2022年基于最少拍的退火炉温度控制系统方案设计书.docx
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1、精品学习资源运算机掌握技术课程设计(论文)题目:基于最少拍的退火炉温度掌握系统设计院(系): 专业班级: 学 号: 同学姓名: 指导老师: 起止时间:欢迎下载精品学习资源课程设计(论文)任务及评语院(系):电气工程学院教研室:自动化学 号同学姓名专业班级欢迎下载精品学习资源课程设计(论文) 题目课程设计( 论文)任务进度方案基于最少拍的退火炉温度掌握系统设计课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数实现功能退火炉采纳电热丝加热,通过巡回检测八路退火炉内温度,依据测量到的温度采样值与系统给定值进行比较来打算是否启动电热丝加热,本设计要求采纳单片机作为掌握器,设计最少拍无纹波掌握器,有键盘进行温度掌
2、握值的挑选,三位 LED 显示炉温;设计任务及要求1、 确定系统设计方案,包括单片机的挑选,输入输出通道,键盘显示电路;2、 建立被控对象的数学模型;3、 设计最少拍无纹波掌握器,给出运算过程,并检验是否有文波,给出设计程序流程图和程序清单;4、 仿真讨论,验证设计结果;5、撰写、打印设计说明书一份;设计说明书应在4000 字以上;技术参数退火炉 最高工作温度 950 控温精度 3 升降温速度 0150 检测温度范畴 0 +1000检测精度为 1%1、布置任务,查阅资料,确定系统方案(1 天)2、系统功能分析(1 天)3、系统建模( 1 天)4、算法推导,程序设计(2 天)5、仿真分析与讨论(
3、 2 天)6、撰写、打印设计说明书(2 天)7、答辩( 1天)欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源指导师教平常: 论文质量:答辩: 评语总成果:指导老师签字: 及成果年月日欢迎下载精品学习资源注:成果:平常 20%论文质量 60%答辩 20%以百分制运算欢迎下载精品学习资源摘 要退火炉是金属热处理中的重要设备,它把压力容器加热到肯定温度并维护一段时间,然后让其自然冷却;其目的在于排除压力容器的整体压力;提高压力容器的使用寿命;温度是退火炉的主要被控变量,是保证其产品质量的一个重要因素;退火炉温度掌握的稳固性和掌握精度直接影响产品的质量;本文以 AT89C51 单片机为掌握核心,采纳模块化的
4、设计方案,包括硬件设 计与软件设计两部分;硬件设计包括温度检测模块,按键模块,执行模块,LED 显示模块,单片机最小系统;本设计要求采纳电热丝加热,通过A/D 转换将采集到的温度数据输入单片机中,与系统给定值比较,从而对退火炉的温度进行控制,通过按键输入掌握信号,三位LED 显示炉温;最终设计出最少拍无纹波掌握器,通过 MATLAB 仿真检验是否有纹波;关键词: 退火炉;最少拍无纹波掌握器;单片机欢迎下载精品学习资源目 录第 1 章 绪论 01.1设计背景 01.2设运算法 0第 2 章课程设计的方案22.1概述 22.2系统组成总体结构2第 3 章硬件设计 43.1 单片机最小系统设计 43
5、.1.1 单片机挑选 43.1.2 时钟电路设计 73.1.3 复位电路设计 73.2 温度检测部分 93.3 按键掌握电路 103.4 LED显示模块 113.5 温度掌握电路 12第 4 章 软件算法 144.1 程序框图 144.2 算法设计 15第 5 章 系统仿真 17第 6 章 课程设计总结 19参考文献 20欢迎下载精品学习资源第1章 绪论1.1 设计背景退火炉是冶金和机械行业常用的热处理工业设备;一般说来,退货处理工艺师冶金和机械产品的最终处理工序,它的处理成效将直接影响产品的质量;因 此,对退火炉的基本要求就是依据退火处理工艺曲线,供应精确的升温,保温及降温操作,同时保证颅内
6、各处的温度匀称;在目前实际生产中,退火炉的种类很多,按燃料分有燃油炉、燃气炉、电炉等;电炉按台数运算占80%,燃油炉和燃气炉占 20%;退火是金属热处理中的重要工序,它是将金属缓慢加热到肯定温度,保持足够时间,然后以相宜速度冷却(通常是缓慢冷却,有时是掌握冷却)的一种金属热处理工艺;目的是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工件软化,改善其塑性和韧性,使其化学成分匀称化,并去除其参加应力,或得到预期的物理性能;温度掌握是热处理质量掌握的重要技术措施,是退火掌握的核心;智能温控将大大提高热处理质量,排除认为的不稳固因素,提高温度掌握的精确程度, 满意特别材料的热处理要求;同时,退火炉采纳自动
