温度控制系统(计算机控制课设)

中北大学

课程设计任务书

2012/2013学年第一学期

学院：信息与通信工程学院

专业：自动化

学生姓名：学号：09050542 课程设计题目：温度程序控制系统设计

起迄日期: 2013年1 月7日~2013年1 月18日课程设计地点:中北大学

指导教师:张艳兵张秀艳

系主任:王忠庆

下达任务书日期: 2013年 1 月 7日

课程设计任务书

课程设计任务书

4．主要参考文献：

1、李朝青.单片机原理及接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，2005

2、张艳兵、赵建华、鲜浩.计算机控制技术.北京：国防工业出版社，2008

3 、袁保生.Protel99SE电路设计实验指导.太原：中北大学，2010

4、胡锦、蔡谷明、梁先宇. 单片机技术使用教程. 北京：高等教育出版社，2003.

5、李勋. 单片机实用教程. 北京：北京航空航天大学出版社，2000.

6、李晓莹. 传感器与测试技术. 北京：高等教育出版社,2004.

5.设计成果形式及要求：

课程设计说明书1份

原理图和PCB图各1份

程序清单1份

6．工作计划及进度：

起迄日期工作内容

2013年1月7日~ 1月8 日 1月 9日~ 1月11日 1月12日~ 1月14 日1月 15日~ 1月16日

1月 17日~ 1月18 日查阅资料，确定设计方案设计硬件电路

画出流程图，编写控制程序撰写课程设计说明书

课程设计答辩

系主任审查意见：

签字：

年月日

基于单片机的电炉温度检测、控制系统

摘要：本文主要解决对电炉的温度进行实时检测和控制的问题。采集电炉的温度，并控制在一定的温度。

一．原理

电炉温度控制系统是闭合的反馈系统。温控系统主要由温度传感器、温度调节仪、执行装置、被控对象四个部分组成，其系统组成框图如图1所示。被控制对象是大容量、大惯性的电炉温度对象，是典型的滞后环节，在这里近似为包含有纯滞后的一阶滞后；由于被控对象电容量大，通常采用可控硅作调节器的执行器，

图1

温度控制系统结构图如下：

图2

二．硬件电路设计

1.传感器的选择

（1）铂金电阻Pt100具有高精度、高稳定、宽泛的工作温度范围。测温范围为-200~850℃。Pt100只需经适当的数据处理就可传输、显示并记录温度输出。常温下，Pt100的热敏电阻阻值与温度成正比，设计时只需将已知电流通过热敏电阻就可得到与温度成正比的输出电压，再根据电阻-温度关系，计算出被测温度值。

（2）查询资料，XTR101是一款集成的电压/电流转换器，接收各类传感器传输的小信号，并转换成标准的4mA~20mA的二线制电流输出。XTR101是以电流形式传输信号的，因此不受远距离传输线阻抗压降的影响，并对其他设备的噪声具有高抗干扰性。它将热电偶信号（温度信号）变为4~20mA电流输出，再由高精密电流/电压变换器RCV420将4~20mA电流信号变为0~5V标准电压信号，以供A/D转换用。

XTR101转换温度信号的典型电路如下：

图3

（3）RCV420是一种精密电流/电压变换器，它能将4~20mA的环路电流变为0~5V的电压输出，并且具有可靠的性能和很低的成本。除具有精密运放和电阻网络外，还集成有10V基准电源。对环路电流由很好的变换能力。

RCV420工作电路如下：

图4

2.A/D转换电路

1） ADC0809芯片：

ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。

（1）ADC0809的内部逻辑结构

由下图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。

图5

（2）ADC0809引脚结构

ADC0809各脚功能如下：

D7-D0：8位数字量输出引脚。

IN0-IN7：8位模拟量输入引脚。

VCC：+5V工作电压。

GND：地。

REF（+）：参考电压正端。

REF（-）：参考电压负端。

START：A/D转换启动信号输入端。

ALE：地址锁存允许信号输入端。

（以上两种信号用于启动A/D转换）.

EOC：转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。OE：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。

CLK：时钟信号输入端（一般为500KHz）。

A、B、C：地址输入线。

ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进入转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。D7－D0为数字量输出线。CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ。VREF（＋），VREF（－）为参考电压输入。

3.D/A转换电路

1）DAC0832芯片：DAC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。所以这个芯片的