电热箱单片机温控系统的设计
摘要： 采用单片机实现电热箱的温度控制，阐述了该系统的工作原理、硬件电路以及软件设计详细的论述了PID在温度控制系统的应用，以提高温度控制的性能价格比。
关键词：单片机；温度传感器；PID算法；A/D转换
1 引言
温度是生活及生产中最基本的物理量，它表征的是物体的冷热程度。自然界中任何物理、化学过程都紧密地与温度相联系。在很多生产过程中，温度的测量和控制都直接和安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术经济指标相联系。而且在我们的日常生活中也使用微波炉、电烤箱、电热水器、空调等家用电器，温度与我们息息相关。另外在各高等院校的实验室中，无不将温度作为被控参数，构成微机测控系统，供学生作综合实验或课程设计。可见温度控制电路广泛应用于社会生活的各个领域，所以对温度进行控制是非常有必要和有意义的。
温度控制无论是在工业生产过程中，还是在日常生活中都起着非常重要的作用，过低的温度或过高的温度都会使资源失去应有的作用，从而造成资源浪费。特别是在当前全球能源极度匮乏的情况下，我们应该掌握对温度的控制，把身边的能源好好的利用起来。
在现代冶金、石油、化工及电力生产过程中，温度是极为重要而又普遍的热工参数之一。在环境恶劣或温度较高等场合下，为了保证生产过程正常安全进行，提高产品质量和数量以及减轻工人的劳动强度、节约能源，要求对温度进行测量、显示、控制，使之达到工艺标准，以单片机为核心的设计的箱温控制系统，可以同时采集多个数据并将数据通过通讯口送至显示与控制。那么无论是哪种控制，我们都希望温度控制系统能够有很高的精确度，帮助我们实现我们想要的控制，解决身边的问题。
温度控制技术按照控制目标的不同可分为两类:动态温度跟踪与恒值温度控制。动态温度跟踪实现的控制目标是使被控对象的温度值按预先设定好的曲线进行变化。在工业生产中很多场合需要实现这一控制目标，如在发酵过程控制，化工生产中的化学反应温度控制，冶金工厂中燃烧炉中的温度控制等。恒值温度控制的目的是使被控对象的温度恒定在某一数值上，且要求其波动幅度(即稳态误差)不能超过某一给定值。本课题所研制的电热器单片机温控系统就是要实现恒值温度控制的要求，故以下仅对恒值温度控制进行讨论。
本设计所研究的主要内容以AT89C51为核心组建测控系统，它必须快速准确采取各种待测参数转化为数字量。由于要求的精度很高，采集系统应尽可能的排除谐波干扰，充分利用高精度A/D器件的性能，提高所测物理量的精度。该单片机控制系统功能：温度探头（AD590）感应出电热箱中的温度，放大器将温度信号传输给A/ D转换器，A/D转换器把温度信号转换成数字信号，这个数字信号输入单片机与人为设定的温度值进行比较后发出控制信号，经光电隔离器去驱动双向可控硅以调节加在电热丝上的电压，从而控制电热箱的温度。
2总体设计方案
根据题目的要求，提出了两种方案：
方案一：此方案是采用传统的二位模拟控制方法，选用模拟电路，用电位器设定值， 采用上下限值比较电路将反馈的温度值与给定的温度值比较后，决定加热或者不加热。由于采用模拟控制方式，系统受环境的影响大，不能实现负载的控制算法使控制精度做得更高，而且不能用数码显示和键盘设定。
方案二：采用单片机AT89C51为核心，PID算法。采用温度传感器产生模拟信号经过A/D转换并通过单片机产生PWM波后去控制温度，使其达到稳定。实用单片机具有编程灵活，控制简单的优越特点，使系统性能简单的实现温度控制及显示，并且通过编程能实现各种控制算法，使系统还具有控制精度高的特点，因此本设计方案采用方案二。
目录
摘要 1
关键词 1
1 引言 1
2总体设计方案 1
2. 1总体方案论证 2
2. 2 各部分电路论证 2
2. 2. 1温度采集方案论证 2
2. 2. 2控制执行部分 2
2. 2. 3算法选择 3
3 系统硬件电路设计 4
3. 1 芯片介绍 4
3. 1. 1 中央处理器AT89C51 4
3. 1. 2 温度传感器AD590 5
3. 1. 3 ZLG7289 5
3. 1. 4 模数转换ADC0809 8
3. 2 系统硬件 8
3. 2. 1 单片机控制系统 8
3. 2. 2 温度采集电路 9
3. 2. 3 ADC0809模数转换电路 10
3. 2. 4 数码显示电路 11
3. 2. 5 时钟电路 12
3. 2. 6 复位电路 12
3. 2. 7 键盘控制电路 12
3. 2. 8 控制电路 13
4 软件设计 14
4. 1 程序流程 14
4. 1. 1系统主程序流程图 15
4. 1. 2 各子程序流程图 15
4. 2 程序 19
4. 2. 1 主程序 19
4. 2. 2 各子程序 20
5 附录 20
5. 1 程序清单 20
5. 2电路原理图 26
6 参考文献 27
参考文献
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