7、化技术掌握温度,对爱护生态环境方面也具有重要意义;退火炉的炉温动态特性直接影响产品的质量,生产过程中对钢材的温升曲线有较高的要求,温度过低,达不到退火的预期目的;温度过高将导致过热,甚至过烧;通过对退火炉中生产过程的优化掌握和自动工艺治理掌握,不但可以缩短生产周期,提高产量和质量,仍可以削减人为因素造成的废品率;热处理后产生的废气对自然环境的污染很大,退火炉的燃料假如是欠氧燃烧,燃料燃烧不充 分,就会产生大量黑烟,而过氧燃烧又会产生氮氧化合物等有害气体;如通过对燃烧过程进行有效掌握,使燃烧在合理的空燃比下运行,就可以极大的削减退火炉对周边环境的污染,对构建科连续进展型社会就有积极的意义;目前世
8、界各国对能源消耗和大气环境的污染越来越重视,而我国既是钢铁大国又是能源大国,因此讨论高性能退火炉温度掌握系统具有极为重要的现实意 义;1.2 设运算法在数字随动掌握系统中,要求系统的输出值尽快地跟踪给定值的变化,最少欢迎下载精品学习资源拍掌握是满意这一要求的一种离散化设计方法;最少拍掌握是一种直接数字设计方法;所谓最少拍,就是要求闭环系统对于某种特定的输入在最少个采样周期内达到无静差的稳态,是系统输出值尽快地跟踪期望值的变化;闭环 Z 传函具有形式1 z1z2 z2N zN(1-1)在这里, N 是可能情形下的最小整数;这一传函形式说明闭环系统的脉冲响应在 N 个采样周期后变为零,从而意味着系
9、统在N 拍之内达到稳态;欢迎下载精品学习资源第2章 课程设计的方案2.1 概述本文提出了一种基于最少拍的退火炉温度掌握系统设计方案,实现对退火炉的温度掌握;退火炉采纳电热丝加热,通过巡回检测退火炉内温度,依据测量到的温度采样值与系统给定值进行比较来打算是否启动电热丝加热,用单片机作为掌握器,设计出最少拍无纹波掌握器,LED 显示炉温;4 个键盘进行温度掌握值的挑选,三位2.2 系统组成总体结构退火炉运算机掌握系统框图如图2.1 所示三位 LED 显示电路按键电路AT89C51单片机驱动电路温度检测A/D 转换D/A 转换器电热丝图 2.1利用单片机设计结构框图退火炉使用电热丝加热,温度范畴为0
10、1000 摄氏度,炉内温度值经热电偶检测后,经变送器变成 05V 范畴内的电压信号送A/D 转换器转换成对应的数字量;数字量经数字滤波后送入CPU 作为本次采样值;把测量到的温度值与设定值进行比较来打算是否启动电热丝加热;本次设计的退火炉运算机掌握系统系统包括5 大部分,即核心控件( 89C51欢迎下载精品学习资源主控模块),复位电路,温度检测,按键,LED 显示电路;主控模块,具有掌握功能,主要由 AT89C51 单片机组成,是退火炉温度掌握系统的核心;温度系统是受控模块,由 D/A 转换器和电热丝组成;主控模块上设有4 个按键和 3 个LED 显示器,可以通过按键掌握温度并通过LED 数码
11、管显示;复位开关连接掌握器的 RST 端,实现复位掌握;欢迎下载精品学习资源第3章 硬件设计3.1 单片机最小系统设计3.1.1 单片机挑选本次设计挑选 AT89C51;(1) AT89C51 单片机硬件结构:AT89C51 是一种低功耗、低电压、高性能的八位CMOS 单片机,片内有一个 4KB 的 FLASH 可变成可擦除只读储备器( FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory),它采纳了 CMOS 工艺和 ATMEL 公司的高密度非易失性储备器技术,而且其输出引脚和指令系统都与MSC-51 兼容;片内置通用8 位中心处理器
12、( CPU)和 FLASH 储备单元,片内的储备器答应在系统内转变 程序或用常规的非易失性储备器编程;因此,AT89C51 是一种功能强、敏捷性高且价格合理的单片机,可便利的应用于各种掌握领域;(2) 管脚说明:VCC(40):供电电压,其工作电压为5V;GND20:接地;P0 端口( P0.0-P0.7):P0 口为一个 8位漏级开路双向I/O 口,每脚可吸取8TTL 门电流;当 P1 口的管脚第一次写 1 时,被定义为高阻输入; P0 能够用于外部程序数据储备器,它可以被定义为数据、地址的第八位;再 LFASH 编程时, P0 口作为原码输入口,当 FLASH 进行校验时, P0 输出原码
