课程设计--电加热水温控制系统

计算机控制技术课程设计任务书题目：基于数字 PID 的电加热炉温度控制系统设计设计内容电阻加热炉用于合金钢产品热力特性实验，电加热炉用电炉丝提供功率，使其在预定的时问内将炉内温度稳定到给定的温度值。

在木控制对象电阻加热炉功率为 8Kw ，由 220V 交流电源供电，采用双向可控硅进行控制。

本设计针对一个温区进行温度控制，要求控制温度范困 50-350 ℃ ，保温阶段温度控制精度为土 l ℃ ．选择和合适的传感器，计算机输出信号经转换后通过双向可控硅控制器控制加热电阻两端的电压。

其对象温控数学模型为：1)(+=-s T e K s G d sd τ 其中：时间常数T d = 350 秒放大系数 K d = 50滞后时间T d = 10 秒控制算法选用PID 控制。

设计步骤一、总体方案设计二、控制系统的建模和数字控制器设计三、硬件的设计和实现1、选择计算机机型（采用51内核的单片机）；2、 设计支持计算机工作的外围电路（ EPROM , RAM 、I/O 端口 、键盘、显示接口电路等）3、设计输入信号接口电路；4、设计D/A 转换和电流驱动接口电路；5、其它相关电路的设计或方案（电源、通信等）四、软件设计1、分配系统资源，编写系统初始化和主程序模块框图；2编写A/D 转换和温度检测子程序枢图；3、编写控制程序和 D/A 转换控制子程序模块粗图；4、其它程序模块（显示与键盘等处理程序）枢图。

五、编写课程设计说明书，绘制完整的系统电路图（ A3 幅面）。

课程设计说明书要求1 ．课程设计说明书应书写认真．字迹工稚，论文格式参考国家正式出版的书籍和论文编排。

2 ．论理正确、逻辑性强、文理通顾、层次分明、表达确切，并提出自己的见解和观点。

3 ．课程设计说明书应有目录、摘要、序言、主干内容（按章节编写）、主要结论和参考书，附录应有系统方枢图和电路原理图。

4 ．课程设计说明书应包括按上述设计步骤进行设计的分析和思考内容和引用的相关知识．摘要单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。

热水器温度控制系统课程设计1. 概述热水器温度控制系统是一种用于控制热水器的温度并确保热水器在安全范围内运行的系统。

该系统通过传感器监测热水器的温度，并根据设定的温度范围通过控制回路调节加热器的工作状态来实现温控。

本课程设计旨在通过理论学习和实践操作，帮助学生了解并掌握热水器温度控制系统的工作原理、电路设计、程序编写以及系统调试等知识和技能。

2. 课程设计内容2.1 系统结构设计首先，需要对热水器温度控制系统的结构进行设计和规划。

系统应包括以下组成部分：•温度传感器：负责感知热水器的温度，并将温度信息传递给控制器。

•控制器：根据温度传感器提供的信息，通过控制回路控制加热器的工作状态，以达到设定的温度范围。

•加热器：负责将电能转换为热能，实现热水器的加热功能。

•显示器：用于显示热水器的当前温度以及设定的温度范围。

•按钮和开关：用于设置温度范围和控制加热器的开关状态。

2.2 电路设计与连接热水器温度控制系统的电路设计是实现系统功能的重要环节。

学生需要根据给定的要求和元器件进行电路设计，并通过连接线将各个元器件进行连接。

电路设计的关键是理解温度传感器、控制器、加热器和显示器之间的电路连接方式，并正确连接相应的引脚。

2.3 程序编写为了实现热水器温度控制系统的自动化控制，学生需要编写相应的程序。

程序的编写可以采用常见的嵌入式系统开发语言，如C语言。

编写程序时，学生需要根据系统的要求，编写传感器数据采集、控制算法以及与控制器的通信等功能。

2.4 系统调试与功能测试完成系统的硬件连接和程序编写后，学生需要进行系统的调试以确保系统能够正确运行，并进行功能测试以验证系统的性能。

调试过程包括检查电路连接是否正确、检查程序逻辑是否正确、检查温度传感器和控制器之间的通信是否正常等。

功能测试的目的是验证系统是否能够按照设定的温度范围正确控制热水器的温度，并能够在温度超出设定范围时发出警报或采取其他保护措施。

3. 实验项目安排针对热水器温度控制系统的课程设计，我们安排以下实验项目：1.了解热水器温度控制系统的结构和工作原理。

设计报告1.设计原理水温控制系统以ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机作为控制核心，采用开关控制和ＰＩＤ控制算法相结合，通过控制单位时间内加热时间所占的比例（即控制波形占空比）来控制水的加热速度，实现对１Ｌ水的全量程（１０℃――７０℃）内的升温、降温功能的自动控制。

