烤箱温度控制设计
基于模糊PID的工业烤箱温度控制系统设计
ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ ｗａ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｄ ｏ ｐ ｔ ｅ ｄ ｆ ｕ ｚ ｚ ｙ Ｐ Ｉ Ｄ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ． Ｔｈ ｅ ｆ ｕ ｚ ｚ ｙ Ｐ Ｉ Ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ｗａ ｓ
ａ ｎ ｄ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ ． Ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｚ ｚ ｙ Ｐ Ｉ Ｄ ｃ ｏ ｎ ｒｏ ｔ ｌ ｌ ｅ ｒ ｃ ａ ｎ ｎ ｏ ｔ ｏ ｎ ｌ ｙ ｏ ｖ ｅ ｒ ｃ ｏ ｍｅ ｔ ｉ ｍｅ
、 ， ０ １ ． ３ ３ ． Ｎｏ ． ３ Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ３
基 于模糊 Ｐ Ｉ Ｄ 的工业 烤箱温度 控制系统设计
王 立 红 ， 关云鹤 ， 吕 丽２
（ １ ． 辽宁 工业大 学 电气 工程学 院 。辽 宁 锦 州 １ ２ １ ０ ０ １ ；２ ． 锦卅ｌ 锦 开电器 集 团有限责 任 公司 ，辽 宁 锦州 １ ２ １ ０ １ ３ ）
摘
要 ：设计 了以 ＭＳ Ｐ ４ ３ ０ Ｆ １ ４ ９单片机为控制核心 ，采用模糊 Ｐ Ｉ Ｄ控制算法 的工业烤箱温度控制 系统 。设计
了模糊 Ｐ Ｉ Ｄ 控制器 ，详 细阐述了系统的硬件 电路 。利用 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ中的 Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ平台进行仿真分析 ，采用模糊 Ｐ Ｉ Ｄ 控制器不仅可 以克服温度对象 的纯滞后 ，同时减小 了系统 的超调量 ，加快 了响应速度 ，取得 良好 的控制效 果。 关键词 ：工业烤箱 ；单 片机 ；模 糊 Ｐ Ｉ Ｄ 中图分类号 ：Ｔ Ｐ ２ ７ ３ 文 献标识码 ：Ａ 文 章编 号：１ ６ ７ ４ ． ３ ２ ６ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ ． ０ １ ５ ３ ． ０ ３
【系统】课程设计论文烤箱连续温度控制系统
【关键字】系统目录烤箱连续温度控制系统摘要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一。
随着电力电子和单片机技术的飞速发展，通过芯片对被控东西进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。
随着国民经济的发展，人们需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行监测和控制。
采用单片机来对他们控制不仅具有控制方便，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，从而能够大大的提高产品的质量和数量。
传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。
温度是工业东西中的一个重要的被控参数。
然而所采用的测温元件和测量方法也不相同；产品的工艺不同，控制温度的精度也不相同。
因此对数据采集的精度和采用的控制方法也不相同。
传统的控制方式以不能满足高精度，高速度的控制要求。
近几年来快速发展了多种先进的温度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。
这些控制技术大大的提高了控制精度，不但使控制变得简便，而且使产品的质量更好，降低了产品的成本，提高了生产效率。
本系统所使用的加热器件是电炉丝，功率为三千瓦，要求温度在400～1000℃。
静态控制精度可以达到2.43℃。
本设计主要有四部分组成：（1）单片机控制器设计；（2）电力电子控制装置；（3）温度检测变送部分1设计概述1.1任务分析电烤箱是一种应用广泛的食品加工设备.电烤箱本身是个热容系统,具有大纯滞后和大惯性;由于家用烤箱的外壳很薄,封闭性不好,与环境温差越大散热越快,具有非线性;同时东西的参数还受箱内食品种类和数量的影响。
电阻炉是利用电流通过电热体元件将电能转化为热能来加热或者熔化工件和物料的热加工设备。
电阻炉由炉体、电气控制系统和辅助系统组成。
炉体由炉壳、加热器、炉衬（包括隔热屏）等部件组成。
电气控制系统包括电子线路、微机控制、仪表显示及电气部件等。
PID烤箱温度控制（温度专用的PID自动调整功能）设计实例详解.doc
PID 烤箱温度控制（温度专用的PID 自动调整功能）设计实例详解【控制要求】使用者对烤箱的温度环境特性不了解，控制的目标温度为80℃，利用PID 指令温度环境下专用的自动调整功能，实现烤箱温度的PID 控制。
利用DVP04PT-S 温度模块将烤箱的现在值温度测得后传给PLC 主机，DVP12SA 主机先使用温度自动调整参数功能（D204=K3）做初步调整，自动计算出最佳的PID 温度控制参数，调整完毕后，自动修改动作方向为已调整过的温度控制专用功能（D204=K4），并且使用该自动计算出的参数实现对烤箱温度的PID 控制。
使用该自动调整的参数进行PID 运算，其输出结果(D0)作为GP 指令的输入，GP 指令执行后Y0 输出可变宽度的脉冲（宽度由D0 决定）控制加热器装置，从而自动实现对烤箱温度的PID 控制。
【元件说明】【控制程序】【程序说明】该指令格式：S1-->目标值(SV)S2-->现在值(PV)S3-->参数(通常需自己进行调整和设置，参数的定义请参考本例最后的PID 参数表)D-->输出值(MV)(D 最好指定为停电保持的数据寄存器)PID 指令使用的控制环境很多，因此请适当地选取动作方向，本例中温度自动调整功能只适用于温度控制环境，切勿使用在速度、压力等控制环境中，以免造成不当的现象产生。
一般来说，由于控制环境不一样，PID 的控制参数（除温度控制环境下提供自动调整功能外）需靠经验和测试来调整，一般的PID 指令参数调整方法步骤1：首先将KI及KD值设为0，接着先后分别设设置KP为5、10、20 及40，别记录其SV 及PV 状态，其结果如下图所示：步骤2：观察上图后得知KP为40 时，其反应会有过冲现象，因此不选用；而KP为20 时，其PV 反应曲线接近SV 值且不会有过冲现象，但是由于启动过快，因此输出值MV瞬间值会很大，所以考虑暂不选用；接着KP为10 时，其PV 反应曲线接近SV 值并且是比较平滑接近，因此考虑使用此值；最后KP为 5 时，其反应过慢，因此也暂不考虑使用。
烤箱温度控制系统设计
烤箱温度控制系统设计烤箱温度控制系统是一种用于控制烤箱温度的设备。
它通过精确地调节电热元件的功率来实现温度的稳定控制，从而保证食物的烹饪效果。
本文将介绍烤箱温度控制系统的设计原理及其常见组成部分。
1.设计原理烤箱温度控制系统的设计原理基于控制理论。
其核心思想是通过检测烤箱内部温度和设定目标温度之间的偏差，并根据反馈信息调整电热元件的功率，使温度能够稳定在设定值附近。
控制系统通常采用闭环控制的方式。
闭环控制系统通过传感器实时监测烤箱内部温度，并将检测值与设定目标温度进行比较。
如果存在温度偏差，控制系统将根据偏差的大小和方向来调整电热元件的功率输出，从而减少偏差并稳定温度。
2.常见组成部分烤箱温度控制系统通常由以下几个主要组成部分构成：(1)传感器：用于实时监测烤箱内部温度。
常见的传感器类型包括热电偶、热敏电阻和红外线温度传感器等。
这些传感器能够将温度转化为电信号，并传送给控制器。
(2)控制器：控制器是烤箱温度控制系统的核心部分，负责处理传感器传输的信号，并根据设定目标温度进行控制。
控制器通常采用微处理器或专用控制芯片，并通过算法来计算电热元件的功率调整量。
(3)电热元件：电热元件是控制系统中的执行器，负责将控制器输出的功率调整量转化为真实的电能输出。
常见的电热元件包括电热丝和电热管等。
电热元件的功率调整量与电能的输出强度成正比。
(4)电路板：电路板是控制系统中各个部件的连接和控制中心，通常集成在烤箱的控制面板中。
电路板上包含了各个部件的连接线路和电源供应等。
3.系统设计考虑因素在设计烤箱温度控制系统时，需要考虑以下几个因素：(1)温度范围：不同的食物烹饪需要不同的温度，因此控制系统需要能够满足广泛的温度范围。
通常烤箱的温度范围为50℃到250℃。
(2)系统精度：控制系统的精度直接影响到烹饪效果。
对于一些对温度要求较高的食物，如蛋糕和面包，控制系统的精度应达到±2℃以内。
(3)反应速度：烤箱温度的调整速度对于烹饪过程的控制非常重要。
烘焙初学者的烤箱温度控制技巧
烘焙初学者的烤箱温度控制技巧烤箱温度是烘焙中非常关键的一个因素，它直接影响着烘焙食品的口感和质量。
对于烘焙初学者来说，掌握好烤箱温度的控制技巧是非常重要的，下面我将为大家介绍一些实用的方法和技巧。
1. 预热烤箱无论是烤制什么食品，都需要提前预热烤箱。
预热的温度一般会比实际的烘焙温度高一些，这是为了在放入食品后能够迅速恢复到所需的温度。
一般来说，预热温度需要提前15-20分钟。
2. 使用烤箱温度计烤箱的温度控制通常并不十分准确，为了确保烘焙食品能够达到理想的温度，建议使用烤箱温度计。
将温度计放置在烤箱内部，能够实时监测烘焙温度，并且根据实际情况进行调整。
3. 注意食谱建议针对不同的食谱，通常会有建议的烘焙温度范围。
作为初学者，可以根据食谱中的建议温度进行参考，但同时也要留意自己所用烤箱的特性，适当进行调整。
根据食谱的建议温度进行初始设置，然后根据食品的状况及温度计的反馈进行微调。
4. 多次试验烘焙是一个不断试验和探索的过程，初学者可以尝试多次，逐渐熟悉自己所用烤箱的特性和温度控制方式。
通过多次试验，可以更好地掌握不同食品在不同温度下的烘焙效果，逐渐形成自己的经验。
