摘 要

在工业生产中电阻炉被广泛使用，是常用的机械，在工业生产的经济发展中占有较大的比重，电阻炉最为重要的部分就是电阻炉的温度控制系统，最近几年以来，随着工业方面科学的飞速发展，对产品质量的要求明显提高了，而热处理可以提高产品的质量，所以研究智能温度控制系统拥有着巨大的价值和作用。是以本文讨论电阻炉智能温度调控系统，并加以分析是有一定的价值与意义的。

本文中的控制对象选定为电阻炉，以单片机AT89C52为核心的控制芯片，采取PID控制算法进行控制，设计出的系统有以下几个优点：1.精度高2.电路结构简单3.使用方便4.性价比高。本文中介绍了本设计系统的硬件的构成、软件的设计、程序的编写以及PID控制算法实现控制的过程。

本论文工作注重理论与工程实际的结合，并在此研制过程中取得了比较全面的资料和数据，积累了生产经验。在本系统中，PID控制算法可以实现智能化的控制温度，而且设计出的温控系统具有以下几个优点：电路的构成十分简单、便于使用、精度高、温度上升比较平稳、实用性强，为类似的电阻炉温度控制的研究打下了优秀的底子。

关键词：电阻炉；智能控制；PID控制算法；单片机AT89C52

Abstract

Resistance furnace is widely used in industrial production, are commonly used in machinery, account for a large proportion of resistance furnace is the most important part of the resistance furnace temperature control system in the economic development of industrial production in recent years, along with the industry the rapid development of science, the product quality requirements increase significantly, while the heat treatment can improve the quality of products, the study of intelligent temperature control system has a great value and role. This article discusses the resistance furnace is intelligent temperature control system, and analyzed there is a certain value and meaning.

In this paper, the control object is selected for the resistance furnace, AT89C52 microcontroller as the core control chip, to take control PID control algorithm designed system has the following advantages: 1. High precision 2. 3. The circuit configuration is simple and easy to use 4. The cost-effective. This article describes the design of the system hardware configuration and software design, as well as procedures for the preparation process PID control algorithm to control.

This thesis focus on the combination of theory and practical engineering, and made more comprehensive information and data in this development process, has accumulated experience in production. In this system, PID control algorithm can achieve intelligent temperature control, and the design of the temperature control system has the following advantages: constituting the circuit is very simple, easy to use, high accuracy, the temperature rise is relatively stable, practical, for the study of similar resistance furnace temperature control has laid a good foundation.

Keywords: resistance furnace; intelligent control; PID control algorithm; SCM AT89C52

目录

摘 要 I

Abstract II

目录 III

第1章 绪论 1

1.1 研究背景以及意义 1

1.2 国内外控制理论的发展和研究现状 2

1.3 论文的总体结构 3

第2章 智能温度控制理论综述 4

2.1 电阻炉简介 4

2.2 智能控制算法原理简介 4

2.2.1 模糊控制算法原理简介 5

2.2.2 神经网络控制算法原理简介 6

2.2.3 专家控制算法原理简介 7

2.3 PID控制算法原理 7

2.4 本章小结 9

第3章 温度控制系统硬件设计 10

3.1 系统总体设计 10

3.2 主控模块简介 11

3.2.1 AT89C52单片机简介 11

3.2.2 AT89C52单片机硬件结构 11

3.2.3 AT89C52单片机接线图以及引脚功能 12

3.3 加热器件的选用以及介绍 15

3.4 检测电路设计 15

3.4.1 A/D转换模块元件的选用和介绍 15

3.4.2 ADC0808的工作时序和工作方式 16

3.4.3 ADC0808的接线图及各接口功能 17

3.5 键盘和显示电路的设计 18

3.5.1 键盘电路的接线图 18

3.5.2 显示电路的接线图与介绍 18

3.6 输出控制电路设计 20

3.6.1 D/A模块的选材和介绍 20

3.6.2 DAC0832接线图以及引脚功能 20

3.7 仿真结果图与分析 21

3.8 本章小结 23

第4章 温度控制系统软件设计 24

4.1 系统软件总体设计思想 24

4.2 LCD液晶显示子程序设计 26

4.2.1LCD1602运行流程框图 26

4.2.2 LCD1602液晶控制指令 29

4.2.3 LCD1602的时序 30

4.3 温度检测与处理子程序的设计 31

4.4 PID子程序设计 33

4.5 D/A转换子程序流程图 35

4.6 本章小结 36

第5章 总结与展望 37

1.总结 37

2.展望 37

参考文献 39

致谢 41

第1章 绪论

1.1 研究背景以及意义

在1920年之后，电阻炉在工业生产中得到了普遍的使用。并且跟着科学发展以及智能控制技术创新的脚步，在钢铁制造业、自动化、石油的生产过程、发电等多个领域中电阻炉被普遍的使用，在生产的过程中，产品的安全、制造的效率、产品的性能以及能源的使用率等质量指标与温度的检测和调控有着密不可分的关系。因此电阻炉的温度检测和调控的性能方面的要求也逐渐增高，包括精度、系统的稳定性、实用性。智能温度控制器作为关键工具，有着较为理想的应用前景，因此，智能温度控制技术的发展是有较为重要的意义与前景的。

温度控制技术最初的阶段是定值开关控制，定值开关控制原理是比较实际的温度与设定的温度，假如实际的温度比设定的温度低，则控制开关开启对控制对象进行加热，假如实际温度比设定温度高，则控制开关关闭控制对象进行冷却。这种温度控制方法较为简单，没有考虑电阻炉温度变化具有大滞后，大惯性，从而导致温度控制系统精度低，震荡比较明显，超调量大，这种温度控制系统具有明显的缺点。自19世纪40年代以来温度控制技术经过一定的发展，又出现了PID控制技术，PID控制即比例积分微分控制，PID控制温度的性能主要是有 P、I、D 这3个参数来决定的，PID算法的原理是根据比例、积分、微分系数这3个参数来计算出合适的输出控制参数，再修改变量误差来实现闭环控制，在大部分有确定的温度系统的领域中，由于PID控制效果良好，而且其结构简单，比较便宜实用，从而广泛的应用于工业生产之中，但电阻炉是利用电阻丝的加热来升温，不加热时自然冷却散温，当温度超调量较大时，PID控制不能通过控制手段降温。接着就是始于20世纪70年代的智能控制技术了。智能控制技术在当时还处于相对较低的水平，在当时的智能温度控制器的体积十分庞大，控制精度较低，影响控制质量，同时由于容易发生故障，需要人工的操作和维护。但是随着计算机技术的飞速发展和控制理论的完善，智能温度控制技术也经历了一段飞速发展的历程，现代的智能控制技术已经实现了独立驱动智能机械从而进行自动控制，已经不需要人为的操控了，最新的智能温度控制器在很多方面都有较大的进步，例如，温度控制的精度以及分辨率这两个性能的指标大量提升，并且增加了一部分新功能，总结来说，电阻炉智能温度控制器的特点有：多功能，高精度，智能化，网络化和小型化，同时国内外温度控制系统性能有着显著的差距，国外的温控系统性能要优于国内，主要原因是因为算法不同，而温控系统中应用比较广泛的算法有模糊控制，神经网络控制，专家系统等等，其在第二章会详细介绍。