根据设计要求系统可划分为控制模块、温度测量模块、水温调节模块、键盘输入模块、显示电路模块等。

系统原理图如图所示ＳＴＣ８９Ｃ５２首先写命令给ＤＳ１８Ｂ２０开始转换数据，将转换后的温度数据送入８９Ｃ５２进行处理，处理后在液晶屏上实时显示。

并将实际测量温度值与键盘设定值进行比较，根据比较结果进行温度调节，当温差比较大时采用开关量调节，既全速加热和制冷，当温差小时采用ＰＩＤ算法进行调节，最终达到温度的稳定控制。

其中，加热采用内置（水中）电加热器实现，热量直接与水传递，加热效果好，控温方便；降温采用半导体制冷片实现。

其体积小，安装简单，易于控制，价格便宜，可短时间内反复启动，但其制冷速率不高，所以设计中配套散热风扇以达到快速降温的目的。

２．温度控制算法实际温度控制系统，常采用开关控制或数字ＰＩＤ控制方式。

开关控制的特点是可以使系统以最快的素的向平衡点靠近，但在实际应用却很容易造成系统在平衡点附近震荡，精度不高；而数字ＰＩＤ控制具有稳态误差小特点，实用性广泛的特点，但误差较大时，系统容易出现积分饱和，从而份致系统出现很大的超调量，甚至出现失控现象。

因此，本设计将开关控制，放积分饱和、防参数突变积分饱和等方法溶入ＰＩＤ控制算法组成复式数字ＰＩＤ控制方法，集各种控制策略的优点，既改善了常规控制的动态过程又保持了常规控制的稳态特性。

2.1控制算法的确定温度控制过程为:当水温温差大时，采用开关控制方式迅速减小温差，以缩短调节时间；当温差小于某一值后采用PID控制方式，以使系统快速稳定并保持系统无静态误差。

在这种控制方法中， PID控制在较小温差时开始进入，这样可有效避免数字积分器的饱和。

计算机控制技术课程设计任务书题目：基于数字 PID 的电加热炉温度控制系统设计设计内容电阻加热炉用于合金钢产品热力特性实验，电加热炉用电炉丝提供功率，使其在预定的时问内将炉内温度稳定到给定的温度值。

在木控制对象电阻加热炉功率为 8Kw ，由 220V 交流电源供电，采用双向可控硅进行控制。

本设计针对一个温区进行温度控制，要求控制温度范困 50-350 ℃ ，保温阶段温度控制精度为土 l ℃ ．选择和合适的传感器，计算机输出信号经转换后通过双向可控硅控制器控制加热电阻两端的电压。

其对象温控数学模型为：1)(+=-s T e K s G d sd τ 其中：时间常数T d = 350 秒放大系数 K d = 50滞后时间T d = 10 秒控制算法选用PID 控制。

设计步骤一、总体方案设计二、控制系统的建模和数字控制器设计三、硬件的设计和实现1、选择计算机机型（采用51内核的单片机）；2、 设计支持计算机工作的外围电路（ EPROM , RAM 、I/O 端口 、键盘、显示接口电路等）3、设计输入信号接口电路；4、设计D/A 转换和电流驱动接口电路；5、其它相关电路的设计或方案（电源、通信等）四、软件设计1、分配系统资源，编写系统初始化和主程序模块框图；2编写A/D 转换和温度检测子程序枢图；3、编写控制程序和 D/A 转换控制子程序模块粗图；4、其它程序模块（显示与键盘等处理程序）枢图。

五、编写课程设计说明书，绘制完整的系统电路图（ A3 幅面）。

课程设计说明书要求1 ．课程设计说明书应书写认真．字迹工稚，论文格式参考国家正式出版的书籍和论文编排。

2 ．论理正确、逻辑性强、文理通顾、层次分明、表达确切，并提出自己的见解和观点。

3 ．课程设计说明书应有目录、摘要、序言、主干内容（按章节编写）、主要结论和参考书，附录应有系统方枢图和电路原理图。

4 ．课程设计说明书应包括按上述设计步骤进行设计的分析和思考内容和引用的相关知识．摘要单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。

