基于AT89C51的电阻炉温度控制系统的设计
AT89C51基于单片机温度控制系统设计
AT89C51基于单片机温度控制系统设计中文摘要摘要近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及具体应用对象特点的软件结合，以作完善。
本文从硬件和软件两方面来讲述水温自动控制过程,在控制过程中主要应用AT89C51、ADC0809、LED显示器、LM324比较器，而主要是通过DS18B20数字温度传感器采集环境温度，以单片机为核心控制部件，并通过四位数码管显示实时温度的一种数字温度计。
软件方面采用汇编语言来进行程序设计，使指令的执行速度快，节省存储空间。
为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了，使硬件在软件的控制下协调运作。
而系统的过程则是：首先,通过设置按键,设定恒温运行时的温度值，并且用数码管显示这个温度值.然后,在运行过程中将采样的温度模拟量送入A/D 转换器中进行模拟-数字转换，再将转换后的数字量用数码管进行显示，最后用单片机来控制加热器,进行加热或停止加热，直到能在规定的温度下恒温加热。
关键词：单片机系统；传感器；数据采集；模数转换器；温度I目录AbstractIn recent years, with the computer penetration in the social field, the application of SCM is to keep at the same time, traditional control testing update on Crescent benefits. In real-time detection and automatic control system of single-chip applications, often as a single-chip core component to use only single-chip is not enough knowledge, but also the specific hardware structure and the specific features of application software objects combine to make perfect.In this paper, both hardware and software for automatic control of water temperature on the process, in the control of the main application of the process of AT89C51, ADC0809, LED display, LM324 comparator, but mainly through the digital temperature sensor DS18B20 collecting ambient temperature to single-chip microcomputer as the core control components, and through four real-time digital display of a digital thermometer temperature. Software using assembly language for programming, so that the implementation of Directive speed, to save storage space. In order to facilitate the expansion and changes to the design of modular software structure, so that the logic of the relationship between program design more concise,Hardware software co-operation under the control of it.And systematic process is: First of all, by setting the button, set the thermostat temperature at the time of operation, and digital display of the temperature. Then, in the running temperature of the process of sampling analog into the A / D converter in the simulation - digital converter, and then converted digital control with digital display, the last single-chip microcomputer to control the heater used for heating or stop heating until the temperature in the provisions under the constant temperature heating.Key words：Single-chip microcomputer system ；Sensor；Data Acquisition；ADC；Temperaturei目录i目录目录摘要 (I)Abstract (i)目录 (i)第1章绪论 (1)1.1设计的背景及其意义 (1)1.2设计研究的内容及要求 (1)1.3设计的实现方案 (3)第2章设计理论基础 (6)2.1单片机的发展概况 (6)2.2 AT89C51系列单片机介绍 (7)2.2.1 AT89C51系列基本组成及特性72.2.2 AT89C51系列引脚功能 (8)2.2.3 AT89C51系列单片机的功能单元 (11)2.3 ADC0809模数转换器 (14)2.4运算放大器LM324 (16)2.5移位寄存器74LS164 (19)2.6数码显示管LED (20)2.7数字温度计DS18S20 (21)第3章电路设计 (22)i目录3.1单片机控制单元 (22)3.2温度采样部分 (22)3.3模数转换部分 (24)3.3.1模数转换技术 (24)3.3.2积分型模数转换器 (25)3.4显示部分 (25)3.5 调节执行单元 (26)第4章软件设计 (27)4.1主程序流程图 (27)4.2中断子程序流程图 (28)4.3按键流程图 (30)4.4显示流程图 (31)参考文献 (30)致谢 (31)1．系统总程序清单 (32)2．系统的原理图 (41)ii第1章绪论第1章绪论1.1设计的背景及其意义二十一世纪是科技高速发展的信息时代，电子技术、微型单片机技术的应用更是空前广泛，伴随着科学技术和生产的不断发展，需要对各种参数进行温度测量。
基于at89c51单片机的水温控制系统的设计文献综述
基于at89c51单片机的水温控制系统的设计文献综述基于AT89C51单片机的水温控制系统的设计文献综述一、引言水温控制系统在工业、家电、农业等领域有着广泛的应用。
随着科技的发展，单片机作为微控制器在控制系统中的应用越来越广泛。
AT89C51单片机作为一种常用的单片机，具有性能稳定、价格低廉等优点，被广泛应用于水温控制系统的设计中。
本文将对基于AT89C51单片机的水温控制系统的设计进行文献综述。
二、AT89C51单片机简介AT89C51是一种常用的8位单片机，由美国ATMEL公司生产。
它具有4K字节的Flash 存储器、128字节的RAM、32位I/O端口、两个16位定时器/计数器、一个5向量两级中断结构、一个全双工串行通信口等功能。
AT89C51单片机适用于各种控制领域，如温度、湿度、压力等。
三、水温控制系统设计水温控制系统主要由温度传感器、单片机控制器、执行器等组成。
传感器负责采集水温信息，并将信息传递给单片机控制器。
单片机控制器根据设定的温度值与实际水温的差值，通过执行器调节加热元件的工作状态，从而实现水温的自动控制。
在基于AT89C51单片机的水温控制系统中，常用的温度传感器有热敏电阻、热电偶等。
执行器则可以选择继电器、可控硅等设备，用于控制加热元件的工作状态。
为了实现精确的温度控制，可以采用模糊控制、PID控制等控制算法。
四、AT89C51单片机在水温控制系统中的应用AT89C51单片机在水温控制系统中主要负责温度信号的采集、处理和控制输出。
通过编程实现温度信号的采集和转换，并根据设定值与实际水温的差值，通过执行器调节加热元件的工作状态，从而实现水温的自动控制。
此外，AT89C51单片机还可以实现报警、显示等功能，提高系统的智能化程度。
五、总结与展望基于AT89C51单片机的水温控制系统具有结构简单、成本低廉、易于实现等优点，被广泛应用于各个领域的温度控制中。
随着科技的发展，人们对水温控制系统的精度和智能化程度的要求越来越高。
基于单片机AT89C51的温度控制系统的设计与仿真 毕业设计(论文)
目录摘要 (1)第1章绪论 (2)1.1单片机的应用 (2)1.2电热炉控制中的问题 (2)1.3本设计主要内容 (3)第2章编程软件 (4)2.1编程软件K EIL (4)第3章系统硬件结构设计 (5)3.1系统硬件组成 (5)3.2P ROTEUS原理图设计 (5)3.3硬件电路结构 (7)3.3.1 主控制芯片AT89C51原理及其说明 (9)3.3.2 外部时钟电路 (11)3.3.3 测温模块 (11)3.3.4 显示模块 (13)3.3.5 开关模块 (13)3.3.6 报警模块 (14)第4章系统软件设计及调试 (15)4.1系统程序设计 (15)4.1.1 DS18B20测温程序设计 (17)4.1.2 LM016L显示程序设计 (18)第5章总结与展望 (19)5.1总结 (19)5.2展望 (19)参考文献 (20)附录 (21)摘要：电热炉可使用金属发热体或非金属发热体来产生热源，其构造简单，工业电热炉的主要用途是供机械工业对原材料、毛坯、机械零件加热用。
温度控制对于电热炉是至关重要的。
为了更好地控制温度、提高控制质量，选用单总线芯片DS18B20作为温度传感器，进行了基于单片机AT89C51的温度控制系统的设计与仿真。
显示模块选用LCD显示器，控制更为简单，显示更为清晰。
配以键盘模块及由二极管、蜂鸣器组成的报警模块，组合成较为完整的温度控制系统硬件。
选用Proteus软件绘制电路原理图，同时选用软件Keil 进行编程编译，并将Keil与Proteus联调，在Proteus中查看仿真结果，实现温度的自动控制。
关键词：单片机、温度控制、Keil、Proteus仿真第1章绪论1.1 单片机的应用单片机具有体积小、可靠性高、功能强、使用方便、性能价格比高、容易产品化等特点。
