温度控制范文

关键词：单片机、温度传感器、模/数转换器

一、单片机温度控制系统的组成及工作原理

在工业生产和日常生活中，对温度控制系统的要求，主要是保证温度在一定温度范围内变化，稳定性好，不振荡，对系统的快速性要求不高。以下简单分析了单片机温度控制系统设计过程及实现方法。现场温度经温度传感器采样后变换为模拟电压信号，经低通滤波滤掉干扰信号后送放大器，信号放大后送模/数转换器转换为数字信号送单片机，单片机根据输入的温度控制范围通过继电器控制加热设备完成温度的控制。本系统的测温范围为0℃～99℃，启动单片机温度控制系统后首先按下第一个按键开始最低温度的设置，这时数码管显示温度数值，每隔一秒温度数值增加一度，当满足用户温度设置最低值时再按一下第一个按键完成最低温度的设置，依次类推通过第二个按键完成最高温度的设置。然后温度检测系统根据用户设定的温度范围完成一定范围的温度控制。

二、温度检测的设计

系统测温采用ad590温度传感器，ad590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下：

1、流过器件的电流（ma）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数；即：，式中：ir—流过器件（ad590）的电流，单位为ma；t—热力学温度，单位为k。

2、ad590的测温范围为-55℃～+150℃；

3、ad590的电源电压范围为4v～30v；

4、输出电阻为710mw；

5、精度高。

ad590温度传感器输出信号经放大电路放大10倍，再送入模/数转换器adc0804，转换后送单片机。根据ad590温度传感器特性以及放大10倍后的电压值与现场温度的比较发现，实际温度转换后送入单片机的值与按键输入数值之间有一定的差值，模/数转换器送入单片机的数值是按键输入值得2.5倍。由于单片机不能进行小数乘法运算，所以先对按键输入进行乘5，然后根据运算结果及程序状态字的状态再进行循环右移一位，如果溢出标志位为低电平时直接对累加器进行一次带进位循环右移，如果溢出标志位为高电平时，先对进位标准位cy位置为高电平，然后再进行一次带进位循环右移，通过上述操作使按键输入的温度值与模/数转换器送入单片机的温度值相统一。

