步進(jìn)式加熱爐過程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)的中期報(bào)告

步進(jìn)式加熱爐過程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)的中期報(bào)告一、項(xiàng)目背景和意義步進(jìn)式加熱爐是一種常用的加熱設(shè)備，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，如熱處理、制造、鑄造等領(lǐng)域。在這些應(yīng)用中，步進(jìn)式加熱爐所處的過程控制都是非常重要的。因此，通過設(shè)計(jì)和開發(fā)一個(gè)步進(jìn)式加熱爐過程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，能夠幫助學(xué)生更好地理解步進(jìn)式加熱爐的工作原理和過程控制方法，提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力，為工業(yè)生產(chǎn)培養(yǎng)出優(yōu)秀的技術(shù)人才，具有重要的意義。二、開發(fā)目標(biāo)和任務(wù)本項(xiàng)目的主要目標(biāo)是設(shè)計(jì)和開發(fā)一個(gè)基于STM32F103C8T6單片機(jī)的步進(jìn)式加熱爐過程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)需要完成以下任務(wù)：1.通過控制加熱器的加熱功率來實(shí)現(xiàn)加熱爐的溫度控制以及比例、積分、微分（PID）等控制算法的實(shí)現(xiàn)。2.通過LCD顯示屏實(shí)時(shí)顯示溫度曲線和PID控制參數(shù)，方便學(xué)生進(jìn)行調(diào)試與控制。3.通過串口與上位機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)溫度走勢(shì)圖的繪制及數(shù)據(jù)傳輸。4.通過按鈕和觸摸屏等交互方式，方便學(xué)生進(jìn)行操作與控制。三、開發(fā)進(jìn)展1.硬件部分目前，硬件部分的開發(fā)已經(jīng)完成了部分。具體完成的內(nèi)容包括：1）硬件原理圖設(shè)計(jì)完成了系統(tǒng)硬件的原理圖設(shè)計(jì)，包括電源、AD轉(zhuǎn)換、溫度測(cè)量、繼電器控制、LCD屏幕顯示等模塊的電路設(shè)計(jì)。2）電路板設(shè)計(jì)與制作完成了系統(tǒng)電路板的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了PCB的制作和元器件的安裝。3）基于STM32的程序開發(fā)編寫了基于STM32的嵌入式程序，完成了系統(tǒng)功能模塊的編寫和調(diào)試。2.軟件部分目前，軟件部分的開發(fā)進(jìn)展比較順利，主要完成了以下內(nèi)容：1）系統(tǒng)識(shí)別和初始化系統(tǒng)啟動(dòng)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)和硬件初始化工作，包括溫度傳感器的初始化、LCD顯示屏的初始化、按鍵檢測(cè)、UART串口初始化等工作。2）溫度采集通過溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱爐溫度的采集，并通過串口將溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)進(jìn)行顯示。3）PWM輸出控制通過PWM輸出，控制加熱器的加熱功率，進(jìn)而通過PID控制算法控制加熱爐溫度。4）PID控制算法實(shí)現(xiàn)比例、積分、微分（PID）控制算法，通過實(shí)時(shí)計(jì)算誤差量來實(shí)現(xiàn)溫度的控制，同時(shí)將PID參數(shù)實(shí)時(shí)顯示在LCD顯示屏上。3.未來計(jì)劃未來計(jì)劃主要包括以下幾個(gè)部分：1）完善系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，并進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證。2）進(jìn)一步完善系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，并進(jìn)行關(guān)鍵模塊的優(yōu)化和完善。3）進(jìn)行系統(tǒng)功能測(cè)試和性能測(cè)試，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行修正和改進(jìn)，從而達(dá)到更好的效果。4）開發(fā)上位機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的顯示、曲線繪制、數(shù)據(jù)記錄等功能，提高系