烤箱温度控制设计概要
电烤箱温度控制系统
电烤箱温度控制系统电烤箱的炉温控制系统设计作者姓名：作者学号：指导教师：学院名称：专业名称：第1章课程设计目的与任务1.1课程设计目的本课程是隶属于实践性教学环节。
通过过程控制系统课程设计这一教学实践环节，使学生能在学完自动检测技术及仪表、过程控制仪表、过程控制系统等课程以后，能够灵活运用相关基本知识和基本理论模拟设计一个过程控制系统，以期培养学生解决实际问题的能力。
1.2课程设计任务与要求在基本掌握过程控制常规控制方案的工作原理及参数整定步骤的基础上，针对一个电烤箱设计炉温控制系统。
具体要求：(1) 电烤箱控制系统的工作方案设计、设备选型及其连线；(2) 炉温控制系统的对象-传递函数确定；(3) 单回路PID炉温控制的实现；(4) 利用组态王软件编制上位机监控软件；(5) 撰写规范化的说明书一份。
第2章炉温控制系统的组成2.1设计所需设备及参考资料2.1.1设备电烤箱：1个；控制装置：1套；组态王软件：1套；温度测量元件：1个；双向可控硅调压元件：1个。
2.1.2参考资料●过程控制系统●组态王培训教程●相关设备元件的说明书2.2炉温控制系统硬件组成2.2.1实验设备实验控制系统主要由计算机、电烤箱、智能控制仪表、固态继电器、通讯模块、电压数显表等构成，其中智能控制仪表、固态继电器、通讯模块、电压数显表安装于控制箱上。
监控计算机通过串行通讯与温度控制器（单回路控制器）连接，实现数据采集、操作和记录的功能。
温度对象由烤箱改造而成，增设风扇冷却装置，加热由烤箱原加热部件实现。
由温度控制器输出一路控制信号连接至固态继电器，驱动电烤箱加热单元；另一路控制信号连接至风扇用于冷却。
设计热电阻检测烤箱内温度，检测输入热电阻信号连接至温度控制器反馈端。
其原理结构如图2.1所示。
双温室实验对象将烤箱用隔板隔成两部分，控制装置同样设置配置完全相同两套，安装于统一的控制箱上。
控制箱面板布置图如图2.2所示。
图2.1 温度试验系统功能结构图图2.2 控制箱面板（单套控制系统）本实验的检测元件为热电阻pt100。
PID烤箱温度控制（温度专用的PID自动调整功能）设计实例详解.doc
PID 烤箱温度控制（温度专用的PID 自动调整功能）设计实例详解【控制要求】使用者对烤箱的温度环境特性不了解，控制的目标温度为80℃，利用PID 指令温度环境下专用的自动调整功能，实现烤箱温度的PID 控制。
利用DVP04PT-S 温度模块将烤箱的现在值温度测得后传给PLC 主机，DVP12SA 主机先使用温度自动调整参数功能（D204=K3）做初步调整，自动计算出最佳的PID 温度控制参数，调整完毕后，自动修改动作方向为已调整过的温度控制专用功能（D204=K4），并且使用该自动计算出的参数实现对烤箱温度的PID 控制。
使用该自动调整的参数进行PID 运算，其输出结果(D0)作为GP 指令的输入，GP 指令执行后Y0 输出可变宽度的脉冲（宽度由D0 决定）控制加热器装置，从而自动实现对烤箱温度的PID 控制。
【元件说明】【控制程序】【程序说明】该指令格式：S1-->目标值(SV)S2-->现在值(PV)S3-->参数(通常需自己进行调整和设置，参数的定义请参考本例最后的PID 参数表)D-->输出值(MV)(D 最好指定为停电保持的数据寄存器)PID 指令使用的控制环境很多，因此请适当地选取动作方向，本例中温度自动调整功能只适用于温度控制环境，切勿使用在速度、压力等控制环境中，以免造成不当的现象产生。
一般来说，由于控制环境不一样，PID 的控制参数（除温度控制环境下提供自动调整功能外）需靠经验和测试来调整，一般的PID 指令参数调整方法步骤1：首先将KI及KD值设为0，接着先后分别设设置KP为5、10、20 及40，别记录其SV 及PV 状态，其结果如下图所示：步骤2：观察上图后得知KP为40 时，其反应会有过冲现象，因此不选用；而KP为20 时，其PV 反应曲线接近SV 值且不会有过冲现象，但是由于启动过快，因此输出值MV瞬间值会很大，所以考虑暂不选用；接着KP为10 时，其PV 反应曲线接近SV 值并且是比较平滑接近，因此考虑使用此值；最后KP为 5 时，其反应过慢，因此也暂不考虑使用。
