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1、本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))論文題目:?jiǎn)纹瑱C(jī)在小型開水鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用論文題目:?jiǎn)纹瑱C(jī)在小型開水鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用學(xué)生姓名:學(xué)生姓名: 所在院系:所在院系: 機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院所學(xué)專業(yè):所學(xué)專業(yè): 電氣工程及其自動(dòng)化電氣工程及其自動(dòng)化導(dǎo)師姓名:導(dǎo)師姓名:完成時(shí)間:完成時(shí)間:摘摘 要要本系統(tǒng)是基于單片機(jī)的水暖鍋爐控制,在設(shè)計(jì)中主要有水位檢測(cè)、溫度檢測(cè)、壓力檢測(cè)、按鍵控制、水溫控制、水位控制、循環(huán)控制、壓力控制、顯示部分、故障報(bào)警等幾部分組成來實(shí)現(xiàn)供暖控制。主要用水位傳感器檢測(cè)水位,用數(shù)字溫度傳感器 ds18b20 來檢測(cè)水溫,用五個(gè)控制按鍵來實(shí)現(xiàn)按健控制,用三位 led 顯示器來
2、完成顯示部分,用變頻器來控制循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速,用壓力傳感器檢測(cè)鍋爐內(nèi)部壓力。并且通過模數(shù)轉(zhuǎn)換把這些信號(hào)送入單片機(jī)中。把這些信號(hào)與單片機(jī)中內(nèi)部設(shè)定的值相比,以判斷單片機(jī)是否需要進(jìn)行相應(yīng)的操作,即是否需要打開鼓風(fēng)機(jī),是否需要開啟補(bǔ)水泵,是否需要加快循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速等操作,從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)自動(dòng)控制的目的。本設(shè)計(jì)用單片機(jī)控制易于實(shí)現(xiàn)鍋爐供暖、而且有造價(jià)低、程序易于調(diào)試、一部分出現(xiàn)故障不會(huì)影響其他部分的工作、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞: : 單片機(jī),傳感器,水位,溫度,自動(dòng)控制 based scm design of heating boiler controlled syetemabstractthe sy
3、stemic design bases controller of cms water heating of a boiler , it mostly makes up of measuring water level ,measuring a water temperature ,controlling a keys-press ,controlling a water temperature ,controlling water level ,controlling circulate ,controlling pressure ,showing a part ,giving an ala
4、rm order to realize heating controller ,the design adopts single-chip microcomputer to control boiler heating .it mostly uses a temperature sensor ds18b20 to measure water temperature ,uses water level sensor to measure water level , uses a transducer to control cycle pumps rotate speed ,uses five k
5、eys-press to control key-press ,uses three light-emitting diodes display to finish a display parts ,uses a transducer to control rotate speed of cycle pump ,uses a press transducer to measure press in the boiler .it sends those signals to scm through modulus ,and hold those signals to compare with e
6、nactment in the scm to judge whether scm need to carry through relevant operation namely ,whether it needs to open a fan ,whether it needs to turn on a water pump ,whether it needs to quicken rotate speed of a cycle pump and so on .consequently ,it finishes an aim of scm auto-controller .the design
7、makes use of the scm to control boiler which is easy to realize boiler heating ,it is cheap to manufacture ,it is easy to debug its procedure .when a part is in trouble ,it does not infect others and it is convenience to mend ,it is widely to use many of areas.keywords: single-chip microcomputer, tr
8、ansducer ,water level , temperature , auto-control目目 錄錄1 緒論 .52 系統(tǒng)總體方案.52.1 系統(tǒng)框圖.52.2 系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)方案.53 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).63.1 單片機(jī)的配置 .63.2 溫度傳感器.73.3 顯示部分.83.4 變頻器.83.5 水位傳感器.93.6 a/d 轉(zhuǎn)換器 .93.7 壓力傳感器.94 系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) .104.1 系統(tǒng)的總體原理圖.104.2 單片機(jī)控制系統(tǒng)的流程圖 .104.3 電源電路.124.4 溫度控制系統(tǒng) .124.5 循環(huán)泵控制部分.134.6 水位控制系統(tǒng) .134.7 壓力控制系統(tǒng) .
