论文总字数：38859字

摘 要

在工业生产过程中，往往需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉的温度进行检测和调节，因此需要一种合适的系统对其温度进行精确控制，由于单片机具有低功耗、高性能、可靠性好、易于产品化等特点，因此采用单片机对温度进行控制不仅节约成本，控制方法灵活多样，并且可以达到较高的控制精度，从而能够大大提高产品的质量，因此单片机被广泛应用在中小型控制系统中。

本论文以电阻炉为研究对象，开发了基于ARM的温度控制系统。控制温度传感器采用了K型热电偶，对温度进行实时采样并将模拟信号转换成数字信号返回给ARM。系统可通过键盘对电阻炉炉温进行预设，ARM根据当前炉内温度和预设温度进行运算，控制输出宽度可调的PWM方波，并由此控制双向可控硅的导通和关断来调节加热功率，从而使炉温迅速达到预设值并保持恒定不变。

设计过程中，首先进行硬件进行了综合设计，实现功能后对软件设计和开发，并且反复论证、测试各器件参数以使其稳定运行，最终使得此系统实现了温度的恒温控制。

关键词：ARM；温度传感器；可控硅；温度控制

Abstract

In the industrial production process, often require various types of furnace, heat treatment furnace, reactor temperature detection and regulation, so it needs a proper system of precise control of its temperature, as low power consumption single chip, high performance, reliability, easy-to-market commodity and so on, so to control the temperature using SCM not only save on cost, control method of flexible and diverse, and can achieve higher precision, which can greatly enhance the quality of the product, so SCM is widely used in the Small control system.

In this study, the "Temperature Control System" design. As a typical application Temperature Control System is the integrated use of the computer theory, control theory, analog electronics, digital control technology, keyboard, display technology, and many other areas of knowledge.

Temperature sensor uses digital temperature sensor MAX6675, real-time sampling of the temperature and analog signals into digital signals back to the ARM. System can be preset through the keyboard on the temperature, microcontroller based on the current temperature and the preset temperature of the furnace operation, PWM control output square wave with adjustable width, and thus control the triac on-and off to regulate the electric wire heating power, so that the water temperature quickly reach and maintain constant preset value.

The design process, first of all the hardware software design and development, to achieve feature an integrated design of the software , and repeated demonstration, testing the device parameters to make it stable operation, and ultimately make this system has realized the constant temperature control.

Keywords: ARM, temperature sensor, SCR, temperature control

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 课题研究的目和意义 1

1.1.1 课题研究的目的 2

1.1.2 课题研究的意义 2

1.2 国内外电阻炉控制技术的现状及发展趋势 3

1.2.1 国内外电阻炉控制技术的现状 3

1.2.2 国内外电阻炉控制技术的发展 4

1.3 论文主要工作和相关研究手段 7

1.3.1 论文主要工作 7

1.3.2 硬件设计方法及相关软件 8

1.3.3 软件设计方法及相关软件 8

第二章 总体方案与模块选型 10

2.1总体方案设计 10

2.2 硬件选型 10

第三章 硬件系统的设计 13

3.1 主控模块设计 13

3.2 温度测量电路设计 16

3.3 温度控制电路设计 17

3.4 人机交互模块设计 19

第四章 软件系统设计 21

4.1 软件系统总体设计 21

4.2 主程序设计 22

4.3 温度采集程序 22

4.4 PID调节程序 24

4.5 PWM控制程序 26

4.6 按键输入 26

4.7 温度设定 26

4.8 PID参数设定 26

第五章 仿真与调试 27

5.1 硬件系统搭建 27

5.2 软件调试 28

结论 31

参考文献 32

致谢 34

附录一 主程序 35

附录二 键盘输入程序 36

附录三 温度设定界面程序 40

附录四 PID参数设定界面 42

附录五 PWM初始化程序 45

附录六 主界面程序及检测温度显示 46

第一章 绪 论

1.1 课题研究的目和意义

温度是国际单位制中最重要的七个基本物理量之一，是生产过程和科学试验确定物质状态的一个普遍而重要的物理参数，温度参数的测量与控制在国防、军事、科学实验和工农业生产中都具有举足轻重的作用。温度参数的测控技术与产品质量、生产效率、生产安全、节约能源等重大经济技术指标密切相连。

电阻炉是利用电流使炉内电热元件或者加热介质升温发热，从而对炉腔内的工件或者物料加热的一种电炉，它被广泛的应用于工业生产的各个领域和高校的教学实验中。例如，在机械工业生产中电阻炉用于锻压前金属加热、金属热处理加热，在化工工业生产中电阻炉用于化学物料的加热，钢铁冶金和食品加工行业也需要各种各样的加热电炉进行加热处理，在高校实验室中有专门的实验室电阻炉以满足试验的需求。电阻炉具有结构简单、加热质量好、无烟无尘、无噪声干扰的特点，因而电阻炉在现代的工业生产领域中具有举足轻重的作用。与电阻炉的应用和发展紧紧相连的是电阻炉温度的控制，电阻炉温度控制决定着电阻炉所起的作用，电阻炉的使用需要配以与其相适应的温度控制器，只有满足要求的电阻炉温度控制器才能使电阻炉实现合理加热的目的。

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