5. 注意上下火和风扇的选择烤箱的上下火和风扇模式会对温度分布产生影响，初学者在烘焙前要留意所选模式。
上下火模式会使烤箱内温度分布相对均匀，适合烤制大部分食品；而风扇模式可以加速热空气的循环，适合烤制需要更均匀加热的食品，如蛋糕或曲奇。
6. 烘焙中的温度监控在烘焙过程中，时刻关注温度的变化情况是非常重要的。
在开始烘焙后的一段时间内，可以经常打开烤箱门，用温度计监测当前的温度情况，并根据需要进行微调。
7. 防止温度波动温度的波动会影响烘焙食品的质量，尽量减少温度的波动是很重要的。
在烘焙过程中，尽量避免频繁开启烤箱门，以免导致温度的迅速下降或上升。
同时，烤箱门的密封也是影响温度波动的因素之一，确保烤箱门的密封性能良好。
8. 注意不同食品的烤制要求不同的食品对于烘焙温度的要求有所不同，初学者在烤制不同食品前，要先了解该食品的特点和烘焙要求，例如面包一般需要较高的温度进行烘焙，而饼干则需要较低的温度。
基于PID算法的电烤箱控制系统
辽宁工业大学计算机控制技术课程设计（论文）题目：基于PID算法地烤箱温度控制系统设计院（系）：电气工程学院专业班级：自动化093学号： 090302084学生姓名：宋进帅指导教师：（签字）起止时间：2012.12.19—2012.12.28课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：自动化注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要随着社会地不断发展，人们改造自然地能力也在不断地提高.机器地诞生，为我们减少了部分或者全部地脑力劳动和体力劳动.电子技术地诞生更是带来了翻天覆地地变化.机电控制系统成为机械技术与微电子技术集成地共性关键技术.人们通过它可以使机械完全按照自己地意愿来执行.本设计采用单片机控制.单片机在日常生活中地运用越来越广泛.温度控制在工业生产中经常遇到.从石油化工到电力生产，从冶金到建材，从食品到机械都要对温度进行控制.甚至在有些产品生产过程中温度地控制直接影响到产品地质量.单片机温度控制无论是现在还是未来都会起到重要作用.本文介绍了以AT89C51单片机为核心地电烤箱温度控制系统.电烤箱地温度控制系统有两个部分组成：硬件部分和软件部分.其中硬件部分包括：单片机电路、传感器电路、放大器电路、转换器电路、以及键盘和显示电路.软件部分包括：主程序、运算控制程序、以及各功能实现模块地程序.文章最后对本设计进行了总结.对温度控制系统地发展提出了几点建议.关键词：AT89C51；温度传感器；单片机；目录摘要第1章绪论 (1)第2章烤箱温度控制地设计方案 (2)2.1概述 (2)2.2设计地要求 (2)2.3烤箱总体设计方案 (2)第3章烤箱温度控制系统各硬件地选择 (4)3.1控制器地选择 (4)3.2温度检测器地选用 (5)3.3A/D转换电路 (6)3.4输出通道设计 (7)3.5键盘电路设计 (8)3.6三位LED显示电路设计 (9)3.7报警电路设计 (9)第4章 PID控制系统设计 (11)4.1PID控制特点 (11)4.1.1比例（P）控制 (11)4.1.2积分（I）控制 (11)4.1.3微分（D）控制 (11)4.2PID烤箱温度控制系统流程图 (12)4.3推导控制算法 (13)第5章课程设计总结 (16)参考文献 (17)第1章绪论随着社会地不断发展，人们对机械地应用也越来越广，进而人们对机械运动地控制要求亦越来越高.机电控制实现了以电气来控制机械.单片机地出现使机电控制技术突飞猛进.单片机出现地历史并不长，但发展迅猛.自1975年美国德克斯仪器公司首次推出8位单片机TMS-1000后才开始快速发展.1976年9月，美国Intel公司首次推出MCS-48系列8位单片机以后，单片机发展进入了一个新地阶段.1983年Intel 公司推出地MCS-96系列、1987年Intel公司又推出地80C96等位16位单片机.近年来各个计算机生产厂家已进入更高性能地32位单片机研制、生产阶段.单片机发展之快、品种之多.其中最常用地主要有：AT89系列单片机、A VR单片机Motorola公司地M68HC08系列单片机以及PIC单片机.随着社会地发展，单片机地特点体现在体积小、可靠性高、使用方便等方面.根据温度控制地特点，本次设计采用AT89C51单片机为控制核心，采用数字PID控制算法.实现对电烤箱地温度地控制.通过本次设计进一步详细说明单片机控制系统在社会生活中地应用.为以后进一步应用单片机系统提供帮助.温度控制是工业生产过程中经常遇到地控制，有些工艺过程对其温度地控制效果直接影响着产品质量，因而设计一种较为理想地温度控制系统是非常有价值地.根据温度变化快慢地特点，并且控制精度不易掌握等特点，本文电烤箱地温度控制为模型，设计了以AT89C51单片机为检测控制中心地温度控制系统.温度控制采用PID数字控制算法，显示采用3位LED静态显示.该设计结构简单，控制算法新颖，控制精度高，有较强地通用性.第2章烤箱温度控制地设计方案2.1 概述温度控制是工业生产过程中经常遇到地控制，有些工艺过程对其温度地控制效果直接影响着产品质量，因而设计一种较为理想地温度控制系统是非常有价值地.根据温度变化快慢地特点，并且控制精度不易掌握等特点，本文电烤箱地温度控制为模型，设计了以AT89C51单片机为检测控制中心地温度控制系统.温度控制采用PID数字控制算法，显示采用3位LED静态显示.该设计结构简单，控制算法新颖，控制精度高，有较强地通用性.2.2 设计地要求采用单片机作为控制器，由pt100测量温度，与设定温度进行比较，经过PID运算后调整温度控制信号地占空比，将温度控制在规定范围内，并要求实时显示当前温度值，用三位LED灯显示.2.3 烤箱总体设计方案产品地工艺不同，控制温度地精度也不同，因而所采用地控制算法也不同.就温度控制系统地动态地特性来讲，基本上都是具有纯滞后地一阶环节，当系统精度及温控地线性性能要求较高时，多采用PID算法来实现温度地控制.本系统是一个典型地闭环控制系统.从技术指标可以看出，系统对控制精度地要求不高，对升降温过程地线性也没有要求，因此，系统采用最简单地通断控制方式，当烘干箱温度达到设定值时断开加热电炉，当温度降到低于某值时接通电炉开始加热，从而保持恒温地控制.电烤箱总体设计方案结构图，如图2.1所示.图2.1电烤箱总体设计方案结构图电烤箱温度控制实现过程是：首先温度传感器将加热炉地温度传回单片机，然后单片机将给定地温度值和反馈回来地温度值进行比较并且经过运算处理后，传给温度控制系统，判断加热器材输出端导通与否从而使加热炉开始加热或停止加热.即电烤箱温度控制得到实现，其中单片机地为加热炉控制系统地核心部分起着重要作用.第3章烤箱温度控制系统各硬件地选择3.1控制器地选择随着社会发展，单片机以其体积小、可靠性高、使用方便地特点在社会生活中达到广泛应用.根据温度控制特点，本次设计采用AT89C51.AT89C51单片机是美国Intel公司地8位高档单片机地系列.也是目前应用最为广泛地一种单片机系列.图3.1 A T89C51实物图3.2 温度检测器地选用pt100是铂热电阻，它地阻值跟温度地变化成正比.PT100地阻值与温度变化关系为：当PT100温度为0℃时它地阻值为100欧姆，在100℃时它地阻值约为138.5欧姆.它地工业原理：当PT100在0摄氏度地时候他地阻值为100欧姆，它地阻值会随着温度上升而成匀速增长地.由于PT100热电阻地温度与阻值变化关系，人们便利用它地这一特性，发明并生产了PT100热电阻温度传感器.它是集温度湿度采集于一体地智能传感器.温度地采集范围可以在-200℃～+200℃，湿度采集范围是0%～100%.图3.2 温度检测器实物图3.3 A/D转换电路ADC0809是一个典型地逐次逼近型8位A/D转换器.它由8路模拟开关、8位A/D转换器、三态输出锁存器及地址锁存译码器等组成.它允许8路模拟量分时输入，转换后地数字量输出是三态地（总线型输出），可以直接与单片机数据总线连接.ADC0809采用+5V电源供电，外接工作时钟.当典型工作时钟为500KHz时，转换时间约为128us.图3.3 AD转换器接口电路3.4 输出通道设计输出通道采用过零触发器，由光耦驱动电路组成.在驱动电路中，由于是弱电控制强电，而弱电又很容易受到强电地干扰，影响系统地工作效率和实时性，甚至烧毁整个系统，导致不可挽回地后果，因此必须要加入抗干扰措施，将强弱电隔离.光耦合器是靠光传送信号，切断了各部件之间地线地联系，从根本上对强弱电进行隔离，从而可以有效地抑制掉干扰信号.此外，光耦合器提供了较好地带宽，较低地输入失调漂移和增益温度系数.因此，能够较好地满足信号传输速度地要求，且光耦合器非常容易得到触发脉冲，具有可靠、体积小、等特点.所以在本系统设计中采用了带过零检测地光电隔离器MOC3061，用来驱动双向可控硅并隔离控制回路和主回路.MOC3061是一片把过零检测和光耦双向可控硅集成在一起地芯片.其输出端地额定电压是400V，最大重复浪涌电流为1.2A，最大电压上升率dv/dt为1000v/us，输入输出隔离电压为7500V，输入控制电流为15mA.图3.4 光耦驱动电路3.5 键盘电路设计如图3.1所示，16个按键排列成4行4列，4个行地引线分别同P1口地P1.4~P1.7相联接，4个列地引线通过一个上拉电阻分别联接到P1.0~P1.3口.3.6 三位LED 显示电路设计如图所示，采用P2口输出到CD4511和74LS138两块芯片上.其中CD4511连到P2口地0~3口；74LS138连到P2口地4~6口上. 74LS138为3-8译码器，用于控制8个共阴数码管地发光与熄灭.它地作用是将P2.4~P2.6三个口地输出轮流点亮共阴数码管，频率大于24帧，因此人眼看出来地是八个共阴管同时亮. CD4511将P2.0~P2.3口地数据译成共阴管地显示数据.图3.6 三位LED 显示电路结构图3.7 报警电路设计本设计采用峰鸣音报警电路.峰鸣音报警接口电路地设计只需购买市售地压电式蜂鸣器，然后通过AT89C52地1根口线经驱动器驱动蜂鸣音发声.压电式蜂鸣器b c dp 74LS138VCC约需10mA地驱动电流，可以使用TTL系列集成电路7406或7407低电平驱动，也可以用一个晶体三极管驱动.在图中，P3.0接晶体管基极输入端.