单片机电加热炉温度控制系统

摘 要

随着计算机技术、控制理论和控制技术的发展，电加热炉的温度控制日趋成熟，已经成为工业生产中的一个重要部分。

为了适应工业控制发展的需要，本文在分析单片机对电加热炉温度控制的 基础上，从该系统的基本性能和基本操作出发，将整个系统分为温度测量、A/D转换、单片机系统、键盘操作系统、温度显示电路、报警电路、D/A转换等若干个功能模块。同时分别阐述其结构体系、工作原理、设计、集成方法以及它们之间的共性和特点。由于温控技术与自动化技术的发展非常迅速，本文一方面结合实际应用经验，力求做到较为系统和全面的介绍系统设计与实施技术；另一方面尽可能反应出温控系统的发展趋势，以及其先进性和实用性。

本设计的控制对象为电加热炉，通过控制加在电阻丝两端电压的工作时间，来对电阻丝输出的平均功率加以控制。以单片机为核心，采用固态继电器控温电路，实现对电炉的自动控制。本文将采用PID控制，阐述了PID控制器的设计，硬件结构和软件设计，实现了一套温度采集和控制的方案。该系统具有硬件成本低，控温精度较高，可靠性好，抗干扰能力强等特点。

关键词：电加热炉；单片机；温度控制；固态继续电器 

目 录

第1章 绪 论 1

1.1 温度控制系统的发展状况 1

1.2 本次设计的主要内容 1

第2章 系统的基本原理及性能指标 3

2.1 系统基本原理 3

2.2 预期达到的性能指标 3

第3章 温度控制系统的硬件设计 5

3.1 温度检测电路及元器件选择 5

3.1.1 放大器AD522 5

3.1.2 桥式测量电路设计 6

3.2 单片机最小系统及外围设备 7

3.2.1 系统电源电路设计 10

3.2.2 看门狗电路设计 11

3.2.3 系统时钟电路设计 13

3.3 数据采集电路的设计 14

3.3.1 模数转换器AD574 14

3.3.2 多路转换开关CD4051 16

3.4 键盘/显示接口技术及报警电路 17

3.4.1 8279的电路组成和工作原理 18

3.4.2 管脚功能说明 19

3.4.3 8279与键盘显示器的连接 21

3.4.4 LED报警电路的设计 23

3.5 温度控制电路设计及控制算法 23

3.5.1 控温电路 23

3.5.2 系统控制算法设 24

第4章 温控系统的软件设计 26

4.1 软件设计总体思想 26

4.2 软件程序流程图 26

4.2.1 主程序流程图 26

4.2.2 键盘扫描和译码过程的流程图 28

4.2.3 8通道数据采集的程序流程图 29

4.2.4 单片机主程序流程图 30

第5章 结 论 31

参考文献 32

致 谢 34

附 录Ⅰ 35

附 录Ⅱ 49

附 录Ⅲ 50