基于单片机的炉温自动控制系统设计摘要：在工农业生产中，温度是工业生产对象中主要的被控参数之一。
电阻炉是通过电流流过电阻体产生热量来加热或熔化物料的一种电炉。
电阻炉广泛地应用在化工、冶金等行业。
它对温度控制的要求较高，温度控制的好坏直接影响着产品质量及生产效率，因此电阻炉的温度控制在科学研究、工业生产中具有重要的意义。
本设计采用单片机作为数据处理与控制单元，以电阻炉作为控制对象，用热电偶作为测量元件，用晶闸管作为输出控制元件来实现对电阻炉温度自动控制。
该系统利用K型热电偶温度传感器，把检测到的电阻炉温度的信号送入MAX6675芯片，经过信号放大等一系列转换后，再将信号送到单片机STC89C52内进行PID运算，同时可以通过键盘调节PID参数。
经PID运算后，比例调节输出量改变晶闸管控制量，变晶闸管的导通角，从而控制电阻炉的加热强度。
从而控制电阻炉的炉温。
关键词：电阻炉；MAX6675；单片机STC89C52；PID控制Abstract：SummaryIn the industrial and agricultural production , the temperature is accused of one of the main objects of industrial production parameters . Furnace current flowing through the resistor generates heat to a furnace for heating or melting the material . Resistance furnace is widely used in chemical, metallurgical and other industries. It requires a higher temperature control , temperature control has a direct impact on product quality and production efficiency , and therefore resistance furnace temperature control is of great significance in scientific research , industrial production.The design uses a single chip for data processing and control unit to resistance furnace as a control object , as the measuring element with thermocouple with thyristor as a control element to achieve the output resistance furnace temperature control . The system uses K -type thermocouple temperature sensor , to detect resistance furnace temperature signal into the MAX6675 chip , after a series of converted signal is amplified and then signal to the microcontroller STC89C52 PID operation , and can adjust the keyboard PID parameters. After the PID operation , adjust the output volume ratio of the amount of change in thyristor controlled , variable thyristor conduction angle, so as to control the intensity of the resistance heating furnace . To control the furnace temperature resistance furnace .Key words：The resistance furnace; MAX6675; SCM STC89C52; PID contro目录第1章绪论 (1)1.1 课题研究的背景及意义 (1)第2章系统总体设计方案 (2)2.1设计总体思路 (2)2.2 系统技术指标 (2)2.3系统总体设计方案 (2)第3章系统硬件设计 (4)3.1温度检测部分 (4)3.1.1 K型热电偶 (4)3.1.2温度信号处理芯片MAX6675 (4)3.3时钟电路 (7)3.4 复位电路 (8)3.5 串口通信电路 (8)3.6报警电路 (8)3.7 显示电路 (9)3.8按键电路 (11)3.9 D/A转换电路 (12)第4章软件设计 (14)4.1软件设计思路 (14)4.2 主程序流程图 (14)4.2.1温度检测与处理子程序 (16)4.2.2 报警子程序 (17)4.2.3 PID子程序 (18)4.2.4 显示流程图 (20)4.2.5 键盘扫描流程图 (21)4.2.6 键盘处理流程图 (22)4.2.7 D/A转换子程序流程图 (22)5.结束语 (23)6.致谢词 (24)参考文献 (25)附录A：硬件原理图 (27)附录B：程序 (28)第1章绪论1.1课题研究的背景及意义20世纪20年代以来，电阻炉就在工业生产中得到了广泛地应用。