当P3.0输出高电平“1”时，晶体管导通，压电蜂鸣器两端获得约+5V电压而鸣叫；当P3.0输出低电平“0”时，三极管截止，蜂鸣器停止发声.图3.7 报警电路第4章 PID控制系统设计4.1 PID控制特点PID控制，实际中也有PI和PD控制.PID控制器就是根据系统地误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制地.4.1.1 比例（P）控制比例控制是一种最简单地控制方式.其控制器地输出与输入误差信号成比例关系.当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）.4.1.2 积分（I）控制在积分控制中，控制器地输出与输入误差信号地积分成正比关系.对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差地或简称有差系统（System with Steady-state Error）.为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”.积分项对误差取决于时间地积分，随着时间地增加，积分项会增大.这样，即便误差很小，积分项也会随着时间地增加而加大，它推动控制器地输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零.因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差.4.1.3 微分（D）控制在微分控制中，控制器地输出与输入误差信号地微分（即误差地变化率）成正比关系.自动控制系统在克服误差地调节过程中可能会出现振荡甚至失稳.其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差地作用，其变化总是落后于误差地变化.解决地办法是使抑制误差地作用地变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差地作用就应该是零.这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够地，比例项地作用仅是放大误差地幅值，而目前需要增加地是“微分项”，它能预测误差变化地趋势.4.2 PID烤箱温度控制系统流程图图4.1烤箱温度控制程序流程图4.3 推导控制算法图4.2 模拟PID 控制图1、PID 控制规律地离散化PID 控制器是一种线性调节器，这种调节器是将系统地给定值r 与实际输出值y 构成地控制偏差y r c -=地比例（P ）、积分（I ）、微分（D ），通过线性组合构成控制量，所以简称PID 控制器. 连续控制系统中地模拟PID 控制规律为：])()(1)([)(0dtt de T dt t e T t e K t u DtIp ++=⎰（式1）式中)(t u 是控制器地输出，)(t e 是系统给定量与输出量地偏差，P K 是比例系数，I T 是积分时间常数，D T 是微分时间常数.其相应传递函数为：)11()(s T s T K s G D I p ++= （式2）比例调节器、积分调节器和微分调节器地作用：（1）比例调节器：比例调节器对偏差是即时反应地，偏差一旦出现，调节器立即产生控制作用，使输出量朝着减小偏差地方向变化，控制作用地强弱取决于比例系数P K .比例调节器虽然简单快速，但对于系统响应为有限值地控制对象存在静差.加大比例系数P K 可以减小静差，但是，P K 过大时，会使系统地动态质量变坏，引起输出量振荡，甚至导致闭环系统不稳定.（2）比例积分调节器：为了消除在比例调节中地残余静差，可在比例调节地基础上加入积分调节.积分调节具有累积成分，只要偏差e 不为零，它将通过累积作用影响控制量u ，从而减小偏差，直到偏差为零.如果积分时间常数I T 大，积分作用弱，反之为强.增大I T 将减慢消除静差地过程，但可减小超调，提高稳定性.引入积分词节地代价是降低系统地快速性.（3）比例积分微分调节器：为了加快控制过程，有必要在偏差出现或变化地瞬间，按偏差变化地趋向进行控制，使偏差消灭在萌芽状态，这就是微分调节地原理.微分作用地加入将有助于减小超调，克服振荡，使系统趋于稳定. 由于计算机系统是一种采样控制系统，只能根据采样时刻地偏差值计算控制量，因此，利用外接矩形法进行数值积分，一阶后向差分进行数值微分，当采样周期为T 时，)]([10-=-++=∑i i Dij j I i p i e e TT e T Te K u （式3）如果采样周期足够小，这种离散逼近相当准确.上式中i u 为全量输出，它对应于被控对象地执行机构第i 次采样时刻应达到地位置，因此，上式称为PID 位置型控制算式. 可以看出，按上式计算i u 时，输出值与过去所有状态有关.当执行机构需要地不是控制量地绝对数值，而是其增量时，可导出下面地公式：)]2([2111----+-++-=-=∆i i i D i I i i p i i i e e e TT e T Te e K u u u （式4）或)]2([2111----+-++-+=i i i D i I i i p i i e e e TT e T Te e K u u （式5）式4称为增量型PID 控制算式；式5称为递推型PID 控制算式； 增量型控制算式具有以下优点：(1)计算机只输出控制增量，即执行机构位置地变化部分，因而误动作影响小；(2)在i 时刻地输出i u ，只需用到此时刻地偏差，以及前一时刻，前两时刻地偏差1-i e 、2-i e ，和前一次地输出值1-i u ，这大大节约了内存和计算时间； (3)在进行手动—自动切换时，控制量冲击小，能够较平滑地过渡； 控制过程地计算机要求有很强地实时性，用微型计算机作为数字控制器时，由于字长和运算速度地限制，必须采用必要地方法来加快计算速度.下面介绍简化算式地方法.按照式5表示地递推型PID 算式，计算机每输出一次i u ，要作四次加法，两次减法，四次乘法和两次除法.若将该式稍加合并整理写成如下形式：211)21()1(---++-+++=i D p i D p i D I p i i e TT K e T T K e T TT T K u u221101---+-+=i i i i e a e a e a u第5章课程设计总结我通过这次计算机控制课程设计地完成，让我对计算机其及单片机地理论有了更深入地了解，特别是计算机控制在工业温度上地了解.更好地了解计算机控制这门课程对我地设计有着至关重要地作用，同时在具体地制作设计过程中我们发现现在书本上地知识与实际应用存在着不小地差异.本论文设可以控制加热炉地温度，能够在一定条件下显示温度，并且稳定.此设计具有硬件少，结构简单，性能稳定可靠，成本低等特点.本设计地硬件图很多使用Protel 99SE软件，使我明白这个计算机控制这门课程及软件技术对于我们专业地课堂设计地重要性.好好地学习并利用我们所学地知识，综合运用各科知识，在这次地设计中扮演重要地角色.总之这次课程设计让我把理论设计和实践相结合、巩固基础知识与培养创新意识相结合地方面全面地培养学生地全面素质.这些在我今后地学习和工作当中都会有所帮助.参考文献[1] 微型计算机控制技术，于海生主编，（全国普通高校优秀教材）北京，清华大学出版社，2009年；[2] 计算机控制技术，张波主编，(21世纪高等学校规划教材) 北京，中国电力出版社 2010年；[3] 计算机控制技术（第二版），薛弘晔主编，西安电子科技大学出版社；[4] 计算机控制技术，范立南主编，北京，机械工业出版社 2004；[5] MTALAB原理与应用[M] 胡乾斌，李光斌，李玲主编，华中科技大学出版社，2002；[6] 过程控制潘立登主编，北京机械工业出版社, 2008；[7] MTALAB设计实例[M] 楼然苗，李光飞主编，北京航空航天大学出版社，2003．[8]单片微机原理与应用[M]．朱定华，戴汝平主编，清华大学出版社，2003；[9] 计算机控制技术，汤楠、穆向阳主编，西安电子科技大学出版社，2003；[10] 计算机控制技术，李明学主编，哈尔滨，哈尔滨工业大学出版社，2008；。
烤箱自动控制论文
内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题目：基于PLC的温度控制系统设计学生姓名：孟凡强学号：0605106317专业：自动化班级：自06-3班指导教师：贾玉瑛基于PLC的温度控制系统设计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。
一般来说,单片机在数据采集、数据处理等方面占据优势,其通用性和适应性较强。
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, 而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。
本设计是用电烤箱来模拟加热炉，利用西门子S7-200 PLC控制电烤箱温度的控制系统。
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S7-200 PLC和系统硬件及软件的具体设计过程。
