加热炉温度控制器设计.docx

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1、辽宁工业大学单片机机理与接口技术课程设计（论文）题目：加热炉温度限制暴设计学院，专业班级，.学.号，.学生姓名，.指导老师：老师职称：.起止时间，2017.6.19-2017.6.30课程设计（论文）任务与评语院（系）：电气工程学院教研室：电气工程与其自动化学号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目加热炉温度限制器设计课程设I1.-(论文)任务高温加热炉利用煤气加热，通过传感器测量温度，四相5V、IA步进电机调整阀门来调整进气量。温度限制范围01800C,有显示和启停限制。设计任务：1 .最小系统（包括选择，晶振电路，复位电路）与显示电路设计2 .温度传感器与接口电路设计3 .步进电机驱动电路设

2、计4 .程序流程图设计与程序清单编写技术参数：1 .温度限制范围：0-1800,C2 .工作电源220V设计要求：1、分析系统功能，尽可能降低成本，选择合适的转片机、转换器、输出电路等；2、应用专业绘图软件绘制硬件电路图和软件流程图：3、按规定格式，撰写、打印设计说明书一份，其中程序开发要有具体的软件设计说明，具体阐述系统的工作过程，字数应在4000字以上。进度安排第1天第2天第3-4天第5天第6-7天第8天第9天第10天杳阅收集资料总体设许方案的确定最小系统与显示电路设计温度传感器与接口电路设计步进电机驱动电路设计程序流程图设计与软件编写完善设计说明书答辩指导老师评语与成果平常：总成果：_论

3、文质量：答辩：指导老师签字：0年月注：成果：平常20%论文质量60$答辩2佻以仃分制计算加热炉是利用煤气将物料或工件加热的设备，而温度是生产过程和科学试验中普遍而且重要的物理参数。加热温度的凹凸，一方而取决于加热材料的种类，另一方面取决于加热目的和下一步工序。所以对加热炉温度的限制不仅可以造出完备的工件，而且还对工业的E速发展具有重要意义。该系统主要以89C51单片机为核心，由显示电路，键盘输入电路，模拟检测电路，模/数转换电路，步进电动机限制电路等构成。采纳可编程并行接口芯片8255为中心器件来设计系统，实现了能通过温度传感器接收温度信号：通过89C51芯片的P1.口设置加热温度的功能：故示

4、窗口干脆通过8255的、口输出：温度限制通过电片机口输出驱动信号；电源则干脆采纳220Y沟通电源骄动。该系统不仅具有限制便利、组态简洁和敏捷性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标。实现了经步进电机调整阀门来调整进气量,从而对加热炉温度的限制和调整。关键词：89C51：8255；温度传感器IJ录第1章结论W1.未指定书签.1.1 加热炉温度限制概况错误!未指定书签.1.2 本文探讨内容错误!未指定书签.第2章最小系统设计错误!未指定书签.2.1 加热炉温度限制总体设计错误!未指定书筌.2.2 的选择错误!未指定书签.2.3 3数据存储器扩展错谀!未指定书签.2.4 更位电路设计错误!未

5、指定书签.2.5 5时钟电路设计错误!未指定书签2.6 最小系统图错误!未指定书卷.第3章加热炉温度限制输入输出接I电路设计错误!未指定书签.3.1 加热炉温度限制传栖器的选择错误!未指定书签.3.2加热炉温度限制检测接I电路设计错误!未指定书筌.3. 2.1转换器选择错误!未指定书筌.4. 2.2模拟量检测接口电路图错误!未指定书签.3.3 四相步进电动机与单片机接口电路错误!未指定书筌.3.4 人机对话接口电路设计错误!未指定书签.3.4. 1键盘扫描电路错误!未指定书签3.5. 2输出显示电路错误!未指定书筐.第4章加热炉温度限制软件设计错误!未指定书笠.4.1 软件实现功能综述错误!未