9、154.8 鍵盤部分.154.9 驅(qū)動(dòng)部分電路 .154.10 顯示部分電路.164.11 自動(dòng)報(bào)警電路.165 結(jié)束語.17致謝 17參考文獻(xiàn).18附頁.191 緒論緒論傳統(tǒng)的控制方式不能進(jìn)行遠(yuǎn)距離的集中控制,自動(dòng)化程度低,調(diào)節(jié)精度差,單靠人工操作已不能適應(yīng)。由于被控對(duì)象和過程的非線性、時(shí)變性,多參數(shù)間的強(qiáng)耦合、隨機(jī)干擾等因素,使得建立被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型變得很困難。在這些復(fù)雜的系統(tǒng)面前,傳統(tǒng)的控制方法無法滿足控制精度,而且系統(tǒng)穩(wěn)定性差。使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)供暖鍋爐溫度控制,具有較高的實(shí)用價(jià)值和優(yōu)越性等特點(diǎn)。采用低功耗數(shù)字溫度傳感器進(jìn)行溫度測(cè)控,可大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方案,系統(tǒng)性能也更穩(wěn)定;采用光電管測(cè)
10、控水位,可有效保證水位的自動(dòng)控制,保證水質(zhì)無污染,能更好地對(duì)鍋爐進(jìn)行自動(dòng)化控制;單片機(jī)不僅有體積小,安裝方便,功能較齊全等優(yōu)點(diǎn),不僅使控制系統(tǒng)大大的簡(jiǎn)化而且其強(qiáng)大的功能穩(wěn)定的輸出都將保證鍋爐正常供氣供暖,保證安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。2 系統(tǒng)總體方案系統(tǒng)總體方案2.1 系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖本系統(tǒng)主要有水位檢測(cè)、溫度檢測(cè)、按鍵控制、水溫控制、水位控制、循環(huán)控制、顯示部分、故障報(bào)警等幾部分組成來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制,系統(tǒng)框圖如圖1 所示。2.2 系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)方案系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)方案本系統(tǒng)采用 51 系列單片機(jī) at89s51 控制鍋爐供暖,系統(tǒng)采用手動(dòng)和自動(dòng)兩種。主要是單片機(jī)自動(dòng)控制,設(shè)置有手動(dòng)/自動(dòng)切換。包括利用溫度控制
11、,補(bǔ)水泵控制、循環(huán)泵控制、故障報(bào)警。在溫度控制部分,用數(shù)字溫度傳感器的值送入單片機(jī)與單片機(jī)內(nèi)部設(shè)定值單片機(jī)按鍵控制部分溫度檢測(cè)部分水位檢測(cè)部分故障報(bào)警部分溫度控制部分補(bǔ)水控制部分循環(huán)控制部分led 顯示部分圖 1 系統(tǒng)框圖進(jìn)行比較。設(shè)定溫度 1 為低水位控制位,溫度 2 為高水位控制位,在當(dāng)溫度低于給定溫度 1 時(shí),蒸汽閥打開給水加熱;當(dāng)溫度高于給定溫度 2 時(shí),系統(tǒng)報(bào)警。在補(bǔ)水部分,用水位傳感器來檢測(cè)水位,當(dāng)鍋爐汽包水位低于規(guī)定的最低水位時(shí)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警,指示燈亮,繼電器線圈得電,電磁閥打開,水泵開始注水;爐內(nèi)的水位到達(dá)或超過規(guī)定的最高水位時(shí)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警,指示燈亮,線圈失電,電磁閥閉合,停止注
12、水。故障報(bào)警部分,當(dāng)發(fā)生故障時(shí)指示燈亮,報(bào)警零響。在循環(huán)控制部分當(dāng)水溫值在設(shè)定值內(nèi),則開啟循環(huán)泵。當(dāng)循環(huán)泵 1 出現(xiàn)故障時(shí),報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警,單片機(jī)接收到信號(hào),備用的循環(huán)泵 2 開始代替循環(huán)泵 1工作。在故障報(bào)警部分,當(dāng)溫度控制部分、補(bǔ)水泵部分、循環(huán)泵部分出現(xiàn)故障時(shí),報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警。 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)從經(jīng)濟(jì)性,電路結(jié)構(gòu),系統(tǒng)性能等多方面考慮。選用如下元器件,數(shù)字溫度傳感器 ds18b20,壓力傳感器 pt125,單片機(jī) at89s51,led 數(shù)碼管,變頻器,光敏三極管,若干繼電器用來控制風(fēng)機(jī),水泵循環(huán)泵等。3.1 單片機(jī)的配置單片機(jī)的配置at89s51 是一個(gè)低功耗,高性能 cm
13、os 8 位單片機(jī),片內(nèi)含 4k bytes isp(in-system programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 flash 只讀程序存儲(chǔ)器,器件采用 atmel 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造,兼容標(biāo)準(zhǔn) mcs-51 指令系統(tǒng)及 80c51 引腳結(jié)構(gòu),芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 isp flash 存儲(chǔ)單元,功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 at89s51 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。at89s51 具有如下特點(diǎn):40 個(gè)引腳,4k bytes flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器,128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ram) ,32 個(gè)外部雙向輸入/輸
