基于单片机的远红外烘干机温度控制系统设计
基于单片机的温度控制系统设计与应用
基于单片机的温度控制系统设计与应用温度控制系统是一种常见的自动控制系统，用于维持设定温度范围内的温度稳定。
本文将介绍基于单片机的温度控制系统的设计与应用。
一、系统设计1.功能需求：（1）温度检测：获取环境温度数据。
（2）温度显示：将检测到的温度数据以数字方式显示。
（3）温度控制：通过控制输出信号，自动调节温度以维持设定温度范围内的稳定温度。
2.硬件设计：（1）单片机：选择适合的单片机，如51系列、AVR系列等，具有较强的计算和控制能力。
（2）温度传感器：选择适当的温度传感器，如DS18B20、LM35等，能够准确检测环境温度。
（3）显示屏：选择适当的数字显示屏，如LCD显示屏、数码管等，用于显示温度数据。
（4）执行机构：根据具体需求选择合适的执行机构，如继电器、风扇等，用于控制温度。
3.软件设计：（1）温度检测：通过单片机采集温度传感器的模拟信号，并通过数字转换获得温度数据。
（2）温度显示：将获取到的温度数据进行处理，通过数字显示屏显示。
（3）温度控制：通过控制执行机构，如继电器等，根据温度数据的变化进行调节，将温度维持在设定范围内。
二、系统应用1.家居温控系统：家庭中的空调、暖气等设备可以通过单片机温度控制系统实现智能控制。
通过温度传感器检测室内温度，并将温度数据显示在数字显示屏上。
通过设定温度阈值，当室内温度超出设定范围时，系统控制空调或暖气进行启停，从而实现室内温度的调节和稳定。
这不仅提高了居住舒适度，还能节约能源。
2.工业过程控制：在工业生产过程中，一些特定的应用需要严格控制温度，以确保产品质量或生产过程的稳定。
通过单片机温度控制系统，可以实时检测并控制生产环境的温度。
当温度超过或低于设定的阈值时，系统可以自动调整控制设备，如加热器、冷却器等，以实现温度的控制和稳定。
3.温室农业：温室农业需要确定性的环境温度来保证作物的生长。
通过单片机温度控制系统，可以监测温室内的温度，并根据预设的温度范围，自动启停加热或降温设备，以维持温室内的稳定温度。
基于单片机控制的红外烘手器毕业论文
基于单片机的温度控制系统设计方案
基于单片机的温度控制系统设计方案设计方案：1. 系统概述：本温度控制系统采用单片机作为核心控制器，通过对温度传感器的采集并对温度进行处理，控制继电器的开关状态，实现对温度的精确控制。
系统可广泛应用于家庭、工业、医疗等领域中的温度控制需求。
2. 硬件设计：a. 单片机选择：根据系统需求，我们选择适用于温度控制的单片机，如8051、PIC、STM32等，具备较高的性能和稳定性。
b. 传感器：采用温度传感器（如DS18B20）进行温度的精确测量，传感器将温度值转化为数字信号进行输出，供单片机进行处理。
c. 屏幕显示：选用LCD液晶屏幕，实时显示当前温度值和设定的目标温度值。
3. 软件设计：a. 数据采集：单片机通过GPIO口连接温度传感器，采集传感器输出的数字信号，并进行AD转换，将模拟信号转化为数字信号。
b. 控制策略：单片机通过比较当前温度值和设定的目标温度值，根据控制算法判断是否需要开启或关闭继电器，从而实现对温度的控制。
c. 温度显示：单片机通过串口通信或I2C通信与LCD屏幕进行数据传输和显示，使用户能够随时了解当前温度和设定的目标温度。
4. 控制算法设计：a. ON/OFF控制：当当前温度值超过设定的目标温度值时，继电器闭合，使制冷或加热设备开始工作；当当前温度值低于设定的目标温度值时，继电器断开，使制冷或加热设备停止工作，实现温度的维持控制。
b. PID控制：根据温度的测量值和设定值，通过比例、积分、微分三个环节的控制，精确调节控制设备的工作状态，使温度尽可能接近设定值。
5. 系统实现和调试：a. 硬件连接：根据设计制作电路板，并连接单片机、温度传感器、继电器、液晶显示器等组件。
b. 程序编写：按照软件设计进行程序编写，并进行单片机的初始化设置、温度数据的采集和处理、继电器的控制等功能的实现。
c. 系统调试：通过实际应用场景中的温度测试数据，验证系统的稳定性和准确性，并根据实际情况进行调试和优化，确保系统达到要求的温度控制效果。
基于51单片机的粮食烘干炉温度控制系统设计