关键词：西门子S7-200 PLC、EM235、PID、温度传感器、固态继电器PLC-based temperature control system designAbstractTemperature control system has been widely used in the industry controlled field, as the temperature control system of boilers and welding machines in steel works、chemical plant、heat-engine plant etc. Heating-stove temperature control has also been applied wildly in all kinds of fields. In general, the MCU takes advantage of their strong versatility and adaptability in data collection, data processing and so on. Yet the hardware and software design of DDC system controlled by MCU is somewhat complicated, it’s not an advantage especially related to logic control, however it is accepted as the best choice when mentioned to PLC.The furnace temperature of heating-stove is a large inertia system, so generally using PID adjusting to control. With the expanding of PLC function, the control function in many PLC controllers has been expanded. Therefore it is more reasonable to apply PLC controlling in the applicable fields where logical control and PID control blend together. The design is to come to simulate Heating-stove, using Siemens S7-200 PLC to control the electric oven temperature control system. In the first place this paper presents the working principles of the temperature control system and the elements of this system. Then it introduces Siemens S7-200 PLC and the specific design procedures of the hardware and the software.Key words：Siemens S7-200 PLC、EM235、PID、temperature pickup、solid state relay目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 系统设计背景 (1)1.2 系统工作原理 (1)1.3 技术综述 (2)第二章系统设计 (3)2.1 闭环控制系统特点 (3)2.2 PID控制原理 (3)2.2.1 PID控制器基本概念 (3)2.2.2 PID控制器的参数整定 (4)2.3 S7-200 PLC在PID闭环控制系统中的应用 (6)2.3.1 PLC实现PID控制的方式 (7)2.3.2 PLC的PID控制器的实现 (7)2.3.3 PID指令及其回路表 (10)2.4 系统组成 (11)第三章硬件设计 (12)3.1 PLC基本概述 (12)3.2 PLC的组成及功能 (13)3.3 PLC的工作方式与运行框图 (16)3.4 PLC的工作过程 (18)3.5 S7-200 PLC简介 (19)3.5.1 S7-200 PLC组成原理及技术指标 (19)3.5.2 CPU224及EM235 (20)3.5.3 S7-200网络 (21)3.6 固态继电器 (22)3.7 温度传感器 (27)第四章软件设计 (29)4.1 S7-200 CPU的PID控制 (29)4.1.1 PID算法在S7-200中的实现 (29)4.1.2 PID控制器的调试 (30)4.2 PID Wizard - PID 向导 (31)4.3 系统程序流程图 (40)4.4 变量分配表 (41)4.5 温控曲线 (41)结束语 (44)参考文献 (45)附录 (46)致谢 (49)第一章绪论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。
烤箱控制器的烤箱温度
烤箱控制器的烤箱温度烤箱作为现代家庭必备的厨房电器之一，广泛应用于烘焙、烤制食物等各种烹饪过程中。
在烤箱的正常运行过程中，烤箱温度的控制是非常关键的一环。
而烤箱控制器作为管理和调节烤箱温度的核心组件，起着至关重要的作用。
一、烤箱控制器的基本原理烤箱控制器通常由温度传感器、控制芯片和触摸屏/按钮等组成。
温度传感器负责测量烤箱内部的温度情况，将数据传输给控制芯片。
控制芯片根据设定的温度值与实际测得的温度值进行比对，并根据差异来调节烤箱的加热功率，以维持温度在所设定的范围内。
二、烤箱温度的控制方法常见的烤箱控制方法主要包括PID控制和开关控制两种。
1. PID控制PID控制（比例、积分、微分控制）是一种通过调节比例、积分和微分三个参数来实现温度控制的方法。
比例参数用于调节温度的误差大小，积分参数用于消除温度误差的持续性，微分参数用于快速调节温度变化的幅度。
通过不断调整PID控制器的三个参数，可以使烤箱温度更加精准地达到设定值，从而提高烤制过程的稳定性和一致性。
2. 开关控制开关控制是一种通过控制加热源的开关状态来实现温度控制的方法。
当温度低于设定值时，控制器会将加热源打开；当温度达到设定值时，控制器会将加热源关闭。
通过不断地开关加热源，可以使烤箱温度在设定值上下波动，以实现温度的控制。
三、烤箱控制器的温度调节范围烤箱控制器的温度调节范围通常根据烤箱的设计和使用需求而定。
一般来说，烤箱控制器可以调节的温度范围在50℃至250℃之间，但也有些高端产品可以达到更广泛的温度范围，如0℃至300℃。
四、烤箱控制器的温度精度烤箱控制器的温度精度对于烤箱的使用效果和食品烤制的质量都有着重要影响。
一般来说，烤箱控制器的温度精度在±5℃左右，但一些高端产品可以达到更高的精度，如±1℃。
五、烤箱控制器的故障排查与维修烤箱控制器在长时间使用过程中可能会出现一些故障，如温度传感器的异常、控制芯片的损坏等。
恒温控制系统设计任务书
课程设计任务书
专业年级班
一、设计题目
恒温控制系统设计
二、主要内容
设计基于DS18B20的数字式烤箱温度控制系统，控制电路主要包括，led显示电路、按键电路、温度检测电路及控制电路。
控制程序主要包括主程序、读出温度子程序、按键子程序、显示子程序、PID控制子程序等。
要求能检测、显示烤箱温度，并控制烤箱温度为一恒定值。
三、具体要求
1．对烤箱温度进行检测及控制。
温度显示范围：0゜C~+99゜C，精度误差在1゜C以内。
2．控制系统稳态误差控制在5％以内。
3．恒温值可设置，并可随时修改。
4．LED数码管直读显示实测温度，设置温度（用键控制设定温度）。
5．温度超出上、下限值（设定值的正负50％）时，报警。
6．启/停键用以启动和停止加热，上电复位后，不论启动还是停止状态，人机界面显示烤箱内温度值，同时也要求显示界面区分停止和运行状态。
四、进度安排
五、完成后应上交的材料
1．课程设计报告。
2．程序清单（电子版）
六、总评成绩
指导教师签名日期年月日
系主任审核日期年月日。
电烤箱温度控制计算机控制系统设计
计算机控制系统课程设计说明书电烤箱温度控制系统设计DESIGNOFELECTRICOVENTEMPERATURECONTROLSYSTEM学生姓名周泽民学院名称信电工程学院学号班级12电气 1专业名称电气工程及其自动化指导教师曹言敬2015年7月10日摘要本次温度控制系统设计整体而言完全可以实现对电烤箱温度闭环恒定控制。
但是不当之处在所难免。
当热电阻检测出当前电烤箱所处温度时，不能和预置温度一起以数字形式很直观的对比显示出来。
及操作者无法同时看到电烤箱当前所处温度和预置温度。
鉴于此种情况，应再外接一个数码显示器以软件程序来实现，将电烤箱当前所处温度和预置温度同时显示出来；在实际使用过程中，由于电烤箱加热时有一定得温度缓冲，即当电烤箱断电时，加热并不是立即停止，而是过一段时间后温度才慢慢停下来以致开始下降。
这样就使得我们控制很不准确，会出现严重超温或者低温现象。
鉴于此种情况，我们应在电烤箱温度接近我们要求的温度时，由连续加热或连续降温改为断续加热或断续降温。
关键词单片机；温度；电烤箱；控制目录1绪论...................................................... 错误!未指定书签。
1.1技术指标............................................... 错误!未指定书签。
1.2控制方案............................................... 错误!未指定书签。
1.2.1控制系统的建模..................................... 错误!未指定书签。
1.2.2PLC系统............................................ 错误!未指定书签。
1.2.3单片机系统......................................... 错误!未指定书签。
烤箱温控方法的应用
烤箱温控方法的应用烤箱温控是指通过控制烤箱内的温度，实现对烘烤、烤制食品的精确控制。
在现代厨房中，烤箱温控方法的应用越来越广泛，不仅可以用于烤制各种蛋糕、面包等糕点类食品，还可以用于煎炸、烧烤、烤肉等各种烹饪方式。
本文将重点介绍几种常见的烤箱温控方法及其应用。
一、烤箱内置温控系统烤箱内置温控系统是一种基于传感器探测烤箱内温度，并通过控制烤箱加热元件实现温度调节的方法。
这种温控方法常见于家庭使用的电烤箱中。
该系统一般由温度传感器、温度控制器和加热元件组成。
温度传感器通常采用热敏电阻或热电偶，它能够感知烤箱内的温度，并将所得温度数据传输给温度控制器。
温度控制器根据传感器获取的温度数据与设定的目标温度进行比较，然后控制加热元件的工作状态，以使烤箱内的温度保持在设定的范围内。
这种温控方法可以非常精确地控制烤箱的温度，使得烘烤食品更加均匀、口感更好。
在烤制蛋糕、面包等糕点类食品时，烤箱内置温控系统可以保证食品的成熟度和色泽。
在烤肉、烧烤等烹饪方式中，可以根据不同食材的特点和口感要求，精确调控烤箱的温度，达到所需的熟度。