14、出(i/o)口,5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2 層中斷嵌套中斷,2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2 個(gè)全雙工串行通信口,看門狗(wdt)電路,片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 此外,at89s51 設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為 0hz 并可通過軟件設(shè)置省電模式??臻e模式下,cpu 暫停工作,而 ram 定時(shí)計(jì)數(shù)器,串行口,外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作,掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 ram 的數(shù)據(jù),停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有 pdip、tqfp 和 plcc 等三種封裝形式,以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。at89s51 具有以下特點(diǎn):*與 mcs-51 微控制器產(chǎn)品系列兼容。*片內(nèi)有 4kb 可在線重復(fù)編程的快閃
15、擦寫存儲(chǔ)器。*32 條可編程 i/o 線。*程序存儲(chǔ)器具有三級(jí)加密保護(hù)。*可編程全全雙工串行通道。*空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲(chǔ)內(nèi)容。*而且與 87c51 系列的引腳也完全兼容。3.2 溫度傳感器溫度傳感器 本系統(tǒng)采用的是美國(guó) dallas 半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器 ds18b20,與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比,它能直接讀出被測(cè)度數(shù),并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 9-12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。ds18b20 的性能特點(diǎn):*獨(dú)特的單線接口僅需一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信;*多個(gè) ds18b20 可以并聯(lián)在唯一的三線上,實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能;*無須外部器件;*可通過數(shù)據(jù)線
16、供電,電壓范圍為 3.0-5.5v;*零待機(jī)功耗;*溫度以 9 或 12 位數(shù)字量讀出;*用戶還可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置;*報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過程序限定溫度(溫度報(bào)警條件)的器件;*負(fù)電壓特性,電源極性接反時(shí),溫度計(jì)不會(huì)因?yàn)榘l(fā)熱而燒毀,但不能正常工作。dsl8b20 的引腳如圖 3 所示。此外 dsl8b20 數(shù)字溫度計(jì)提供 9 位(二進(jìn)制)溫度讀數(shù),指示器件的溫度。信息經(jīng)過單線接口送入 dsl8b20 或從 dsl8b20 送出,因此從主機(jī) cpu 到 dsl8b20 僅需一條線(和地線)。dsl8b20 的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。因?yàn)槊恳粋€(gè) dsl8b20 在出
17、廠時(shí)已經(jīng)給定了唯一的序號(hào),因此任意多個(gè) dsl8b20 可以存放在同一條單線總線上。這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件。dsl8b20 的測(cè)量范圍從-55 攝氏度到+125 攝氏度,增量值為 0.5 攝氏度,可在 ls(典型值)內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。每一個(gè) dsl8b20 包括一個(gè)唯一的 64 位長(zhǎng)的序號(hào),該序號(hào)值存放在 dsl8b20 內(nèi)部的 rom(只讀存貯器)中。開始 8 位是產(chǎn)品類型編(dsl8b20 編碼均為 10h)。接著的 48 位是每個(gè)器件唯一的序號(hào)。最后 8 位是前圖 2 ds18b20 引角圖面 56 位的 crc(循環(huán)冗余校驗(yàn))碼。dsl8b20 中還有用于存儲(chǔ)測(cè)得的溫
18、度值的兩個(gè) 8 位存貯器 ram,編號(hào)為 0 號(hào)和 1 號(hào)。1 號(hào)存貯器存放溫度值的符號(hào),如果溫度為負(fù)(攝氏度),則 1 號(hào)存貯器 8 位全為 1,否則全為 0。0 號(hào)存貯器用于存放溫度值的補(bǔ)碼,lsb(最低位)的 1 表示 0.5 攝氏度。將存貯器中的二進(jìn)制數(shù)求補(bǔ)再轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)并除以 2 就得到被測(cè)溫度值(-55 攝氏度-125 攝氏度) )。每只d518b20 都可以設(shè)置成兩種供電方式,即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式。采取數(shù)據(jù)總線供電方式可以節(jié)省一根導(dǎo)線,但完成溫度測(cè)量的時(shí)間較長(zhǎng),采取外部供電方式則多用一根導(dǎo)線,但測(cè)量速度較快,輸出數(shù)據(jù)見下表。表 1 ds18b20 溫度數(shù)據(jù)關(guān)系表溫度
19、數(shù)據(jù)輸出(二進(jìn)制)數(shù)據(jù)輸出(十六進(jìn)制)+1250000 0111 1101 000007d0+850000 0101 0101 00000550+25.06250000 0001 1001 00010191+10.1250000 0000 1010 001000a2+0.50000 0000 0000 1000000800000 0000 0000 00000000-0.51111 1111 1111 1000fff8-10.1251111 1111 0101 1110ff5e-25.06251111 1110 0110 1111fe6f-551111 1100 1001 0000fc903.
