单片机温度加热控制系统

摘   要

本论文设计的是高温腐蚀电阻炉釜温自动控制系统。系统由温度检测、A/D转换、温度控制、键盘显示等部分组成。技术参数要求是控温400℃超调不超过2℃。

我在设计本系统时，除了满足必须的设计标准外，硬件部分着重注意声光报警、掉电检测等辅助功能的实现，软件部分着重注意数字滤波和漂移误差的自较准，让整个设备在工业生产中更加方便，实用，准确。电阻炉炉温为一阶惯性纯滞后系统，最后通过MATLAB进行计算机仿真，调节Kp的值，可得到较为理想的阶跃响应曲线。

系统硬件电路采用89C51单片机为主控制器，采用PID控制算法为软件核心。前向通道包括温度检测元件和A/D转换器，选用铂电阻传感器作为温度的检测元件，通过温度变送将对应的温度信号送到A/D0809转换器，再传给89C51单片机，信号在89C51中，按PID调节规律进行控制和运算。由6264做程序和数据的扩展。由89C51单片机输出信号，通过控制可控硅的输出功率来控制温度，另外采用芯片7406、7407和LED数码管为系统显示部分，实现对检测参数和釜温的显示。系统应用程序由结构化模块实现，包括主程序，中断服务程序和多个子程序。最后对系统采用的抗干扰措施作了简单介绍。

关键字：89C51单片机        PID算法       温度控制

目  录

第一章    绪 论 4

1.1  选题背景 4

1.2  选题意义 4

1.3  生产工艺过程 4

1.4  系统控制精度要求 5

1.5  技术难点 5

第二章   方案论证 6

2.1  CPU的选择 7

2.2  控制算法的选择 7

2.3  其他硬件的选择 8

第三章   系统硬件设计 9

3.1  温度参数的检测部分 9

3.2  模数转换部分 10

3.3  89C51的介绍和特性 13

3.4  晶闸管过零检测与触发电路部分 19

3.5  键盘、显示电路部分 20

3.6  接口扩展电路部分 21

3.7  声光报警与自动转手动电路 24

3.8  存储器扩展电路方案 24

3.9  断电检测电路 26

第四章   PID控制算法研究 27

4.1  PID调节简介 27

4.2  PID调节的原理 27

4.3  PID调节过程 28

4.4  PID参数K ，T 和T的整定 28

第五章   软件设计 31

5.1 主程序设计 31

5.2  数字滤波子程序 35

5.3  标度变换和漂移误差的自校准 38

5.4  PID 程序设计 42

5.5  中断程序 47

5.6  上下限报警处理 50

5.7  LED数码管显示程序设计 51

5.8  键盘程序 52

5.9  抗干扰程序设计 53

第六章  计算机仿真 55

致  谢 58

参 考 文 献 59

附录 1 （程序流程图） 60

附录 2 （程序清单） 62