构主要由单片机控制器、输出部分、热电偶、温度变送器以及被控对象组成。
1所示。
炉温信号T通过温度检测及变送，变成电信号，与温度设定值举行比较，计算温度偏差e和温度的变幻率de/dt，再由智能控制算法举行推理，并得控制量u，可控硅输出部分按照调整电加热炉的输出功率，即转变可控硅管的接通时光，使电加热炉输出温度达到
抱负的设定值。
3 系统硬件设计
3.1 系统硬件结构
以AT89C为该控制系统的核心，实现对温度的采集、检测和控制。
该系统的工作流程2所示。
系统由变送器经A/D转换器构成输入通道，用于采集炉内的温度信号。
变送器可以选用DBW，型号，它将热电偶信号(温度信号)变为0～5 V 信号，以供A/D转换用。
转换后的数字量与炉温数字化后的给定值举行比较，即可得到实际炉温柔给定炉温的偏差及温度的变幻率。
炉温的设定值由BCD 拨码盘输入。
由AT89C51构成的核心控制器按智能控
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电加热炉温度控制系统设计
（发布日期：-6-10）电加热炉随着科学技术旳发展和工业生产水平旳提高，已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用，并且在国民经济中占有举足轻重旳地位。
对于这样一种具有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点旳控制对象，很难用数学措施建立精确旳数学模型，因此用老式旳控制理论和措施很难达到好旳控制效果。
单片机以其高可靠性、高性能价格比、控制以便简朴和灵活性大等长处，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。
1 前言在人类旳生活环境中，温度扮演着极其重要旳角色。
温度是工业生产中常用旳工艺参数之一，任何物理变化和化学反映过程都与温度密切有关，因此温度控制是生产自动化旳重要任务。
对于不同生产状况和工艺规定下旳温度控制，所采用旳加热方式，燃料，控制方案也有所不同。
无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。
自18世纪工业革命以来，工业发展对与否能掌握温度有着绝对旳联系。
在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%旳工业部门都不得不考虑着温度旳因素。
在现代化旳工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用旳重要被控参数。
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、热解决炉、反映炉和锅炉中旳温度进行检测和控制。
从市场角度看[1]，如果国内旳大中型公司将温度控制系统引入生产，可以减少消耗，控制成本，从而提高生产效率。
嵌入式温度控制系统符合国家提出旳“节能减排”旳要求，符合国家经济发展政策，具有十分广阔旳市场前景。
现今，应用比较成熟旳如电力脱硫设备中，主控制器在主蒸汽温度控制系统中旳应用，已经达到了世界迈进水平。
如今，在微电子行业中。
温度控制系统也越来越重要，如单晶炉、神经网络系统旳控制。
因此。
温度控制系统经济前景非常广泛，国内旳高新精尖行业研究其应用旳意义更是更加重大。
基于单片机的电阻炉温度控制系统设计
关键词：单片机；温度传感器；可控硅；温度控制
Design
Abstract
Various types of furnace, heat treatment furnace, reactor temperatureare detected and regulatedin the industrial production processes,sotheyneed a proper system of precise controlfortheirtemperature.The single chip microcontroller(SCM)havemany advantages, suchas low power consumption, high performance, reliability, easy-to-market commodity and so on. Sothe temperaturecontrolled bySCMhas lowcost,flexible and diversecontrol method and higher precision, which can greatly enhance the quality of the product.
