电加热炉控制新版系统.doc

大连理工大学都市学院

本科生毕业设计（论文）

学 院：电子与自动化学院
专 业： 自动化
学 生： 孙启轩
指引教师： 吕 攀
完毕日期： 5月26日

大连理工大学都市学院本科生毕业设计（论文）

电加热炉控制系统设计

总计 毕业设计（论文） 63 页
表格 1 个
插图 15 幅

摘 要
电加热炉控制系统设计事实上意义就是对于工业用电加热炉温度进行智能控制手段。而温度又是工业领域里最为重要几种模仿量参数之一。因而，对于温度控制也是在过程控制领域中一种重要环节。
电加热炉作为特种工业炉，其长处在于高效节能并且安全性相比于老式工业用锅炉更高。其核心为导热油以及热油泵，也就是所谓电加热导热油系统，通过它们从而提供高效热量。
导热油在电加热炉工作系统中扮演着介质这样一种角色。加热元件通电后产生热量，热量通过导热油传递给用热设备。而导热油循环是通过循环泵工作，热量因而被传递出去。
综上所述，电加热炉在工业领域有着举足轻重地位，其特点大体可以总结为如下几点：
（1） 运营控制完备齐全，达到自动化控制
（2） 在压力较为低环境中仍旧可以工作，且工作温度同样很高
（3） 工作效率高、控制精度高
（4） 空间小，构造简朴，安装简便
电加热炉自身有着如此大优势，而在控制过程当中，较为难加以控制当属于某些控制对象时滞性以及非线性，这些因素则往往来自于加热过程不同，以及加热对象构导致分上差别，因而，而产生难以建立数学模型成果。
然而，随着着社会不断进步，工业领域对于温度控制也极大地不同。老式老套PID控制方略办法显然已经难以适应高新技术浪潮席卷。而新型数字式PID或者更为先进嵌入式微控制器则可以更好地完毕对于温度调控。
嵌入式微控制器使用已经越来越接近于工业领域发展需求，使用嵌入式微控制器来调控电加热炉温度则是简朴且灵活，并且，嵌入式微控制器尚有成本低优势，构造及操作也相对于其她调控方式更为简朴，温度调控技术指标也可以得到大幅度提高。有了以上所论述长处支持，也会使得电加热炉产品无论是在数量上还是在质量上同样会有大幅度提高。
在众多嵌入式微控制器中，AT89C51单片机无论是从兼容性上还是从配备上都符合规定。并且AT89C51也满足了简朴灵活，且成本较为低廉长处。
AT89C51单片机编程方式及语言和开发也是更为简便。汇编语言更是可以有效且严谨控制每一步工作流程。从而提高了系统在工作状态下自动化水平。

核心词：电加热炉；微控制器；电加热导热油系统；AT89C51
Abstract
The electric heating furnace control system design is actually the significance of intelligent control method for industrial use of electric heating furnace temperature. While the temperature is the most important industrial fields in one of several analog parameters. Therefore，the temperature control is also in the field of process control in an important step.
The electric heating furnace as a special industrial furnace，the utility model has the advantages of high efficiency and energy saving and safety compared to the traditional industrial boiler is more high. The core of heat conducting oil，hot oil pump，which is called the electrical heating oil system，through which to provide efficient heat.
Oil plays a medium in the system of electric heating furnace in such a role. The heating element is energized after heat，heat through the heat conducting oil transfer to heat equipment. While conducting oil circulating through the circulation pump is working，so the heat is delivered.
To sum up，the electric heating furnace has play a decisive role position in the industrial field，its characteristics can be summarized as follows:
（1） Operation control is complete，to achieve automatic control
（2） Can still work under pressure is low in the environment，and the working temperature is also high
（3） High working efficiency，high control precision
（4） Small space，simple structure，convenient installation
The electric furnace itself has such a big advantage，while in the control process，the more difficult to control when the control object belongs to a certain time lag and nonlinear process，these reasons are often different from heating，and differences，structural components of heating on the object and therefore，it is difficult to establish mathematics the results of the model.
However，with the progress of society，the industrial field for temperature control is also greatly different. The traditional method of old PID control strategy is obviously already difficult to adapt the sweeping wave of high-tech. The new digital PID or more advanced embedded micro controller can better achieve the temperature regulation.
The development needs to use the embedded micro controller is more and more close to the industrial field，the use of embedded micro controller to control the temperature of the electric heating furnace is simple and flexible，and the embedded micro controller and，the advantages of low cost，construction and operation is also relative to the regulation of other more simple，technical index and temperature control can also be has been greatly enhanced. The advantage of the above described support，will make the electric heating furnace products both in quantity and quality can also be greatly improved.
In many of the embedded micro controller AT89C51 microcontroller，either from the compatibility or from the configuration to meet the requirements. But AT89C51 also meet the advantages of simple and flexible，and the cost is relatively low.
AT89C51 microcontroller programming language and development and is also more convenient. Assembly language is more rigorous and effective control of every step of the work process. In order to improve the level of automation in the working condition of system.