国际上从1970年代开始，国内自1980年代以来，单片机已广泛应用于国民经济的各个领域，对各个行业的技术改造和产品的更新换代起重要的推动作用。
基于AT89C51单片机的温度智能控制系统设计
摘要随着电子产品向智能化和微型化的不断发展,单片机已成为电子产品研制和开发中首选的控制器。
为了更好地推广单片机在实际生活和生产中的应用,本文介绍一种基于单片机AT89C51设计的温度控制系统，以实现系统能自主调节温度的功能。
该温度系统采用温度传感器DS1820来获得当前温度，并以数字信号的方式传送给单片机。
采集的温度与从4X2矩阵键盘输入的温度值进行比较，并通过液晶显示器LCD显示出来。
如果采集温度低于设置温度，系统将通过继电器模块自动控制升温；如果采集温度高于设置温度，系统将通过继电器模块自动控制降温。
文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度采集电路、温度设置电路、温度显示电路、继电器电路等。
文中还着重介绍了软件设计部分。
里采用模块化结构，主要模块有：温度采集模块、键盘扫描及按键处理模块、温度显示模块、温度比较模块、继电器控制模块。
经实际制作表明该温度控制系统具有体积小、操作灵活、可靠性高、实用、成本低等特点,具有一定的实际意义。
关键词：单片机AT89C51；温度控制；温度传感器DS1820；液晶显示器LCDAbstractWith the electronic products developing to intelligent and miniaturization,single chip has become the first chosen controller which is used to develop and explore the electronic product. In order to promote single chip applicating in real life and production, the paper will introduce a temperature control system which is based on a kind of single chip AT89C51, and it can achieve the function that the system can regulate the temperature independently.The temperature system adopts the temperature sensor DS1820 to get the current temperature, and transfer it to the microcontroller with the way of digital signal.The acquised temperature will be compared with the temperature which is put in by 4X2 matrix keyboard, and will be displayed by liquid crystal display.If collected temperature below the set temperature, the system will automatically control to heat up by the relay modules.If collected temperature higher than the set temperature, the system will automatically control to reduce by the relay modules.The paper introduces the hardware which is part of the control system,including: temperature acquisition circuit,temperature setting of the circuit, temperature display circuit, relay circuit and so on. The paper has also mainly introduced the design of software. Here use modular construction, the main module:temperature acquisition module, keyboard scan and key processing module, temperature display module, temperature comparison module, relay control module.According to make it actually, I find it has these characteristics: small volume, flexible operation, high reliability, practical, low cost and so on. It has practical significance.Keywords:Single Chip AT89C51；Temperature Control；T emperature Sensor DS1820；Liquid Crystal Display；第一章绪论1.1 选题背景与意义在生产过程中，温度的控制是十分常见的。