二、烤箱外置温控系统烤箱外置温控系统是一种将温度传感器和控制器分离安装于烤箱内外的方法。
它通过温度传感器探测烤箱内的温度，并将所得温度数据传输给控制器，由控制器进行温度调节。
这种温控方法相对于烤箱内置温控系统有一定的优势。
首先，烤箱外置温控系统可以避免温度传感器直接暴露在高温环境下，从而提高传感器的稳定性和寿命。
其次，由于温度控制器位于烤箱外侧，方便用户实时监测和调节烤箱的温度，提高了控制的灵活性和便利性。
烤箱外置温控系统在商业厨房中得到了广泛应用。
例如，在烘烤面包、蛋糕等糕点类食品时，面包师傅可以根据所需的成熟度和色泽，实时监测和调节烤箱的温度，以确保食品品质的稳定性和可控性。
三、PID控制技术PID控制技术是一种常见的烤箱温控方法，适用于各类烤箱，无论是家用电烤箱还是商业烤炉。
PID控制技术是一种经典的比例、积分、微分控制方法，通过对温度误差进行比例、积分、微分计算，得出控制输出，并根据控制输出调节加热元件的工作状态，以实现烤箱温度的精确控制。
电烤箱的智能温控仪表设计
电烤箱的智能温控仪表设计本文介绍了以STC89C51单片机为核心的电烤箱温度控制系统。
电烤箱的温度控制系统有两个部分组成：硬件部分和软件部分。
其中硬件部分包括：单片机电路、传感器电路、放大器电路、转换器电路、以及键盘和显示电路。
软件部分包括：主程序、运算控制程序、以及各功能实现模块的程序，以如下设计为要求：⑴电烤箱由1kW电加热器加热，最高温度为120°C。
⑵电烤箱的温度可以设置，电烤过程恒温控制为设置的温度，温度控制误差≤±2°C。
⑶可以实时显示设置温度和实际温度，显示精度为1°C。
⑷当实际温度超出设置温度±5°C时发出报警⑸采用STC89C51单片机和11MHz的晶振；采用AD590温度传感器。
⑹采用位式控制、并用晶闸管过零驱动1000W电加热器（电源电压为AC220V）。
文章最后对本设计进行了总结。
对温度控制系统的发展提出了几点建议。
关键词：单片机；温度；电烤箱；控制目录前言 (4)第1章概述 (4)1.1技术指标 (4)1.2控制方案 (4)第2章电烤箱的智能温控仪表硬件部分设计 (5)2.1硬件部分 (5)2.2单片机电路设计 (5)2.2.1 中央处理器CPU (6)2.2.2 运算器 (6)2.2.3 STC89C51单片机引脚功能 (7)2.2.4 引脚功能 (8)2.2.5 控制线 (9)2.2.6 STC89C51单片机的存储器结构 (9)2.2.7 STC89C51单片机的并行I/O端口 (9)2.2.8 STC89C51单片机时钟电路及时序 (10)2.2.9 复位电路 (11)2.2.10 STC89C51单片机的指令系统 (11)2.3传感器电路设计 (11)2.3.1 传感器概述 (11)2.3.2 传感器的基本特性 (12)2.3.3 热电阻的测量电路及应用 (15)2.4A/D转换电路设计 (14)2.4.1 逐次逼近型A/D转换器ADC0809 (16)2.5放大器电路设计 (19)2.5.1 交流放大器电路 (19)2.5.2 直流放大器电路 (20)2.5.3 运算放大器电路 (20)2.6键盘及显示电路的设计 (21)2.6.1 键盘接口电路 (21)2.6.2 LED显示器接口电路 (26)2.7抗干扰电路设计 (28)2.7.1 电磁干扰的形成因素 (28)2.7.2. 干扰的分类 (28)2.7.3 单片机应用系统电磁干扰控制的一般方法 (29)2.7.4 硬件抗干扰措施 (30)第3章软件部分设计 (31)3.1工作流程 (31)3.2功能模块 (31)3.3资源分配 (31)3.4功能软件设计 (31)3.4.1 键盘管理模块 (31)3.4.2 显示模块 (36)3.4.3 温度检测模块 (31)3.4.4 温度控制模块 (39)3.4.5 温度越限报警模块 (41)3.4.6 主程序和中断服务子程序 (43)第4 章结论 (45)参考文献 (46)附录1 (47)附录2 (47)前言随着社会的不断发展，人们对机械的应用也越来越广，进而人们对机械运动的控制要求亦越来越高。
电烤箱温度控制计算机控制系统设计
计算机控制系统课程设计说明书电烤箱温度控制系统设计DESIGN OF ELECTRIC OVEN TEMPERATURE CONTROL SYSTEM 学生姓名周泽民学院名称信电工程学院学号20120501153班级12 电气 1专业名称电气工程及其自动化指导教师曹言敬2015 年7 月10 日摘要本次温度控制系统设计整体而言完全可以实现对电烤箱温度闭环恒定控制。
但是不当之处在所难免。
当热电阻检测出当前电烤箱所处温度时，不能和预置温度一起以数字形式很直观的对比显示出来。
及操作者无法同时看到电烤箱当前所处温度和预置温度。
鉴于此种情况，应再外接一个数码显示器以软件程序来实现，将电烤箱当前所处温度和预置温度同时显示出来；在实际使用过程中，由于电烤箱加热时有一定得温度缓冲，即当电烤箱断电时，加热并不是立即停止，而是过一段时间后温度才慢慢停下来以致开始下降。
这样就使得我们控制很不准确，会出现严重超温或者低温现象。
鉴于此种情况，我们应在电烤箱温度接近我们要求的温度时，由连续加热或连续降温改为断续加热或断续降温。
关键词单片机；温度；电烤箱；控制目录1 绪论 .................................................................... (1)1.1 技术指标 ............................................................. (1)1.2 控制方案 .................................................................... (1)1.2.1 控制系统的建模 ...................................................... (1)1.2.2 PLC 系统 ....................................................... (2)1.2.3 单片机系统 ....................................................... (3)1.2.4 选择最优方案 ....................................................... (4)2 硬件部分设计 .................................................................... (5)2.1 C51 单片机简介 .................................................................... (5)2.1.1 中央处理器CPU ...................................................... (5)2.1.3 AT89C51 单片机引脚功能 ...................................................... (6)2.1.4AT89C51单片机时钟电路及时序 (8)2.1.5 AT89C51单片机复位电路 ....................................................... (9)2.2 温度检测电路设计 ............................................................ (10)2.2.1 温度传感器 ...................................................... (10)2.2.2 变送器 ....................................................... (10)2.2.3 A/D 转换 ....................................................... (10)温度控制电路设计 ............................................................2.5 数码管显示电路设计 ............................................................ (16)3 控制程序设计 .................................................................... (19)3.1 工作流程 ............................................................. (19)3.2 功能模块 ............................................................. (19)3.3 资源分配模块 ............................................................. (19)3.4 软件功能设计 ............................................................. (19)3.4.1 键盘管理 ....................................................... (19)3.4.2 显示管理 ....................................................... (20)3.4.3 温度检测模块 .................................................................... (22)3.4.4 温度控制模块 ....................................................... (23)3.4.6 主程序模块 ....................................................... (23)3.5基于 SIMULINK 的 PID 仿真 (24)结论................................................................ (26)II徐州工程学院课程设计说明书致谢 (27)参考文献 (28)附录 (29)附录 1 (29)附录 2 (30)徐州工程学院课程设计说明书1绪论1.1 技术指标温度控制是工业生产过程中经常遇到的控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。