基于单片机的水温控制系统第1节引言水温控制在工业及日常生活中应用广泛,分类较多,不同水温控制系统的控制方法也不尽相同,其中以PID控制法最为常见。

单片机控制部分采用AT89C51单片机为核心，采用软件编程，实现用PID算法来控制PWM波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。

然而,单纯的PID算法无法适应不同的温度环境,在某个特定场合运行性能非常良好的温度控制器,到了新环境往往无法很好胜任,甚至使系统变得不稳定,需要重新改变 PID 调节参数值以取得佳性能。

本文首先用PID算法来控制PWM波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。

然后在模型参考自适应算法 MRAC基础上,用单片机实现了自适应控制,弥补了传统 PID控制结构在特定场合下性能下降的不足,设计了一套实用的温度测控系统,使它在不同时间常数下均可以达到技术指标。

此外还有效减少了输出继电器的开关次数,适用于环境参数经常变化的小型水温控制系统。

1.1水温控制系统概述温度控制是无论是在工业生产过程中，还是在日常生活中都起着非常重要的作用，过低的温度或过高的温度都会使水资源失去应有的作用，从而造成水资源的巨大浪费。

特别是在当前全球水资源极度缺乏的情况下，我们更应该掌握好对水温的控制，把身边的水资源好好地利用起来。

在现代冶金、石油、化工及电力生产过程中，温度是极为重要而又普遍的热工参数之一。

在环境恶劣或温度较高等场合下，为了保证生产过程正常安全地进行，提高产品的质量和数量，以及减轻工人的劳动强度、节约能源，要求对加热炉炉温进行测、显示、控制，使之达到工艺标准，以单片机为核心设计的炉温控制系统，可以同时采集多个数据，并将数据通过通讯口送至上位机进行显示和控制。

那么无论是哪种控制，我们都希望水温控制系统能够有很高的精确度（起码是在满足我们要求的范围内），帮助我们实现我们想要的控制，解决身边的问题。

在计算机没有发明之前，这些控制都是我们难以想象的。

而当今，随着电子行业的迅猛发展，计算机技术和传感器技术的不断改进，而且计算机和传感器的价格也日益降低，可靠性逐步提高，用信息技术来实现水温控制并提高控制的精确度不仅是可以达到的而且是容易实现的。

摘要在现实生活当中，很多场合需要对温度进行智能控制，日常生活中最常见的要算空调和冰箱了，他们都能根据环境实时情况，结合人为的设定，对温度进行智能控制。

工业生产中的电加热炉温度监控系统和培养基的温度监控系统都是计算机控制系统的典型应用。

通过这次课程设计，我们将自己动手设计一个小型的计算机控制系统，目的在于将理论结合实践以加深我们对课本知识的理解。

本次设计采用单片机89C51及数字式温度传感器、数码管显示温度。

数字式温度传感器将采集到的温度数据送入单片机，单片机将采集到的温度数据与设定值进行比较，若大于设定值，则电热炉关断，若小于设定值，则电热炉继续加热。

对于设定的温度值的改变采用中断方式，当改变温度设定时，检测输入的信号，改变设定值，并在数码管上显示出设定值，此次设计初始设定值为100摄氏度。

关键字：温度自动控制、单片机、数码管目录1设计内容及步骤 (1)1.1设计要求 (1)1.2方案设计 (1)1.3设计思路 (1)2硬件设计 (2)2.1主要硬件介绍 (2)2.1.1单片机 (2)2.1.2温度传感器 (2)2.1.3开关器件 (2)2.2电路设计方法 (3)2.2.1显示部分电路 (3)2.2.2温度检测电路 (4)2.2.3键盘电路 (4)2.2.4电气开关及工作电路 (5)2.2.5整体硬件设计及工作说明 (5)3软件设计 (6)3.1数码管模块 (6)3.2按键中断输入模块 (7)3.3温度检测模块 (8)3.4主程序流程图 (9)4调试和分析 (10)5课程设计心得体会 (12)参考文献 (13)附录1整体电路图......................... 错误!未定义书签。

附录2源程序 (1)1设计内容及步骤1.1设计要求设计一个温度控制系统，并用软件仿真。

功能要求如下：（1）能够利用温度传感器检测环境中的实时温度；（2）能对所要求的温度进行设定；（3）将传感器检测到得实时温度与设定值相比较，当环境中的温度高于或低于所设定的温度时，系统会自动做出相应的动作来改变这一状况，使系统温度始终保持在设定的温度值。