基于AT89C51的温度监测系统设计
基于AT89C51的温度监测系统设计【摘要】本文设计的硬件电路可以对温度进行实时监测并在温度异常时发出警报。
该电路采用以AT89C51为核心的主控芯片，并且包含了传感器数据采集模块、温度显示模块、报警模块以及复位模块等电路。
其中，温度显示模块通过LCD1602液晶显示器对温度进行实时显示；传感器数据采集电路采用DS18B20单总线型温度传感器。
该系统电路设计简单，工作性能稳定，硬件成本低廉，灵敏度高。
【关键词】AT89C51；DS18B20；LCD1602；温度传感器；实时监测1.引言温度的监测在现代工业生产以及日常生活中的应用愈来愈广泛，并且在某些领域也发挥着愈来愈重要的作用。
在很多生产过程中，温度的监控与生产安全、生产效率、产品质量、能源节约等方面有着紧密的联系。
目前，传感器已成为衡量一个国家科技发展水平的重要标志之一。
而本文正是结合温度传感器与单片机所做的设计，该设计对温度的监测可广泛应用于食品、化工、机械等方面。
2.系统整体设计结合温度监控器在实际应用的要求，为实现温度的实时监测以及报警的功能，本文采用以下电路模块对系统硬件进行设计：主控芯片：选用AT89C51单片机作为整个系统的控制器；显示模块：选用LCD1602液晶显示器作为系统的显示电路；温度采集模块：选用DS18B20温度传感器作为系统的温度采集电路；报警模块：采用蜂鸣器与发光二极管作为系统的报警电路。
综上所述，该硬件电路的系统框图如图1所示。
3.系统硬件设计系统的整体硬件设计图如图2所示。
3.1 主控电路的设计该模块是系统的核心控制部分，其主要任务是通过接口将获得的数据进行处理。
本系统采用的AT89C51是美国ATMEL公司的一种高效微控制器。
此单片机具有以下功能：4k字节Flash闪速储存器、128字节内部随机数据存储器（RAM）、32个I/O口线，而且它还与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
故而，这种低电压、高性能CMOS8位单片机可灵活应用于多种场所。
基于单片机AT89C51的温度控制系统的设计
基于单片机AT89C51的温度控制系统的设计基于AT89C51单片机的温度测控系统设计一、引言随着现代化科技的进步，在很多工业控制场合需要非常精确的控制温度的变化，而在日常生活中，水温的智能控制应用也非常广泛，在这种环境下，便提出了智能水温控制系统。
本设计一单片机AT89C51为控制核心，用K型热电偶作温度传感器，信号经放大后输入模数转换器ADC0809,转换后的数字量输入到单片机AT89C51中。
单片机中采用PID控制算法对测量数据和设定数据进行处理，处理后的数据经数模转换器DAC0832转换为模拟量，以此来控制全隔离单相交流调压模块，从而控制锅炉水温稳定与设定值。
二、温度控制系统方案设计采用K型热电偶测量温度，讲温度信号放大后通过A/D 转入单片机，单片机进行数滤波和PID运算处理后，结果经DAC0832转换为模拟量对全隔离单相交流调压模块进行控制，达到控制电炉水温的目的。
系统方案如图1所示。
三、温度控制系统硬件设计温度控制系统硬件包括：AT89C51单片机最小系统模块、A/D转换模块、D/A转换模块、信号放大电路、温控电路以及其它外围电路。
3.1 单片机的选择AT89C51是ATMEL公司采用CM0S工艺生产的低消耗、高性能8位单片机，与MCS-51单片机兼容，其功能特点为：(1)4K字节闪烁存储器(FLASH)，可进行1000次写。
(2)静态操作，外界OHZ-24MHZ晶振。
(3)三层程序存储器锁。
(4)128字节内部数据存储器(RAM)。
(5)32跟可编程输入，输出线。
(6)两个6位定时/计数器。
(7)六个中断源。
(8)一个可编程串口。
(9)支持低功耗模式和掉电模式。
非常适合用作控制系统设计。
3.2传感器电路和信号放大电路采用K型热电偶作为温度传感器，它是一种能测量较高温度的廉价热电偶。
它的价格便宜，重复性好，产生的热电势大，约为0.041mV/度，因而灵敏度很高，而且它的线性很好。
虽然其测量精度略低，但完全满足工业测量要求，所以它是工业最常用的热电偶。
基于AT89C51的温度控制器设计毕业设计
题目: 基于AT89C51的温度控制器设计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广泛应用，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。
随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研各个领域。
数字式温度计以数字温度传感器作感温元件，它以单总线的连接方式，使电路大大的简化。
传统的温度检测大多以热敏电阻为传感器，这类传感器可靠性差，测量温度准确率低且电路复杂。
因此，本温度计摆脱了传统的温度测量方法，利用单片机对传感器进行控制，这样易于智能化控制。
本次设计采用AT89C51单片机作为控制芯片，采用半导体集成温度传感器AD590采集温度信号来控制外围电路。