基于51单片机的粮食烘干炉温度控制系统设计摘要：本文论述了一种基于51单片机的粮食烘干炉温度控制系统设计。
在系统设计中，单片机使用PID算法对烘干炉内的温度进行控制，并通过LCD显示屏实时显示温度，为粮食烘干过程提供精确可靠的温度保障，实现了智能化和自动化控制。
关键词：51单片机；PID算法；烘干炉；温度控制；LCD显示屏1. 引言随着农业生产的发展，粮食烘干技术逐渐得到广泛应用。
而粮食的烘干过程是需要对温度进行高精度、稳定的控制的。
传统的烘干炉控制方式大多采用手动控制方式，效率低、稳定性差，对于温度要求较高的粮食干燥来说，这种方式存在很大的局限性。
因此，需要设计一种智能化的粮食烘干炉温度控制系统，实现温度的高精度自动控制。
2. 设计方案2.1 系统硬件设计本系统采用51单片机作为主控制器，通过数字温度传感器获取烘干炉内温度信号，再通过LCD显示屏实时显示温度信息。
为了更好地实现温度控制，本系统采用PID算法对烘干炉内温度进行自动调整。
2.2 PID算法原理PID算法是一种常用的温度控制算法，它通过实时反馈温度信息，并根据偏差值进行比例、积分、微分调整，最终实现温度自动控制。
其中，比例控制作用于调整偏差大小，积分控制作用于去除偏差存在的稳态误差，微分控制作用于消除偏差存在的瞬态误差，从而达到控制温度的效果。
2.3 系统软件设计本系统软件包括数据采集程序、PID算法程序、温度控制程序和温度显示程序。
数据采集程序通过数字温度传感器实时采集烘干炉内的温度值，PID算法程序在获得温度值后进行控制算法处理，并进行调整，温度控制程序则通过程序实现PID算法的控制，保证实现精准恒温，温度显示程序则将当前温度值实时显示在LCD显示屏上。
3. 系统性能测试与分析在实际测试中，使用本系统进行粮食烘干，通过实时显示温度及PID算法控制，控制范围精度达到了0.1℃，控制结果较为准确和稳定，温度和时间的误差均在可控范围内。
基于51单片机 的烘干箱智能温度控制器毕业设计 初稿
开封大学毕业设计题目烘干箱智能温度控制器设计姓名李振华学号 **********专业班级 09电气一班分院机电工程学院指导教师董卫军2011年 12 月 23 日摘要温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生产和生活中的更加广泛的应用，利用新型单总线式数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发，本文设计了一种基于A T89C51的温度检测及报警系统。
该系统将数字温度传感器DB18B20通过模拟放大电路接在模数转化器A D C0809的输入端，然后将A D C0809的输出端接在控制器的一个端口上,对传感器温度进行采集,将采集到的温度值与设定值进行比较,当低于设定的上限温度时,通过打开加热电路来使温度自然冷却。
文中给出了系统实现的硬件原理图及软件流程图。
经实验测试表明,该系统测量精度高、抗干扰能力强、报警及时准确,具有一定的参考价值。
该系统设计和布线简单，结构紧凑，体积小，重量轻，抗干扰能力强，性价比高，扩展方便，在大型仓库，工厂，智能化建筑等领域的多点温度检测中有广阔的应用前景。
关键词：D B18B20；A D C0809；A T89C51；C D4511。
\目录摘要 (ii)Abstract ............................................... 错误!未定义书签。
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1 温度控制器绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2温度检测系统的国内外状况 (2)2 整体系统方案 (3)2.1 系统整体方案和结构 (3)2.2系统硬件接线图 (4)3 系统硬件电路设计 (5)3.1主机控制电路 (5)3.2温度采集电路 (8)3.3模数转换电路 (12)3.4数码显示电路 (16)3.5 键盘输入电路与加热控制电路 (18)4 程序设计 (21)4.1 主程序设计 (21)4.2温度检测模块 (23)4.3数值转化模块 (25)4.4 BCD显示模块 (27)4.5比较加热模块 (29)4.6键盘中断程序 (30)总结 (35)参考资料 (36)致谢 (37)1 温度控制器绪论1.1课题背景测量控制的作用是从生产现场中获取各种参数，运用科学计算的方法，综合各种先进技术，使每个生产环节都能够得到有效的控制，不但保证了生产的规范化、提高产品质量、降低成本，还确保了生产安全。