20、3 顯示部分顯示部分 在單片機(jī)系統(tǒng)中,通常用 led 數(shù)碼顯示模塊來顯示各種數(shù)字或符號(hào)。由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、光電轉(zhuǎn)換效能高、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn),因此使用非常廣泛。3.4 變頻器變頻器在本系統(tǒng)中我們選用 abb 公司的 acs600 變頻器。acs600 變頻器具有很寬的功率范圍(2.23000kw)可以滿足本設(shè)計(jì)的要求 75kw 和 3kw,優(yōu)良的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制,并具有完整的保護(hù)功能以及靈活的編程能力。其重要特性如下:* 無與倫比的電機(jī)速度及轉(zhuǎn)矩控制,電機(jī)辨識(shí)運(yùn)行及速度自我微調(diào)功能。* 內(nèi)置 pid 控制器,降低了您的投資成本。* 工具軟件對(duì)傳動(dòng)的全方位支持,acs 600
21、singledrive 能在幾毫秒內(nèi)測(cè)出電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和狀態(tài),所以在任何狀態(tài)下都能立即起動(dòng),無起動(dòng)延時(shí)。* 零轉(zhuǎn)速下,不需速度反饋就能提供電機(jī)滿轉(zhuǎn)矩。* acs 600 singledrive 能夠提供可控且平穩(wěn)的最大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,可達(dá)到 200%的額定轉(zhuǎn)矩。* 不需特殊硬件的磁通制動(dòng)模式可以提供最大的制動(dòng)力矩。* 在磁通優(yōu)化模式下,電機(jī)磁通自動(dòng)適應(yīng)于不同的負(fù)載以提高效率同時(shí)降低電機(jī)的噪音,變頻器和電機(jī)的總效率可提高 1%-10%。* dtc 直接轉(zhuǎn)矩控制,從零速開始不使用電機(jī)軸上的脈沖碼盤反饋就可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度和轉(zhuǎn)矩的精確控制。* 開環(huán)轉(zhuǎn)矩階躍上升時(shí)間小于 5 毫秒,而不帶速度傳感器的磁通矢量控
22、制變頻器的開環(huán)轉(zhuǎn)矩階躍上升時(shí)間卻多于 100 毫秒。3.5 水位傳感器水位傳感器用發(fā)光二極管和光敏三極管 3du 組合來檢測(cè)水位。3.6 a/da/d 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器采用常見的 adc0808。adc0808 是帶有 8 位 a/d 轉(zhuǎn)換器、8 路多路開關(guān)以及與微型計(jì)算機(jī)兼容的控制邏輯的 cmos 組件,其轉(zhuǎn)換方法為逐次逼近型。在 a/d 轉(zhuǎn)換器內(nèi)部含有一個(gè)高阻抗斬波穩(wěn)定比較器,一個(gè)帶有模擬開關(guān)樹組的256 電阻分壓器,以及一個(gè)逐次逼近型寄存器。8 路的模擬開關(guān)由地址鎖存器和譯碼器控制,可以在 8 個(gè)通道中任意訪問一個(gè)通道的模擬信號(hào)。由于多路開關(guān)的地址輸入部分能夠進(jìn)行鎖存和譯碼,而且三態(tài) ttl
23、 輸出也可以鎖存,所以它易于與微型計(jì)算機(jī)接口直接相連。 3.7 壓力傳感器壓力傳感器設(shè)計(jì)采用高溫高壓壓力變送器 pt125 來采集蒸汽室氣壓,pt125 常應(yīng)用于橡膠、塑料、滌綸錦綸、聚脂、蒸汽等高溫的精確測(cè)量和控制。其常用參數(shù)如下:*量 程:01-450mpa*綜合精度:0.1%fs 0.2%fs 0.5%fs 1.0%fs*輸 出 :05v *工作溫度:-10200-450;*供電電壓: 936 v(24vdc)*長(zhǎng)期穩(wěn)定性:0.1%fs/年*負(fù)載阻抗:電流型最大 800 電壓型 50k 以上*絕緣電阻:大于 2000m 100vdc*振動(dòng)影響:對(duì)于 20hz-1khz 的機(jī)械振動(dòng),輸出變
24、化小于 0.1%fs*密封等級(jí):ip65*信號(hào)引出:六芯鍍金進(jìn)口接插件*螺紋連接:1/2-20unf4 系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.1 系統(tǒng)的總體原理圖系統(tǒng)的總體原理圖系統(tǒng)的總體原理圖如圖 3 所示。4.2 單片機(jī)控制系統(tǒng)的流程圖單片機(jī)控制系統(tǒng)的流程圖單片機(jī)控制系統(tǒng)模擬量處理子程序、溫度控制部分子程序、循環(huán)系統(tǒng)控制子程序、補(bǔ)水泵選擇子程序、故障診斷與報(bào)警處理。它的流程圖如圖 4 所示。狀態(tài)及 pid 初始化模擬量處理子程序溫度控制部分子程序循環(huán)系統(tǒng)控制子程序補(bǔ)水泵選擇子程序故障診斷與報(bào)警處理圖4 控制流程圖開始c1d2g10e4dp5b6a7f98c1d2g10e4dp5b6a
25、7f98c1d2g10e4dp5b6a7f98c1d2g10e4dp5b6a7f98a1b2qa3qb4qc5qd6gnd7clk8clr9qe10qf11qg12qh13vcc14a1b2qa3qb4qc5qd6gnd7clk8clr9qe10qf11qg12qh13vcc14a1b2qa3qb4qc5qd6gnd7clk8clr9qe10qf11qg12qh13vcc14a1b2qa3qb4qc5qd6gnd7clk8clr9qe10qf11qg12qh13vcc14vcc123123spq4901510uc1d1d2d3r11kr21kr31kds18b20ds18b20p1.01p1.