Keywords：electric heating furnace；micro controller；electrical heating oil system；AT89C51

目 录
摘 要 I
Abstract III
第一章：引言 1
1.1 选题背景状况以及国内国外研究概况 1
1.2 自动化控制理论简介及其发展 2
1.3 课题建立以及本文完毕重要工作 5
第二章：方案设计 6
2.1 方案简介 6
2.1.1 方案拟定 6
2.1.2 系统构成 7
2.2 控制器简介 7
2.2.1 AT89C51简介 7
2.2.2 引脚简介 8
第三章：PID算法 10
3.1 PID算法数字化 10
3.2 PID算法应用 10
3.3 小结 12
第四章：硬件设计 13
4.1 系统概况 13
4.2 功能模块 13
4.2.1 单片机控制模块 13
4.2.2 数据转换与采集模块A/D0808 14
4.2.3 按键选取模块 15
4.2.4 显示模块 16
4.2.5 报警模块 17
4.2.6 输出模块 18
4.3系统设计 18
4.3.1系统整体设计 18
4.3.2所需元器件清单一览表 20
4.4 小结 21
第五章：系统软件设计 21
5.1 Protues7软件概况 22
5.2 WAVE6000软件简介 23
5.2.1 软件概况 23
5.2.2 程序界面 23
5.3 子程序设定 24
5.4 程序流程 24
5.5 程序仿真调试 34
5.5.1 WAVE6000仿真调试 34
5.5.2 软硬连调 34
5.6 小结 35
结论 36
道谢 37
参照文献 38
附录 39

第一章：引言
1.1 选题背景状况以及国内国外研究概况
温度控制是工业领域重中之重。温度对于工业影响也是巨大。举个例子来说，也许1℃温度偏差就有也许导致整个工程崩溃。工业温度控制在国内发展同样是飞速，中华人民共和国作为世界上有名工业大国固然不会忽视这些。只是，相比于美国、德国或者是日本这些发达国家来讲，咱们和她们在温度控制领域上还是有着不小差距。
工业锅炉工作环境为高温高压，这也就意味着锅炉内水温也许不止于老式定义100℃这一原则值，换言之，水温会高于100℃。可往往有些时候咱们又不需要那么高温度，较为低某些温度同样可以达到咱们所需要效果。几十度甚至于更低温度。这也就意味着咱们在工业领域对于与锅炉水温调节是在一种范畴内所变化，而这个范畴又是拟定，往往在工业上，由于高压环境，锅炉水温被控制在50-150℃这之间。
PID控制是工业温度控制灵魂，而点位控制又是温度控制重点所在。当最为常规PID控制遇上了点位控制，也就构造出了一种较为成熟温度控制系统。但是它们只能适应普通温度系统控制，对于智能化水平更高温控平台亦或者是自适应控制仪表，咱们国内技术还不是十提成熟，可以形成商品化并且应用广泛控制仪表还是较少。国内经济发展特别是在近几年是飞速。早些年前，随着中华人民共和国加入世界贸易组织（WTO）之后，国内政府及公司对此都是非常注重，也重组了有关，某些国家和公司研发中心也相继被建立，开展出创新性研究。由此，国内仪表工业也得到了飞速发展。
由于社会发展，时代进步，国内科技腾飞向上。近年来，嵌入式微控制器发展也是十分迅速，各个公司逐渐放弃了庞大控制器集群，一种以微型控制器为主革命浪潮正在逐渐发展壮大，嵌入式微控制器应用已经渗入到了大到航空航天，小到软件开发各个行业当中去。老式温度采集办法过于繁琐不说，更重要是挥霍时间资源和人力资源。并且精度还无法保证满足需求，嵌入式微控制器浮现和介入使得温度数据挖掘、采集以及数据解决问题可以得到较好解决办法。在之前咱们已经提到过，温度是工业领域中一种非常非常重要被控参数。但是咱们有各种测量温度办法，对于测量温度元器件选取也是多样，由于产品工艺各不相似，控制温度精度也不相似，对数据采集精度和采用控制办法也不相似。老式老旧温度控制技术显然已经被高速发展科技浪潮所裁减。例如：表面温度接触器，其最大缺陷是温度测量成果不精确，上下波动范畴较大，其工作原理大体为控制接触器通断时间比例被控制，从而来达到加热功率被变化最后目，但是其通断频率是非常低，因素是仪表自身误差和交流接触器寿命。近几年来迅速发展了各种先进温度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。这些控制技术大大提高了控制精度，不但使控制变得简便，并且使产品质量更好，减少了产品成本，提高了生产效率。本系统规定有数据解决，显示功能等,被控对象为一阶惯性环节和一阶积分环节组合，惯性时间常数为2s，开环增益k=10，温度控制范畴为50～150℃。[1]
之前提到过嵌入式微控制器又被简称为“单片机”。在今天工业领域中惯用品牌有西门子、摩托罗拉等等。型号多见为AT89C51或者是STM32等等。本设计采用51单片机为基本。
51单片机兼容因特尔8031指令系统，并且高度集成、形状简便以及应用广泛。

