烤箱温度控制设计概要

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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

吴传林唐思肖骁黄定烤箱温度控制系统的设计(采用PD-32E实验装置[

目录

摘要 (1

序言 (1

1.设计内容 (2

已知参数和设计要求 (2

实现方法 (2

2.组员分工 (2

3. 硬件部分组成 (3

'

硬件连接 (3

AD574 (3

PT100 (4

芯片8255 (4

4.操作说明 (5

5.设计总体思路 (5

设计步骤 (6

主程序的设计 (6

？

温度设定子程序 (6

读取当前温度子程序 (6

温度比较以及加热子程序 (6报警子程序 (7

原理分析 (7

6.实验结果 (7

7.原程序清单 (8

8.设计感想 (8

'

吴传林感想 (8

唐思感想 (9

肖骁感想 (10

附录 (12

系统框图 (12

程序代码: (18

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。

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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。

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1.设计内容

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。

实现方法

采用PD-32E实验装置实现(限≤5人选做

2.组员分工

姓名职务负责的部分

吴传林组长键盘扫描、判断控制、显示模块程序编写,程序的编译和调

试

唐思组员AD574转换,标度变换,控制算法,PWM波生成,程序的编

`

译和调试

肖骁组员报警程序、读入温度值拆分、键盘输入值合并,报告撰写

黄定组员

3.硬件部分组成

硬件连接

18255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。

2AD574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。

硬件介绍

AD574

AD574A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。

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PT100

pt100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

芯片8255

8255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。

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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。