关键词：温度传感器；AT89C51单片机；AD590温度传感器ABSTRACTthe temperature detection and control is the process of industrial production is one of the typical applications, with the sensor in the production and life of the more widely used, use of novel single bus digital temperature sensor to realize the temperature measurement and control get faster development, with the era of progress and development, single-chip technology has spread to our life, work, research, each field. A digital thermometer with digital temperature sensor as a temperature-sensing element, with single bus connection, so that the circuit is greatly simplified. The traditional temperature detection mostly by the thermistor as a sensor, the sensor reliability, accurate temperature measurement rate and low circuit complexity. Therefore, the thermometer out of traditional method of temperature measurement using MCU, sensor control. It is easy to intelligent control.Key words: temperature sensor; AT89C51 microcontroller; AD590 temperature sensor目录1 系统总体方案设计 (1)2 系统硬件设计 (1)2.1 中央处理器 (1)2.1.1 AT89C51简介 (1)2.1.2特殊功能存储器 (2)2.1.3芯片擦除 (2)2.1.4复位电路的设计 (2)2.1.5时钟电路设计 (3)2.2 温度传感器AD590 (3)2.3 信号调理电路 (4)2.4 A/D转换 (5)2.5 LED显示 (7)2.6 控制电路 (9)3 系统软件设计 (10)3.1程序初始化 (12)3.2主程序 (12)3.3 A/D转换子程序 (13)3.4 标度转换子程序 (14)3.5控制子程序 (14)3.6 键盘子程序 (14)结论 (15)参考文献 (16)致谢 (17)1 系统总体方案设计本次设计采用MCS-51单片机作为控制芯片，采用半导体集成温度传感器AD590采集温度信号。
基于AT89C51单片机的电加热炉温度控制系统的设计
职业技术学院毕业设计（论文）题目：基于AT89C51单片机的电加热炉温度控制系统院系：机电工程学院专业：电气自动化班级：电气13302******学号：**********指导老师：方*完成日期：2016年3月摘要随着国民经济的发展，人们对生活质量的要求越来越高，各种电子产品开始进入人们的生活并成为人们生活不可或缺的一部分，因此对电子产品的自动化控制的要求也越来越高，本设计正是选用了其中具有代表性的电加热炉作为研究对象。
本设计以单片机为核心对电加热炉的温度进行监测和控制，采用单片机来对他们控制不仅具有控制方便，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，从而能够大大的提高产品的质量和数量。
为了实现高精度的温度控制，本单片机系统采用PID算法控制，通过控制双向可控硅改变电炉和电源的接通、断开，从而用改变加热时间的方法来实现对温度的控制。
本系统由按键显示和温度采样控制以及上下限报警几个模块组成，通过模块间的通信完成温度设定、实际温度和测量温度的显示等功能。
本文对系统的硬件、选型、软件中流程控制的实现均有较为详细的阐述，对使用的编程软件也有描述，对于本系统的控制特点也进行总结说明，比较详尽地叙述了整个系统的相关事宜。
关键词：单片机、PID算法、温度控制。
AbstractAlong with the development of national economy, the people to the requirements of the quality of the life more and more high, all kinds of electronic products began to enter into the people's life and become an integral part of life, so the requirements of electronic products of automation control also become more and more high, this design is just choose the electric heating which one is representative as the research object.This design with the single chip processor as the core to monitoring and control electric heating temperature, Using the