26、12p1.23p1.34p1.45p1.5/mosi6p1.6/miso7p1.7/sck8rest9p3.0/rxd10p3.1/txd11p3.2/int012p3.3/int113p3.4/t014p3.5/t115p3.6/wr16p3.7/rd17xtal 218xtal 119gnd20p2.021p2.122p2.223p2.324p2.425p2.526p2.627p2.728psen29ale /prog30ea/vpp31p0.732p0.633p0.534p0.435p0.336p0.237p0.138p0.039vcc40at89s51km1km2km31ks1s2s3
27、s4q1q2q3c3s5r5r6r7r8r9r10r14r15r18in-026msb2-1212-2202-3192-4182-582-6152-714lsb2-817eoc7add-a25add-b24add-c23ale22ref(-)16enable9start6ref(+)12clock10adc0808gndpt125dc24v5vc412mh zkm4r11r12r13d5d6d7d8d9d105.1k1k4.7k4.7k4.7k1k1k30p30pgndkm5km65.1kkm8km7q129015q119015q109015q99015q89015q79015q69015q5
28、9015圖 3 系統(tǒng)原理圖4.3 電源電路電源電路系統(tǒng)工作電壓為 5v,電流 1.5a。采用原邊交流 220v,副邊 10v 的變壓器,經(jīng)橋式整流,1000uf 電容濾波,7805 穩(wěn)壓,可使電源滿足求。其原理圖如圖5 所示。bc191000u/25vc201000u/25v1234in4007c210.017805max496220v5v 圖 5 電源原理圖4.4 溫度控制系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)傳感器是“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置”,它通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。溫度傳感器ds18b20 將檢測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)由單片機(jī)的 p2.7 口送入。由單片機(jī)at89s51
29、 進(jìn)行運(yùn)算,換算出測(cè)量溫度,即水溫。它與設(shè)定溫度相比較,從而控制繼電器的通斷即(控制蒸汽電磁閥的通斷)及報(bào)警系統(tǒng)的開閉。當(dāng)水溫高于設(shè)定溫度時(shí)蒸汽閥關(guān),水溫剛低于設(shè)定溫度時(shí),蒸汽閥并不會(huì)立即導(dǎo)通,只有當(dāng)水溫底于設(shè)定溫度 1 時(shí),蒸汽閥才會(huì)導(dǎo)通,給水加熱。若水溫繼續(xù)下降,低于設(shè)定溫度 2 時(shí),報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警。溫度控制部分。檢測(cè)溫度在設(shè)定值 1?開蒸汽閥檢測(cè)溫度在設(shè)定值 2?故障報(bào)警nyy圖 6 溫度控制流圖圖程圖)開始返回將檢測(cè)到室外溫度、出水溫度、回水溫度與設(shè)定溫度相比較,從而控制繼電器的通斷及報(bào)警系統(tǒng)的開閉。系統(tǒng)框圖如 6 所示。4.5 循環(huán)泵控制部分循環(huán)泵控制部分本系統(tǒng)用兩臺(tái)循環(huán),一臺(tái)工作一臺(tái)
30、備用。循環(huán)泵部分的子程序部分當(dāng)出水溫度和回水溫度在規(guī)定范圍之內(nèi),開啟循環(huán)泵 1,有變頻器控制。使鍋爐內(nèi)水循環(huán)達(dá)到供暖。當(dāng)循環(huán)泵 1 出現(xiàn)故障時(shí),用備用的循環(huán)泵 2。循環(huán)泵 1 出現(xiàn)故障即是出水溫度與回水溫度的差值非常大即設(shè)定的最大溫差時(shí),循環(huán)泵故障報(bào)警,改用循環(huán)泵 2 來替代循環(huán)泵 1 工作。被替代的泵在循環(huán)順序中可以自動(dòng)跳過,順沿循環(huán). 在循環(huán)泵投入或切除的轉(zhuǎn)換過程中需要單片機(jī)對(duì)變頻器的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行控制,同時(shí)為了增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性,避免頻繁投切循環(huán)泵,在轉(zhuǎn)換過程中要有一段時(shí)間間隙。溫差為給定停止循環(huán)泵。循環(huán)框圖如圖 7 所示。4.6 水位控制系統(tǒng)水位控制系統(tǒng)水位檢測(cè)是通過 3 對(duì)高亮二極管和光