三、具体电路连接如图所示

四、软件编程

单片机温度控制系统由硬件和软件组成，上述硬件原理图搭建完成上电之后，我们还不能实现对温度的控制，需要给单片机编写程序，下面给出了温度控制系统的编程方法。

org00h

start：anlp1，#00h；显示00

jbp3.4，$；t0=0？有键按下？

calldelay1；消除抖动

jnbp3.4，$；t0=1？放下？

movr0，#00；计温指针初值

l1：mova，r0；计温指针载入acc

movp1，a；输出至p1显示

movr5，#10；延时1秒

a1：movr6，#200

d1：movr7，#248；0.5毫秒

jnbp3.4，l2；第2次按下t0？

djnzr7，$

djnzr6，d1

djnzr5，a1

inca

daa

movr0,a

jmpl1

l2：calldelay1；第2次按消除抖动

jbp3.4，l3；放开了没？是则

；跳至l3停止

jmpl2

l3:mova，r0

callchange

mov31h,a；下限温度存入31h

jbp3.5，$；t1=0？有键按下？

calldelay1；消除抖动

jnbp3.5，$；t1=1？放开？

movr0，#00；计温指针初值

l4：mova，ro；计温指针载入acc

movp1，a；显示00

movr5，#10；延时1秒

a2：movr6，#200

d2：movr7，#248；0.5毫秒

jnbp3.5，l5；第二次按下t1？

djnzr7，$

djnzr6，d2

djnzr5,a2

adda,#01h

daa

movr0,a

jmpl4

l5:calldelay1；第2次按消除抖动

jbp3.5，l6；放开了？是则跳至l6

jmpl5

l6：mova，ro；

callchange

mov30h，a；上限温度存入30h

delay1：movr6，#60；30毫秒

d3：movr7，#248

djnzr7，$

djnzr6，d3

ret

change：movb，#5

mulab

jnod4

setbc

d4：rrca

ret

mov32h，#0ffh；32h旧温度寄存

；器初值

aaa：movx@r0，a；使bus为高阻抗

；并令adc0804开始转换

wait：jbp2.0，adc；检测转换完成否

jmpwait

adc：movxa，@ro；将转换好的值送入

；累加器

mov33h，a；将现在温度值存入33h

clrc；c=0

subba，32h

jctdown；c=0取入值较大，表示

；温度上升，c=1表示下降

tup：mova，33h；将现在温度值存入a

clrc

subba，30h；与上限温度作比较

jcloop；c=1时表示比上限小须

；加热，c=0表示比上限大，停止加热

setbp2.1

jmploop

tdown：mova，33h；将现在温度值存入a

clrc

subba，31h；与下限温度作比较

jncloop；c=1时表示比下限小，须

；加热，c=0表示比下限大

clrp2.1；令p2.1动作

loop：mov32h，33h

clra

movr4，#0ffh；延时

djnzr4，$

jmpaaa

end

五、结语：

本文给出了用单片机在0℃～99℃之间，通过用户设置温度上限、下限值来实现一定范围内温度的控制；给出了温度控制系统的硬件连接电路以及软件程序，此系统温度控制只是单片机广泛应用于各行各业中的一例，相信通过大家的聪明才智和努力，一定会使单片机的应用更加广泛化。

参考文献：

温度控制范文

关键词：退火炉高精度温度控制器PID控制器钢管参数修正器

引言

退火炉当今冶金和机械等行业常用的工业热处理设备，一般的退火工艺都是产品成型的最后一道工序，它的效果直接影响产品的质量，因此，退火炉的为产品提供准确的升温是至关重要的，必须根据退火炉的工艺升温曲线。

一、退火炉概述

退火是钢铁企业冷轧产品生产过程中的一道工序，而退火炉是连续退火机组极其关键的设备，退火炉炉温控制效果直接影响冷轧产品的质量，是连续退火控制关键技术之一。

由于退火炉本身大惯性、大滞后的特点，给其炉温的高精度调节带来了难度。目前在国内的炉温控制中，占主导地位的仍然是传统简单的PID温度控制器。但传统的PID控制技术在处理退火炉这样非线性、大时滞性且难以建立准确数学模型的控制对象时，存在着固有的缺陷，易造成振荡、超调等现象。在常规的退火炉控制当中，一般采用自动控制的方法，这样不仅可以有效的减短生产周期，降低成本，还能够最大程度上的减少污染，对建设可持续发展的科技社会做出了贡献。特别是我国，我国是世界上的工业制造大国，因此，研究性能高的退火炉温度控制系统是非常必要的。

二、温度控制器结构

高精度温度控制器主要由以下几部分构成：模糊控制型PID控制器、基于数据表的带钢参数修正器及快速升温、降温调节器、燃气压力补正器等。

三、温度控制器具体操作

1、模糊控制型PID控制器

PID控制是传统的工业控制最经典的控制方法之一，结构简单，成本较低优点。但是，这种常规的控制器适于小时延的稳定调节过程，但对于退火炉炉温控制这样具有迟滞性、振荡的被控过程，控制效果不佳。为此，采用经典的PID控制与模糊控制相结合的方式，能够实现自动控制，既能够解决上述的问题，又能够在控制过程中，比常规的控制方式调节的时间短，而且稳定性好，误差小，最终达到最佳的控制效果。

（1）PID控制器

整个PID控制器的原理：由比例环节、微分环节和积分环节组成，然后经过三个环节之后给出一个输出，送给被控对象。然后整个控制器根据输出的结果与设定值进行对比，如果有偏差，就会反馈到比例、积分、微分三个环节之中，进行再调节，组成了一个闭环的回路。

（2）模糊控制的优点

模糊控制是现在工业控制中一种自动的控制，而且应用范围比较广泛，不仅应用在工业控制中，而且应用在家电的产品中。作为熟悉的操作员来讲，不需要了解被控对象是否是精确的数字模型，只需要具有很熟悉的操作经验就可以完成这个比较复杂的控制过程。如果能够将这些熟悉的实际经验总结一下，用语言描述一下，就可以制定出符合被控对象的模糊控制库。

（3）模糊PID控制

在响应时间上和超调量上，模糊控制与常规的PID控制相比，具有更短、超调量更小的优势，而且在控制过程中，被控对象不需要被了解，参数的变化不是很敏感，与PID调节器相比，模糊控制器的响应时间更短、超调量更小。模糊控制的鲁棒性很强，适应性很强，对于一些非线性、时变有干扰的系统，模糊控制都可以进行控制，但是模糊控制在控制时，其控制的量无法直接对被控对象进行控制，需要借助一些常规的控制方法。研究基于模糊PID控制的退火炉温度控制系统，把常规的PID控制的优点：响应速度快，稳定性能较好等特点与模糊控制的鲁棒性强、适应能力强结合起来，鉴于退火炉自身的结构特点，进行控制，最终使系统的控制效果较佳。