电热水炉温度控制课程设计报告引言背景电热水炉是一种常用的加热设备，广泛应用于家庭和工业领域。

温度控制是电热水炉的核心功能之一，能够确保热水的稳定供应，并保护设备的安全运行。

因此，掌握电热水炉温度控制原理与方法非常重要。

目的本课程设计旨在通过深入研究电热水炉温度控制技术，使学生掌握温度控制的基本原理、调节方法和控制策略，以及应用电热水炉温度控制的实际案例。

基础知识1. 电热水炉的工作原理•电热水炉的结构•电热水炉的加热原理•电热水炉中的传热方式2. 温度传感器•常用的温度传感器类型•温度传感器的原理和特点温度控制原理1. 温度控制基本原理•温度的定义与测量•温度控制的目标和要求2. 温度控制回路•温度控制回路的组成•温度控制回路的工作原理温度控制方法与策略1. 开环控制与闭环控制•开环控制的特点和应用范围•闭环控制的特点和应用范围2. 常用的温度控制方法•模拟控制方法•数字控制方法3. 温度控制策略•常用的温度控制策略•温度控制策略的选择原则电热水炉温度控制设计1. 温度控制系统设计流程•确定控制目标和要求•选择合适的温度传感器•设计温度控制回路•选择合适的控制方法和策略•进行系统的仿真和调试2. 实例分析•选取一个具体的电热水炉温度控制案例•分析该案例的控制目标和要求•设计该案例的温度控制系统实验与应用1. 实验内容•搭建电热水炉温度控制系统实验平台•进行温度控制实验•分析实验结果2. 应用案例•介绍一些实际应用电热水炉的场景•分析并设计相应的温度控制方案总结通过本课程设计，学生将深入了解电热水炉温度控制的原理与方法。