Keywords:SingleChipMicrocontroller;Temperaturesensor;Silicon-controlledrectifier;Temperature control
1
1.1
及时准确地得到温度信息并对其进行适时的控制，在许多工业场合中都是重要的环节，水温的变化影响各种系统的自动运行，例如冶金、机械、食品、化工各类工业中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的水处理温度要求严格控制。对于不同控制系统，其适宜的水质温度总是在一个范围。超过这个范围，系统或许会停止运行或遭受破坏，所以我们必须能实时获取水温变化。对于超过适宜范围的温度能够统设计
单片机电加热炉的温度控制系统
单片机电加热炉的温度控制系统随着科学技术与经济的发展，热处理在工业生产中占有越来越重要的地位。
已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用，然而，电加热炉是热处理生产中应用最广的加热设备。
针对电加热炉的非线性、时变形和时滞性等影响，因此用传统的控制理论和方法很难达到好的控制效果。
本文采用AT89S52单片机为核心控制器件，实现对电加热炉的温度控制。
目录1引言 (2)2电加热炉的温度控制的硬件结构的设计 (3)2.1单片机的选取 (3)2.2 热电偶的选择 (4)2.3 A/D转换器 (5)2.3.1 ADC的类型 (5)2.3.2 ADC内部逻辑结构图 (6)2.3.3 ADC工作原理 (7)2.4 低漂移毫伏放大器的选取 (7)2.5固态继电器的选取 (8)2.5.1固态继电器的概念 (8)2.5.2 固态继电器的分类 (8)2.5.3固态继电器的工作原理 (8)3电加热炉的温度控制系统电路 (10)3.1声光报警电路 (10)3.2键盘和显示接口技术 (10)3.2.1键盘接口技术 (10)3.2.2 显示接口技术 (11)3.3飞升曲线法实测电加热炉参数 (11)3.4 人机界面 (12)3.4.1人机界面（HMI）产品的组成及工作原理 (12)3.4.2 人机界面的使用方法 (13)4软件程序结构设计 (13)5 抗干扰措施 (14)6 结束语 (15)1引言传统的以普通的双向晶闸管控制电加热炉的高温的系统来调节输出功率，达到自动控制电加热炉温度变化的目的。
根据实验表明这种传统的控制方式会产生相当大的干扰，给电力系统造成一定的危害。
利用单片机、温度传感器、加热丝和A/D转换芯片来实现的控制系统，能够避免一定的危害。
其中本系统设计主要的特点就是升温均匀、精确，升温曲线具有线性等。
本系统由AT89S52单片机、温度检测电路、功率控制电路、键盘显示电路和声光报警电路等组成。
系统电路框图如图1-1。
基于MC68HC11单片机电加热炉炉温控制系统
温电阻的功率 ， 就是前 向通道 。同时 ， 这 由测温传感
器测 量 出电阻炉 的温 度后 ， 经滤 波 、 大 和 Ａ Ｄ变 换 放 ／ 器后 ， 转换为 数字 量 反馈 给计 算 机 ， 成 反馈 通 道 ， 形 并 使 系统 构成 闭环 。
在工业 生 产和 科 学实 验 中 ， 温度 是极 普 遍 也 是很 重 要 的热 工 参 数 之一 。温 度 控 制 是 生产 过 程 自动 化 的一项重 要 任 务 。对 电加 热 炉 或 者 要 求 一 定 条 件 下 恒 温 ， 能 随 电源 电压 波 动 或 者炉 内物 体 而 变 化 ； 不 或 者要求 炉温 根 据 工 艺 要 求 按 一 定 的升 温 和 保 温 规 律 变化 。因此 ， 在工业 生 产或 科 学 实验 中常 常对 温 度 不
２ 系统 工作 原理
２ １ 热 电偶 及 冷端补 偿 ．
本 文是基 于先进 的单 片机 控 制 技术 ， 低 能 耗下 在 可 实现对 炉 温 的精 确 控 制 。电 加热 炉 温控 制 的技 术 路 线如下 ： 计算 机 定 时 对 炉 温 行测 量 （ 即温度 采 样 ） ， 把 测量 的温度经 放 大送 到模 数 转换 芯 片 ， 算成 相 应 换 的数 字量后 送人 到计 算机 ， 预定 的控 制 规 律进 行 判 按 别 和运 算 ， 而得 到 控制 量 ， 控 制信 号经 过 驱 动 电 从 该 路作 为可控硅 的门极 触发 信 号 ， 用来 控 制可 控 硅 的功 率， 以达 到 炉 温 控 制 曲线 的要 求 ， 成 生 产 的 预期 指 完
Ｖ Ｏ
图 １ 温控 系统 的 原 理 图