13、,此时 P0 外部必需被拉高;P1 端口( P1.0-P1.7): P1 口是一个内部供应上拉电阻的8 位双向 I/O 口, P1 口缓冲器能够接收4TTL 门电流; P1 口管脚写入 1 后,被内部上拉为高电平,可用作输入, P1 口被外部下拉为低电平常,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故;再 FLASH 编程和校验时, P1 口作为第八位地址接收;P2 端口( P2.0-P2.7): P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口, P2 口缓冲器可接收,输出 4 个 TTL 门电流,当 P2 口被写“ 1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入;并因此作为输入时,P2 口的管脚被
14、外部拉低,将输出电流;这是由于内部上拉的缘故; P2 口当用于外部程序储备器或 16 位地址外部数据储备器进行存取时, P2 口输出地址的高八位;在给出地址“ 1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据储备器进行读写时,P2 口输出其特别功能寄存器的内容; P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和掌握信欢迎下载精品学习资源号;P3 端口( P3.0-P3.7): P3 口管脚是一个带有内部上拉电阻的8 位的双向 I/O端口,可接收输出 4 个 TTL 门电流;当 P3 口写入“ 1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入;作为输入端时,由于外部下拉为低电平,P3 口将输出
15、电流( ILL );P3 口也可作为 AT89C51 的一些特别功能口, P3 口同时为闪耀编程和编程校验接收一些掌握信号;复位 RST9:复位输入;在振荡器运行时,有两个机器周期(24 个振荡周期)以上的高电平显现在此引脚时,将使单片机复位,只要这个脚保持高电平,51 芯片便循环复位;复位后 P3.0-P3.7 口均置 1,引脚表现为高电平,程序计数器和特别功能寄存器SFR 全部清零;当复位脚由高电平变为低电平常,芯片为ROM 的 00H 处开头运行程序;复位操作不会对内部RAM 有所影响;ALE/ PROG30:当拜访外部储备器时,地址锁存答应的输出电平用于锁 存地址的位置字节;在FLAS
16、H 编程期间,此引脚用于输入编程脉冲;在平常,ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6;因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的;然而要留意的是:每当用作外部数据储备器时,将跳过一个 ALE 脉冲;如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置0;此时, ALE 只有在执行 MOVX , MOVC 指令是 ALE 才起作用;另外,该引脚被略微拉高;假如微处理器在外部执行状态ALE 禁止,置位无效;PSEN 29:外部程序储备器的选通信号;在由外部程序储备器取指令期间,每个机器周期两次 PSEN 有效;但在拜访外部数据储备器时,这两次有效的 PSEN 信号将不
17、显现;EA/VPP31 :当 EA 保持低电平常,就在此期间外部程序储备器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序储备器;留意加密方式1 时, EA 将内部锁定为RESET;当 EA 端保持高电平常,此间内部程序储备器;在FLASH 编程期间,此引脚也用于施加 12V 编程电源( VPP);XTAL119 :反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入;XTAL218 :来自反向振荡器的输出;其引脚图如图3.1 所示;图 3.1 AT89C51 引脚图欢迎下载精品学习资源3.1.2 时钟电路设计单片机的时钟信号用来供应单片机片内各种微操作的时间基准,复位操作就使单片机的片内电路初始化,使
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- 2022 基于 最少 退火炉 温度 控制系统 方案设计
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