1.2 自动化控制理论简介及其发展
所谓自动控制理论，字面上理解可以定义为工业控制高度自动化，从而解放人力资源，大力开发机械以及电力资源。
人类在发展，科学在进步。随着着人类社会不断前行步伐，自动化控制技术不但仅是在工业领域。其她在各个应用领域中也被广泛使用。生产流水线从本来人力手工生产变成了今天高度自动化生产，劳动生产率和产品质量被大大提高，劳动条件得到充分改进。
自动控制（automatic control），顾名思义，就是指虽然是在没有看守状况之下，设备仍旧可以正常工作，并且质量、数量或者是测量精度等等指标均符合原则。
自动控制是当代公司共同追求目的，公司不会再和此前同样大肆使用人力资源，而应当充分发挥机械才干。让它们按照想实现目的状态来自我按照规律运营。
自动控制理论（又称典型控制理论）是建立在自动控制规律性上面一门科学技术研究。，是分析和设计自动控制系统理论基本。其最早形成和日后发展就是典型控制理论雏形。
早在19世纪，当时英国爆发了知名第一次工业革命，这便是典型控制理论由来，瓦特蒸汽机使得人类双脚被解放。到了第二次工业革命，“自动”两个字体现也许就更为明显了许多。再到第二次世界大战，各式各样飞机，战船制作过程中都体现了自动控制身影，更值得一提是，英国人在二战期间初次使用了雷达技术。这一切其实都是建立在以典型控制理论为基本之上。
自动控制理论发展历程如下：
1．40年代--60年代初
由于社会动荡，连年战争较多（重要有第二次世界大战、朝鲜战争、越南战争），资源需求较大，许多经历过第二次世界大战国家都需要战后重建。但是又要尽量减少人力资源使用，因而，浮现了较为低档自动控制系统。又称单机自动化控制系统。机床就可以看作是那个年代自动控制系统产物。
2．60年代中--70年代初期
社会趋近于平稳，各个国家开始集中精力发展自己工业。因而浮现了不可避免竞争加剧等状况，还涉及更新换代加快等等。
此时，人们更看重时质量而不是曾经数量。在某些国家浮现了此前从未浮现过自动化生产流水线。加大数量同步又可以提高质量。
除此之外，人们开始使用软件和硬件结合办法使得机床等自动控制装置得到了又一轮升华。
3．70年代中期--至今
70年代之后，时代又向前迈进了一大步。美国和苏联当时两个世界霸主在各个领域都是那个时代领先者。涉及1979年中华人民共和国实行了改革开放。中华人民共和国也从此走上了工业大国之路。
市场环境由于上述众多因素又一次发生了不小变化。
人们开始对自动控制进行了新一轮探讨，对自动含义又一次加深，开始了纵向进一步研发。这一时代明显提高就是计算机高度融合使得自动化控制系统更加实至名归。软件和硬件搭配变得更加完美无缺、天衣无缝。
进入新时代之后，也就是咱们所谓计算机时代之后，计算机技术和当代应用数学形成了完美结合。为适应新型自动化控制过程发展，自动控制理论（典型控制理论）也被时代浪潮带入了一种新阶段——当代控制理论。研究对象具备了更高性能，更高精度。变量和参数也从之前单一性变成了今天多样性。控制达到最优水准。状态空间法是当代控制理论基本，它以状态为基本。当前，当代控制理论依然处在继续发展状态，正向以控制论，信息论，仿生学论等等为基本。智能控制理论慢慢地进一步。
控制任务是一种复杂过程，实现办法如下。
一方面，控制任务有开环有闭环，开环就是首尾相连成一条直线，闭环则是形成一种或者各种环路。两种形式都会最后构成一种范畴广大总体，从此形成了自动控制系统主干。在自动化控制系统中，被控制对象输出量是绝对要严加控制，因而，可以说输出量是非常重要物理量。被控制对象输出量可以是保持恒定不变，例如气压、速度、加速度等等；对被控制对象加以控制作用装置机构集合总体就是之前提到过控制装置，它对控制对象控制方式和控制原理选取是各种各样。但是，反馈控制系统是所有方式基本所在，该办法是基于反馈控制原理而产生。
反馈控制随着着不断地修正，由于正是不断地修正才可以使成果偏差被不断减小。被控制对象是要受到控制装置影响。反馈值正是从此而来。