随着社会的发展，科学技术的进步，电阻炉被大量的应用在电力、冶金、机械、石油化工等工业生产中。
在这些工业生产中，温度的测量及控制影响着生产安全、产品质量、生产效率等重要的技术经济指标，电阻炉温度控制的稳定性、精度、可靠性等要求也逐步提高。
而在各个领域测温仪器的实际应用表明，智能化仪器已经是现代电阻炉温度控制系统发展的主要方向[1]。
基于此，设计一种智能化的电阻炉温度控制系统有广泛的应用前景及实际意义。
电阻炉是利用电流流过电阻体，使其产生热量来加热或熔化物料的一类电炉。
它的特点是：①电路简单；②对炉料种类的限制较少；（小型电阻炉可用来加热食品、干燥木材）；③炉温控制精度高；④容易在真空中加热等特点。
它主要作用于：①机械零件的淬火、退火、渗碳等热处理；②各种材料的干燥、加热、烧结、熔化等。
电阻炉的参数有工作空间尺寸、额定温度、额定电压、额定功率。
电阻炉按炉温不同可分为低温电阻炉(600～700℃以下)、中温电阻炉(700℃～1200℃)、高温电阻炉(1200℃以上)。
电阻炉的温度控制主要有：1、传统PID控制；2、智能控制。
PID控制温度系统的效果，主要取决于P、I、D三个参数。
PID控制对于确定了的温度系统控制效果较好，但是对控制大惯性、大滞后、时变性温度系统则难以保证其控制品质。
电阻炉大多是经电阻丝加热升温，自然冷却降温的，当电阻炉的温度超调时，无法靠控制手段降温，所以电阻炉温度的控制具有滞后性、非线性、惯性、不确定性等特点。
目前国内较成熟的电阻炉温度控制系统中，以PID控制器为主。
PID控制器对小型实验用的电阻炉控制效果良好，但对于大型工业用电阻炉，就难以保证电阻炉温度控制系统的稳定性及精度等问题。
智能控制是一种不需要人操作就能驱动智能机械来实现其目标的自动控制。
随着科学技术、控制理论的发展，国外的温度控制系统发展很迅速，基本实现对温度的智能控制。
具有自适应、自协调、自学习等能力，使控制系统的控制精度、稳定性、抗干扰能力等性能得到保证。
本文以电阻炉为控制对象，以单片机STC89C52为硬件核心元件，采用PID控制，该系统硬件电路设计简单、控制算法成熟稳定、系统性能优良。
第2章系统总体设计方案2.1设计总体思路本设计的要求是是对工业电阻炉的温度进行实时监测与控制，温度控制系统能实现对的温度控制和调节功能：当电阻炉炉内温度低于所需要的温度值时，系统产生相对应的加热信号，然后对电阻炉发加热，使其温度上升达到要求值；当电阻炉炉内温度超过了需要温度时，系统产生相应的信号，然后系统将停止加热电阻炉，使炉内温度下降。
从而实现温度的控制。
通过PID调节不断重复该过程，使温度值始终保持在给定温度值，并在符合要求的精度之内，并且使LED显示器显示电阻炉的温度。
2.2系统技术指标本系统的技术指标要求如下：1.测量温度和控制温度均可以数字显示；2.被测温度范围为0～1000℃，精度为±0.5℃；3.控制温度可连续可调，精度为±1℃；4.温度超过限时，产生声音报警信号。
2.3系统总体设计方案本系统由单片机、D/A转换器、MAX6675、电阻炉、热电偶传感器等主要器件组成。
电路部分有时钟电路、报警电路，复位电路、显示电路、按键电路等。
该系统首先用测温元件K型热电偶，炉中温度物理量值转换成电压信号输出，送入MAX6675再经过处理后，变成数字信号。
炉温给定值转换成电压信号后和所检测到的炉温数字信号送入单片机内进行比较，得到实际炉温与给定炉温的差值。
然后单片机系统对偏差进行PID调节，并且在LED显示器上显示该温度值，D/A转换器将运算结果转换为模拟电压，功率放大器把电压信号放大，送到晶闸管，使晶闸管的导通角的大小发生改变，从而电阻炉的加热电压也发生改变，起到控制温度的作用。
其方案图如图2.1所示：图2.1系统总体设计方案图单片机：主要功能是读取温度数据在对其进行数据处理，对各单元进行控制，执行各种指令。
单片机是整个系统的数据处理核心及控制核心。
温度信号采集与处理：这个部分的主要是用热电偶传感器检测温度，温度传感器随外界的温度变化会产生不同电压，再由MAX6675将模拟电压信号转换成数字电压信号放大后送入单片机中，再单片机中进行数据处理。
人机交互及串口通信：人机交互主要是为了提高系统的友好性和实用性。
主要包括输出显示、按键输入。
输出显示进行数据的显示输出，通过按键输入实现了系统参数设置，而串口通信的主要作用是完成单片机与上位机的通信。
温度的采集控制被广泛应用于工业生产和农业生产当中，以及科研和人民生活的方方面面。
在工业生产过程中，使用自动温度控制系统，温度进行严格的监控，减轻工人的劳动强度，充分保证产品的质量，还能节省能源的消耗。
可以对生产环境的温度，实现自动控制，提高生产的效率和生产的质量、产品的数量并能让生产变得更加安全可靠。
第3章系统硬件设计3.1温度检测部分3.1.1 K型热电偶热电偶传感器是一种将温度变化转化成电势变化的传感器。