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华北科技学院毕业设计-I-基于AVR单片机的炉温监测监控系统设计总说明：温度是工业对象中主要的被控参数之一，象冶金、机械、食品、化工各类工业中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的处理温度要求严格控制。随着电子技术和计算机技术的迅速发展，微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用，温度控制的手段也越来越优越，单片机因具有处理能力强、运行速度快、功耗低等优点，尤其在温度测量与控制方面，控制简单方便，测量范围广，精度较高，得到了广泛应用。该系统设计了以AVR单片机为控制核心的炉温监测监控系统。选择DS18B20作为温度传感器，实时监测低温电阻炉温度；基于交流触发器和晶闸管触发电路的混合控制，达到快速准确调节温度。设计了硬件原理图，并详细论述了各个硬件组成部分的工作原理，以及各部分所使用的元器件。将其应用于电加热炉温度控制系统的智能控制系统，满足了温度控制稳定性的要求，减少了操作人员的劳动量和带来的人为误差，提高了产品的热处理质量。本基于AVR单片机的炉温监测监控系统设计的总体方案包括：一、温度监测系统的硬件电路设计；二、系统软件的设计；三、PID控制器的设计。首先是温度传感器的选择。目前常用的测温传感器分模拟和数字两种方式：模拟方式如热敏元件或热电阻等；数字方式多采用智能芯片DS18B20。模拟方式有很多小足。相比之下数字式比模拟式有更大的优势。新代数字温度传感器DS18B20其优点是：电压适用范围宽；单线接口数据传输方式；支持组网实现多点测温；测温范围宽、精度高、体积小、外围电路简单等。本系统选择的温度传感器就是DS18B20，系统开始工作时，DS18B20采集温度信号并将信号送到单片机中，再将对应的温度送显示并保存数据信息，同时单片机会根据初始化所设置的温度进行比较，将其差值送PID控制器，处理后输出一定数值的控制量，根据控制量，控制晶闸管主回路的导通时间来调节输入功率，从而控制电阻丝的发热量，达到控制温度的目的。其次，是外围硬件电路的设计，外围硬件电路包括温度检测、晶闸管触发电路、键盘及LCD显示电路、晶振电路，复位电路、报警电路等。本次设计选择AVR单片机型号为ATmega8，ATmega8是一款采用低功耗CMOS工艺生产的基于AVRRISC结构的8位单片机。基于AVR单片机的炉温监测监控系统设计-II-根据单片机的I/O口设计硬件电路，合理分配I/O接口，电路设计简洁、直观，成本低廉，温度测量准确。第三，系统软件设计。系统的软件是根据系统功能要求来设计的。软件按功能可分为两类，一类是执行软件，它能完成各种实际性的功能，如温度测量、计算、显示、输出控制等；另一类是监控软件，它是专门、用来协调各种执行模块和操作者的关系，充当组织调度角色。第四，PID控制器的设计。一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。PID控制是由P,I,D三个环节的不同组合而成。其基本组成原理比较简单，参数的物理意义也比较明确。本次设计的是以温度为被控制量的闭环控制系统，检测模块作为闭环的反馈实时检测温度，经过放大处理后将信号传送给单片机，经过处理后，一方面送与系统温度设定值相比较，通过PID算法控制温度达到所需值，以达到更准确的温度控制。关键词：AVR单片机；DS18B20；PID控制；温度检测与控华北科技学院毕业设计-III-TheFurnaceTemperatureMonitoringSystemofAVRSCMGeneralintroduction:Temperatureisoneofthemaincontrolledparametersinindustrialobjects.Allkindsofheatingfurnace,heattreatmentfurnaceandradiatorsarewidelyusedintheindustrylikesmetallurgy,machinery,foodandchemicalindustry,etc.It’sstrictlycontrolledintherequirementsofprocessingtemperature.Asthedevelopmentofelectronictechnologyandcomputertechnology,computermeasurementaswellasthecontroltechnologyobtainsarapiddevelopmentandwidespreadapplication.Morever,themeansoftemperaturecontrolgetsmoreandmoresuperior.SCMgetsawiderangeofapplicationsfortheadvantagesofstronghandlingability,fastrunningspeed,lowpowerconsumption.Apartfromthis,thesimpleandconvenientcontrolling,rangemeasuringandhighaccuracyintemperaturemeasurementandcontrolmakesitmoreandmorepopular.UsingAVRSCMasthecore,thearticledesignsafurnacetemperaturemonitoringsystem.ItchoosesDS18B20asthetemperaturesensortomonitorthelowtemperatureresistancefurnacetemperature.Basedonthemixcontrolofcommunicationtriggerandgrainbrakecanaltriggercircuit,itachievesthepurposeoffastandaccuratetemperatureadjustment.Thearticledesignsahardwareprinciplediagramtoillustratetheworkingprincipleofallpartsofthehardwareandeachbranchofthecomponents.Applyingintotheintelligentelectricheatingtemperaturecontrolsystem,itmeetstherequirementsofthetemperaturecontrolstability,reducestheamountsofoperatorsandhumanerror,improvestheproductqualityofheattreatment,eic.TheoveralldesignofAVRSCMFurnacetemperaturemonitoringsystemincludesthefollowingthreeparts:thehardwarecircuitdesignofthetemperaturemonitoringsystem,thedesignofthesystemsoftwareaswellasthedesignofPIDcontroller.First,thechoiceoftemperaturesensor.Innowadays,thecommontemperaturesensorhastwoways,oneisanalogandtheotherisdigital.Forexample,theemperaturesensingelementsandheatresistancebelongtotheanalogway,andthedigitaloneismainlyusingintelligentchipDS18B20.Comparedtotheanalogway,digitalwayhasmuchmoreadvantages,likestheWideapplicationscopeofvoltage,Oneinterfacedatatransmission,Multi-point,widerage,highprecision,smallvolumeandsimpleperipheralcircuit基于AVR单片机的炉温监测监控系统设计-IV-temperaturemeasurement,etc.ThetemperaturesensorchosenbythesystemisDS18B20.Aftertheoperatingofthesystem,DSI8B20collectesthetemperaturesignalandsendsittothechip,afterthat,itdisplaysthecorrespondingtemperatureandstoresthedata.Atthesametime,SCMwillcomparetherealtemperaturewiththeinitialsetoneandsendthedifferencetothePIDcontrollertogetaoutputofacertainamountofcontrolvolume.Andaccordingtothecontrolvolume,itcontrolsthethyristorcircuitconductiontimetoadjusttheinputpowerandcontrolsthecalorificvalueoftheresistancewire,aimstocontrolthetemperature.Second,thedesignofperipheralhardwarecircuit.PeripheralhardwarecircuitincludesTemperaturedetection,Thyristortriggercircuit,KeyboardandLCDdisplaycircuit,Crystalscircuit,Resetcircuit,Alarmcircuit,etc.ThetypeofAVRSCMwechooseisATmega8.ATmega8isan-eight-SCMbasedonAVRRISCstructure,producedbyalowpowerconsumptionCMOS.AccordingtotheI/OmouthSCM,wedesignthehardwarecircuitanddistributeI/Ointerfaceresonably.Thedesignissimple,intuitive,lowcostandaccuracytemperaturemeasurement.Third,thedesignofSystemsoftware.Thedesignsofsystemsoftwaremeetstherequirementsofsystemfunction.Thesoftwarecanbedividedintotwocategoriesbasedonthesystemfunction.OneisImplementsoftwarewhichcanperformavarietyofpracticalfunction,suchastemperaturemeasurement,calculation,display,outputcontrol,etc.TheotheroneisMonitoringsoftwarewhichisdedicatedt