1.3 课题建立以及本文完毕重要工作
1．以嵌入式微控制器为核心基本，自动化控制系统建立，按钮构建、数据挖掘、滤波、水温测量成果显示以及输出电路外围构造，整个系统搭建实现方式办法，以及电加热炉控制系统设计仿真图建立；
2．软件流程图构思以及最后定型，编写程序源代码（依照软件流程图），调试以及编辑，懂得其可以满足设计需求。
3．源代码确认无误后进行编译并下载到嵌入式微控制器中，依照功能实现，对符合实际状况系统进行最后设计。
4．确认设计详细对象是工业锅炉水温，设定水温波动范畴为50-150℃。
5．确认整个系统以AT89C51嵌入式微控制器为中心，看门狗定期器、键盘电路以及通信接口和LED发光二极管作为控制模块。8路A/D转换器和温度传感器构成水温采集模块。8路D/A转换器和驱动装置以及共阴极LED数码管显示屏构成了显示模块。
6．D/A转换后得到模仿信号不但仅是为共阴极LED显示屏（显示模块）所用，由于系统可以依照需求自动调节温度，实现“调节”二字装置就是同样需要模仿信号支持加热电阻。加热电阻会依照不同模仿信号而做出不同动作，从而达到不同效果。
第二章：方案设计
2.1 方案简介
2.1.1 方案拟定
1．输出开关量控制
对于惯性较大过程可以简朴地采用输出开关量控制办法。这种办法通过比较给定值与被控参数偏差来控制输出状态：开关或者通断，因而控制过程十分简朴，也容易实现。但由于输出控制量只有两种状态，使被控参数在两个方向上变化速率均为最大，因而容易引起反馈回路产生振荡，对自动控制系统会产生十分不利影响，甚至会由于输出开关频繁动作而不能满足系统对控制精度规定。因而，这种控制方案普通在大惯性系统对控制精度和动态特性规定不高状况下采用。
2．比例控制（P控制）
比例控制特点是控制器输出与偏差成比例，输出量大小与偏差之间有相应关系。当负荷变化时，抗干扰能力强，过渡时间短，但过程始终存在余差。因而它合用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、容许被控量在一定范畴内变化系统。使用时还应注意通过一段时间后需将累积误差消除。
3．比例积分控制（PI控制）
由于比例积分控制特点是控制器输出与偏差积提成比例，积分作用使得过渡过程结束时无余差，但系统稳定性减少。虽然加大比例度可以使稳定性提高，但又使过渡时间加长。因而，PI控制合用于滞后较小、负荷变化不大、被控量不容许有余差控制系统，它是工程上使用最多、应用最广一种控制办法。
4．比例积分加微分控制（PID控制）
比例积分加微分控制特点是微分作用使控制器输出与偏差变化速度成正比例,它对克服对象容量滞后有明显效果。在比例基本上加上微分作用，使稳定性提高，再加上积分作用，可以消除余差。因而，PID控制合用于负荷变化大、容量滞后较大、控制品质规定又很高控制系统。[2]