基于单片机的温控系统设计与实现
基于单片机的温控系统设计与实现温控系统是一种可以根据环境温度自动调节设备工作状态的系统。
基于单片机的温控系统是一种利用单片机计算能力、输入输出功能及控制能力，通过传感器获取环境温度信息并实现温度控制的系统。
下面将对基于单片机的温控系统的设计与实现进行详细介绍。
一、系统设计和功能需求：基于单片机的温控系统主要由以下组成部分构成：1.温度传感器：用于获取当前环境温度值。
2.控制器：使用单片机作为中央控制单元，负责接收温度传感器的数据并进行温度控制算法的计算。
3.执行器：负责根据控制器的指令控制设备工作状态，如电风扇、加热器等。
4.显示器：用于显示当前环境温度和控制状态等信息。
系统的功能需求主要包括：1.温度监测：通过温度传感器实时获取环境温度数据。
2.温度控制算法：根据温度数据进行算法计算，判断是否需要调节设备工作状态。
3.设备控制：根据控制算法的结果控制设备的工作状态，如打开或关闭电风扇、加热器等。
4.信息显示：将当前环境温度及控制状态等信息显示在显示器上。
二、系统实现的具体步骤：1.硬件设计：（1）选择适合的单片机：根据系统功能需求选择合适的单片机，通常选择具有较多输入输出引脚、计算能力较强的单片机。
（2）温度传感器的选择：选择合适的温度传感器，常见的有热敏电阻、热电偶、数字温度传感器等。
（3）执行器的选择：根据实际需求选择合适的执行器，如电风扇、加热器等。
（4）显示器的选择：选择适合的显示器以显示当前温度和控制状态等信息，如液晶显示屏等。
2.软件设计：（1）编写驱动程序：编写单片机与传感器、执行器、显示器等硬件的驱动程序，完成数据的读取和输出功能。
（2）设计温度控制算法：根据监测到的温度数据编写温度控制算法，根据不同的温度范围判断是否需要调节设备工作状态。
（3）控制设备的逻辑设计：根据温度控制算法的结果设计控制设备的逻辑，确定何时打开或关闭设备。
（4）设计用户界面：设计用户界面以显示当前温度和控制状态等信息，提示用户工作状态。
基于51单片机的粮食烘干炉温度控制系统设计
基于51单片机的粮食烘干炉温度控制系统设计摘要：粮食烘干是农业生产中非常重要的一环，对于保证粮食质量和储存寿命具有重要意义。
本文基于51单片机设计了一种粮食烘干炉温度控制系统，通过对温度的实时监测和控制，实现了对粮食烘干过程中温度的自动调节。
实验结果表明，该系统能够有效地控制粮食烘干过程中的温度，提高了烘干效果。
关键词：51单片机；粮食烘干；温度控制；自动调节第一章绪论1.1 研究背景随着农业生产水平的提高和人们对粮食质量要求的不断提高，传统的太阳能和人工晾晒等方法已经无法满足现代农业生产中对于高质量、高效率、低成本、低能耗等方面需求。
因此，采用科学合理的方法进行粮食烘干成为了现代农业生产中不可或缺的环节。
1.2 研究目的和意义本文旨在设计一种基于51单片机的粮食烘干炉温度控制系统，通过对温度的实时监测和控制，实现对粮食烘干过程中温度的自动调节。
通过该系统，可以提高粮食烘干过程中的温度控制精度和稳定性，提高烘干效果，保证粮食质量。
第二章系统设计2.1 系统框架本系统主要由传感器、51单片机、执行器和人机交互界面等组成。
传感器用于实时监测炉内温度情况，将数据传输给51单片机进行处理；51单片机根据监测到的数据进行分析处理，并根据设定值控制执行器调节加热功率；人机交互界面用于设定目标温度、显示当前温度等。
2.2 传感器选择与接口设计在本系统中，选择了一种高精度、稳定性好的温度传感器作为监测元件。
该传感器通过模拟量信号输出当前温度值，并与51单片机进行连接。
2.3 信号采集与处理51单片机通过模拟输入接口采集传感器输出的模拟量信号，并通过模数转换将其转换为数字量信号。
然后，通过软件算法对数字信号进行处理，得到当前温度值。
2.4 控制算法设计本系统采用PID控制算法进行温度控制。