系统第一次经过PID控制后，得到误差和误差率，误差和误差率经过模糊化处理，再进行模糊推理和反模糊化，得到PID三个参数的变化量，这三个变化量与之前初始的设定值相加后重新进行第二次PID调节，最终输出结果传给被控对象，整个系统是一个完整的闭环控制系统，将设定的指标与结果的指标的偏差e以及偏差变化率ec作为模糊控制系统的输入，将Kp、Kd、Ki三个参数作为输出输入给PID控制器，然后再传给PID控制器。

四、基于数据表的带钢参数修正器、快速升/降温调节器

生产中由于带钢规格及运行参数、工艺设定参数改变而引起的炉温波动及调节具有可预见性，若在参数变化时提前给温度控制器输出一个预设定值，抑制炉温的偏差变化，既可增加炉温的响应速度，亦可减小炉温的波动。预设定值可基于查询退火炉保温参数表及带钢工艺参数表相关数据并通过计算得出，数据表中数据根据退火炉调试及生产期间真实记录所得，也可根据经验预先设定。

1、带钢参数修正器

修改包括2方面：①生产过程中带钢牌号修改，各段炉温设定值及带钢速度需根据具体情况中工艺设定值修改；②牌号未更改，由于某故障因素造成带速的急速下降，及故障排除后带速的急速上升。当生产过程中带钢参数发生变化时，带钢参数修正器先将PID置于手动模式并直接将PID输出赋值于计算获得的理论负荷值，随后将PID转入自动模式对炉温设定值进行跟踪调节。

2、快速升/降温调节器

此调节器主要用于当退火炉由保温状态转换至生产状态，或由生产状态转至保温状态时，需炉温快速上升至工艺温度值或快速下降至保温温度的情况。

五、煤气压力修正

退火炉采用煤气辐射管进行加热，当煤气、空气压力在稳定值时，煤气空气在烧嘴内混合燃烧产生的火焰长度最佳，烧嘴工作在额定状态下，传热效率最高。实际生产中，受煤气外管网压力波动的影响，或管网煤气减压阀组工作特性的影响，会造成退火炉的煤气压力发生改变。至退火炉煤气压力过高时，会使调节阀关至最小开度值后至烧嘴的煤气压力仍旧偏高，造成烧嘴内火焰长度增长，烧嘴燃烧超出额定状态，在炉段负荷给定值未发生改变的情况下炉温升高；煤气压力过低，调节阀开至最大仍无法达到额定压力，造成烧嘴火焰减小，烧嘴热功率及热效率降低，使在炉段负荷给定值未发生改变的情况下炉温降低。

结语

火炉在金属热处理当中是非常重要的一道工序，因为金属经过适中温度的热处理之后就会有很好的物理性能，较低的温度，会使材料的受热不均匀；过高的温度，会使金属过烧。但是当前常规的温度控制器，其控制参数不是整定困难就是根木无法整定，因此不能得到满意的控制效果。同时，传统的PID控制技术在处理退火炉这样非线性、大时滞性且难以建立准确数学模型的控制对象时，都存有固有的缺陷，易造成振荡、超调等现象。因此，使用高精度的温度控制器是形势要求，本文主要分析了一种高精度温度控制器的结构，望对相关人员有学习借鉴意义。

参考文献

[1]朱f.连续镀锌线退火炉炉膛温度控制[J].自动化与仪表，2013，06：38-41.

[2]段英宏，刘秀红，康绍杰，高明辉.基于TSIC506的高精度温度检测系统的设计[J].现代电子技术，2013，13：134-137.

[3]张强，梁秀霞，赵羽佳，王萌.基于模糊自整定PID的连续退火炉温度控制系统[J].自动化技术与应用，2014，08：29-31+38.

温度控制范文篇3

关键词：单片机、温度传感器、模/数转换器

一、单片机温度控制系统的组成及工作原理

在工业生产和日常生活中，对温度控制系统的要求，主要是保证温度在一定温度范围内变化，稳定性好，不振荡，对系统的快速性要求不高。以下简单分析了单片机温度控制系统设计过程及实现方法。现场温度经温度传感器采样后变换为模拟电压信号，经低通滤波滤掉干扰信号后送放大器，信号放大后送模/数转换器转换为数字信号送单片机，单片机根据输入的温度控制范围通过继电器控制加热设备完成温度的控制。本系统的测温范围为0℃～99℃，启动单片机温度控制系统后首先按下第一个按键开始最低温度的设置，这时数码管显示温度数值，每隔一秒温度数值增加一度，当满足用户温度设置最低值时再按一下第一个按键完成最低温度的设置，依次类推通过第二个按键完成最高温度的设置。然后温度检测系统根据用户设定的温度范围完成一定范围的温度控制。