6、指定书签.4.2 流程图设计错误!未指定书筌.4.2.1主程序流程图设计错误!未指定书筌.4.2.2 模拟量检测流程图设计错误!未指定书签.4.2.3 步进电机流程图设计错误!未指定书签.4.2.4 2.4中断系统的流程图设计错谀!未指定书签.第5章系统设计与分析错谀!未指定书签.5.1系统原理图.5.2系统原理综述错误!未指定书签.错误!未指定书筌.第6章课程设计总结错误!未指定书签.参考文献错误!未指定书签.第1章绪论1.1 加热炉温度限制概况随着社会的发展，温度的测量与限制变得越来越重要。温度是生产过程和科学试验中普遍而且重要的物理参数。在工业生产过程中为了高效地进行生产，必需对生产工艺

7、过程中的主要参数，如温度，压力，流量，速度等进行有效的限制。其中温度的限制在生产过程中占有相当大的比例。精确测量和有效限制温度是优质，高产，低耗和平安生产的重要条件。在工业的研制和生产中，为了保证生产过程的稳定运行并提高限制精度，采纳微电子技术是重要的途径。它的作用主要是改善劳动条件，节约能源，防止生产和设备事故，以获得好的技术指标和经济效益。加热炉是将物料或工件加热的设备，按热源划分有燃料加热炉电阻加热炉、感应加热炉、微波加热炉等。应用通与石油、化工、冶金、机械、热处理、表面处理、建材、电子、材料、轻工、日化、制药等诸多行业领域。加热炉按炉温分布，炉膛沿长度方向可分为预热段、加热段和均热段。

8、作为限制系统中的一个典型试验设计，小片机温度限制系统综合运用了微机原理、白动限制原理、传感器原理、模拟电子技术、数字限制技术、键盘显示技术等诸多方面的学问，是对所学学问的一次综合运用。本课题采纳89c51单片机来对温度进行限制，不仅具有限制便利、组态简洁和敏捷性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标。1.2 本文探讨内容本系统通过温度传感器采集加热炉各个位置的温度度，采集的实时量经转换器将模拟信号转换为数字信号，传送到单片机，由数码管显示，以便解加热炉内的温度状况。通过键盘电路可以启动或停止加热，并且限制电路经光耦隔离和继电器由单片机系统编程实现限制步进电机来限制阀门给进煤气量多少，从

9、而实现限制加热炉。第2章最小系统设计2.1加热炉温度限制总体设计图2.1加热炉温度限制框图由温度限制器工作流程图分析具体的工作过程.首先，通过热电耦采集加热炉中的温度，通过相应的电路使温度信号转换为电压信号。由于单片机制能识别数字量，因此还须要经转换，使模拟电压信号转化为数字殳信号。转换后的数字量进入单片机89C51后，由程序算法，推断温度是不是超过设定值，并且有相应的键盘显示电路，用以显示加热炉的温度。依据推断温度是否超过设定值，由单片机发出相应的指令，经步进电机限制电磁阀，从而通过阀门的限制就可以限制煤气的进气量多少。也就可以达到对加热炉温度的调整和限制。2.2的选择89C51单片机是一种

10、低功耗、高性能、包含4的闪速存储器（）的8位微限制器这种器件系以高密度不挥发的存储技术制造，与工业标准51指令系统和引脚完全兼容。片内闪速存储器的程序代码或数据可在线写入,也看通过常规的编程器编程。图2.289C51引脚图：接地端。:电源端。正常操作与对编程和验证时接+5V电源。PO口:是双向8位三态口。在访问外部存储器时，可分时用作低8位地址线和8位数据线；在编程时，它输入指令字节，而在验证程序时，则输出指令。Po口能驱动8个门电路。P1.口：是一个具有内部上拉电阻的8位双向口。在对编程和程序验证时，它接受低8位地址。能驱动4个门电路。P2口：P2口是个具有内部上拉电阻的8位双向口。在访问外