烤箱温度控制系统设计
烤箱温度控制系统设计烤箱温度控制系统是一种用于控制烤箱温度的设备。
它通过精确地调节电热元件的功率来实现温度的稳定控制，从而保证食物的烹饪效果。
本文将介绍烤箱温度控制系统的设计原理及其常见组成部分。
1.设计原理烤箱温度控制系统的设计原理基于控制理论。
其核心思想是通过检测烤箱内部温度和设定目标温度之间的偏差，并根据反馈信息调整电热元件的功率，使温度能够稳定在设定值附近。
控制系统通常采用闭环控制的方式。
闭环控制系统通过传感器实时监测烤箱内部温度，并将检测值与设定目标温度进行比较。
如果存在温度偏差，控制系统将根据偏差的大小和方向来调整电热元件的功率输出，从而减少偏差并稳定温度。
2.常见组成部分烤箱温度控制系统通常由以下几个主要组成部分构成：(1)传感器：用于实时监测烤箱内部温度。
常见的传感器类型包括热电偶、热敏电阻和红外线温度传感器等。
这些传感器能够将温度转化为电信号，并传送给控制器。
(2)控制器：控制器是烤箱温度控制系统的核心部分，负责处理传感器传输的信号，并根据设定目标温度进行控制。
控制器通常采用微处理器或专用控制芯片，并通过算法来计算电热元件的功率调整量。
(3)电热元件：电热元件是控制系统中的执行器，负责将控制器输出的功率调整量转化为真实的电能输出。
常见的电热元件包括电热丝和电热管等。
电热元件的功率调整量与电能的输出强度成正比。
(4)电路板：电路板是控制系统中各个部件的连接和控制中心，通常集成在烤箱的控制面板中。
电路板上包含了各个部件的连接线路和电源供应等。
3.系统设计考虑因素在设计烤箱温度控制系统时，需要考虑以下几个因素：(1)温度范围：不同的食物烹饪需要不同的温度，因此控制系统需要能够满足广泛的温度范围。
通常烤箱的温度范围为50℃到250℃。
(2)系统精度：控制系统的精度直接影响到烹饪效果。
对于一些对温度要求较高的食物，如蛋糕和面包，控制系统的精度应达到±2℃以内。
(3)反应速度：烤箱温度的调整速度对于烹饪过程的控制非常重要。
电烤箱温度控制系统
电烤箱温度控制系统————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：电烤箱的炉温控制系统设计作者姓名：作者学号：指导教师：学院名称：专业名称：摘要PID控制用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数（Kp，Ti和Td）即可。
在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。
在工厂，总是能看到许多回路都处于手动状态，原因是很难让过程在“自动”模式下平稳工作。
由于这些不足，采用PID的工业控制系统总是受产品质量、安全、产量和能源浪费等问题的困扰。
PID参数自整定就是为了处理PID参数整定这个问题而产生的。
现在，自动整定或自身整定的PID控制器已是商业单回路控制器和分散控制系统的一个标准单回路温度控制系统主要由计算机，采样板卡，控制箱，加热炉体组成。
是由计算机完成温度采样，控制算法，输出控制，监控画面等主要功能。
控制箱装有温度显示与变送仪表，控制执行机构，控制量显示，手控电路等。
加热炉体由烤箱改装，较为美观适合实验室应用。
计算机控制系统一般由控制计算机、A/D与D/A接口、执行机构、被控对象、检测元件和变送器组成。
本实验控制系统主要由计算机、电烤箱、智能控制仪表、固态继电器、通讯模块、电压数显表等构成，其中智能控制仪表、固态继电器、通讯模块、电压数显表安装于控制箱上。
本设计通过调节PID参数来实现炉温系统的控制。