图 ２ 电桥 法 补 偿
基于单片机的电加热炉温度控制系统的设计
基于单片机的电加热炉温度控制系统的设计周晓飞，于平中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州（221008）E-mail：xf163z@163.om摘要：热处理是提高金属材料及其制品质量的重要手段。
近年来随着工业的发展，对金属材料的性能提出了更多更高的要求，因而热处理技术也向着优质、高效、节能、无公害方向发展。
电加热炉是热处理生产中应用最广的加热设备。
本文以AT89C52单片机为核心，采用功率控制电路，避开控制过程中的不确定性、不精确性、噪音以及非线性、时变形和时滞性等影响，实现了炉温的精确控制。
关键词：电加热炉；热电偶；控温；人机界面中图分类号：TM924.11．引言本系统是为热处理用电加热炉设计的一套的控制系统，利用单片机、温度传感器、加热丝和A/D转换芯片来实现的控制系统，其中主要的特点就是升温均匀、精确，升温曲线具有线性等。
本系统与传统的控温方法相比更具有精度高、功能多、造价低、结构简单和使用方便等优点。
其人机界面友好，操作简单，使用方便，具有较高的性能价格比。
为了降低成本和保证较高的控温精度，采用普通的ADC0809芯片和具有零点迁移、冷端补偿功能的温度变送器桥路，使实际测温范围缩小。
2．系统总体设计本系统由AT89C52单片机、温度检测电路、功率控制电路、键盘显示电路和声光报警电路等组成，系统原理框图如图1所示。
图1 系统原理框图Fig.1 System Block Diagram由图可知，温度控制系统的构成：温度控制系统检测时，被测炉温经热电偶测量后转换成电压信号，经变送器转换，将检测信号送到A/D转换器进行模拟/数字信号转换，转换后的数字量经I/O接口读入到CPU，在CPU中经数据处理后，一方面送到显示屏上显示，并判断是否报警；另一方面通过过零触发电路驱动双向可控硅进行控温。
3．系统硬件的设计3.1温度传感器的选择在本系统中采用的是镍铬-镍硅K型热电偶[1]。
采集温度信号只需要一路采集炉温，金属热处理炉的最高要求温度为1000℃。
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第 15卷第 4期高等职业教育—天津职业大学学报 V ol.15，No.4
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基于单片机的电加热炉温度控制系统设计
王丽华1 郑树展2
（1、天津职业大学，天津 300402；2、天津航空机电有限公司，天津300123）
摘要：以8051单片机为核心，采用温度变送器桥路和固态继电器控温电路，实现对电炉温度的自动控制。
该控制系统具有硬件成本低、控温精度较高、可靠性好、抗干扰能力强等特点。
关键词：电加热炉控温固态继电器飞升曲线
中图分类号：TM924.1 文献标识码：B 文章编号：1008-8415[2006] -04-0051-03
0引言
传统的以普通双向晶闸管（SCR ）控制的高温电加热炉采用移相触发电路改变晶闸管导通角的大小来调节输出功率，达到自动控制电加热炉温度的目的。
实践表明这种控制方式产生相当大的中频干扰，并通过电网传输，给电力系统造成“公害”。
采用固态继电器控温电路，通过单片机控制固态继电器，其波形为完整的正弦波，是一种稳定、可靠、较先进的控制方法。
为了降低成本和保证较高的控温精度，采用普通的ADC0809芯片和具有零点迁移、冷端补偿功能的温度变送器桥路，使实际测温范围缩小。
1 电加热炉温度控制系统的硬件设计
电加热炉温度控制系统的硬件由图1所示各部件组成，它以8051单片机为核心，外扩键盘输入和LED 显示温度。
电加热炉炉内的实际温度由热电偶测量并转换成毫伏级的电压信号，通过温度变送器桥路实现零点迁移和冷端补偿，经运算放大器ICL7650放大到0～5V ，再经过有源低通滤波器滤波后，由A/D转换成数字量。
此数字量经数字滤波、标度转换后，一方面通过LED 将炉温显示出来；另一方面，将该温度值与被控温度值进行比较，根据其偏差值的大小，采用PID 控制，通过PWM 脉冲调宽功率放大器控制SSR 固态继电器来控制电加热炉炉丝的导通时间，就可以控制电炉丝的加热功率大小，从而控制电炉的温度及升温速度，使其逐渐趋于给定值且达到平衡。
1.1热电偶的选取
热电偶是温度测量传感器，对它的选择将直接影响检
测误差的大小。
目前多选K 型或S 型（镍铬-镍硅）热电偶。