烤箱温度控制原理
烤箱温度控制原理
烤箱温度控制是通过感知和调节烤箱内部温度来实现的。
以下是烤箱温度控制的基本原理：
1. 温度感知：烤箱内部安装有温度传感器，通常是热电阻或热敏电阻。
该传感器会感知烤箱内部的温度，并将信号传输到控制系统中。
2. 控制系统：烤箱内部设有一个控制系统，通常是一个微处理器。
该控制系统接收传感器传来的信号，并与设定温度进行比较。
3. 温度设定：用户可以通过烤箱上的按钮或旋钮来设定所需的烤箱温度。
控制系统将该设定温度与传感器感知到的温度进行比较。
4. 温度调节：如果传感器感知到的温度低于设定温度，控制系统会启动加热元件以升高烤箱温度。
如果传感器感知到的温度高于设定温度，控制系统会停止加热元件或启动冷却元件以降低烤箱温度。
5. 反馈控制：控制系统会不断监测烤箱内部温度，并根据感知到的温度与设定温度之间的差异来调整加热或冷却。
6. 温度稳定：通过不断的反馈控制，控制系统可以维持烤箱内部温度接近设定温度。
一旦达到设定温度，控制系统会自动停止加热或冷却，以保持温度稳定。
总结起来，烤箱温度控制通过感知烤箱内部温度并与设定温度进行比较，然后根据差异来调节加热或冷却元件，以实现烤箱温度稳定控制。
电烤箱温度控制系统
电烤箱温度控制系统引言电烤箱温度控制系统是一个重要的家用电器设备，用于控制电烤箱内部温度的稳定性，确保食物能够得到适当的烹饪。
本文将介绍电烤箱温度控制系统的工作原理、组成部分以及优势。
工作原理电烤箱温度控制系统的工作原理是通过感知烤箱内部的温度，并根据设定的目标温度进行控制。
当温度达到设定的目标温度时，系统将自动调整加热元件的功率，以保持温度的稳定性。
系统利用控制算法和传感器来实现温度的控制，并通过显示屏等界面提供给用户相关的信息。
组成部分1. 温度传感器温度传感器是电烤箱温度控制系统中的重要组成部分。
它能够感知烤箱内部的温度并将其转化为电信号。
常见的温度传感器包括热电阻和热敏电阻等。
2. 控制算法控制算法是电烤箱温度控制系统的核心部分。
它根据温度传感器获取到的温度信号和用户设置的目标温度，计算出控制系统应该调整加热元件的功率。
常见的控制算法包括PID控制算法等。
3. 加热元件加热元件是电烤箱温度控制系统中用来增加烤箱内部温度的部件。
常见的加热元件包括发热丝和发热管等。
控制系统通过调整加热元件的功率来控制烤箱内部的温度。
4. 显示屏显示屏是电烤箱温度控制系统中用来显示当前温度和设定目标温度的部件。
它为用户提供了直观的界面，方便用户对温度进行监控和调整。
优势电烤箱温度控制系统具有以下优势：1. 温度稳定性电烤箱温度控制系统能够实时感知温度并根据需要进行调整，确保烤箱内部的温度保持稳定。
这样可以保证食物在烹饪过程中得到均匀的加热，避免出现过熟或生熟不一致的情况。
2. 节能环保通过精确的温度控制，电烤箱温度控制系统能够在烹饪过程中最大限度地减少能量的浪费。
这有助于节能减排，降低用户的能源消耗。
3. 使用便捷电烤箱温度控制系统通常配备有直观的界面和操作按钮，用户可以轻松地设置目标温度和监控当前温度。
这样简化了操作步骤，提高了用户的使用便捷性。
4. 多功能性电烤箱温度控制系统通常还具备一些其他的功能，例如预设烹饪模式、计时器功能和自动关机功能等。
烤箱温度控制系统设计
目录1 概述 .............................................................................................................................................. 22 设计任务与要求 .......................................................................................................................... 32.1 主要内容 .......................................................................................................................... 32.2 学生应完成任务............................................................................................................... 33 设计方案 ...................................................................................................................................... 43.1 系统整体框图................................................................................................................... 43.2按键模块........................................................................................................................... 53.3 温度检测模块................................................................................................................... 53.4 LED显示模块 ................................................................................................................... 63.5 声光报警模块................................................................................................................... 63.6 时钟电路模块................................................................................................................... 73.7 AD574模数转换模块 ....................................................................................................... 84 程序流程图 .................................................................................................................................. 94.1 烤箱温度控制系统主程序及初始化流程图................................................................... 94.2控制算法流程图............................................................................................................. 104.3警报判断子程序及标度变换子程序流程图................................................................. 114.4 中断行成PWM波流程图................................................................................................. 124.5 按键延时去抖动子程序流程图..................................................................................... 134.6 按键功能处理子程序流程图......................................................................................... 144.7 设定目标温度子程序..................................................................................................... 154.8 设定上限值子程序流程图............................................................................................. 164.9 设定下限值子程序流程图............................................................................................. 174.10 显示处理程序流程图................................................................................................... 