二、温度检测的设计

系统测温采用ad590温度传感器，ad590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下：

1、流过器件的电流（ma）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数；即：，式中：ir—流过器件（ad590）的电流，单位为ma；t—热力学温度，单位为k。

2、ad590的测温范围为-55℃～+150℃；

3、ad590的电源电压范围为4v～30v；

4、输出电阻为710mw；

5、精度高。

ad590温度传感器输出信号经放大电路放大10倍，再送入模/数转换器adc0804，转换后送单片机。根据ad590温度传感器特性以及放大10倍后的电压值与现场温度的比较发现，实际温度转换后送入单片机的值与按键输入数值之间有一定的差值，模/数转换器送入单片机的数值是按键输入值得2.5倍。由于单片机不能进行小数乘法运算，所以先对按键输入进行乘5，然后根据运算结果及程序状态字的状态再进行循环右移一位，如果溢出标志位为低电平时直接对累加器进行一次带进位循环右移，如果溢出标志位为高电平时，先对进位标准位cy位置为高电平，然后再进行一次带进位循环右移，通过上述操作使按键输入的温度值与模/数转换器送入单片机的温度值相统一。

三、具体电路连接如图所示

四、软件编程

单片机温度控制系统由硬件和软件组成，上述硬件原理图搭建完成上电之后，我们还不能实现对温度的控制，需要给单片机编写程序，下面给出了温度控制系统的编程方法。

org00h

start：anlp1，#00h；显示00

jbp3.4，$；t0=0？有键按下？

calldelay1；消除抖动

jnbp3.4，$；t0=1？放下？

movr0，#00；计温指针初值

l1：mova，r0；计温指针载入acc

movp1，a；输出至p1显示

movr5，#10；延时1秒

a1：movr6，#200

d1：movr7，#248；0.5毫秒

jnbp3.4，l2；第2次按下t0？

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inca

daa

movr0,a

jmpl1

l2：calldelay1；第2次按消除抖动

jbp3.4，l3；放开了没？是则

；跳至l3停止

jmpl2

l3:mova，r0

callchange

mov31h,a；下限温度存入31h

jbp3.5，$；t1=0？有键按下？

calldelay1；消除抖动

jnbp3.5，$；t1=1？放开？

movr0，#00；计温指针初值

l4：mova，ro；计温指针载入acc

movp1，a；显示00

movr5，#10；延时1秒

a2：movr6，#200

d2：movr7，#248；0.5毫秒

jnbp3.5，l5；第二次按下t1？

djnzr7，$

djnzr6，d2

djnzr5,a2

adda,#01h

daa

movr0,a

jmpl4

l5:calldelay1；第2次按消除抖动

jbp3.5，l6；放开了？是则跳至l6

jmpl5

l6：mova，ro；

callchange

mov30h，a；上限温度存入30h

delay1：movr6，#60；30毫秒

d3：movr7，#248

djnzr7，$

djnzr6，d3

ret

change：movb，#5

mulab

jnod4

setbc

d4：rrca

ret

mov32h，#0ffh；32h旧温度寄存

；器初值

aaa：movx@r0，a；使bus为高阻抗

；并令adc0804开始转换

wait：jbp2.0，adc；检测转换完成否

jmpwait

adc：movxa，@ro；将转换好的值送入

；累加器

mov33h，a；将现在温度值存入33h

clrc；c=0

subba，32h

jctdown；c=0取入值较大，表示

；温度上升，c=1表示下降

tup：mova，33h；将现在温度值存入a

clrc

subba，30h；与上限温度作比较

jcloop；c=1时表示比上限小须

；加热，c=0表示比上限大，停止加热

setbp2.1

jmploop

tdown：mova，33h；将现在温度值存入a

clrc

subba，31h；与下限温度作比较

jncloop；c=1时表示比下限小，须

；加热，c=0表示比下限大

clrp2.1；令p2.1动作

loop：mov32h，33h

clra

movr4，#0ffh；延时

djnzr4，$

jmpaaa

end

五、结语：

本文给出了用单片机在0℃～99℃之间，通过用户设置温度上限、下限值来实现一定范围内温度的控制；给出了温度控制系统的硬件连接电路以及软件程序，此系统温度控制只是单片机广泛应用于各行各业中的一例，相信通过大家的聪明才智和努力，一定会使单片机的应用更加广泛化。

参考文献：