关键词：单回路温度控制系统，PID控制，加热炉体，智能控制仪表，温度变送器，热电阻，可控硅目录摘要 (I)第1章课程设计目的与任务 (1)1.1 课程设计目的 (1)1.2 课程设计任务与要求 (1)第2章炉温控制系统的组成 (2)2.1 设计所需设备及参考资料 (2)2.1.1设备 (2)2.1.2参考资料 (2)2.2 炉温控制系统硬件组成 (2)2.2.1实验设备 (2)2.2.2设备通讯 (4)2.2.3智能控制仪表CD901简介 (5)2.3 试验装置连线步骤 (7)2.4 炉温控制系统硬件工作原理 (7)2.4.1前向通道工作过程 (7)2.4.2反馈通道工作过程 (8)第3章人机界面制作 (9)3.1 软件设计目标 (9)3.2 人机界面制作 (9)3.2.1建立新工程 (9)3.2.2画面的制作 (12)3.3 画面的制作 (12)3.4 建立数据词典 (13)3.5 建立动画连接 (14)3.6 调试运行 (16)第4章PID控制作用及参数整定 (17)4.1 PID的作用 (17)4.2 PID控制器参数的整定 (17)4.3 一般PID控制算法 (18)4.4 工程整定方法介绍 (19)4.4.1建立新工程 (19)4.4.2临界比例带入法 (20)4.4.3经验法 (21)4.4.4电烤箱传递函数开环响应切线法参数整定 (22)第5章实验测试与整定 (25)感想与总结 (28)参考文献 (29)第1章课程设计目的与任务1.1课程设计目的本课程是隶属于实践性教学环节。
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 (1)序言 (1)1.设计内容 (2)1.1已知参数和设计要求 (2)1.2实现方法 (2)2.组员分工 (2)3. 硬件部分组成 (3)3.1硬件连接 (3)3.2.1 AD574 (3)3.2.2 PT100 (4)3.2.3 芯片8255 (4)4.操作说明 (5)5.设计总体思路 (5)5.1设计步骤 (6)5.1.1主程序的设计 (6)5.1.2温度设定子程序 (6)5.1.3读取当前温度子程序 (6)5.1.4温度比较以及加热子程序 (6)5.1.5报警子程序 (7)5.2原理分析 (7)6.实验结果 (7)7.原程序清单 (8)8.设计感想 (8)8.1吴传林感想 (8)8.2唐思感想 (9)8.3肖骁感想 (10)附录 (12)系统框图 (12)程序代码： (18)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。
电烤箱温度控制器的设计与功能实现
合肥学院计算机科学与技术系微机原理与接口技术课程设计报告2008～2009 学年第1学期课程微机原理与接口技术课程设计名称电烤箱温度控制器的设计与功能实现学生姓名吴芸学号0604032048专业班级网络工程（2）班指导教师龙夏2009 年1月一、题义分析与解决方案1、题义与需求分析①如何通过键盘直接设置温度和加热时间；②如何检测温度并转换成数字量；③如何采用七段数码管显示；④如何实现声、光报警。
说明：加热时间和加热的温度是自行设定的。
2 、解决问题的方法与思路1）硬件部分实验采用：温度传感器DS18B20用于检测温度值，可编程并行接口芯片8255A和8279各一片，七段LED显示器，发光二极管一只，蜂鸣器一个。
2 ）软件部分（汇编语言编写程序）①首先要对8255A和8279进行初始化设计，设置8255A和8279的工作方式并确定8255A和8279的端口地址；②将加热温度和时间在LED上显示出来；③启动DS18B20，发出温度检测命令，将温度值在LED上显示出来；④把测得的温度值和设定值相比较，若小于设定值，则进行加热；⑤设定的加热时间倒计时显示，显示为0时，则发出鸣叫声。
二、硬件设计1、可编程并行接口芯片82791）8279的作用在本设计中用8279芯片控制键盘输入和LED显示。
2）8279的功能分析8279A芯片是一种通用的可编程序的键盘/显示接口器件，单个芯片就能完成键盘输入和LED显示控制两种功能。
可与任何8位机接口。
8279A芯片包括键盘输入和显示输出两个部分。
若采用8279作为键盘/显示器接口，则可以实现对键盘、显示器自动扫描，8279主要是管理键盘输入和显示器输出的。