184.11 均值滤波子程序流程图及A/D转化流程图............................................................... 19 5系统硬件电路的连接与调试..................................................................................................... 205.1 电路连接 ........................................................................................................................ 205.2 程序调试 ........................................................................................................................ 205.3 电路调试 ........................................................................................................................ 205.4 重复调试程序................................................................................................................. 206 性能检测及分析 ........................................................................................................................ 21 7小组分工 .................................................................................................................................... 22 8总结与体会 ................................................................................................................................ 228.1小组小结......................................................................................................................... 228.2组员心得体会................................................................................................................. 229程序附表 .................................................................................................................................... 22 10参考文献 .................................................................................................................................. 421 概述二十一世纪是科技高速发展的信息时代，二十一世纪是科技高速发展的信息时代，电子技术、电子技术、微型单片机技术的应用更是空前广泛，伴随着科学技术和生产的不断发展，伴随着科学技术和生产的不断发展，需要对各种参数进行温度测需要对各种参数进行温度测量。
电烤箱温度控制系统
电烤箱的炉温控制系统设计作者姓名：作者学号：指导教师：学院名称：专业名称：摘要PID控制用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数（Kp，Ti和Td）即可。
在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。
在工厂，总是能看到许多回路都处于手动状态，原因是很难让过程在“自动”模式下平稳工作。
由于这些不足，采用PID的工业控制系统总是受产品质量、安全、产量和能源浪费等问题的困扰。
PID参数自整定就是为了处理PID参数整定这个问题而产生的。
现在，自动整定或自身整定的PID控制器已是商业单回路控制器和分散控制系统的一个标准单回路温度控制系统主要由计算机，采样板卡，控制箱，加热炉体组成。
是由计算机完成温度采样，控制算法，输出控制，监控画面等主要功能。
控制箱装有温度显示与变送仪表，控制执行机构，控制量显示，手控电路等。
加热炉体由烤箱改装，较为美观适合实验室应用。
计算机控制系统一般由控制计算机、A/D与D/A接口、执行机构、被控对象、检测元件和变送器组成。
本实验控制系统主要由计算机、电烤箱、智能控制仪表、固态继电器、通讯模块、电压数显表等构成，其中智能控制仪表、固态继电器、通讯模块、电压数显表安装于控制箱上。
本设计通过调节PID参数来实现炉温系统的控制。
关键词：单回路温度控制系统，PID控制，加热炉体，智能控制仪表，温度变送器，热电阻，可控硅目录摘要........................................................................................................ 错误!未定义书签。
第1章课程设计目的与任务.................................................................. 错误!未定义书签。
课程设计目的...................................................................................... 错误!未定义书签。
烘烤箱温度测控系统设计-开题报告
第一阶段：经典控制技术阶段。时间为 20 世纪 40-60 年代，称之为“经典控制理 论”时期。经典控制理论现在已经是一门比较成熟的控制理论，主要采用传递函数、 频率特性、根轨迹为基础的频率分析方法解决单输入单输出问题。经典控制技术能够 较好地解决生产过程中的单输入单输出问题，主要用于线性定常系统，是目前工业过 程控制领域中占统治地位的一种控制理论。
自 18 世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。为了高效
地进行生产，必须对生产工艺过程中的主要参数，如温度、压力、流量、速度等进行有
效的控制，其中温度控制在生产过程中占有相当大的比例。准确地测量和有效地控制温
度是优质、高产、低耗和安全生产的重要条件，如冶金工业的加热炉、电力工业的锅炉、
传统的加热炉，加热时间长，温度在上升的过程中容易出现超调。但是在实际加 工中，一些工艺流程往往不容许出现温度超调。同时，传统加热炉没有采用温度控制 算法，只是通过对温度上下限的检测，对电热丝的通断电进行控制，不能做到对温度 的精确控制，对于较为精细的加工过程无能为力。另一方面，控制界面多采用 DOS 操 作系统，缺乏良好的人机界面，给温度的检测和控制带来了不便。
第三阶段：智能控制技术阶段。时间为 20 世纪 70 年代末至今，为“智能控制理 论”阶段。70 年代末，控制理论向着“大系统理论”和“智能控制”方向发展，前者 是控制理论在广度上的开拓，用控制和信息的观点，研究各大系统的结构方案、总体 设计中的分解方法和协调等问题的技术基础理论。后者是控制理论在深度上的挖掘， 研究与模拟人类智能活动及其控制与信息传递过程的规律研制具有某些仿人智能的工 程控制与信息处理系统。
基于单片机的电烤箱温度控制设计
基于单片机的电烤箱温度控制设计摘要：近年来，因为人们使用电烤火箱不当发生火灾的事例经常发生，本设计为了减少使用电烤火箱时火灾的发生，利用片机的控制功能来设计一种智能的烤火箱系统，保证使用安全又达到节能的作用。
本文以AT80C51单片机为控制芯片，利用DS18B20传感器采集温度。
利用按钮调节温度。
这种温度控制系统能过通过显示屏直观的来观察电烤箱温度，通过按钮也很方便的来调节温度的高低。
另外，单片机廉价，可以在保障安全的同时又节约成本。
关键词：自动控温；LCD屏幕显示；DS18B20传感器；单片机引言随着科技的发展，人们的物质生活水平不断提高，同时也对社会提出了更高的要求。
冬天来临的时候，人们的取暖方式已经从仅使用煤炭烤火的形式逐渐转变到用电取暖，由于空调耗电量太大，很多家庭经济条件不允许。
烤火箱的作用也渐渐在生活中占据重要地位。
但是，由于使用电烤火箱使用不当发生火灾的事例经常发生，触目惊心。
随着计算机的发展，自动化和智能化的工具已经融入人们的生活中，单片机的出现使这些领域的发展更上一个台阶。
如果能把单片机的制动控制功能作用到电烤火的安全防护上，将使得电烤火箱的安全性有很大的提高，能够使得电烤火箱的使用更加普及。
基于对社会上电烤火箱的研究，很少使用单片机控制电烤火箱的方法，本人就利用单片机专业领域的知识，设计一种能制动控制的电烤火箱系统，使用者在使用的过程中如果要离开，可以使用定时功能控制电烤火箱工作一定时间之后关闭。
当出现离开时忘记关闭，一定的时间以后由于电烤火箱的温度过高，电烤火箱能自动断电，防止火灾的发生。
一、方案设计1.1方案论证：采用AT80C51单片机控制整个系统，温度采集由DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器DS18B20采集。
DS18B20测温范围为-55°C～+125°C，测温分辨率可达0.0625°C，被测温度用符号扩展的16位补码形式串行输出。
