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