题目来源及意义
热处理设备是实现热处理工艺的基础和保证，直接关系到热处理技术水平的高低和工件质量的好坏。对热处理技术的基本要求是：先进、可靠、经济、 安全，能满足热处理工艺的要求，并保证工艺的稳定和再现性，节省能源，保护环境，改善劳动环境，降低生产成本，提高机械化和自动化水平。
在工业领域，如冶金、 机械、 建材及化工等部门，都有大量使用各种炉窑，如用于热处理的加热炉，用于熔化的坩埚炉等。炉窑运行时，温度是需要测控的最基本参数。不同的炉窑，加热方法与所用燃料有所差异，但被控对象都可归于有纯滞后的一阶惯性环节。温度以往多采用归仪表加接触器的断续控制，存在不少固有的缺点。为了提高产品质量与数量，节约能源，改善劳动环境，并且随着科学技术的发展，上述对设备对温度控制要求越来越高，除要求有较高的控制精度外，还要求能对温度的上升速度及下降速度进行控制，显然应用常规仪表方法难以满足这些要求。然而，随着电子技术的发展，特别是单片机计算机的出现，对上述被控制对象采用功能强、体积小、价格低的智能化温度控制装置进行控制成为现实。本文将介绍用单片机对热水电阻炉进行温度控制的过程。
1.2 电阻炉温度控制系统的结构工作原理
系统原理图如图1.1所示。
整个系统由四部分组成，即：8031单片机系统；温度检测通道；输出控制通道及报警显示系统。工作时，温度由集成温度传感器AD590转换成电流信号，经运放放大至0-5v的电压信号，由ADC0809转换成单片机所能接受的数字信号，此信号与温度的给定值比较得到温度的偏差，通过PID控制器运算，此控制量经可控硅控制加在电阻炉上的电压的通断时间，以达到控温目的。
系统的给定值、PID参数由键盘输入，并可以随时修改，给温度和采样温度同时显示在LED上。
图1.1 电阻炉温度控制系统原理框图
一、输入通道
a、温度检测及放大
在温度控制系统中，温度检测及放大任务通常用温度变送器来完成。为了降
低成本，简化结构，本系统采用了 OP07型温度变送器的输入回路部份，这输入回路是一平衡电桥，它与AD590热电偶配合使用，实现温度零点迁移。不平衡电桥的输出信号经精密放大器放大到A/D转换所需标准信号，根据热电偶分度号和量程的不同，可选择和调整放大器的反馈电阻以改变放大倍数，从而实现了温度标准信号的转换。
B、A/D转换
A/D转换功能由AD0809完成，它是一种逐次逼近式8路模拟输入、 8位数字量输出的A/D转换器。在这里我们将 接到8031的 转换结束信号OEC经一个与非门接8031的INT0 ，置外部中断为边沿触发方式，这样，每次A/D转换结素时都将结果送入数据存贮区。
由于炉温度化缓慢，输入通道中没有设置采样保持器。
二、 输出通道
执行机构采用可控硅控制器，单片机只须输出能改变可控硅控制周期内的通断时间就行了，因此省去了D/A转换器，仅用了一条I/O线，通过软件支持，在这条I/O线上输出一个高电平宽度在控制周期内随调节值变化的方波信号，从而达到控温的目的。
三、 单片机基本系统及I/O扩展
16K存贮器EPROM（27128）通过一片地址锁存器74LS373与数据总线与8031组成基本系统。
四、 键盘与显示器
这部分由三个共阳极数码管和三个驱动器组成，其中显示器用于准备符、炉内温度、控温时间、显示以及支持键盘进行控制参数设定显示。
键盘完成控制器参数设定与控制器的启动、停止操作。
五、控制算法
为了提高系统的快速性，同时也避免运行算溢出，本控制采用了最大、最小值控制。即在偏差 （阀值 ）时才进入PID调节。
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