2.1.2 系统构成
系统构成大方面讲就是软件和硬件构成，本系统中，硬件涉及温度检测模块、A/D转换模块，嵌入式微控制器模块、D/A转换模块、显示模块等等。
由于本例是一种典型检测、控制型应用系统，它规定系统完毕从温度检测、信号解决、输入、运算到输出控制电炉加热功率以实现温度控制全过程。因而，应以单片微型计算机为核心构成一种专用计算机应用系统，以满足检测、控制应用类型功能规定。此外，单片机使用也为实现温度智能化控制以及提供完善人机交互界面及多机通讯接口提供了也许，而这些功能在常规数字逻辑电路中往往是难以实现或无法实现。[3]综合以上所述状况，咱们采用以嵌入式微控制器为核心DDC方式（直接数字控制系统）。

2.2 控制器简介
2.2.1 AT89C51简介
微型计算机是指由CPU（微解决器）以及大规模集成电路所制成ROM（程序存储器）和RAM（数据存储器），以及I/O接口电路（与输入和输出紧密有关电路），微型计算机（Micro computer）简称为MC。如果将微解决器、存储器和输入/输出接口电路集成在一块集成电路芯版上，称为单片微型计算机，简称单片机。
本次设计选用是AT89C51，是MCS-51单片机系列一种。其构造体系完整、指令系统功能完善、内部寄存器规范、性能优越、技术成熟、具备高可靠性和高性价比。
它提供如下原则功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，2组16位定期计数器，1组5向量两级中断构造，1组全双工串行通信接口，片内振荡器以及时钟电路。
2.2.2 引脚简介

图2-1 AT89C51嵌入式微控制器引脚分布图
其各引脚功能如下
VCC：电源，12V。
GND：地端。
P0口：双向输入/输出接口，使用时必要在外部接出上拉电阻。
P1口：双向输入/输出接口，不同于P0是P1口内部自带了上拉电阻，因而，无需再外接上拉电阻。
P2口：双向输入/输出接口，端口内部自带上拉电阻。
P3口：双向输入/输出接口，端口内部自带上拉电阻。P3口也可以作为AT89C51某些特殊功能口，如下表所示：
各管脚备选功能
P3.0 RXD（串口输入）
P3.1 TXD（串口输出）
P3.2 /INT0（外部中断0）
P3.3 /INT1（外部中断1）
P3.4 T0（计时器0外部输入端口）
P3.5 T1（计时器1外部输入端口）
P3.6 /WR（选通通道，外部RAM写）
P3.7 /RD（选通通道，外部RAM读）
P3（同步还是校验以及闪烁编程控制信号）
RST：复位。如果该引脚持续高电平信号高于2个机器周期，那么嵌入式微控制器内部振荡器就会被复位。
ALE/PROG：地址锁存容许。
/PSEN：选通信号。低电平有效，外部程序存储器读。
/EA/VPP：如果程序存储器（ROM）选取当EA为高电平时候，中央解决器会执行内部内部程序存储器（ROM）程序。一旦程序过大超过了内部ROM范畴大小，则继续执行外部ROM程序。如果EA为低电平时候，则中解决器直接执行外部ROM程序。
XTAL1：晶振1。
XTAL2：晶振2。[4]

第三章：PID算法
3.1 PID算法数字化
PID调节即为比例积分微分调节，是持续系统中技术最成熟、行之有效、应用最广泛一种调节方式。
PID算法数字化，其实质就是将持续形式PID微分方程式转化为离散形式PID差分方程。在模仿系统中，PID算法表达式为：

(3-1)
式中，u(t)-调节器输出信号；
e(t)-调节器偏差信号，等于给定值与测量值之差；
Kp-调节器比例系数；
Ti-调节器积分时间；
Td-调节器微分时间。
控制点当前包括三种比较简朴PID控制算法，分别是：增量式算法，位置式算法，微分先行。这三种PID算法虽然简朴，但各有特点，基本上能满足普通控制大多数规定。
事实上，位置式与增量式控制对整个闭环系统并无本质区别。增量型算法仅仅是就是办法改进，而没有变化位置型算法本质。[5]

