电阻炉温度控制系统设计(3)

1.3 系统总体设计方案

本论文所讨论的是某型号加热电阻炉的温度控制系统，是闭合的反馈系统。主要由温度传感器、温度控制仪、执行装置、被控对象四个部分组成，其系统结构图如图2-1所示[1]。

其目的是对电阻炉的温度进行恒值温度控制。电阻炉的温度控制范围在室温到1000℃度之间，温度控制的精度要求为±3℃。采用AT89S51作为系统核心芯片，K型热电偶作为传感器，双向晶闸管电路作为控制装置，并以键盘和数码管显示作为人机交换通道，采用PID算法实现温度的自动控制。下面讨论系统的总体设计方案，包括:系统的性能要求及特点以及系统的软、硬件方案分析。

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电阻炉温度控制系统设计

图1-1 系统结构图

1.3.1 系统性能要求及特点

(l)系统性能要求:

(a)可以人为方便地通过控制面板或PC机设定控制期望的温度值，系统应 能自动将电阻炉加热至此设定温度值并能保持，直至重新设定为另一温度值，即能实现温度的自动控制；

(b)能够实现对电阻炉温度的测量并且通过控制面板上的数码管显示实时的显示出来；

(c)模块化设计，安装拆卸简单，维修方便；

(d)尽量采用典型、通用的器件，一旦损坏，易于在市场上买到同样零部件进行替换。

(2)系统特点:

鉴于上述系统功能要求以及智能仪表应具有的体积小、成本低、功能强、抗干扰并尽可能达到更高精度的要求。本系统在硬件设计方面具有如下特点:

控制主板采用AT89S51作为核心芯片。作为与MCS-51系列兼容的微控制器，无论在运算速度，还是在内部资源上均可胜任本系统的性能要求。根据电阻炉测温范围的要求，本系统适合采用K型热电偶作为温度传感器，K型热电偶在工作温度范围内具有良好的线性度，热电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较好。为了简化系统硬件，采集温度使用K型热电偶数字转换器MAX6675作为输入，在硬件设计可以得到简化，省去A/D转换电路的设计；控制量采用双向晶闸管输出，这样就省去了D/A转换环节。

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