31、敏三極管分別安裝在 3 個(gè)不同的位置,由上至下四個(gè)輸出端口分別接單片機(jī)的 p0.0、p0.1、p0.2 口,實(shí)時(shí)對(duì)鍋爐里的水位進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)水位到達(dá)某一光敏三極管的位置時(shí),其輸出端口就向單片機(jī)輸出高電平;當(dāng)水位低于此光敏三極管的位置時(shí),其輸出端口就向單片機(jī)輸出低電平。由上至下的第一個(gè)位置為水位上限報(bào)警線,即當(dāng)水位高于此位置時(shí),開水房控制系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警,提醒工作人員注意,加水電磁閥有可能出故障;第二個(gè)位置是自動(dòng)停止加水線,即當(dāng)水位高于此位置時(shí),控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉加水電磁閥,停止加水;第三個(gè)位置是自動(dòng)加水線,即當(dāng)水位低于此位置時(shí),圖 7 循環(huán)控制流程圖 循環(huán)泵有故障嗎?溫差為設(shè)定值嗎?開啟循環(huán)泵1
32、溫度檢測(cè)ynn循環(huán)泵 2 工作y開始返回控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)接通加水電磁閥,開水加水;單片機(jī)輸出控制端 p2.3 和 p0.4 分別接繼電器 km3 和 km4 線圈,繼電器觸點(diǎn)的動(dòng)作受單片機(jī)控制,從而對(duì)變頻器和補(bǔ)水泵形成自動(dòng)控制。提醒工作人員注意,加水電磁閥可能出故障。當(dāng)一臺(tái)補(bǔ)水泵出現(xiàn)故障時(shí),系統(tǒng)報(bào)警,另一臺(tái)備用的補(bǔ)水泵開始工作,3du實(shí)用電路圖如圖 8 所示。水位控制流程框圖如圖 9 所示。圖圖 圖 8 水位監(jiān)測(cè)電路圖補(bǔ)水泵 1 有故障嗎?水位下限水位嗎?開啟補(bǔ)水泵 1 進(jìn)行補(bǔ)水水位檢測(cè)ynn補(bǔ)水泵 2 工作y開始返回檢測(cè)水位為上限水位嗎?補(bǔ)水泵 1 停止補(bǔ)水yn檢測(cè)水位為上限水位嗎?補(bǔ)水泵 2
33、 停止補(bǔ)水yn圖 9 水位控制流程圖故障報(bào)警4.7 壓力控制系統(tǒng)壓力控制系統(tǒng) 當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)到的壓力值比單片機(jī)內(nèi)部設(shè)定的壓力值大時(shí),停止補(bǔ)水系統(tǒng)和關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)。設(shè)計(jì)中將 adc0808 作為一個(gè)外部擴(kuò)展的并行 i/o 口,直接由單片機(jī)的 p2.0 脈沖啟動(dòng)其 a/d 轉(zhuǎn)換,pt125 輸出的模擬信號(hào)送入 in.0 端。而其他輸入口端均無效,所以將 adda-b-c 端均置零。收發(fā)數(shù)據(jù)則由中斷處理程序來完成,所以除將 eoc 狀態(tài)端的狀態(tài)信號(hào)送至外部中斷口 1 端以共向cpu 提出中斷請(qǐng)求。如果壓力值超出預(yù)設(shè)值時(shí),單片機(jī) p2.2 輸出信號(hào)控制繼電器 km8 從而控制泄壓閥動(dòng)作,保證鍋爐正常安全
34、運(yùn)行,控制電路如圖。 圖 10 壓力控制系統(tǒng)電路圖4.8 鍵盤部分鍵盤部分按鍵控制電路由 4 個(gè)開關(guān)組成,分別接在單片機(jī) p1.0p1.3 口。它由 4 個(gè)常開按鍵構(gòu)成,直接與單片機(jī) i/o 口相連,另一端與地相接。當(dāng)按鍵閉合時(shí),單片機(jī)與之相連的端口變?yōu)榈碗娖?。s1 作為多功能鍵由軟件設(shè)置可用于多種功能的轉(zhuǎn)換。當(dāng)用于溫度調(diào)節(jié)時(shí),4 個(gè)開關(guān)分別用于調(diào)整溫度的上下限值,以及控制溫度的輸出。其中 s1 為多功能鍵,有軟件設(shè)置,長(zhǎng)按 s1 后可對(duì)兩個(gè)溫度設(shè)置的設(shè)定。選定設(shè)置目標(biāo)后,第一次按下用于顯示采集的溫度,第二次按下則進(jìn)行溫度的上限調(diào)整,第三次按下進(jìn)行溫度的下限調(diào)整,第四次按下則進(jìn)行采集溫度的顯示
