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摘 要

冶金工业炉是利用电流通过电阻体产生的热量来加热或熔化物料的一类电炉。冶金工业炉在化工、冶金等行业应用广泛，因此温度控制在工业生产和科学研究中具有重要意义^[1]。

冶金工业炉由炉体、电气控制系统和辅助系统组成。炉体由炉壳、加热器、炉衬（包括隔热屏）等部件组成。电气控制系统包括电子线路、微机控制、仪表显示及电气部件等。辅助系统通常指传动系统、真空系统、冷却系统等，随炉种的不同而已。

本设计采用单片机作为数据处理与控制单元，用热电偶作为测量元件，用可控硅作为输出控制元件来实现对冶金工业炉温度自动控制。单片机控制K型热电偶温度传感器，把温度信号通过MAX6675转换器采集到单片机里。单片机经数据处理、PID运算，发出控制信息改变执行模块的状态，同时液晶可以设定温度值以及实时温度值。本设计通过3个按键来进行设置，使冶金工业炉的温度始终保持在要求范围内。

关键词：冶金工业炉；温度；单片机；PID控制

Design and implementation of temperature control system for metallurgical industry furnace

Abstract

Metallurgical industrial furnace is a kind of electric furnace which uses the heat generated by electric current through resistors to heat or melt materials. Metallurgical industrial furnaces are widely used in chemical and metallurgical industries, so temperature control is of great significance in industrial production and scientific research.

The metallurgical industrial furnace is composed of furnace body, electrical control system and auxiliary system. The furnace body is composed of shell, heater, lining (including heat shield) and other components. Electrical control system includes electronic circuit, computer control, instrument display and electrical components. Auxiliary system usually refers to transmission system, vacuum system, cooling system and so on, depending on the type of furnace.

In this design, single chip computer is used as data processing and control unit, thermocouple is used as measuring element, and thyristor is used as output control element to realize automatic temperature control of

metallurgical industrial furnace. The single chip computer controls the K-type thermocouple temperature sensor, and collects the temperature signal through the MAX6675 converter into the single chip computer. After data processing and PID operation, MCU sends out control information to change the state of the execution module, and LCD can set the temperature value and real-time temperature value. This design is set by three keys, so that the temperature of metallurgical industrial furnace is always within the required range.

Keywords: metallurgical industrial furnace, temperature, single chip computer, PID control

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1课题背景 1

1.2国内外发展现状 1

1.3研究目的和意义 1

1.4本文所做工作 2

1.5本章小结 2

第二章 冶金工业炉温度控制系统方案设计 4

2.1系统设计方案的论证与比较 4

2.1.1单片机的选择 4

2.1.2温度采集模块的选择 4

2.1.3显示装置的选择 4

2.1.4控制方案 4

2.2总体方案设计 4

2.3本章小结 5

第三章 系统硬件设计 6

3.1最小系统结构框图 6

3.2温度采集电路设计 6

3.3显示模块 7

3.4温度控制模块 7

3.5按键模块 8

3.6电源模块 8

3.7本章小结 9

第四章 软件设计 10

4.1设计思路 10

4.2显示子程序 10

4.3按键子程序 11

4.4温度采样程序 12

4.5PID控制子程序 12

4.6本章小结 13

第五章 MATLAB仿真 14

5.1simulink介绍 14

5.2电阻炉仿真建模 14

5.3仿真效果 15

5.4本章小结 15

第六章 系统调试 16

6.1软件调试 16

6.2硬件调试 16

6.3本章小结 18

第七章 结束语 19

致 谢 20

参考文献（References） 21

附 录 23

1. 引 言
   1. 课题背景

由于科技的不断进步，社会的不断发展，温度测量仪器的智能化应用已经变为现代各个领域温度控制系统的主流。尤其是近几年以来，温度控制系统已经渗透入人们的生活的各个方面，它的实用价值与人民的日常生活密切相关。对应这个实际状况，设计温度控制系统拥有广泛的应用前景和实用性的意义。

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