掌握温度控制基本原理、温度传感器的选择与应用、温度控制方法与策略的设计，以及应用电热水炉温度控制的实例分析。

同时，通过实验与应用案例的学习，能够将所学知识应用到实际场景中，并具备分析和解决温度控制问题的能力。

水温加热控制系统设计1. 引言水温加热控制系统在许多工业和家庭应用中起着重要的作用。

它们被广泛应用于供暖系统、热水供应系统、工业加热过程等。

水温加热控制系统的设计和优化对于提高能源利用效率、保障设备安全运行以及提高使用者的舒适度至关重要。

本文旨在深入探讨水温加热控制系统的设计原理、关键技术以及优化方法。

2. 水温加热控制系统概述2.1 水温加热过程水温加热过程是指将冷却的水通过外部能源输入使其升温的过程。

常见的外部能源包括电力、天然气等。

在这个过程中，需要通过合适的控制手段来实现对水温度的精确控制。

2.2 水温加热控制系统组成典型的水温加热控制系统由以下组成部分构成：(1) 传感器：用于实时监测和测量水体的温度。

(2) 控制器：通过与传感器进行交互，根据设定值来调节能源输入，以实现对水温的控制。

(3) 加热器：负责将外部能源转化为热能，将水温升高。

(4) 水泵：用于将冷却的水送入加热器，以保证加热过程的连续性。

(5) 水箱：用于储存加热后的水，以满足实际需求。

3. 水温传感器3.1 温度传感器种类常见的温度传感器种类包括热电偶、电阻温度探头、红外线传感器等。

不同的传感器具有不同的测量范围、精度和响应时间。

3.2 温度传感器选择在选择合适的温度传感器时，需要考虑以下因素：(1) 测量范围和精度：根据具体应用需求选择合适范围和精度。

(2) 响应时间：根据加热过程中对实时性要求进行选择。

(3) 环境适应性：考虑到工作环境中可能存在的湿气、腐蚀等因素。

4. 控制策略4.1 开环控制与闭环控制在水温加热控制系统中，可以采用开环控制或闭环控制策略。

开环控制是指根据经验或预先设定的规则来调节能源输入，而闭环控制是根据传感器反馈的实时温度信息来调节能源输入。

4.2 PID控制器PID控制器是一种常用的闭环控制策略。

它通过比较实际温度与设定值之间的差异，计算出一个综合误差，并根据综合误差来调整能源输入。

PID控制器具有简单、稳定、可靠等优点，广泛应用于水温加热系统中。

电加热炉温度自动控制系统一、任务设计并制作一个温度自动控制系统，控制电加热炉的温度在某一温度范围。

系统的示意图如图1所示。

电加热炉顶部置入深度不一的两温度传感器，用于检测加热炉内的温度，炉内温度取其平均值；单片机通过键盘对加热炉的温度进行设定。

根据炉内温度与设定温度值的差别程度，有不同的提示信号。

炉内的温度和当前设定温度通过显示设备实时显示。

图1 温度自动控制系统示意图二、要求⒈基本要求（1）温度可调节范围为60℃～200℃，最小设定分度为1℃。

（2）温度显示功能，分辨率为0.1℃。

（3）当温度达到某一设定值并稳定后，炉内温度的波动控制在±2℃以内。

要求温度调控未达到和达到稳定状态，均给出声或光提示信号。

（4）当设定的调节温差为15℃时, 要求达到稳定状态的调节时间小于等于2分钟，稳定状态下的温度波动在±2℃以内。

⒉发挥部分（1）当温度达到某一设定值并稳定后，、炉内温度的波动控制在±1℃以内。

（2）当设定的调节温差为15℃时, 尽量减少达到稳定状态的调节时间，并要求超调量不超过3℃，稳定状态下的温度波动在±1℃以内。

（3）能记录并实时显示温度调节过程的曲线, 显示的误差绝对值小于2℃。

（4）其他。

三、说明（1）炉内温度检测采用具有温度测量功能的数字万用表（测评时自带）。

（2）当温度达到稳定状态的提示信号出现后立即检测调控的温度值，每次检测时间延续60s，以记录温度波动的最大值。

（3）设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。

完整的电路原理图、重要的源程序用附件给出。

（C3）智能窗系统一、任务对下雨等情况进行自我监测，并自动控制窗户关闭。

当室内烟雾、可燃性气体超过指标时可自动开启窗户，通风换气。

二、要求⒈基本要求1）防盗报警功能如果有人要强行从窗户进入室内，智能窗便会用喇叭播放“捉贼啦，在*单元*号”，连续播放5分钟。

2）防毒报警功能室内的煤气、天然气等可燃气体或烟雾的浓度超标时，智能窗便会报警，并开启窗户，启动排风扇，让有毒气体散发到室外，可有效防止中毒或火灾事故的发生，确保室内空气清新，身体不受伤害。

水温加热控制系统设计摘要：传统的水温加热控制系统采用PID控制，但该方法只适用于线性系统，针对非线性及时变水质环境，采用模糊控制方法，能够更好地实现水温加热控制，本文基于模糊控制策略，提出了一种水温加热控制系统的设计方法。

该方法能够对水温加热过程中出现的误差进行及时纠正，有效地保证了水温加热控制系统的运行效果。

关键词：水温加热；控制系统；模糊控制Introduction:With the development of industry, water temperature control becomes more and more important. Traditional watertemperature heating control systems adopt PID control, butthis method only suitable for linear systems. In response to non-linear and changing water quality environments, fuzzy control methods can better achieve water temperature heating control. Based on fuzzy control strategies, this article proposes a design method for water temperature heatingcontrol system. This method can effectively correct theerrors that occur during the water temperature heating process, ensuring the operating effect of the water temperature heating control system.Method:The proposed system includes a fuzzy control module, temperature measurement module, heating module and display module. The design of fuzzy controller consists of three stages: fuzzification, inference engine and defuzzification. Firstly, the temperature signal is transferred to the fuzzycontroller via a temperature measurement module, then fuzzy sets are created based on the temperature input. Secondly,the inference engine calculates the desired output valuebased on the input value and the rules of the control algorithm. Finally, the defuzzification module converts the fuzzy output into a hard signal for the heating module.Results:The proposed system achieved accurate control of water temperature with a low overshoot range. The system is able to control the temperature error during the heating process and guarantee the temperature stability of the water heating process. Compared with traditional PID control, the fuzzy control can better adapt to non-linear systems and changing water quality environments.Conclusion:The proposed water temperature heating control system basedon fuzzy control can effectively control the watertemperature in a given range with good results. The method is suitable for non-linear and changing water quality environments, and provides a new method for optimizing the control strategy of water temperature heating control systems, which has great application prospects in the fields ofindustry and life.。

电加热热水器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电加热热水器的基本原理，掌握电能转化为热能的过程。