两者相比，K 型有较好的温度—热电势的线性度，但它不适宜于长时间在高温区适用；S 型有高的精度，但温度-热电势的线性度较差。
1.2 A/D转换器
图1中A/D转换芯片采用ADC0809，其转换精度是1/256。
若电加热炉工作温度是256℃，则在（0～256）℃范围A/D的转换精度为256/256℃＝1/bit℃，即一个数字量表示1℃，这显然不能满足控制精度为±0.5℃要求。
为了提高控制精度，可以选用更高位的A/D转换器，如10位、12位、16位A/D转换器，其控值精度均能满足要求。
然而根据实际需要温度控制情况，也可以通过具有零点迁移和冷端补偿功能的温度变送桥路，缩小测温的范围，如炉温升到90℃后要求温度维持90℃基本不变，那就可以将测温范围缩小为（0～128）℃、（128～256）℃，从而使理论设计控温精度达到±0.5℃。
1.3低漂移毫伏放大器
低漂移毫伏放大器如图2所示。
A 1采用性能优良的斩波稳零运算放大器ICL7650，斩波电容C 1和C 2选用绝缘电阻高的聚脂薄膜电容器，由调零放大器在斩波振荡器和时钟电路控制下轮流为本身的主放大器调零。
D 1和D 2选用低漏流型的硅开关二极管，起保护
ICL7650的作用。
A 1输出信号经二阶有源低通滤波器滤波，使信噪比S/N提高，此有源滤低通滤波器的截止频率
收稿日期：2006-06-20
作者简介：王丽华（1978—），女，河北乐亭人，天津职业大学机电学院，助教；
郑树展（1977—），男，河北河间人，天津航空机电有限公司科研所，工程师。
２００６年８月ＨｉｇｈｅｒＶｏｃａｔｉｏｎａｌＥｄｕｃａｔｉｏｎ—ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｉａｎｊｉｎＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌＣｏｌｌｅｇｅＡｕｇ．２００６
第15卷第4期高等职业教育—天津职业大学学报 V ol.15，No.4 ·52·
数n 的个数，就可调节负载的功率P 。
用Z 型交流固态继电器SSR ，实现零触发交流调功。
SSR 内设光电隔离电路，可减少与电网的相互干扰，这是一种较先进的控制方法。
冲宽度由T1计数器的溢出中断控制。
8051利用等待T1溢出中断的空闲时间完成把本次采样值转换成显示值而放入显示单元缓冲区和调用温度显示程序。
8051从T1中断服务程序返回后即可恢复现场和返回主程序。
见图5所示。
·53·
容滤波，使桥路有一个很稳定的电压。
3.4微机系统应用中供电系统干扰是很重要的。
在交流图5 中断服务程序框图
参考文献：
[1]李新刚. 电加热炉炉温的智能控制[J].科技情报开发与经济，2004，11，（1）. [2]武庆生，仇梅.MCS 系列单片机及接口实用教程[M].电子科技大学出版社，1997.
[3]张毅刚，彭喜源，谭晓昀.MCS －51系列单片机实用设计[M].哈尔滨工业大学出版社，1999. [责任编辑：蒋敦斌]
Design of Temperature Control System of an Electric Heating Furnace Based on Single-Chip Microcomputer
WANG Li-hua1 ZHENG Shu-zhan 2
（1.Tianjin Professional College, Tianjin 300402 china;2.Tianjin Aviation Electro Mechanical CO.LTD 300123 China
Abstract: Automatic temperature control of the electric furnace is realized by a temperature conversion bridge circuit and a temperature control circuit of solid state relay on the basis of 8051 single-chip microcomputer. This control system has such advantage as low cost, high control accuracy, good reliability and good resistance to interference. Key words: electric heating furnace;temperature control;solid state relay;gliding curve。