PID控制算法是一种经典的控制算法，具有调节快、稳定性好、适应性强等特点。
通过对PID参数的调整，可以实现对温度的精确控制。
2.5 执行器设计本系统采用电热丝作为执行器。
基于单片机的烘箱温度控制器设计说明
基于单片机的烘箱温度控制器设计目录1.项目概述 (1)1.1.该设计的目的及意义 (1)1.2.该设计的技术指标 (2)2.系统设计 (3)2.1.设计思想 (3)2.2.方案可行性分析 (4)2.3.总体方案 (5)3.硬件设计 (6)3.1.硬件电路的工作原理 (6)3.2.参数计算 (7)4.软件设计 (8)4.1.软件设计思想 (8)4.2.程序流程图 (9)4.3.程序清单 (10)5.系统仿真与调试 (11)5.1.实际调试或仿真数据分析 (11)5.2.分析结果 (13)6.结论 (12)7.参考文献 (13)8.附录 (14)1.项目概述：1.1．该设计的目的及意义温度的测量及控制，随着社会的发展，已经变得越来越重要。
而温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数，准确测量和有效控制温度是优质，高产，低耗和安全生产的重要条件。
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控制精度，采用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。
而本设计正是为了保证生产过程的稳定运行并提高控制精度，采用以51系列单片机为控制核心，对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标。
通过本设计的实践，将以往学习的知识进行综合应用，是对知识的一次复习与升华，让以往的那些抽象的知识点在具体的实践中体现出来，更是对自己自身的挑战。
1.2．该设计的技术指标设计并制作一个基于单片机的温度控制系统，能够对炉温进行控制。
炉温可以在一定范围内由人工设定，并能在炉温变化时实现自动控制。
若测量值高于温度设定范围，由单片机发出控制信号，经过驱动电路使加热器停止工作。
当温度低于设定值时，单片机发出一个控制信号，启动加热器。
通过继电器的反复开启和关闭，使炉温保持在设定的温度范围内。
（1）1KW 电炉加热(电阻丝)，最度温度为120℃(软件实现)（2）恒温箱温度可设定，温度控制误差≦±2℃（软件实现PID）（3）实时显示温度和设置温度，显示精度为1℃(LED)。
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［ 摘 性好、 可靠性高。
基于单片机的远红外烘干机温度控制系统设计
王其利
1
李宗玉
2
栾新强
3
（ 1. 山东铝业第二工程公司，山东 淄博 255000 ； 2. 山东水利职业学院，山东 日照 276826 ； 3. 潍柴动力股份有限公司，山东 潍坊 261000 ）
2012 年 8 月第 4 期 基于单片机的远红外烘干机温度控制系统设计 — — —王其利 李宗玉 栾新强 · 43· 櫓櫓毄 櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓毄 櫓櫓毄
电力节能
0
温度测控技术包括温度测量技术和温度控制技 术两个方面。近年来， 温度的检测在理论上发展比 较成熟， 但在实际测量和控制中， 如何保证快速实时 ， 地对温度进行采样 确保数据的正确传输， 并能对所 测温度场进行较精确的控制， 仍然是需要解决的问 题。温度控制技术按照控制目标的不同可分为两 类： 动态温度跟踪与恒值温度控制。 动态温度跟踪 实现的控制目标是使被控对象的温度值按预先设定
图2 晶闸管输出电路
温度控制系统控制方案 PID 控制是最早发展起来的控制策略之一， 尽
管有许多先进的控制方法不断推出， 但由于 PID 控 制方法具有结构简单、 鲁棒性好、 可靠性高、 参数易 P、 I、 D 控制规律各自成独立环节， 于整定， 可根据工 而且其应用时期较长， 控制工程师 业过程进行组合， 们已经积累了大量的 PID 控制器参数的调节经验。 PID 控制器在工业控制中仍然得到广泛应用 。 因此， PID 控制方法包括增量式 PID 控制算法与位置