35、構(gòu)成循環(huán)。s2 可以進(jìn)行移位調(diào)整,第一次顯示個(gè)位,第二次顯示十位。s3 用于增加一個(gè)數(shù),按下一次在原基礎(chǔ)之上加 1,這個(gè)值在 0-9-0 之間變化。s4 用于減少一個(gè)數(shù),按下一次在原基礎(chǔ)之上減 1,這個(gè)值在 9-0-9 之間變化8。對(duì)壓力的調(diào)節(jié)也是如此。4.9 驅(qū)動(dòng)部分電路驅(qū)動(dòng)部分電路in-026msb2-1212-2202-3192-4182-582-6152-714lsb2-817eoc7add-a25add-b24add-c23ale22ref(-)16enable9st art6ref(+)12clock10adc0808gndpt 125dc24v5vp1.01p1.12p1.23p
36、1.34p1.45p1.5/mosi6p1.6/miso7p1.7/sck8rest9p3.0/rxd10p3.1/txd11p3.2/int012p3.3/int113p3.4/t014p3.5/t115p3.6/wr16p3.7/rd17xtal 218xtal 119gnd20p2.021p2.122p2.223p2.324p2.425p2.526p2.627p2.728psen29ale /prog30ea/vpp31p0.732p0.633p0.534p0.435p0.336p0.237p0.138p0.039vcc40at89s51gndq99015繼電器的驅(qū)動(dòng)用 8550pnp
37、型三極管。因 at89s51 上電復(fù)位時(shí),p0,p1,p2,p3 口為高電平,此時(shí) pnp 型三極管基極接高電平,三極管截止,繼電器處于斷開狀態(tài),可使單片機(jī)正常復(fù)位。在 pnp 型三極管發(fā)射極接二級(jí)管4007,可防止三極管斷開瞬間,繼電器電流不能突變,使三極管造成損壞。4.10 顯示部分電路顯示部分電路由單片機(jī) at89s51 控制,移位寄存器 74ls164 和共陽 7 段 led 組成。89s51 的串行口 rxd 和 txd 為一個(gè)全雙工串行通信口,但工作在方式 0 下可作同步移位寄存器,其數(shù)據(jù)由 rxd(p3.0)串行輸出或輸入;而同步移位時(shí)鐘由 txd(p3.1)端串行輸出,在同步時(shí)
38、鐘作用下,實(shí)現(xiàn)同串行到并行的數(shù)據(jù)通信。在不需要使用串行通信的場(chǎng)合,利用串行口加芯片 74hc164 就可構(gòu)成一個(gè)并行輸入輸出口。數(shù)據(jù)顯示采用共陽數(shù)碼管,其共陽端接高電平,三個(gè)二極管起到限流作用??赏ㄟ^軟件按鍵等設(shè)置顯示溫度、壓力等數(shù)值,顯示原理圖如圖 12 所示。圖 12 顯示原理圖4.114.11 自動(dòng)報(bào)警電路自動(dòng)報(bào)警電路鍋爐上限極限水位報(bào)警,爐內(nèi)的水位到達(dá)上限極限水位時(shí)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警,指示燈亮。鍋爐下限極限水位報(bào)警,爐內(nèi)的水位到達(dá)下限極限水位時(shí)系統(tǒng)發(fā)出c1d2g10e4dp5b6a7f98c1d2g10e4dp5b6a7f98c1d2g10e4dp5b6a7f98c1d2g10e4dp5b6
39、a7f98a1b2qa3qb4qc5qd6gnd7clk8clr9qe10qf11qg12qh13vcc14a1b2qa3qb4qc5qd6gnd7clk8clr9qe10qf11qg12qh13vcc14a1b2qa3qb4qc5qd6gnd7clk8clr9qe10qf11qg12qh13vcc14a1b2qa3qb4qc5qd6gnd7clk8clr9qe10qf11qg12qh13vcc14p3.1p3.0vccgnd報(bào)警,指示燈亮。鍋爐內(nèi)壓力過高報(bào)警,壓力傳感器檢測(cè)到鍋爐內(nèi)壓力高于設(shè)定值時(shí)發(fā)出報(bào)警后。循環(huán)泵故障報(bào)警,當(dāng)循環(huán)泵開啟后,出水與回水溫度的差值很大,認(rèn)為循環(huán)泵故障,報(bào)警系統(tǒng)報(bào)