3.2 PID算法应用
简朴比例调节器可以反映不久，但不能完全消除静差，控制不精准，为了消除比例调节器中残存静差，在比例调节器基本上加入积分调节器，积分器输出值大小取决于对误差累积成果，在误差不变状况下，积分器还在输出直到误差为零，因而加入积分调节器相称于能自动调节控制常量，消除静差，使系统趋于稳定。积分器虽然能消除静差，但使系统响应速度变慢。进一步改进调节器办法是通过检测信号变化率来预报误差，并对误差变化作出响应，于是在PI调节器基本上再加上微分调节器，构成比例、积分、微分(PID)调节器，微分调节器加入将有助于减小超调，克服振荡，使系统趋于稳定，同步加快了系统稳定速度，缩短调节时间，从而改进了系统动态性能。其控制规律为：

(3-2)
单片机是一种采样控制，它只能依照采样时刻误差值计算控制变量，不能直接计算公式中积分项和微分项，采用数值计算法逼近后，PID调节规律可以通过数值公式

(3-3)
计算，如果采样获得足够小，这种逼近可相称精确，被控过程与持续过程十分接近。咱们变换上式(3-3)得：

(3-4)

把△ei = ei - ei-1,△2 ei=△ei -△ei-1带人上式（3-4）得：

(3-5)
式中ei=W—Yi，W为设定值，Yi为第i次实际输出值，Kp为比例系数，积分系数I=T/Ti，微分系数D=Td/T，T为采样周期，以(3-5)式来编程比较以便。
用PID控制算法实现温度控制是这样一种反馈过程：比较实际温度和设定炉温得到偏差，通过对偏差解决获得控制信号，再去调节电加热炉加热功率，从而实现对炉温控制，由于电阻炉普通都是下一阶段对象和带纯滞后一阶对象，因此式中Kp、Kd和Ki选取取决于电阻炉响应特性和实际经验。[6]
本程序先将顾客设定温度和锅炉实际温度T比较，计算出偏差ei，然后分两种状况进行计算控制变量：
1．ei不不大于等于设定偏差e时，由于积分控制器使系统响应速度变慢，不采用积分控制器调节，直接使用PD调节，获得比较快动态响应，计算Pd和Pp，最后得到控制量获得比较快动态响应。
2．ei不大于设定设定偏差e时，正常分别计算Pi、Pd和Pp，然后依照算法公式计算出控制变量。[7]

3.3 小结
本章对单片机控制技术，以及PID控制算法进行了进一步分析，着重阐述了单片机构造和指令系统，以及PID算法使用，为设计提供了硬件基本与软件资源，为下一步设计做好准备。
第四章：硬件设计
4.1 系统概况
本系统是采用以AT89C51单片机为核心温度控制系统，一方面，温度传感器先对温度进行采集，并将采集成果传给变送器，变送器将温度转换为电压信号模仿量通过A/D转换器0808将其转换为数字信号，送入单片机与给定值进行比较，通过运用PID算法得出控制成果，送显示并进行控制。详细模块分布如图4-1所示。

图4-1 电加热炉水温控制系统模块抱负汇总图
4.2 功能模块
4.2.1 单片机控制模块
由电容、电阻、晶振以及复位按键和接地终端所构成控制模块就是系统中嵌入式微控制器控制模块电路。电路中除了有接地终端外，对于复位按键来说，还要有直流电压为期提供至少要超过2个机器周期高电平电压才干将复位完毕。
详细控制模块电路如图4-2所示。

图4-2 AT89C51嵌入式微控制器控制模块

4.2.2 数据转换与采集模块A/D0808
A/D0808本质就是一组8位模/数转换器，可以将模仿信号转换成数字信号。其内在是CMOS管。而其进行转换原理是建立在逐次逼近原理上。CPU总线则是直接和ADC0808输出端三态锁存缓冲区相连接。模仿多路开关尚有三位地址锁存译码器以及8路模仿输入也是该转换器构成重要某些。其中8路模仿输入当中任何一路都是可以被选通。
实时温度通过传感器检测并通过变送器将其转换成电压（模仿信号），而A/D0808数模转换器工作就是将采集到电压模仿量进行转换后得到数字信号存储在嵌入式微控制器当中以以便对于后续数据挖掘解决。下图就是转换电路示意图。从图中可知，温度传感器（热电偶）对水温进行采集，通过变送器将采集到模仿电压信号传送到A/D0808输入端，通过转换后便得到了相应数字信号。而数据采集这一过程是由温度传感器来完毕。
由于咱们所设计系统是对工业锅炉水温进行温度控制，咱们固然就要对水温或是蒸汽温度进行测量，而测量最佳方式在之前咱们已经提到过，就是接触式测温。对于接触式测温，最佳温度传感器当属热电偶或者是热电阻。
在本设计当中，本人所采用温度传感器是铜-康铜热电偶。该种类热电偶其可测量范畴在-270-350℃之间，特别是在-170-200℃之间测温性能可以到达“优”级别。[8]热电偶实物图如图4-3所示。详细数据采集转换电路如图4-4所示。