monolithic control has not only to control convenient, simple and flexible and other advantages, and can greatly increase the specifications of temperature, which can greatly improve the quality and quantity of products.In order to realize high precision temperature control, the SCM system adopts PID control algorithm, through controlling the on and off of the Bidirectional controllable silicon and the method of changing the heating time to achieve the control of the temperature. The system is composed of button display and temperature sampling control and upper alarm several modules, through the communications of the module to realize temperature set, and the display function of the actual temperature and measuring temperature.This article is detailed in hardware, selection, software process control realization of the system, and also describes the programming software , control characteristic and also summarizes that more exhaustive account of the system related issues.Key words ：Microcontroller、Temperature control、PID algorithm.目录第一章绪论 (1)1.1课题背景及国外研究概况 (1)1.2自动控制理论及其发展 (2)1.3课题的建立以及本文完成的主要工作 (4)第二章总体方案设计 (5)2.1总体方案的确定 (5)2.2系统组成 (6)第三章单片机技术和PID算法 (7)3.1AT89C51简介 (7)3.1.1单片机的引脚介绍 (7)3.1.2单片机的存储结构 (10)3.2PID算法介绍 (11)3.2.1 PID算法的数字化 (12)3.2.2 PID算法的运用 (12)第四章系统硬件设计 (14)4.1系统概况 (14)4.2功能模块 (15)4.2.1单片机控制模块 (15)4.2.2数据转换与采集模块A/D0808 (16)4.2.3按键选择模块 (17)4.2.4显示模块 (17)4.2.5报警模块 (18)4.2.6输出模块 (18)4.3总体方案的实现和元器件清单 (19)4.3.1系统的整体设计 (19)4.3.2元器件清单 (20)第五章系统软件设计 (21)5.1P ROTUES7软件概况 (21)5.2WAVE6000软件简介 (23)5.2.1软件概况 (23)5.2.2程序界面 (23)5.3子程序设定 (24)5.4程序流程 (24)5.5程序仿真调试 (31)5.5.1 WAVE6000仿真调试 (31)5.5.2软硬连调 (32)第六章课题特点 (33)6.1单片机技术应用 (33)6.2PID算法的运用 (33)6.3软件的调试仿真 (33)结论 (34)参考文献 (36)附录 (37)致 (56)电加热炉温度控制系统的设计第一章绪论1.1课题背景及国外研究概况温度控制系统在国各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。
基于AT89C51的温度控制系统设计
基于AT89C51的温度控制系统设计冯晓锋西安翻译学院实验中心摘要：本系统是基于AT89C51单片机和DS18B20数字温度传感器的智能温度控制系统，根据要求可进行最高和最低温度的设定，通过RS-485总线标准实现与PC机的远程通信，实现PC机对采集温度的存储、处理、打印等功能。
关键字：AT89C51 数字温度传感器温度控制系统一、系统总体结构设计根据设计要求对某指定地点的温度进行实时的监测与控制，采用了分布式系统的控制方式，即在测控点配置能独立工作的从机，从机由主机进行监控管理，上下采用主从式监控管理形式，系统总体结构如图1所示。
图1 系统总体结构系统的各个部分功能和关系如下：①主机为管理机，完成参数设置、数据存储、处理及管理及打印功能。
②从机为控制机，采用单片机AT89C51，直接实现各个模块的控制功能，并能在主机关机的条件下实现所有的控制功能。
③通讯转换芯片MAX485实现RS-232信号和RS-485信号的转换，主机通过其向从机发送控制参数，从机将现场采集数据通过其传给主机。
④数据采集实现对传感器及运行设备的检测。
⑤输入输出部分包括输入模块和输出模块，输入模块将采集的信号转换后输入到从机，输出模块将系统的控制信号输出到控制器及其设备。
