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。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

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

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。