课程设计-烤箱温度控制系统进行设计

目 录

摘要、序言1

1.组员详细分工2

1.1已知参数和设计要求2

1.2实现方法2

2.组员详细分工2

3.详细操作说明2

4.设计总体思路3

4.1设计步骤3

4.2原理分析4

5.实验结果5

6.源程序清单5

7.设计感想6

7.1李杰峰感想6

7.2韩明昆感想6

7.3陆明感想7

7.4吴婧楠感想8

附录

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PID控制，是经典控制理论在实际中成功应用的典型实例。本次采用的计时芯片是8254，而信号输出芯片则是8255，同时，利用8259芯片对计时、加热等过程进行中断的控制。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PID控制算法来输出控制烤箱的电信号。

关键词：PID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PID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。

主要设计内容

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80X86计算机、JK实验系统装置实现(限≤4人选做)

组员详细分工

姓名职务负责的部分李杰峰组长控制算法编写，软件数据转换 韩明昆组员硬件电路焊接，调试，报告编写陆明组员发声程序、显示程序编写吴婧楠组员程序界面、提示语等编写

详细操作说明

1.进入程序后显示如下：

Please set room temperature:(输入当前室温，2位数字，以回车结束)

Please set desired temperature:(期望达到的温度，3位数字内，以回车结束)

Please set time:(输入期望保持预设温度的时间，分钟为单位，2位数字)

2.设置完之后屏幕上会显示如下文字：

Please set room temperature:xx

Please set desired temperature:xxx

Please set time:xx

Press R to RESET number. Press Q to EXIT to DOS

Current Temperature:

XXX C

此时屏幕上的温度值会不断刷新。达到预设温度后会发出3声短响，在预设温度范围内保持指定时间之后会发出4声长响并返回设定参数部分。

4.设计总体思路

系统控制框图如图所示

我们采用的是传统的PID控制策略，其具体过程如下：

一开始，给定一个输入信号，即期望温度，此时，PID控制器还没有起作用，此信号通过变送器送至继电器，继电器导通，使烤箱处于工作状态。这时，温度传感器就把烤箱内的温度转变成电信号送至计算机中。计算机则将此电信号与输入的期望温度进行比较，通过控制器，根据不同的差值，选择不同的控制策略。由于计算机内的电信号都是脉冲信号，因此，可以调节脉冲信号的占空比来调节继电器的断开与导通的时间。期望值与测量值的差距大，就增大占空比，使一个周期内的加热时间增长，反之，则减小占空比。

采用上述的控制策略，即可以实现PID调节，不同的占空比，相当于PID调节中的比例系数改变，因此，利用计算机调节的烤箱温度控制系统是一个变比例系数的调节过程。因此，只要比例系数选定的合适，都会达到控制指标的要求。

4.1设计步骤

4.1.1主程序的设计

首先确定主程序所要实现的目标，即：显示提示信息，输入设定温度值，输入温度保