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單片機+K型熱電偶MAX6675 電熱爐溫度控制器設(shè)計 程序仿真原理圖

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樓主
ID:1162724 發(fā)表于 2026-6-15 10:29 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
針對電阻加熱爐溫控需求，本文設(shè)計了一套以AT89C51 單片機為核心的溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采K型熱電偶搭配MAX6675轉(zhuǎn)換芯片完成高溫信號采集，依托芯片內(nèi)置 12 位 ADC、冷端補償及 SPI 通信功能，實現(xiàn)溫度信號的數(shù)字化轉(zhuǎn)換與穩(wěn)定傳輸；使用 8 位共陽數(shù)碼管實時展示溫度數(shù)據(jù)與系統(tǒng)狀態(tài)，通過獨立按鍵完成目標溫度、報警閾值、PID 參數(shù)的在線整定與工作模式切換。系統(tǒng)以數(shù)字 PID 算法作為核心控制策略，結(jié)合軟件方式生成 PWM 波形，通過調(diào)節(jié)雙向晶閘管導通占空比改變加熱功率，進而實現(xiàn)電阻加熱爐的恒溫控制。同時電路增設(shè)聲光報警模塊，具備超溫、傳感器故障提示功能。經(jīng)整體調(diào)試，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、抗干擾能力強、操作便捷，控溫效果穩(wěn)定，能夠滿足中小型電阻加熱爐的溫度控制要求，具備較強的實際應用價值。

仿真原理圖如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下載）


電路原理圖如下：

程序流程圖:

單片機K型熱電偶電熱爐源程序如下:
  1. #include "reg51.h"
  2. #include "max6675.h"
  3. #define uchar unsigned char
  4. #define uint unsigned int
  5. sbit smg1=P2^0;//數(shù)碼管
  6. sbit smg2=P2^1;
  7. sbit smg3=P2^2;
  8. sbit smg4=P2^3;
  9. sbit smg5=P2^4;
  10. sbit smg6=P2^5;
  11. sbit smg7=P2^6;
  12. sbit smg8=P2^7;
  13. sbit k1=P1^0;//按鈕
  14. sbit k2=P1^1;
  15. sbit k3=P1^2;
  16. sbit k4=P1^3;
  17. sbit k5=P1^4;
  18. sbit k6=P1^5;
  19. sbit k7=P1^6;
  20. sbit beep=P3^7;//蜂鳴器
  21. sbit out=P3^6;//輸出控制
  22. uchar time=0;//系統(tǒng)定時
  23. uint wendu=0;//溫度
  24. uchar pwm=0;//占空比
  25. uchar mode=0;//模式
  26. uint set=800;//設(shè)置溫度
  27. uint limit=1000;//報警溫度
  28. uchar ii=0;
  29. //數(shù)碼管編碼
  30. uchar code smgduan[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

  32. uchar P_dat=1,I_dat=1,D_dat=1;//PID參數(shù)
  33. uint pid_dat[]={0,0,0,0,0}; //臨時數(shù)據(jù)
  34. //PID計算,返回占空比
  35. uchar PID(uint mub,uint dat)//調(diào)整目標+測量數(shù)據(jù)
  36. {
  37.         uchar i=0;
  38.         uint j=0,sum=0,k=0;
  39.         //存儲數(shù)據(jù)
  40.         for(i=0;i<4;i++)
  41.                 pid_dat[i]=pid_dat[i+1];
  42.         pid_dat[4]=dat;