图4-3 铜-康铜热电偶实物图

图4-4 温度采集和转换电路
4.2.3 按键选取模块
由于咱们是要对工业锅炉水温进行温度控制，也就是说系统要满足如下功能，当水温满足既定范畴（50-150℃）时候，系统可以对水温进行调控。
咱们懂得，在工业锅炉系统当中，热能被充分发挥，水在整个系统当中是以一种热能中间承载者身份而存在。因而，对水温进行调控就可以理解为对人热能调控。所设计按键模块电路是由2组按键所构成。咱们懂得，温度只有升高或减少两种动作，因而两组按键分别执行对温度升高和减少，变化量大小以1℃为基准。每当按键被按下一次时候，锅炉内水水温就会相应提高或者减少1℃。
详细按键选取模块电路如图4-5所示。

图4-5 按键选取模块电路

4.2.4 显示模块
对于系统中使用显示装置本人所选用时共阴极LED数码管，共选用2组，由于咱们要进行温度对比从而进行温度调控，因而除了咱们自身设计需要采集温度值之外，还需要有一种来显示咱们所设定温度值。通过比较得出误差。
由于LED数码管所需要信号是模仿信号，而嵌入式微控制器给出信号是数字信号，毫无疑问，系统电路必要做出一次D/A转换，将嵌入式微控制器给出数字信号转变成LED所需要模仿信号。
LED数码管驱动作用在本设计中由74LS04反相器芯片来完毕。
详细如图4-6所示。图4-6同样可以理解为是一种D/A转换电路。

图4-6 显示电路（D/A转换电路）

4.2.5 报警模块
所谓报警，就是系统在超过或不满足需求状况下工作，所发出提示。
咱们可以选用红色LED发光二极管作为系统温度超过上限值或者低于下限值时候发出报警信号。
系统设定温度范畴是50-150℃，当采集实际温度不在设定范畴内，红色LED会被点亮，发出报警信号。
如图4-7所示。

图4-7 报警LED显示灯
4.2.6 输出模块
除了上述红色LED发光二极管之外，本设计中尚有此外一种LED存在。代表加热电阻工作状态绿色LED发光二极管。其亮与灭依照是加热电阻与否工作，工作时点亮，不工作时熄灭。
之前某些咱们已经提到，D/A转换后所得模仿信号不但仅是提供应显示LED，尚有调控温度所用加热电阻。实现对加热电阻控制端口是嵌入式微控制器上P3.4端口，该端口提供相应数字信号，通过D/A转换后得到相应模仿信号，从而达到对加热电阻控制。换言之，P3.4决定了水温升高和减少。
系统对于锅炉内水温调节波动范畴是5℃。如果温度在容许波动范畴内，那么系统工作将正常运营，PID运算继续进行。一旦超过了波动范畴，则加热电阻就停止一切工作，水温减少。一旦低于波动范畴，则加热电阻全力工作，水温因而得到提高。
如图4-8所示。

图4-8 工作状态LED显示灯
4.3系统设计
上述各个模块电路进行拼接，就形成了设计系统整体电路。
4.3.1系统整体设计
将整体电路中，核心某些毫无疑问是嵌入式微控制器，它就像整个系统大脑同样，通过各个通信端口向外部发送各种指令，指令以数字信号形式被发出。这些指令基本来源于温度传感器数据挖掘。
铜-康铜式热电偶作为接触式温度传感器，对于待测水温数据进行挖掘，采集数据后经变送器和A/D转换器进入嵌入式微控制器。“大脑”通过度析后才会向外发送指令。
整体电路图如图4-9所示。

图4-9 系统整体电路图

1．CPU（中央解决器）、存储器（数据存储器RAM和程序存储器ROM）以及I/O接口构成了微型计算机，嵌入式微控制器也不例外。以上三种是构成嵌入式微控制必备品。除此之外，嵌入式微控制器还涉及中断控制器和定期计数器等等。
2．嵌入式微控制器重心是在“智能”二字上有所体现。其功能是要是对于工业信号检测。长处繁多，不能尽录。嵌入式微控制器可以看做是微型计算机