C的电炉温控制系统设计.doc

基于80C51的电炉温度控制系统设计
一． 绪论
电炉在化工、冶金等行业应用广泛，因此温度控制在工业生产和科学研究中具有重要意义。采用单片机进行炉温控制，具有电路设计简单、精度高、控制效果好等优点，对提高生产效率、促进科技进步等方面具有重要的现实意义。
本设计利用单片机的I／O接口，以查询、中断的方式实现温度的实时采集与控制，充分利用CPU的资源空间，简化了测量电路以及程序调试的复杂过程，方便了技术人员在实际中的开发和应用。
二． 系统工作原理
本系统由单片机80C51、温度采集电路、温度设定键、2位LED温度显示电路、主电路及其驱动电路等部分组成,采用bang-bang控制策略进行温度控制。由于系统中采用了新型元件，因此具有功能强、精度高、功耗低、硬件电路简单等特点。
其硬件原理图如图1所示：书上
在系统中，利用热敏电阻测得电炉实际温度并转换成电阻值，然后经过温度采集电路转化为电压信号。该电压信号经过ADC0809转换成与炉温相对应的数字信号进入单片机，单片机进行数据处理后，通过液晶显示器显示温度，同时将温度与设定温度比较，根据设定计算出控制量，根据控制量通过控制继电器的导通和关闭从而控制电阻丝的导通时间，以实现对炉温的控制。
三． 系统硬件电路设计
（1）80C51单片机
80C51引脚封装图如下：后页
80C51单片机具有高密度、高速度、低功耗的特点，电平既与TTL电平兼容又与CMOS电平兼容。
基本组成：8位CPU，含布尔处理器
时钟电路、总线控制
4k字节的程序存储器
128字节的数据存储器
特殊功能寄存器SFR
4个并行I/O口
2个16位定时/计数器
1个双全工异步串行口
中断系统（5个中断源、2个优先级）
（2） 主电路及其驱动电路
电路图如下：后页
MOC3061为光电双向可控硅驱动器，由美国摩托罗拉公司推出，该器件大大加强了静态能力保证了电感负载的稳定的开关性能，由于输入输出采用光电隔离，绝缘电压高达7500v
表一moc3061极限参数
参数
数值
单位
红外发光二极管

反向电压
6
V
正向连续电流
60
mA
总功耗
120
mW
输出驱动

截止状态端电压
600
V
峰值重复浪涌电流
1
A
总功耗
150
mW
整个器件

绝缘电压
7500
V
总功耗
250
mW
结温范围
-40—+100

工作环境温度范围
-40—+85

贮存温度
-40—+150

焊接温度
260

MOC3061的端口1与单片机P2.0口连接，以实现电炉的加热或保温
（3）温度采集电路：
电路图如下：
最后页
恒流源LM317，热敏电阻PT100，运算放大器 ADC0809
ADC0809数模转换器
结构图：书上
ADC0809具有三态锁存器，数据总线直接与单片机数据总线连接。单片机的第8位地址子信号在ALE作用下锁存在74LS373中，其低3位分别加到ADC0809的通道选择端A、B、C，作为选通编码。选择IN0作为模拟输入转换，地址为7FF8H，通过P2.6引脚查询转换状态。
与单片机接口电路如下：

图6.ADC0809与单片机接口电路
恒定电流流经热敏电阻后产生与电阻值对应变化的电压，经过电压跟随器后经运算放大器放大后输出0—+5V电压
运算放大后的电压经过模数转换后进入单片机进行处理，实现对实际温度的检测从而根据检测结果进行温度调节。
（4）2位LED温度显示
使用两位LED显示器显示电炉当前温度值，实现直观的对温度掌握。
电路图如下:
自己手画（分别接入并行P1与P2口 Dp端接入高位
Com端接入高电位）
7.LED接口电路
（5） 按键设定
设计两个按键以实现对温度的设定，按键一加1，按键二减1，分别接入~INT0口与INT1口，通过中断方式实现温度设定
四．系统软件编程（流程图）
1.主流程图

键盘输入及目标炉温设置
开始
系统初始化设置
炉温测量与显示

炉温等于下限温度?

炉温等于上限温度?
bang-bang控制炉温加热
全速加热
等于目标温度
Y
N
停止加热
Y
N
炉温测定并显示
结束
Y
N
图 主流程图
2. 温度采集显示流程图
稿纸上

3. 按键显示流程图

五． 总结
电阻炉在我们的日常生活，工业生产当中有着相当广泛的应用该方案具有节约接口资源，CPU利用率高，执行速度快，简单易行等特点，具有推广价值。但基于系统本身及器件转换中存在误差的缺点，该设计还需进一步提高控制精度，减小误差，从而提高系统的整体性能。
六． 结论
通过有关电阻炉的温度控制电路的设计，使我明白课程设计对培养自己思维能力、动手能力有很大帮助。整个课设的过程经历的时间虽然不是很长，但是当我真正去投入创作的时候，感觉到很充实，很满足。重要的是，通过这次课设所学到的知识，不仅是对理论的一次充实，还是对自己整个知识面的一次审视。这短短一个星期时间的经验，将会潜移默化的对以后的学习生活，甚至在工作中有深远的指导意义。另外，个人的能力毕竟是有限的，非常感谢同学及老师对我的建议和帮助。网络也是一个相当有用的平台，有效合理地利用网络资源将是对自己的又一个极大的帮助。

七． 参考资料
1.资料上
2.资料上
3.资料上
4.资料上
5.资料上
6. 百度文库
7. 新浪文库

图1.系统框图

图2.单片机引脚图

图3.主电路及其驱动电路

图4.温度采集电路