  44.         //P調(diào)節(jié)
  45.         j=0;
  46.         if(dat<mub)
  47.         {
  48.                 j=j+(mub-dat)*P_dat;
  49.                 if(j>100)
  50.                         j=100;
  51.         }
  52.         else
  53.         {
  54.                 k=(dat-mub)*P_dat;
  55.                 if(j>k)
  56.                         j=j-k;
  57.         }
  58.         //I調(diào)節(jié)
  59.         sum=0;
  60.         for(i=0;i<5;i++)
  61.                 sum+=pid_dat[i];
  62.         sum=sum/5;
  63.         if(sum>mub)//減小
  64.         {
  65.                 k=(sum-mub)*I_dat;
  66.                 if(j>k)
  67.                         j=j-k;
  68.         }
  69.         else  //增加
  70.         {
  71.                 k=(mub-sum)*I_dat;
  72.                 j+=k;
  73.                 if(j>100)
  74.                         j=100;
  75.         }
  76.         //D調(diào)節(jié)
  77.         if(dat>pid_dat[3])//減小
  78.         {
  79.                 k=(dat-pid_dat[3])*D_dat;
  80.                 if(j>k)
  81.                         j=j-k;
  82.         }
  83.         else  //增加
  84.         {
  85.                 k=(pid_dat[3]-dat)*D_dat;
  86.                 j+=k;
  87.                 if(j>100)
  88.                         j=100;
  89.         }
  90.         return j;
  91. }
  92. //延時
  93. void delay(uint i)
  94. {
  95.         while(i--)
  96.         {
  97.                 if(ii<99)//占空比計時
  98.                         ii++;
  99.                 else
  100.                         ii=0;
  101.                 if(ii<pwm)//輸出控制
  102.                         out=0;
  103.                 else
  104.                         out=1;
  105.         }
  106. }
  107. //主函數(shù)
  108. void main()
  109. {
  110.         uchar k=0;
  111.         TMOD|=0X01;//初始化定時器
  112.         TH0=0X3C;
  113.         TL0=0XB0;        
  114.         ET0=1;//打開定時器0中斷允許
  115.         EA=1;//打開總中斷
  116.         TR0=1;//打開定時器
  117.         while(1)
  118.         {               
  119.                 if(P1==0xff)
  120.                         k=0;
  121.                 //設(shè)置
  122.                 if(!k1 &&(k!=1))//設(shè)置切換
  123.                 {
  124.                         k=1;
  125.                         if(mode<5)
  126.                                 mode++;
  127.                         else
  128.                                 mode=0;
  129.                 }
  130.                 //設(shè)置調(diào)整溫度
  131.                 if(mode==1)
  132.                 {
  133.                         if(!k2 &&(k!=2))//+1
  134.                         {
  135.                                 k=2;
  136.                                 if(set<9999)
  137.                                         set++;
  138.                         }
  139.                         if(!k3 &&(k!=3))//-1
  140.                         {
  141.                                 k=3;
  142.                                 if(set>0)
  143.                                         set--;
  144.                         }
  145.                         if(!k4 &&(k!=4))//+10
  146.                         {
  147.                                 k=4;
  148.                                 if(set<9999)
  149.                                         set+=10;
  150.                         }
  151.                         if(!k5 &&(k!=5))//-10
  152.                         {
  153.                                 k=5;
  154.                                 if(set>10)
  155.                                         set-=10;
  156.                         }
  157.                         if(!k6 &&(k!=6))//+100
  158.                         {
  159.                                 k=6;
  160.                                 if(set<9999)
  161.                                         set+=100;
  162.                         }
  163.                         if(!k7 &&(k!=7))//-100
  164.                         {
  165.                                 k=7;
  166.                                 if(set>100)
  167.                                         set-=100;
  168.                         }
  169.                 }
  170.                 //設(shè)置報警溫度
  171.                 if(mode==2)
  172.                 {
  173.                         if(!k2 &&(k!=2))//+1
  174.                         {
  175.                                 k=2;
  176.                                 if(limit<9999)
  177.                                         limit++;
  178.                         }
  179.                         if(!k3 &&(k!=3))//-1
  180.                         {
  181.                                 k=3;
  182.                                 if(limit>0)
  183.                                         limit--;
  184.                         }
  185.                         if(!k4 &&(k!=4))//+10
  186.                         {
  187.                                 k=4;
  188.                                 if(limit<9999)
  189.                                         limit+=10;
  190.                         }
  191.                         if(!k5 &&(k!=5))//-10
  192.                         {
  193.                                 k=5;
  194.                                 if(limit>10)
  195.                                         limit-=10;
  196.                         }
  197.                         if(!k6 &&(k!=6))//+100
  198.                         {
  199.                                 k=6;
  200.                                 if(limit<9999)
  201.                                         limit+=100;
  202.                         }
  203.                         if(!k7 &&(k!=7))//-100
  204.                         {
  205.                                 k=7;
  206.                                 if(limit>100)
