渗碳、碳氮共渗是应用最为广泛的化学热处理工艺，随着现代工业对零件热处理要求的提高，工人凭借经验观察渗碳层深度从而调节渗剂通入量的传统方法，已不能满足碳势精确控制的要求，所以碳势控制仪表的需求量增加。然而，进口碳控仪价格昂贵、维修费用高，国产碳控仪具有通用性较差、动态响应慢等缺陷。因此，设计性价比高、通用性强、响应快的碳控仪对推动热处理技术的发展具有重要意义。　　 本研究以Atmega1280单片机为核心，模块化设计仪表的硬件和软件，并完成样机调试。主要的研究工作如下:　　 首先确定温度和碳势控制的算法。在详细分析普通PID算法的基础上，提出将此次误差和上次误差取加权平均值后，再进行增量式PID运算的方法。在matlab环境中，对温度和碳势模型进行仿真实验，动态响应曲线表明改进后系统的动态响应速度快，稳态误差小。　　 然后，设计模拟量输入、控制输出、数据存储、人机接口等硬件电路。设计程控放大电路实现热电偶信号调理，通过软件控制放大倍数，增强了仪表的通用性;设计PWM波转4～20mA电路实现丙烷输出控制，在传统电路的基础上增加稳压电路、MOSFET管及其驱动电路，提高了输出电流的精确性和稳定性;采用大容量存储器AT45DB161D存储多种工艺参数类型，满足渗碳零件多品种、多工艺的需求。　　 同时，设计信号采集和处理、控制输出、串口通讯等软件模块。采用分段线性插值法计算采集量，提高其准确性，并且该方法只需要存储曲线分段点处的分度表，节约大量的内存空间;采用RS485串口通讯对碳控仪实时监控，并制定合理的数据帧和数据域格式，给用户提供友好的人机操作界面;调节单片机输出PWM波的占空比，改变碳势输出电路的电流值，进而控制电动阀开度，改变丙烷通入量，方法简单、可行性高。　　 最后，对碳势控制仪表样机进行了调试，结果表明:研究开发的碳控仪表应用效果好，可靠性和精度高，满足各项设计指标要求。研究成果具有较高的工程应用价值，值得向热处理厂推广使用。