烤箱温度控制设计

烤箱温度控制系统的设计

（计算机控制技术基础课程设计）专业：自动化

组员：吴传林唐思黄定肖骁重庆大学自动化学院

2013年9月

目录

摘要 0

序言 0

1.设计内容 0

1.1已知参数和设计要求 0

1.2实现方法 (1)

2.组员分工 (1)

3. 硬件部分组成 (1)

3.1硬件连接 (1)

3.2.1 AD574 (1)

3.2.2 PT100 (2)

3.2.3 芯片8255 (2)

4.操作说明 (2)

5.设计总体思路 (2)

5.1设计步骤 (3)

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(3)

5.2原理分析 (3)

6.实验结果 (4)

7.原程序清单 (4)

8.设计感想 (4)

8.1吴传林感想 (4)

8.2唐思感想 (5)

8.3肖骁感想 (6)

附录 (8)

系统框图 (8)

程序代码： (12)

摘要

本文是对烤箱温度控制系统进行设计，在烤箱温度控制系统中，利用计算机对烤箱的继电器发出不同的信号，来控制继电器的开断，从而能够实现控制烤箱加热与否的控制。本系统采用了反馈控制，是经典控制理论在实际中成功应用的典型实例。本次采用的信号输出芯片是8255。而温度采集则是用了PT100感温电阻，将电信号送至A/D574中，利用A/D574的模数转换功能，将采集的温度模拟信号转换成计算机可以识别的电信号，进而在计算机内对这些电信号进行处理，经过反馈控制算法来输出控制烤箱的电信号。

关键词：反馈控制算法，A/D574模数转换，计算机控制

序言

温度控制技术广泛应用于社会生活的各个领域,如家电、汽车、材料、电力电子等,传统的温度控制技术中最常见的是继电器调温,但由于继电器动作频繁,温度控制范围小,精度不高,可能会因触点不良而影响正常工作。最近几年快速发展的有PID 温控、模糊控制、神经网络以及遗传算法在温度控制中的应用。烤箱是热处理生产中应用最广的加热设备,它电流通过电热元件产生热量,借助辐射和对流的传递方式,将热量传递给所要加热的物品,使其加热到所要求的温度。本文设计的烤箱温度控制系统，是利用计算机对其温度进行控制，采用反馈控制算法，以实现对烤箱温度控制，达到控制性能要求的指标。

1.设计内容

1.1已知参数和设计要求

1.某烤箱的温度控制要求为：控制烤箱温度从室温上升到目标温度并一直保持在该目标温度，要求控制的精度达±3%，调节时间≤20秒。

2.目标温度应可以通过键盘任意修改。

3.完成温度检测、温度变松，温度显示（LED和CRT曲线）、温度控制、通过键盘设定上、下限温度报警值，温度超限报警（声、光）等功能。

1.2实现方法

采用PD-32E实验装置实现（限≤5人选做）

2.组员分工

3.硬件部分组成

3.1硬件连接

1）8255部分（第5片）连线：

8255（5）的CS结CS2 300H，PA0~PA3接键盘P0~P3，PB0~PB3接键盘Q0~Q3，PC0接烤箱的PWM 控制信号接收端。

2）AD574连线：

AD574的CS接地址输入端CS7，AD574的12/8接VCC；AD574的A0接GND，AD574的10VIN 接其上方的±5V，10VIN接PT100模块的PT_OUT。

3）蜂鸣器接8255的PC1口。

3.2硬件介绍

3.2.1 AD574

AD574A是单片高速12位逐次比较型A/D转换器，内置双极性电路构成的混合集成转换芯片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D转换器，其主要功能特性如下：

在CE=1、CS=0同时满足时，AD574A才会正常工作，在AD574处于工作状态时，当R/C=0时A/D转换，当R/C=1是进行数据读出。和A0端用来控制启动转换的方式和数据

输出格式。A0=0时，启动的是按完整12位数据方式进行的。当A0=1时，按8位A/D 转换方式进行。当R/C=1，也即当AD574A处于数据状态时，A0和R/C控制数据输出状态的格式。当R/C=1时，数据以12位并行输出，当R/C=0时，数据以8位分两次输出。而当A0=0时，输出转换数据的高8位，A0=1时输出A/D转换数据的低4位，这四位占一个字节的高半字节，低半字节补零。

如果需AD574A工作于单一模式，只需将CE、端接至+5V电源端，和A0接至0V，仅用端来控制A/D转换的启动和数据输出。当=0时，启动A/D转换器，经25us后STS=1，表明A/D转换结束，此时将置1，即可从数据端读取数据。

3.2.2 PT100

pt100是铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工作原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成近似匀速的增长。但他们之间的关系并不是简单的正比的关系，而更应该趋近于一条抛物线。

常见的pt100感温元件有陶瓷元件，玻璃元件，云母元件，它们是由铂丝分别绕在陶瓷骨架，玻璃骨架，云母骨架上再经过复杂的工艺加工而成。

PT100/PT1000铂电阻RT曲线图表：

图3.1

3.2.3 芯片8255

8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。

8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。

图3.2

4.操作说明

键盘上的A键为启动键，B键为复位键，D为设置温度上限，E为设置温度下限，0

-9数字键输入温度值。

5.设计总体思路

框图如图所示：