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烤箱温度控制系统的设计（计算机控制技术基础课程设计）专业：自动化组员：吴传林唐思黄定肖骁重庆大学自动化学院2013年9月目录摘要 0序言 01.设计内容 01.1已知参数和设计要求 01.2实现方法 (1)2.组员分工 (1)3. 硬件部分组成 (1)3.1硬件连接 (1)3.2.1 AD574 (1)3.2.2 PT100 (2)3.2.3 芯片8255 (2)4.操作说明 (2)5.设计总体思路 (2)5.1设计步骤 (3).......................................................................................................................... 错误!未定义书签。
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(3)5.2原理分析 (3)6.实验结果 (4)7.原程序清单 (4)8.设计感想 (4)8.1吴传林感想 (4)8.2唐思感想 (5)8.3肖骁感想 (6)附录 (8)系统框图 (8)程序代码： (12)摘要本文是对烤箱温度控制系统进行设计，在烤箱温度控制系统中，利用计算机对烤箱的继电器发出不同的信号，来控制继电器的开断，从而能够实现控制烤箱加热与否的控制。
本系统采用了反馈控制，是经典控制理论在实际中成功应用的典型实例。
本次采用的信号输出芯片是8255。
而温度采集则是用了PT100感温电阻，将电信号送至A/D574中，利用A/D574的模数转换功能，将采集的温度模拟信号转换成计算机可以识别的电信号，进而在计算机内对这些电信号进行处理，经过反馈控制算法来输出控制烤箱的电信号。
关键词：反馈控制算法，A/D574模数转换，计算机控制序言温度控制技术广泛应用于社会生活的各个领域,如家电、汽车、材料、电力电子等,传统的温度控制技术中最常见的是继电器调温,但由于继电器动作频繁,温度控制范围小,精度不高,可能会因触点不良而影响正常工作。
最近几年快速发展的有PID 温控、模糊控制、神经网络以及遗传算法在温度控制中的应用。
烤箱是热处理生产中应用最广的加热设备,它电流通过电热元件产生热量,借助辐射和对流的传递方式,将热量传递给所要加热的物品,使其加热到所要求的温度。
本文设计的烤箱温度控制系统，是利用计算机对其温度进行控制，采用反馈控制算法，以实现对烤箱温度控制，达到控制性能要求的指标。
1.设计内容1.1已知参数和设计要求1.某烤箱的温度控制要求为：控制烤箱温度从室温上升到目标温度并一直保持在该目标温度，要求控制的精度达±3%，调节时间≤20秒。
2.目标温度应可以通过键盘任意修改。
3.完成温度检测、温度变松，温度显示（LED和CRT曲线）、温度控制、通过键盘设定上、下限温度报警值，温度超限报警（声、光）等功能。
1.2实现方法采用PD-32E实验装置实现（限≤5人选做）2.组员分工3.硬件部分组成3.1硬件连接1）8255部分（第5片）连线：8255（5）的CS结CS2 300H，PA0~PA3接键盘P0~P3，PB0~PB3接键盘Q0~Q3，PC0接烤箱的PWM 控制信号接收端。
2）AD574连线：AD574的CS接地址输入端CS7，AD574的12/8接VCC；AD574的A0接GND，AD574的10VIN 接其上方的±5V，10VIN接PT100模块的PT_OUT。
3）蜂鸣器接8255的PC1口。
3.2硬件介绍3.2.1 AD574AD574A是单片高速12位逐次比较型A/D转换器，内置双极性电路构成的混合集成转换芯片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D转换器，其主要功能特性如下：在CE=1、CS=0同时满足时，AD574A才会正常工作，在AD574处于工作状态时，当R/C=0时A/D转换，当R/C=1是进行数据读出。
和A0端用来控制启动转换的方式和数据输出格式。
A0=0时，启动的是按完整12位数据方式进行的。
当A0=1时，按8位A/D 转换方式进行。
当R/C=1，也即当AD574A处于数据状态时，A0和R/C控制数据输出状态的格式。
当R/C=1时，数据以12位并行输出，当R/C=0时，数据以8位分两次输出。
而当A0=0时，输出转换数据的高8位，A0=1时输出A/D转换数据的低4位，这四位占一个字节的高半字节，低半字节补零。
如果需AD574A工作于单一模式，只需将CE、端接至+5V电源端，和A0接至0V，仅用端来控制A/D转换的启动和数据输出。
当=0时，启动A/D转换器，经25us后STS=1，表明A/D转换结束，此时将置1，即可从数据端读取数据。
3.2.2 PT100pt100是铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。
PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。
它的工作原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成近似匀速的增长。
但他们之间的关系并不是简单的正比的关系，而更应该趋近于一条抛物线。
常见的pt100感温元件有陶瓷元件，玻璃元件，云母元件，它们是由铂丝分别绕在陶瓷骨架，玻璃骨架，云母骨架上再经过复杂的工艺加工而成。
PT100/PT1000铂电阻RT曲线图表：图3.13.2.3 芯片82558255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口。
具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。
其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。
8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。
8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。
同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。
由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。
图3.24.操作说明键盘上的A键为启动键，B键为复位键，D为设置温度上限，E为设置温度下限，0-9数字键输入温度值。
5.设计总体思路框图如图所示：一开始，给定一个输入信号，即期望温度，此时，控制程序还没有起作用，此信号通过变送器送至继电器，继电器导通，使烤箱处于工作状态。
这时，温度传感器就把烤箱内的温度转变成电信号送至计算机中。
计算机则将此电信号与输入的期望温度进行比较，通过控制器，根据不同的设定及差值，选择不同的控制算法。
由于计算机内的电信号都是脉冲信号，因此，可以调节脉冲信号的占空比来调节继电器的断开与导通的时间。
期望值与测量值的差距大，就增大占空比，使一个周期内的加热时间增长，反之，则减小占空比。
采用上述的控制策略，即可以实现温度调节，达到控制指标的要求。
5.1设计步骤首先确定主程序所要实现的目标，即：预设显示输出，输入温度上限、温度下限，输入设定温度值，显示预设温度，实时刷新当前温度并显示，比较实时温度与设定温度差值并进行反馈控制，控制温度达到性能指标要求。
然后，确定了主程序所要实现的功能以后，在相应的编写各个子程序模块。
同时，要考虑在整个系统实现的过程中，所要运用到的芯片，好进行芯片的初始化。
如8255,AD574等温度设定子程序，即，从键盘上输入3个数字，将其存放在指定的空间区域内。
即AD574的使用过程。
首先，先将AD574初始化，启动转换，转换结果屏蔽高4位后，将所得到的结果存放在指定单元中，为当前温度。
将前一步骤采集到的当前温度进行标度变换，比较设定值的大小与当前温度和设定值之差，然后做出相应的标记，然后根据不同的标记跳到相应的加热子程序中。
其基本原则就是：实际温度和期望温度差距越大，加热子程序中，每个周期的高电平占空比就越大，若设定值比较大，则直接采用满程输出。
5.1.5报警子程序烤箱工作时，当烤箱温度超过设置温度上限和低于温度下限时，调用子程序，否则跳出子程序；其中接蜂鸣器的控制信号为第五片8255A的PC1口输出信号，输出0时，蜂鸣器发出警报，输出为1时，声音停止。
5.2原理分析制烤箱温度的系统，我们采用反馈控制算法。
利用计算机控制中的A/D转换器，将采集到的模拟信号转换成数字信号，然后送入计算机进行处理。
在计算机中，我们编写了控制算法，将送入的电信号经过该算法，输出一个控制继电器开关的脉冲信号，我们可以通过调节脉冲高电平的占空比，来控制一个信号周期内加热时间的长短。
从而实现控制。
又由于这个占空比是实时变化的，所以，这是一个变比例系数的P控制器。
利用这个控制器，我们可以使烤箱内的温度保持在我们所设定的期望值。
6.实验结果本次设计总体上还是比较成功，基本上实现了任务要求。
只有调节时间的，可能是冗长的程序，或者是电烤箱的功率问题，又或者是自己反馈补偿参数设计不够完善，总之，不能达到要求的20秒以内，此为设计的瑕疵。
7.原程序清单见附录48.设计感想8.1吴传林感想作为我们团队的组长，需要确定合适的电路，对电路进行调试，将变送器调至最合适的范围。
同时还要确定与硬件相关的软件主体思想。
一个项目的成败，与组长的整体协调能力关系很大。
这次的时间比较紧张，而且之前没怎么做过过程控制类的题目，所以可以说是时间短、任务重。
热敏电阻PT100之前接触过，但是没有和计算机连起来使用，也是一个新的挑战。
这次设计我吸取的上次计算机硬件课程设计的教训，学会多利用子程序，而不是要把所有的问题都用一个主程序解决，却很少使用子程序。
这样，不但别人读不懂自己的程序，就连自己有时候都读不懂自己的程序。
这次课程设计感觉比以前进步的一点就是程序的模块化思想更加深刻。
之前总也用程序段的方式插入的主程序中，而这次则是尽量减少主程序的内容，将所有的处理部分都写成子程序，设计好入口参数，就可以是整个程序思路清晰，一目了然。