2. 学生能描述电加热热水器的主要部件及其功能，了解其工作原理。

3. 学生能运用物理知识分析电加热热水器在不同使用环境下的效率。

技能目标：1. 学生能运用所学知识，计算电加热热水器的功率、耗电量等参数。

2. 学生能设计简单的电加热热水器电路图，并解释其工作过程。

3. 学生能通过实验和数据分析，评估电加热热水器的性能，提出优化方案。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对物理学，尤其是电学知识的兴趣，认识到物理知识与日常生活的密切关系。

2. 学生在学习过程中，增强团队协作和沟通交流能力，培养合作精神。

3. 学生关注能源利用和环境保护，树立节能、环保意识。

本课程针对九年级学生，结合电学基础知识，注重理论联系实际。

课程设计以学生为主体，充分考虑学生的认知水平、学习兴趣和实际需求，旨在提高学生的科学素养和综合实践能力。

通过本课程的学习，学生将掌握电加热热水器的基本原理和技能，培养解决实际问题的能力，同时激发学生对物理学科的热情，树立正确的价值观。

二、教学内容1. 电加热热水器的基本原理：包括电流的热效应、电阻发热原理等，结合课本第九章“电功和电热”相关内容。

2. 电加热热水器的主要部件及其功能：分析加热丝、温控器、漏电保护器等部件的作用，参照课本第十二章“家用电器”相关内容。

3. 电加热热水器电路图设计：结合电路基础知识，设计简单的电加热热水器电路，涵盖课本第十章“电路的分析与应用”相关内容。

4. 电加热热水器功率和耗电量计算：运用物理公式，计算电加热热水器的功率、耗电量等参数，联系课本第九章“电功和电热”相关内容。

5. 电加热热水器性能评估与优化：通过实验和数据分析，评估电加热热水器的性能，提出优化方案，结合课本第十一章“实验与探究”相关内容。

教学内容安排和进度：第一课时：电加热热水器的基本原理及主要部件功能；第二课时：设计电加热热水器电路图，学习电路分析方法；第三课时：计算电加热热水器的功率和耗电量；第四课时：进行实验，评估电加热热水器性能，提出优化方案。

电加热炉温度自动控制系统一、任务设计并制作一个温度自动控制系统，控制电加热炉的温度在某一温度范围。

系统的示意图如图1所示。

电加热炉顶部置入深度不一的两温度传感器，用于检测加热炉内的温度，炉内温度取其平均值；单片机通过键盘对加热炉的温度进行设定。

根据炉内温度与设定温度值的差别程度，有不同的提示信号。

炉内的温度和当前设定温度通过显示设备实时显示。

图1 温度自动控制系统示意图二、要求⒈基本要求（1）温度可调节范围为60℃～200℃，最小设定分度为1℃。

（2）温度显示功能，分辨率为0.1℃。

（3）当温度达到某一设定值并稳定后，炉内温度的波动控制在±2℃以内。

要求温度调控未达到和达到稳定状态，均给出声或光提示信号。

（4）当设定的调节温差为15℃时, 要求达到稳定状态的调节时间小于等于2分钟，稳定状态下的温度波动在±2℃以内。

⒉发挥部分（1）当温度达到某一设定值并稳定后，、炉内温度的波动控制在±1℃以内。

（2）当设定的调节温差为15℃时, 尽量减少达到稳定状态的调节时间，并要求超调量不超过3℃，稳定状态下的温度波动在±1℃以内。

（3）能记录并实时显示温度调节过程的曲线, 显示的误差绝对值小于2℃。

（4）其他。

三、说明（1）炉内温度检测采用具有温度测量功能的数字万用表（测评时自带）。

（2）当温度达到稳定状态的提示信号出现后立即检测调控的温度值，每次检测时间延续60s，以记录温度波动的最大值。

（3）设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。

完整的电路原理图、重要的源程序用附件给出。

（C3）智能窗系统一、任务对下雨等情况进行自我监测，并自动控制窗户关闭。

当室内烟雾、可燃性气体超过指标时可自动开启窗户，通风换气。

二、要求⒈基本要求1）防盗报警功能如果有人要强行从窗户进入室内，智能窗便会用喇叭播放“捉贼啦，在*单元*号”，连续播放5分钟。

2）防毒报警功能室内的煤气、天然气等可燃气体或烟雾的浓度超标时，智能窗便会报警，并开启窗户，启动排风扇，让有毒气体散发到室外，可有效防止中毒或火灾事故的发生，确保室内空气清新，身体不受伤害。