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Байду номын сангаас
远红外烘干机温控系统组成
远红外烘干机与普通的烘干机在结构上的区别 主要是： 前者将远红外辐射元件布置在炉膛内部 ， 以
有色冶金节能 · 44· □电力节能
热辐射加热为主， 对流为辅， 利用辐射对受烘干物直 接加热； 后者将热源置于炉膛之外的加热介质 ， 利用 对流热风循环为主。 本文所涉远红外烘干机氢氧化铝的装置， 烘干 机采用箱式结构， 在加热过程中受热物料是缓慢运 动的。此烘干装置的加热系统采用了先进的远红外 辐射传热技术， 加热元件使用了远红外乳白石英加 4 个温区， 热管。远红外烘干机共有 2 个烘干箱， 因 箱体较大， 每个温区又分为两个区域进行控制 ， 要对 整个烘干机分为 8 个区域来进行温度测量和控制， 测温范围 140 ～ 150 ℃ ， 控制精度 ± 1 ℃ ， 功率单层 约为 50 kW。基于以上的各种要求， 设计了此温度 ， 控制系统 以便满足烘干机中所要求的温度范围及 其精度要求。 温度控制系统硬件部分按功能可以分为单片主 控模块、 输入通道、 输出通道、 报警电路等。 硬件总 体结构框图如图 1 所示。温度控制系统以单片机为 并扩展外部芯片构成主控模块。 温控箱的温 核心， 度传感器检测并转换成微弱电压信号， 再通过 8 位 的 A / D 转换器转换成数字量。 此数字量经过数字 滤波之后， 一方面将温控箱的温度通过控制面板上 的液晶显示器显示出来； 另一方面将该温度值与设 定的温度值进行比较， 根据其偏差值的大小， 采用 PID 控制算法进行运算， 最后通过控制双向晶闸管 控制周期内的通断占空比 （ 即 控 制 温 控 箱 加 热 平 均功率的大小 ） ， 进而达到对温控箱温度进行控制 的目的 。 如果实际测得的温度值超过了系统给定 的极限安全温度 ， 报警电路会做出反应 ， 从而保护 温控箱 。
Design on Temperature Control System for Far Infrared Dryer Based on Singlechip Microcomputer
WANG Qili，LI Zongyu，LUAN Xinqiang Abstract： With the development of control theory and electronic technology，the industrial controller's adaptability enhancement and high intelligence are gradually becoming reality． A temperature control system for far infrared dryer based on singlechip microcomputer was designed． The test results showed that the system could control temperatures in different areas，and meet the requirements for temperature control during drying process． The system had high precision and good selfadaptability． The control method of this system used PID algorithm which has simple structure，good robustness and high reliability． Key words： singlechip microcomputer； temperature control； PID control
图1
硬件总体结构框图
2
2. 1
温度控制系统电路设计
温度传感器
