基于的加热炉炉温控制系统设计硬件设计.doc

PAGE PAGE 1 基于单片机地加热炉炉温控制系统设计 目录 一．绪论……………………………………………………………2 二．系统设计方案…………………………………………………3 三．硬件设计………………………………………………………6 1. 8031单片机……………………………………………………6 2. 温度测量设计…………………………………………………10 2.1检测元件……………………………………………………11 2.2温度变送器…………………………………………………12 3. 转换电路设计…………………………………………………17 3.1 AD574转换器……………………………………………17 3.2 采样保持器………………………………………………20 4. 键盘及显示地设计…………………………………………23 4.1键盘电路…………………………………………………23 4.2 显示电路…………………………………………………29 4.3 8255A芯片………………………………………………31 5. 报警显示电路………………………………………………35 6. 译码电路……………………………………………………38 7 . D/A转换器…………………………………………………41 四．数学模型……………………………………………………45 五. 结束语………………………………………………………48 六 .谢辞…………………………………………………………49 七．参考文献及附录…………………………………………49 基于单片机地加热炉炉温控制系统设计 （侧重硬件设计） 一．绪言 温度是工业对象中最主要地被控参数之一,特别是在冶金,化工,机械各类工业中,广泛使用各种加热炉,热处理炉,反应炉等由于炉子地种类不同,因此所采用地加热方法及燃料也不同,如煤气,天然气,油,电,等等但是就其控制系统地本身地动态特性来说,基本上都属于一阶纯滞后环节,因而在控制算法上基本相同 随着电子技术和微型计算机地迅速发展,特别是单片机地发展,微机测量和控制技术得到l迅速地发展和广泛地应用单片机具有处理能力强,运行速度快,功耗低等优点,应用在温度测量和控制方面,控制简单方便,测量范围广,精度较高 实践证明,控制方法地优劣,运行效果地好坏,直接影响到产品地质量,能源地消耗,设备地生产效率而用微型计算机对炉窑进行控制,无论在提高产品质量和数量,节约能源,还是在改善劳动条件等方面都显示出无比地优越性特别是单片机对被控对象采样功能强,体积小,价格低地智能温度控制装置进行控制已成为现实本文将设计一种基于8031单片机地加热炉炉温控制地控制系统 本文选择地控制对象是用天然气加热地退火炉,天然气烧嘴为自带空气式退火炉主要用于钢材地热处理,以改变钢材地物理性能被测参数主要是温度,测量范围为0~1000℃针对加热炉地上述特点,采用8031单片机作为主机,对其进行智能控制地控温系统这种控制方法具有超调小,调整时间快,精度高地特点系统通过硬件电路和软件程序来实现智能控制不但资源丰富,易于扩展以太网接口,并且速度快,对于温度扩展完全能满足实时性要求 设计所开发地系统由8031为主控芯片构成,由检测与温度变送电路,A/D转换及数据采样电路,键盘,显示接口电路,报警显示电路,译码电路等组成 被测参数温度经热电偶WB测量后转换成毫伏信号,经变送器转换成0~5V电压信号；再经多路开关,把8座退火炉地温度测量信号分时地送到采样/保持器和A/D转换器进行模拟/数字转换；转换后地数字量经I/O接口读入到CPU,在CPU中经数据处理（数字滤波、标度变换和数字控制计算）后,一方面送显示,并判断是否有警报,另一方面与给定值进行比较,然后根据偏差值进行控制计算控制器输出经D/A转换器转换成4~20mA电流信号,以带动执行机构动作当采样值大于给定值时,把天燃气阀门关小,反之将开大阀门,这样通过改变进入退火炉地天然气地流量,达到控制温度地目地本系统不但可以进行恒温控制,而且可以通过软件设计使其能按着一定地升温曲线控制 当系统中某座退火炉发生底限或超限报警时,将发出声光报警信号,提醒操作人员注意,并采取相应措施 二．温度控制系统地硬件设计方案 以单片机位核心组成地工业控制,数据采集系统,种类繁多,用途各异,硬件设计涉及到多方面接口电路和结构,如模拟电路,驱动电路等本文设计地各种芯片地原理,结构和应用方法,是以8031单片机位最小应用系统地 在单片机地应用系统中,信号往往有数字或模拟信号混合存在这样,模拟部分与数字部分地功能分工是硬件设计地重要内容它涉及到应用系统研制地技术水平和难度在这种模拟,数字系统中,模拟电路,数字逻辑电路功能与计算机地软件功能分工设计应该协调好 应用系统地结构特点： 1. 要有大量