基于单片机的恒温控制系统的研究与开发

BeardRen

摘要
在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用
的主要被控参数。其中，温度控制也越来越重要。在工业生产的很多领域中，
人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。
/ l9 F& }& p, }6 P# C1 I# n6 I采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点,而且.
4 w/ X- L: w, n, ^7 [  A  l7 j0 |; f可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而大大的提高产品的质量和数量。因
此，单片机对温度的控制问题是工业生产中经常会遇到的控制问题。
本论文结合工厂中如何实现恒温控制，讨论大多数工业生产情况下对温度.
1 G2 g. y+ L/ ]; o- {. {. ]7 S进行有效控制的一种方法。单片机系统包括89S52处理器、扩展存储器27512
及6264，并行接口芯片8255、8253、 ADC0809、 8279、 掉电保护和复位以及看
门狗电路等。具体方法是使用铂铑一铂热电偶进行温度数据采集，经过放大和
滤波电路进行A/D转换，转换后的值根据标准分度表再转换成温度值，同时显
; {3 H' ?. @- s; n" h示出来。
% ?, K4 M- C  ?7 P# O0 g% f+ s6 D本文在热电偶补偿上采用PN结温度传感器进行冷端补偿。标准分度表是通.
过铂铑一铂热电偶的温度分度表乘以电路的放大倍数再除以A/D转换分辨率得
出的数字量与温度之间的关系。在0- 100°C,详细阐述了具体的处理方法，而
在100C以上提出了量程转换的方法，但是由于系统尚没有实际应用到生产中，
所以没有对100°C以上的温度处理详细阐述。
关键词:单片机恒温控制PID 热电偶
7 c% _7 T, c* r# Y5 b) k第一章绪论
在现代工业生产中，温度是一个非常普遍但却十分重要的一个工艺参数。
+ _6 Y4 F% L! P$ ~( |, t2 i2 f很多材料的特性与温度息息相关，且物理变化和化学反应过程都与温度密切相
关因此对温度的控制是现代自动化生产中的重要任务。而对于现代工业中不同
' f# H/ [! }. Q$ r" z生产情况和工艺要求，所采用的加热方式，燃料，控制方案等也不尽相同。传
" a6 O, K8 t+ d- ]! r' S; ~' A统的温度测量办法是利用一般温度计进行读数。对于需要随时了解温度变化的
场合，这种办法将会消耗大量人力、物力，而且对于变化较快的温度数值不能
做到同步及时测量,效果不佳。由于读数时的人为因素引起的误差也不可忽视。
要用人工进行温度控制，其劳动强度可想而知，而且无法做到精确控制，因此
需要寻求更好的测温控温办法。
随着微电子技术和微型计算机的迅猛发展，微机测量和控制技术以其逻辑
简单、控制灵活、使用方便及性能价格比高的优点得到了迅猛发展和广泛应用。
! c0 j# o! F2 N" q' Q5 L5 H它不仅在航空。航天、铁路交通、冶金、电力、电讯、石油化工等领域获得了
广泛应用。而且其技术在日常生活中诸如电梯、微波炉、电冰箱、电视机、智
9 i& n) V9 {3 q! _: n能照相机、电动玩具、全自动洗衣机、智能空调等高科技产品中也具有广阔的
. X' X/ A! ~% J5 J0 _使用前景，尤其是许多智能仪表和测控系统中引入电脑控制技术后，使传统仪
器、仪表设备发生了根本变化，为工业生产的自动化、智能化奠定了坚实的技
术基础。所以越来越多的控制方法都采用了智能单片机控制中。
单片机是一种集CPU、RAM、ROM、I/0接口和中断系统等部分于一体的器件,
只需要外加电源和晶振就可实现对数字信息的处理和控制。因此，单片机广泛
用于现代工业控制中。控制具有体积小、重量轻、价格低、可靠性高、耗电少
! F5 S; G2 {6 S! G; B/ w% H和灵活机动等许多优点，因此如果能利用单片机进行温度的测量和控制，将会
  \. h# O3 S+ m( O( @2 ^大大提高温度测量和控制的可靠性和灵活性。单片机对温度测量控制过程是借
' y# z8 H7 Y% C: U: h助于传感器、A/D转换器以及扩展接口和执行机构来进行的。在闭环型过程控
制中，过程的实时参数由传感器和A/D转换器来实时采集，并由单片机自动记
录、处理并控制执行机构动作来进行调节和控制。因此需要对单片机进行扩展
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温度是一个非常普遍但却十分重要的一个工艺参数