8279可编程键盘显示器接口芯片具有动态显示驱动电路简单、不占用CPU 的时间、可自动进行键盘扫描、与计算机接口方便、编程容易、系统灵活等特点．当今已成为设计计算机应用系统，特别是实时性较高的测控系统的首选器件之一。
DB0~DB7~OUTB3~OUTA3SL0~SL3RL0~RL7SHIFTCNTL/STBBD图2-1-1 8279的内部框图图中，IRQ：中断请求输出线，DB0~DB7：双向数据总路线（传送命令、数据、状态），RD、WR：读写控制输入端，RESET：复位输入端，CLK：时钟输入端，CS：片选，C和/D（A0）：片内寄存器选址，OUTA0~A1、OUTB0~B3：8位显示输出端，B D：熄灭显示输出端，SL0~SL3：公用扫描输出线，RL0~RL7：键盘回馈输入线，SHIFT：抵挡键输入线，CNTL/STB：控制/选通输入线。
电烤箱温控
电烤箱温度控制系统方案设计一、实验目的以电烤箱为控制对象，采用积分分离PID控制算法或者模糊算法，实现电烤箱的温度控制。
二、实验要求基本要求：设置温度给定值，控制在40˜50℃，观察并测量反馈输出的温度，调节PID，提高温差精度；改变给定值或者增加扰动，观察温度变化趋势，查看系统响应速度；进阶要求：进一步改善系统，增加MCGS模块，通过组态软件，增加控制界面，实现电烤箱温度控制的升级。
三、系统硬件组成及工作原理TD—ACS实验箱是我们实验中主要用到的硬件设备之一，它由单元电路组成，采用i386EX系统板和计算机进行串行通讯，这里用到的单元电路是模数、数模转换单元和驱动单元．其中A/D转换器采用8位的ADC0809，驱动单元由达林顿驱动电路ULN2803及输出指示灯构成，ULN2803的一个输出引脚接指示灯后，另一个输出引脚与+12V分别接到继电器的两端．ULN2803的输入信号来自i386EX的I/O管脚P1.4输出的PWM脉冲信号。
固态继电器(SSR)作为开关元件，具有灵敏度高、环境适应性好、电磁辐射干扰小、高可靠性和寿命长等优点。
金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性，利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为 100Ω，电阻变化率为 0.3851Ω/℃。
铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，可靠性强，产品寿命长，应用温度范围广，是中低温区（-200～650℃）最常用的一种温度检测器，特别适用于工业自动化测量及各种实验仪器仪表。
工作原理：铂电阻送来的检测信号经A／D转换后得到相应的数字量，送给计算机，在计算机中与给定值比较，计算其偏差，并对偏差进行积分分离PID算法运算，输出相应的控制量，经过D/A转换，传输给固态继电器，通过控制固态继电器输出级晶闸管的触发脉冲相位角，来控制导通时间，从而控制电烤箱功率的大小，以达到控制温度的目的。
毕业设计 电烤箱的设计
近年来，电烤箱等西式小家电越来越受到大家的追棒。
给我们生活带来了很多方便!电烤箱所用的发热元件大致可分为三类:一类是选用一根远红夕、管和一根石英加热管的电烤箱，它是所有的电烤箱中档次较低的类型。
不过，基本的电烤功能还是能实现的，只是烤的速度相对会慢一点。
因此，它比较适合经济状况一般，但却需要买电烤箱的家庭以及单身一族。
另一类是采用两根远红外管和一根石英加热管的电烤箱，这类烤箱的特点是加热速度比较快。
不过，与前者相比，价格要稍微高出一些，一般贵上一两百元。
还有一类则是在附件中备有一根紫外线加热管，可附带用于高温消毒。
它能杀菌消毒，卫生程度较高，而且加热速度快，所以价格就比较贵了，它适合于经济条件好的消费者。
本文介绍了以C51 单片机为核心的电烤箱温度控制系统。
电烤箱的温度控制系统由硬件和软件两个部分构成。
其中硬件部分包括:单片机电路、传感器电路、放大器转换电路、转换器电路以及显示电路。