11、部存储器时，它送出高8位地址。在对编程和程序验证时，它接收高8位地址和其他限制信号。能驱动4个门电路。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向口，能驱动4个门电路。：复位信号输入端，高电平有效。当振荡器工作时，出现两个机器周期以上的高电平，就可以使单片机复位。：地址锁存允许信号.：外部程序存储器选通信号。：访问内、外部程序存储器限制信号。接高电平常，访问并执行内部程序存储器的指令，但当程序”数器值超过0时，将自动转去执行外部程序存储器中的程序。接低电平常，只访问并执行外部程序存储器中的指令。1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。2：振荡器反相放大器的输出端。2.3数据存储器扩展

12、8255是种通用的可编程并行接口芯片，它具有3个8位的并行口，3种工作方式，可通过编程变更其性能，因而运用便利敏捷。8255由4部分组成：(1)数据总线缓冲器。(2)三个8位端口、，其中1.1.可分为两个4位端I，可分别同端口A和端口B协作运用，可以用作限制信号输出等。(3)A组和B组的限制电路。(4)读/写限制逻辑电路。图2.38255引脚图2.4复位电路设计复位电路是使单片机的或系统中的其他部件处广某一确定的初始状态，并从这上状态起先工作，除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出现错误或操作错误使系统处于死锁状态时，为了摆脱逆境，也需按第位电路以重新启动。更位电路包括上电更位，按键电

13、平且位，按键脉冲更位。木设计中采纳按键电平红位。按键电平曳位是通过是任位端经过电阻与电源接通而实现的，如下图:图2.4复位电路更位信号与其产生：引脚是复位信号的输入端，双位信号时高电平有效，其有效时间持续至少2个机罂周期以上，若运用频率为12的晶振，则豆位信号持续时间应超过2才能完成复位操作。整个熨位电路包括片内外两部分，外部电路产生的身位电路送施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行来样。然后才得到内部第位操作所须要的信号。2.5时钟电路设计时钟电路由一个晶体振荡器12和两个30的究片电容组成。单片机芯片内部有个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚1

14、,输出端为引脚2,在芯片外部通过两个引脚踏接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构成了一个稳定的自激振荡器，如下图图2.5时钟电路依据上述4节图,形成完整的最小系统图。最小系统图由89C51单片机、时钟电路、程序扩展和复位电路构成。89C51单片机最小系统复位电路的极性电容的大小干脆影响单片机的复位时间，89C51单片机最小系统容值越大须要的笈位时间越短。如图2.6所示。图2.6最小系统第3章加热炉温度限制输入输出接1.1.电路设计3.1加热炉温度限制传感器的选择传统的模拟式温度传感器，如热电阻、热敏电阻，在一些温度范围内线性不好，须要经行冷端补偿或引线补偿；集成模拟温度传感器与之相比,具有

15、灵敏度高、线性度好、响应速度快等优点，而且它还将驱动电路、信号处理电路以与须要的逻辑限制电路集成在单片上，有尺寸小，运用便利等优点。常见的模拟温度传感器有3911、335、45、22103电压输出型、590电流输出型以与热电偶温度传撼器。经比较选择销锯30伯锯6热电偶。热电偶工作原理：假如两种不同成分的均质导体形成回路，干脆测温端叫测量端，接线端子端叫参比端，当两端存在温差时，就会在回路中产生热电流，那么两端之间就会存在热电势，这种物理现象称为塞贝克效应或热电效应.热电势随着测量端温度上升而增加，热电势的大小只和热电偶导体材质以与两端温差有关，和热电偶导体材质的长度、直径无关。3.2加热炉温度限制检测接口电路设计3.2.1转换器选择因为温度是一种模拟信号，由信号采集电路采集的信号是一种模拟信号，而且频率很低，但是单片机所识别的是具有凹凸电位的数字信号，这就要求在信号处理号处理中必需把模拟信