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微机控制的电阻炉温度控制系统
页数 51  字数  23171
摘要
   随着社会的发展，自动控制越来越成为人们关注的焦点,自动调节电阻炉温度系统也备受关注。其中微机及其应用已经成为高、新科学技术的重要内容和标志之一，它在国民经济的各个领域正在发挥着引人注目的作用。微机控制的电阻炉温度控制系统实际上就是一个智能控制系统，是一种能耗相对来说比较低的温度控制系统。本人采用8098单片微机对电阻炉的加热过程进行控制。使用热电偶作为温度传感器把热信号转变成电信号，电信号再经过放大，经过模数转换再输入到CPU。控制器采用PID控制算法，温度控制的原理是通过调整晶闸管的导通时间来调节加热主回路的有效电压,从而达到温度控制的目的。系统由8098单片微机、温度传感器、A/D转换器、键盘及显示电路、晶闸管触发电路等组成的控制器和被控对象电阻炉构成一个闭环控制系统。系统控制程序采用模块化设计结构，主要包括主程序、中断服务子程序、控制算法子程序等。系统采用过零触发等技术，省去了传统的D/A转换元件，简化了电路，并且提高了系统的可靠性。同时，系统可以实时控制电阻炉的实际温度。

关键词 8098单片微机,热电偶,晶闸管,PID控制算法 

目  录
前言……………………………………………………………………………………………5
1  概述…………………………………………………………………………………………6
1.1 微机控制系统的发展趋势………………………………………………………………6
1.2 微机控制系统的优点……………………………………………………………………6
2  系统总体方案设计…………………………………………………………………………7
2.1确定系统任务…………………………………………………………………………7
2.2 系统基本设计思想………………………………………………………………………7
2.3 系统框图设计……………………………………………………………………………7
2.4 总体硬件电路图…………………………………………………………………………8
2.5 几个参数的定义…………………………………………………………………………8
3  主电路设计及参数计算……………………………………………………………………9
3.1 主电路的设计……………………………………………………………………………9
3.2 主电路参数计算及元件选型……………………………………………………………9
4  控制电路设计 ……………………………………………………………………………11
4.1 测温元件及温度检测技术………………………………………………………………11
4.1.1热电偶的基本概述……………………………………………………………………11
4.1.2热电偶冷端的温度补偿………………………………………………………………12
4.1.3热电偶温度信号的线性化……………………………………………………………12
4.1.4完整的热电偶信号调理电路…………………………………………………………13
4.2  温度采集转换系统……………………………………………………………………13
4.3  过零检测与过零触发电路……………………………………………………………14
4.4  升温与降温控制系统…………………………………………………………………15
4.5  报警系统电路设计……………………………………………………………………16
4.6  看门狗电路……………………………………………………………………………17
4.6.1 DS1232引脚及其特点…………………………………………………………………17
4.6.2 DS1232的功能 …………………………………………………………………………18
4.7  LED显示和键盘设置电路 ………………………………………………………………19
4.7.1 LED显示工作过程…………………………………………………………………… 19
4.7.2 显示子程序…………………………………………………………………………  19
4.7.3 键盘输入接口电路…………………………………………………………………  21
4.7.4键盘扫描程序…………………………………………………………………………23
4.8  A/D转换电路……………………………………………………………………………25
4.8.1 A/D转换器的介绍……………………………………………………………………25
4.8.2 A/D的工作原理………………………………………………………………………27
4.8.3 A/D芯片介绍………………………………………………………………………29
5  数字调节器的设计………………………………………………………………………31
5.1电阻炉的数字模型………………………………………………………………………31
5.2 PID调节器参数的计算…………………………………………………………………32
6  系统软件设计……………………………………………………………………………33
7  系统的调试与运行………………………………………………………………………48
7.1 硬件电路的调试………………………………………………………………………48
7.2 功能模块的调试………………………………………………………………………48
结束语……………………………………………………………………………………49
致谢………………………………………………………………………………………50
参考文献………………………………………………………………………………………51

 参考文献                                                        
[1]黄一夫.微型计算机控制技术[M].北京：机械工业出版社，1999.
[2]黄泽铣.热电偶原理及其检定[M].北京：中国计量出版社，1993.
[3]陈建铎.8098单片机原理及其应用技术[M].北京：电子工业出版社，1997.
[4]邹逢兴.微型计算机原理与接口技术[M].长沙：国防科技大学出版社，1993.
[5]穆  兰.单片微型计算机原理及接口技术[M].北京：机械工业出版社