软件部分包括:主程序、运算控制程序、以及各功能实现模块的程序。
关键词:单片机，电烤箱，温度控制第一章概述温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有必要的。
根据温度变化快慢，并且控制精度不易掌握的特点，本文以电烤箱的温度控制模型，设计了以C51单片机为检测控制中心的温度控制系统。
温度控制采用PID 数字控制算法，采用三位LED 静态显示。
该设计结构简单，控制算法新颖，控制精度高，有较强的通用性。
1.1 电烤箱温度控制设计要求(1)当控制设定lO O.C时，从室温开始升温要求控制系统调节时间t.ζ5分钟，超调量三三10%。
(2)要求控制温度范围为50 连续可调。
(3)用数码管实时显示箱内温度。
1.2 电烤箱温度控制方案产品的工艺不同，控制温度的精度也不同，萨而所采用的控制算法也不同。
就温度控制系统的动态特性来看，基本上都是具有纯滞后的一阶环节，当系统精度及温控的性能要求较高时，多使用PID 算法实现温度的过程控制。
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：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月吴传林唐思肖骁黄定烤箱温度控制系统的设计(采用PD-32E实验装置[目录摘要 (1序言 (11.设计内容 (2已知参数和设计要求 (2实现方法 (22.组员分工 (23. 硬件部分组成 (3'硬件连接 (3AD574 (3PT100 (4芯片8255 (44.操作说明 (55.设计总体思路 (5设计步骤 (6主程序的设计 (6？温度设定子程序 (6读取当前温度子程序 (6温度比较以及加热子程序 (6报警子程序 (7原理分析 (76.实验结果 (77.原程序清单 (88.设计感想 (8'吴传林感想 (8唐思感想 (9肖骁感想 (10附录 (12系统框图 (12程序代码: (18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。
11.设计内容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。
实现方法采用PD-32E实验装置实现(限≤5人选做2.组员分工姓名职务负责的部分吴传林组长键盘扫描、判断控制、显示模块程序编写,程序的编译和调试唐思组员AD574转换,标度变换,控制算法,PWM波生成,程序的编`译和调试肖骁组员报警程序、读入温度值拆分、键盘输入值合并,报告撰写黄定组员3.硬件部分组成硬件连接18255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。
2AD574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。
硬件介绍AD574AD574A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。
|PT100pt100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:图芯片82558255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:`控制器烤箱温度采集我们采用的是传统的反馈控制策略,其具体过程如下:一开始,给定一个输入信号,即期望温度,此时,控制程序还没有起作用,此信号通过变送器送至继电器,继电器导通,使烤箱处于工作状态。
这时,温度传感器就把烤箱内的温度转变成电信号送至计算机中。
计算机则将此电信号与输入的期望温度进行比较,通过控制器,根据不同的设定及差值,选择不同的控制算法。
由于计算机内的电信号都是脉冲信号,因此,可以调节脉冲信号的占空比来调节继电器的断开与导通的时间。
期望值与测量值的差距大,就增大占空比,使一个周期内的加热时间增长,反之,则减小占空比。