二、系统工作方式系统以温度监控为核心，温度参数和设备运行状态由主机根据用户要求定时向从机查询，各控制模块的设置参数修改时，将新的参数发送到从机。
主机可以对从机进行参数设置及控制，从机也可以独立工作。
从机通过温度传感器不间断地采集温度数据，根据控制模块的设置参数做出控制决策，驱动设备运行，并随时准备接受主机的指令，当受到询问时，将各项数据编码通过串行通信方式传输到主机。
主机接收到数据后，进行数据处理，在监控界面上显示当前的状态信息，并将此信息实时地存储到数据库中，为用户维护和管理准备数据。
对数据可以进行查询，也可以将一段时期的数据信息汇集成报表，报表包括各项统计数据，还可以将数据处理绘制成图形曲线，实现对数据的分析与管理。
基于AT89C51温度智能控制系统的软件设计
存储 器 的低 电压 、高性 能 Ｃ Ｓ的 ８位 微处 理器 。指 ＭＯ 令 系 统 和 引脚 与 典 型 的 ＭＣ Ｓ一５ １系 列 完 全兼 容 ，方 便 软件 的编 写 。系统整 体 电路 包 括 ：主控 电路 、Ａ Ｄ ／ 数据 采集 、信 号 调理 、Ｌ Ｄ显示 、控 制输 出 、控 制对 Ｅ
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《自动化技术与应用》２００９年第２８卷第１０期124 | T echniques of Automation & Applications 经验交流Technical Communications基于AT89C51的电阻炉温度控制系统的设计田亚娟（广东松山职业技术学院电气工程系，广东 韶关 ５１２１２６）摘 要：本文以在工业领域中应用较为广泛的电阻炉作为被控对象，采用ＡＴ８９Ｃ５１单片机实现了电阻炉温度计算机控制系统的设计，完成了系统总体控制方案和达林算法控制器的设计，进行了系统主要功能部分的硬件和软件的设计。
关键词：电阻炉；达林算法；温度控制中图分类号：ＴＰ２９ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００３－７２４１（２００９）１０－０１２４－０３The Design of Resistance Furnace T emperature Control SystemBased on AT89C51TIAN Y a-juan( Guangdong Songshan V ocational Technical Institute, Shaoguan 512126 China )Abstract: The resistance furnaces, which are applicated more extensive in the industrial field, are taken as controlled object in thispaper. The computer controlled system is designed by using AT89C51, completing the design of overall control system and controller of Dahlin algorithm, designing the main part functions of the system of hardware and software.Key word: resistance furnace; Dahlin algorithm; temperature control收稿日期：２００９－０６－２４１ 引言在冶金、化工、电力工程、造纸、机械制造和食品加工等诸多生产过程中，经常需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行检测和控制，因此，温度是工业控制对象中一个比较常见的被控参数。
电阻炉是工业炉的一种，是利用电流通过电热体元件将电能转化为热能来加热或熔化工件或物料的热加工设备。
其具有热效率高、热量损失小、加热方式简单、温度场分布均匀、环保等优点，应用十分广泛。
电阻炉按热量产生的方式不同，可分为间接加热式和直接加热式两大类。
间接加热式电阻炉是在炉子内部有专用的电阻材料制作的加热元件，电流通过加热元件时产生热量，再通过热的传导、对流、辐射而使放置在炉中的炉料被加热。
直接加热式电阻炉是将电源直接接在所需加热的材料上，使强大的电流直接流过所需加热的材料而使材料本身发热从而达到加热的效果。
工业电阻炉，大部分采用间接加热式。
２ 系统总体方案设计２．１ 系统控制要求（１） 采用一台主机控制８个同样规格的电阻炉温度。
电阻炉额定功率为２０ｋＷ。
（２） 恒温正常工作温度为１０００度，控制精度为±１℃。
电阻炉温度按预定的规律变化，超调量应尽可能小，且具有良好的稳定性。
（３） 具有温度、曲线自动显示和打印功能，显示精度为±１℃。
（４） 具有报警、参数设定、温度曲线修改设置等功能。
２．２ 控制系统组成根据系统的控制要求，设计电阻炉温度控制系统组成如图１。
考虑到５１系列单片机［１］已经过长期的应用，性能比较稳定，其功能完全可以满足本系统控制要求，因此主机采用ＡＴ８９Ｃ５１单片机。
２．３ 系统控制算法选取及控制器的设计（１） 系统控制算法选取［２］理论分析和实验结果表明，电阻炉是一个具有自平衡能力的对象，可以近似为带有纯滞后的一阶惯性环《自动化技术与应用》２００９年第２８卷第１０期Techniques of Automation & Applications | 125 经验交流Technical Communications节。