武汉华夏理工学院信息工程课程设计报告书课程名称计算机控制技术课程设计课程设计总评成绩学生姓名、学号学生专业班级自动化1142指导教师姓名李文彦课程设计起止日期2017.06.12-2016-6.23课程设计基本要求课程设计是工科学生十分重要的实践教学环节，通过课程设计，培养学生综合运用先修课程的理论知识和专业技能，解决工程领域某一方面实际问题的能力。

课程设计报告是科学论文写作的基础，不仅可以培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力，也是规范课程设计教学要求、反映课程设计教学水平的重要依据。

为了加强课程设计教学管理，提高课程设计教学质量，特拟定如下基本要求。

1.课程设计教学一般可分为设计项目的选题、项目设计方案论证、项目设计结果分析、答辩等4个环节，每个环节都应有一定的考核要求和考核成绩。

2.课程设计项目的选题要符合本课程设计教学大纲的要求，该项目应能突出学生实践能力、设计能力和创新能力的培养；该项目有一定的实用性，且学生通过努力在规定的时间内是可以完成的。

课程设计项目名称、目的及技术要求记录于课程设计报告书一、二项中，课程设计项目的选题考核成绩占10%左右。

3.项目设计方案论证主要包括可行性设计方案论证、从可行性方案中确定最佳方案，实施最佳方案的软件程序、硬件电路原理图和PCB图。

项目设计方案论证内容记录于课程设计报告书第三项中，项目设计方案论证主要考核设计方案的正确性、可行性和创新性，考核成绩占30%左右。

4.项目设计结果分析主要包括项目设计与制作结果的工艺水平，项目测试性能指标的正确性和完整性，项目测试中出现故障或错误原因的分析和处理方法。

项目设计结果分析记录于课程设计报告书第四项中，考核成绩占25%左右。

5.学生在课程设计过程中应认真阅读与本课程设计项目相关的文献，培养自己的阅读兴趣和习惯，借以启发自己的思维，提高综合分和理解能力。

文献阅读摘要记录于课程设计报告书第五项中，考核成绩占10%左右。

第一章绪论1.1选题背景及意义加热炉是利用电能来产生蒸汽或热水的装置。

因为其效率高、无污染、自动化程度高，稳定性好的优点，冶金、机械、化工等各类工业生产过程中广泛使用电加热炉对温度进行控制。

而传统的加热炉普遍采用继电器控制。

由于继电器控制系统中，线路庞杂，故障查找和排除都相对困难，而且花费大量时间，影响工业生产。

随着计算机技术的发展，传统继电器控制系统势必被PLC所取代。

二十世纪七十年代后期，伴随着微电子技术和计算机技术的快速发展，也使得PLC 具有了计算机的功能，成为了一种以电子计算机为核心的工业控制装置，在温度控制领域可以让控制系统变得更高效，稳定且维护方便。

在过去的几十年里至今，PID控制已在工业控制中得到了广泛的应用。

在工业自动化的三大支柱（PLC、工业机器人、CAD/CAM）中位居第一。

由于其原理简单、使用方便、适应能力强，在工业过程控制中95%甚至以上的控制回路都采用了PID结构。

虽然后来也出现了很多不同新的算法，但PID仍旧是最普遍的规律。

1.2国内外研究现状及发展趋势一些先进国家在二十世纪七十年代后期到八十年代初期就开始研发电热锅炉，中国到八十年代中期才开始起步，对电加热炉的生产过程进行计算机控制的研究。

直到九十年代中期，不少企业才开始应用计算机控制的连续加热炉，可以说发展缓慢，而且对于国内的温度控制器，总体发展水平仍不高，不少企业还相当落后。

与欧美、日本，德国等先进国家相比，其差距较大。

目前我国的产品主要以“点位”控制和常规PID为主，只能处理一些简单的温度控制。

对于一些过程复杂的，时变温度系统的场合往往束手无策。

而相对于一些技术领先的国家，他们生产出了一批能够适应于大惯性、大滞后、过程复杂，参数时变的温度控制系统。

并且普遍采用自适应控制、模糊控制及计算机技术。

近年来，伴随着科学技术的不断快速发展，计算机技术的进步和检测设备及性能的不断提升，人工智能理论的实用化。

因此，高精度、智能化、人性化必然是国内外必然的发展趋势。