  207.                                         limit-=100;
  208.                         }
  209.                 }
  210.                 //設(shè)置P參數(shù)
  211.                 if(mode==3)
  212.                 {
  213.                         if(!k2 &&(k!=2))//+1
  214.                         {
  215.                                 k=2;
  216.                                 if(P_dat<99)
  217.                                         P_dat++;
  218.                         }
  219.                         if(!k3 &&(k!=3))//-1
  220.                         {
  221.                                 k=3;
  222.                                 if(P_dat>0)
  223.                                         P_dat--;
  224.                         }                        
  225.                 }
  226.                 //設(shè)置I參數(shù)
  227.                 if(mode==4)
  228.                 {
  229.                         if(!k2 &&(k!=2))//+1
  230.                         {
  231.                                 k=2;
  232.                                 if(I_dat<99)
  233.                                         I_dat++;
  234.                         }
  235.                         if(!k3 &&(k!=3))//-1
  236.                         {
  237.                                 k=3;
  238.                                 if(I_dat>0)
  239.                                         I_dat--;
  240.                         }                        
  241.                 }
  242.                 //設(shè)置D參數(shù)
  243.                 if(mode==5)
  244.                 {
  245.                         if(!k2 &&(k!=2))//+1
  246.                         {
  247.                                 k=2;
  248.                                 if(D_dat<99)
  249.                                         D_dat++;
  250.                         }
  251.                         if(!k3 &&(k!=3))//-1
  252.                         {
  253.                                 k=3;
  254.                                 if(D_dat>0)
  255.                                         D_dat--;
  256.                         }                        
  257.                 }
  258.                 //報警
  259.                 if(wendu>limit)
  260.                         beep=0;
  261.                 else
  262.                         beep=1;
  263.                 //顯示
  264.                 if(mode==0)
  265.                 {
  266.                         P0=smgduan[wendu/1000];                smg5=0;delay(50);smg5=1;
  267.                         P0=smgduan[wendu%1000/100];        smg6=0;delay(50);smg6=1;
  268.                         P0=smgduan[wendu%100/10];        smg7=0;delay(50);smg7=1;
  269.                         P0=smgduan[wendu%10];                smg8=0;delay(50);smg8=1;
  270.                 }
  271.                 if(mode==1)
  272.                 {
  273.                         P0=smgduan[1];                                smg1=0;delay(50);smg1=1;
  274.                         P0=smgduan[set/1000];                smg5=0;delay(50);smg5=1;
  275.                         P0=smgduan[set%1000/100];        smg6=0;delay(50);smg6=1;
  276.                         P0=smgduan[set%100/10];                smg7=0;delay(50);smg7=1;
  277.                         P0=smgduan[set%10];                        smg8=0;delay(50);smg8=1;
  278.                 }
  279.                 if(mode==2)
  280.                 {
  281.                         P0=smgduan[2];                                smg1=0;delay(50);smg1=1;
  282.                         P0=smgduan[limit/1000];                smg5=0;delay(50);smg5=1;
  283.                         P0=smgduan[limit%1000/100];        smg6=0;delay(50);smg6=1;
  284.                         P0=smgduan[limit%100/10];        smg7=0;delay(50);smg7=1;
  285.                         P0=smgduan[limit%10];                smg8=0;delay(50);smg8=1;
  286.                 }
  287.                 if(mode==3)
  288.                 {
  289.                         P0=smgduan[3];                                smg1=0;delay(50);smg1=1;
  290.                         P0=smgduan[P_dat/10];                smg7=0;delay(50);smg7=1;
  291.                         P0=smgduan[P_dat%10];                smg8=0;delay(50);smg8=1;
  292.                 }
  293.                 if(mode==4)
  294.                 {
  295.                         P0=smgduan[4];                                smg1=0;delay(50);smg1=1;
  296.                         P0=smgduan[I_dat/10];                smg7=0;delay(50);smg7=1;
  297.                         P0=smgduan[I_dat%10];                smg8=0;delay(50);smg8=1;
  298.                 }
  299.                 if(mode==5)
  300.                 {
  301.                         P0=smgduan[5];                                smg1=0;delay(50);smg1=1;
  302.                         P0=smgduan[D_dat/10];                smg7=0;delay(50);smg7=1;
  303.                         P0=smgduan[D_dat%10];                smg8=0;delay(50);smg8=1;
  304.                 }                                                                          
  305.         }
  306. }

  308. //定時器0中斷
  309. void Timer0() interrupt 1
  310. {
  311.         unsigned long j;
  312.         if(time<10)//0.5s
  313.                 time++;
  314.         else
  315.         {
  316.                 time=0;
  317.                 wendu=max_read();//測溫
  318.                 j=wendu;
  319.                 j=j*100/138;
  320.                 wendu=j;
  321.                 pwm=PID(set,wendu);//PID計算
  322.         }
  323.         TH0=0X3C;
  324.         TL0=0XB0;
  325. }
復制代碼

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51hei.png

第2組電阻加熱爐溫度控制系統(tǒng)的數(shù)字控制器設(shè)計.docx

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TP401-V1.1.1-電熱爐.zip

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