采用上述的控制策略,即可以实现温度调节,达到控制指标的要求。
设计步骤主程序的设计·首先确定主程序所要实现的目标,即:预设显示输出,输入温度上限、温度下限,输入设定温度值,显示预设温度,实时刷新当前温度并显示,比较实时温度与设定温度差值并进行反馈控制,控制温度达到性能指标要求。
然后,确定了主程序所要实现的功能以后,在相应的编写各个子程序模块。
同时,要考虑在整个系统实现的过程中,所要运用到的芯片,好进行芯片的初始化。
如8255,AD574等温度设定子程序温度设定子程序,即,从键盘上输入3个数字,将其存放在指定的空间区域内。
读取当前温度子程序即AD574的使用过程。
首先,先将AD574初始化,启动转换,转换结果屏蔽高4位后,将所得到的结果存放在指定单元中,为当前温度。
温度比较以及加热子程序将前一步骤采集到的当前温度进行标度变换,比较设定值的大小与当前温度和设定值之差,然后做出相应的标记,然后根据不同的标记跳到相应的加热子程序中。
其基本原则就是:实际温度和期望温度差距越大,加热子程序中,每个周期的高电平占空比就越大,若设定值比较大,则直接采用满程输出。
<报警子程序烤箱工作时,当烤箱温度超过设置温度上限和低于温度下限时,调用子程序,否则跳出子程序;其中接蜂鸣器的控制信号为第五片8255A的PC1口输出信号,输出0时,蜂鸣器发出警报,输出为1时,声音停止。
原理分析制烤箱温度的系统,我们采用反馈控制算法。
利用计算机控制中的A/D转换器,将采集到的模拟信号转换成数字信号,然后送入计算机进行处理。
在计算机中,我们编写了控制算法,将送入的电信号经过该算法,输出一个控制继电器开关的脉冲信号,我们可以通过调节脉冲高电平的占空比,来控制一个信号周期内加热时间的长短。
从而实现控制。
又由于这个占空比是实时变化的,所以,这是一个变比例系数的P控制器。
利用这个控制器,我们可以使烤箱内的温度保持在我们所设定的期望值。
6.实验结果实验结果如下表所示:实验次数初始温度设定温度调节时间超调量误差1351004℃ %)2401402℃ %3601602℃ %4502201℃2%本次设计总体上还是比较成功,基本上实现了任务要求。
只有调节时间的,可能是冗长的程序,或者是电烤箱的功率问题,又或者是自己反馈补偿参数设计不够完善,总之,不能达到要求的20秒以内,此为设计的瑕疵。
7.原程序清单见附录48.设计感想；吴传林感想作为我们团队的组长,需要确定合适的电路,对电路进行调试,将变送器调至最合适的范围。
同时还要确定与硬件相关的软件主体思想。
一个项目的成败,与组长的整体协调能力关系很大。
这次的时间比较紧张,而且之前没怎么做过过程控制类的题目,所以可以说是时间短、任务重。
热敏电阻PT100之前接触过,但是没有和计算机连起来使用,也是一个新的挑战。
这次设计我吸取的上次计算机硬件课程设计的教训,学会多利用子程序,而不是要把所有的问题都用一个主程序解决,却很少使用子程序。
这样,不但别人读不懂自己的程序,就连自己有时候都读不懂自己的程序。
这次课程设计感觉比以前进步的一点就是程序的模块化思想更加深刻。
之前总也用程序段的方式插入的主程序中,而这次则是尽量减少主程序的内容,将所有的处理部分都写成子程序,设计好入口参数,就可以是整个程序思路清晰,一目了然。
一个好的程序编写者并不是会把所有的模块都自己写出来,而是可以将自己搜索到的各种模块与自己的项目结合,设计好接口参数,达到事半功倍的效果。
这次的程序就用了之前做过的一些设计的模块,如实时显示刷新模块,延时程序,报警子程序等。
这些之前积累下来的宝贵资料大大加快了本次课程设计的速度。
通过了这次课程设计,虽然很累,但过得很充实,收获也很多,我们将学到的知识又重新的复习了一遍,在原来的基础上巩固了对理论知识的理解并且提升了自己的实践能力。
对汇编语言的使用有了进一步的提高,对一个大系统进行模块化分析是以前没有尝试过的,分工合作也让我们学会团结互助,让我们对团队合作精神理解得更透彻,对于我们以后的学习或者工作中都有深远的意义。