基于单片机的恒温控制系统的研究与开发

BeardRen

摘要
& `, t4 ?* Q  [& a! [! u; d# Y" D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，
5 x4 D; \2 Q: v  C$ x" e& ?0 L, T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。
9 B4 h+ d+ L9 A, ]& f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.
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.
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
示出来。
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
3 e5 U1 v6 [9 P* z1 G3 R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，
3 I* G* B& P. _* U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
  {* O& q+ J, O) Q4 |第一章绪论
7 u/ v# ~2 K" E0 A/ t/ C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。
0 b/ T! P% X  T- Y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
; e4 ]" t7 r- ^9 V( t  t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
7 s/ l9 i2 L, I5 ?4 `9 f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
4 a2 t5 i5 K1 ^: ~8 T* b& \1 `& n2 c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。
. c; e4 z0 {% U3 \) j3 O1 ?, E' l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
( D: N9 a- i2 ?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。
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
4 I$ v0 K7 o( G* `; C  I% u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
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
3 [4 l* z2 B4 @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
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
' R# ~, n" n$ D! E1 \* D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
, x3 ^; F# R; e( {+ H7 u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
% u: L, v+ ?- p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