因此被控对象的数学模型为()1speG sT sτ−=+ （１）式中，τ为被控对象的纯滞后时间；Ｔｐ为被控对象的惯性时间常数；Ｋ为广义对象的放大倍数。
一般来说，具有纯滞后的被控对象对稳定性、超调量的要求是主要的，而对快速性的要求是次要的。
对于这类控制对象的控制算法可以选取Ｄａｈｌｉｎ算法。
在实验中获得被控对象的纯滞后时间τ＝１．２ｍｉｎ，对象时间常数Ｔｐ＝２ｍｉｎ。
当τ／Ｔｐ ＜０．５时，可采用ＰＩＤ算法控制［３］；当τ／Ｔｐ ＞０．５时，可采用Ｄａｈｌｉｎ算法控制。
（２） 数字控制器的设计达林算法的设计目标［４］是使整个闭环系统所期望的传递函数相当于一个延时环节和一个惯性环节相串联，即()1spesT sτ−Φ=+ （２）因此可得到带有纯滞后一阶惯性对象的达林算法的基本形式：//1///11(1)(1)()(1)[1(1)]pp pT TT TT T TT T T Ne z eD zK e e z e z−−−−−−−−−−−=−−−− （３）式中：Ｔ为采样周期；Ｔ０为闭环系统的时间常数。
将Ｄ（ｚ）进一步简化为：1001112()()1()na a z U zD zb z b z E z−−−−−==−− （４）得差分方程：1201()(1)(1)()(1)U k bU k b U k N a E k a E k=−+−−+−− （５）３ 硬件电路设计３．１ 温度检测电路及功率放大电路温度检测电路及功率放大电路如图２。
采用镍铬－镍硅热电偶［５］检测炉温。
优点是结构简单，可将温度信号转换成电压信号，测温范围广、精度高，可实现远距图１ 电阻炉温度控制系统组成框图离测量和传送，使用稳定可靠。
集成温度传感器ＡＤ５９０作为热电偶冷端温度补偿。
流过ＡＤ５９０的电流：Ｉμ＝２７３μＡ＋Ｔ０×１μＡ／℃。
热电偶传感器输出的热电势为０￣５６ｍＶ，在进行Ａ／Ｄ转换前必须进行信号变送。
本系统采用两级放大，前级用运放ＩＣＬ７６５０，输入信号为差动信号，放大倍数为１５倍。
后级运放选用μＡ７４１，放大倍数可调，最大值１００倍，主要完成反向功能。
３．２ 执行机构本系统执行机构采用单片机控制的固态继电器控温电路，其波形为完整的正弦波，对惯性较大的被控对象，是一种稳定、可靠、较合理的控制方法。
固态继电器控温电路如图３。
采用交流过零触发型固态继电器ＳＳＲ，实现过零触发交流调功。
系统调功原理如图４。
系统采用ＳＳＲ，通过过零触发方式，在一个控制周期Ｔｃ内，由ＴＡ８９Ｃ５１的Ｐ１．０￣Ｐ１．７口控制８路ＳＳＲ的通断率，当Ｐ１口某一位输出高电平时，对应的ＳＳＲ才能够过零触发导通。
控制Ｐ１口各位输出高电平的时间Ｔｘ也就控制了Ｔｃ内导通周波数ｎ，从而控制输入炉子平均功率的大小，达到控温的目的。
图２ 电阻炉温度控制系统组成框图图４ 系统调功原理图３ 固态继电器控温电路《自动化技术与应用》２００９年第２８卷第１０期126 | T echniques of Automation & Applications 经验交流Technical Communications３．３ AD574模／数转换电路Ａ／Ｄ转换器的选择［６］应满足其分辨率要高于系统的精度要求，且有一定的裕量。
ＡＤ５７４的分辨率为１／２１２＝０．０００２４４１４，本系统允许的控制误差为１／１０００＝０．００１，故选用ＡＤ５７４符合设计要求。
模数转换电路如图５。
ＡＤ５７４工作在１２位状态，转换值分两次输出，高８位从Ｄ４￣Ｄ１１输出，低４位从Ｄ０￣Ｄ３输出，并直接和单片机数据线相连。
标志状态端ＳＴＳ完成两个任务：一是用于转换结果的读取，采用方式读取数据；二是用该信号经反向后作为采样／保持器ＬＦ３９８的采样／保持控制信号，并将其作为ＣＤ４０５１的禁止输出信号ＩＮＨ。
本系统的硬件电路还包括键盘／显示电路、储存器扩展电路和报警电路，在此不加以详述。
４ 软件设计本系统的软件采用结构化模块程序设计，主要由主程序、中断服务程序和子程序组成。
子程序主要有滤波图５ A/D转换电路图６ 主程序流程图子程序、温度采样子程序、显示子程序、变换子程序、达林算法子程序、报警子程序等。
本文主要给出主程序（图６）和温度采样子程序流程图（图７），其它程序流程图略。
５ 结束语本文用计算机直接数据控制系统（ＤＤＣ）设计了电阻炉炉温的的控制，在此系统中，计算机ＡＴ８９Ｃ５１直接参加闭环控制过程，通过检测电路对电阻炉温度进行巡回检测和采样，将采样的模拟信号经过ＡＤ５７４转换电路变成数字量输入，计算机按我们设计的控制算法对输入量进行计算处理，发出控制信号去驱动执行机构，使电阻炉的炉温达到预定的要求。
通过仿真实验，本系统的设计满足系统控制要求，且系统通过性强，对系统稍加修改即可用于各类热处理炉、反应炉和锅炉等的温度控制。
参考文献：［１］ 田亚娟．单片机原理及应用［Ｍ］．大连理工大学出版社，２００８．［２］ 冯晓露．智能控制在电厂主蒸汽温度控制系统中的应用研究［Ｄ］．浙江大学，２００６．［３］ 何忠蛟．锅炉水温的ＰＩＤ控制算法研究［Ｊ］．锅炉制造，２００５，（３）：９－１１．［４］ 杨宁．微机控制技术［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００５．［５］ 何凤琴．基于单片机的陶瓷窑多点温度检测系统［Ｊ］．上海师范大学学报（自然科学版），２００５，（２）：５５－５７．［６］ 房小翠．单片机实用系统设计［Ｍ］．北京：国防工业出版社，１９９９．作者简介：田亚娟（１９７６－），女，硕士研究生，研究方向：检测技术与计算机控制系统。
图７ 温度采样子程序。