温度传感器的种类比较繁杂， 各种不同的温度 方式及测温原理的不同， 使 传感器由于其构成材料、 得其测量温度的范围、 测量精度也各不相同。 Pt100 型铂电阻， 在 － 200 ～ 850 ℃ 内是精度最高的温度传 感器之一， 且检测精度高、 稳定性好， 因此选用 Pt100 铂电阻作为本温度控制系统的温度传感器 。 2. 3 晶闸管 目前多数温控系统均采用晶闸管来实现功率调 节。晶闸管的控制模式有相位控制和零位控制 （ 分 配式零位控制、 时间比例零位控制 ） 。 本系统采用 分 配 式 零 位 控 制 的 模 式， 晶闸管配套使用的是 MOC3061 光电藕合双向晶闸管驱动器， 其输出部分 还带有过零触发检测器， 以保 是硅光敏双向晶闸管， 证电压接近零时触发晶闸管。晶闸管输出电路如图 2 所示。 3. 2
［ 1］ 潘新民， M］ ． 北京： 电 王燕美． 微型计算机控制技术［ 2003． 子工业出版社， ［ 2］ 孙育才． MSC －51 系列单片机及应用［ M］ ． 东南大学 2004． 出版社， ［ 3］ 李玉峰， 霓虹霞． MSC －51 系列单片机原理与接口技 M］ ． 北京： 人民邮电出版社， 2004． 术［ ［ 4］ 谭健成． 新编电机控制专用集成电路与应用［ M］ ． 北 2005． 京： 机械工业出版社， ［ 5］ 方程运． 工厂电气控制技术［M］ ． 北京： 机械工业出 2002． 版社， ［ 6］ 王海宁． 基于单片机的温度系统设计［D］ ． 合肥工业 2008． 大学控制理论与控制工程系， ［ 7］ 胡寿松． 自动控制原理［M］ ． 北京： 国防工业出版社， 2000．
引言
好的曲线进行变化。在工业生产中很多场合需要实 现这一控制目标， 如在发酵过程控制、 化工生产中的 化学反应温度控制和冶金工厂中燃烧炉中的温度控 制等； 恒值温度控制的目的是使被控对象的温度恒 定在某一给定数值上， 且要求其波动幅度 （ 即稳态 误差） 不能超过某允许值。 本文所讨论的基于单片 机的远红外烘干机温度控制系统就是要满足远红外 烘干箱中温度控制的要求， 实现对温控箱的恒值温 度控制。
3
3. 1
温度控制系统软件设计
主程序的设计 主程序的流程图如图 3 所示。
2012 年 8 月第 4 期 基于单片机的远红外烘干机温度控制系统设计 — — —王其利 李宗玉 栾新强 · 45·
图4 图3 主程序流程图
式控制算法， 前者有如下的一些优点： （ 1 ） 位置式算法每次输出与整个过去状态有 关， 容易产生较大的累计误差。 而增量式中只须计 算式中不需要累加， 控制增量的确定仅与最 算增量， 近几次偏差采样值有关， 当存在计算误差或者精度 不足时， 对控制量的影响较小， 且较容易通过加权处 理获得比较好的控制效果。 （ 2 ） 由于计算机只输出控制增量， 所以误动作 影响小， 而且必要时可以用逻辑判断的方法去掉 ， 对 系统安全运行有利。 （ 3 ） 手动— — —自动切换时冲击比较小。 鉴于以上优点， 本系统的控制算法即采用增量 式的 PID 控制算法。其程序流程图如图 4 所示。
要］ 随着控制理论和电子技术的发展， 工业控制器的适应能力增强和高度智能化正逐步成为现实 。 作者设
计了基于单片机的远红外烘干机温度控制系统， 试验表明， 该系统根据不同区域的温度要求进行控制， 可以满足烘 干过程中的温度控制的需要， 温度控制精度较高， 自适应性较好； 且该系统控制方法采用 PID 算法， 结构简单、 鲁棒 ［ 关键词］ 单片机； 温度控制； PID 控制 ［ 中图分类号］ TP273 ［ 文献标识码］ B ［ 文章编号］ 1008 － 5122 （ 2012 ） 04 － 0043 － 03
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结束语
本文介绍了基于单片机的温度控制系统的开 发， 并进行了氢氧化铝烘干试验。 试验按照工艺要 求， 将氢氧化铝加热到 145 ℃ ， 并保温脱水， 产生蒸 汽由风机抽走， 制得活性氧化铝符合性能要求。 试
增量式 PID 控制算法程序流程图
验表明， 该系统控制方法采用 PID 算法， 结构简单、 P、 I、 D 控制规 鲁棒性好、 可靠性高、 参数易于整定， 律各自成独立环节， 可根据工业过程进行组合； 该系 统根据不同区域的温度要求进行控制， 可以满足烘 温度控制精度较高， 自 干过程中的温度控制的需要， 适应性较好。 ［ 参考文献］