40、警。5 結(jié)束語結(jié)束語本系統(tǒng)介紹了單片機(jī)在水暖鍋爐中的應(yīng)用,采用數(shù)字溫度傳感器、光敏三極管、壓力傳感器使硬件系統(tǒng)大為簡(jiǎn)化。系統(tǒng)精度高,具有良好的人機(jī)交互功能。并設(shè)有超溫、超水位、循環(huán)泵失靈等故障報(bào)警,有問題立即就能發(fā)現(xiàn)。通過自動(dòng)調(diào)節(jié)控制溫度并實(shí)現(xiàn)鍋爐內(nèi)溫度和水位的自動(dòng)控制。保護(hù)溫度控制在設(shè)定值上正常運(yùn)行不需要人工干預(yù),操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度小。致謝致謝本文是在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下完成的。指導(dǎo)老師具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),在治學(xué)及做人方面使我受益匪淺。衷心感謝老師對(duì)我的關(guān)心指導(dǎo)和幫助。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 謝自美,電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試j.華中科技大學(xué)出版社,2003,2 2 楊國(guó)志,王立峰,楊東
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43、jmp main org 0030hmain: clr p3.6 mov p0,#0ffh acall ql; mov 3bh ,#95 main1: mov 3bh,#95 acall wendu ;溫度轉(zhuǎn)換子程序 acall disp acall wencpm ;溫度比較子程序 acall shuicpm ;水位檢測(cè)子程序 acall baojing ;報(bào)警子程序 acall delay2 ajmp main1; wencpm: mov a,37h ;溫度比較子程序 clr c subb a,3bh jc bbb1 setb p2.1 ;關(guān)蒸氣閥 clr 20h.0 acall ok2 b
44、bb1: mov a,37h add a,#10 clr c subb a,3bh jnc ok2; clr p2.1;低與設(shè)定溫度 10 度開蒸汽閥 mov a,37h add a,#20 clr c subb a,3bh jnc ok2 clr p2.1;低與設(shè)定溫度 20 度開蒸汽閥 setb 20h.0 retok2: clr 20h.0 ret;水位檢測(cè)子程序shuicpm:mov a,p1 anl a,#0fh mov 30h,#0fh ;00001111 cjne a,30h,aaa1 setb p2.0 setb 20h.1 ;setb 水位狀態(tài)標(biāo)志位 ajmp out2aaa
45、1: mov 30h,#0eh ;00001110 cjne a,30h,aaa2 setb p2.0 clr 20h.1 ajmp out2aaa2: mov 30h,#0ch ;00001100 cjne a,30h,aaa3 clr 20h.1 clr p2.0 ajmp out2aaa3: mov 30h,#08h ;00001000 cjne a,30h,aaa4 clr p2.0 clr 20h.1 ajmp out2;70aaa4: mov 30h,#00h ;00000000 cjne a,30h,aaa5 setb p2.0 setb 20h.1 ajmp out2aaa5:
46、 setb 20h.2 retout2: clr 20h.2 retbaojing: jb 20h.3,out6 mov a,20h mov 30h,#00h cjne a,30h,out5 ajmp out6out5: setb p3.6 jb 20h.4,out9 setb p0.1out10: jb 20h.2,out11 setb p0.2out12: jb 20h.1,out13 setb p0.3out14: jb 20h.0,out15 setb p0.4out16: retout6: clr p3.6 ret out9: clr p0.1 ajmp out10 out11: c
47、lr p0.2 ajmp out12 out13: clr p0.3 ajmp out14 out15: clr p0.4 ajmp out16 ;總溫度子程序 wendu: acall init_1820 acall re_config acall get_temper acall temper_cov ret; ds18b20 初始化程序init_1820:setb p1.7nopclr p1.7mov r0,#06bhmov r1,#03htsr1:djnz r0,tsr1 ; 延時(shí)mov r0,#6bhdjnz r1,tsr1setb p1.7nopnopnopmov r0,#25ht
48、sr2:jnb p1.7,tsr3djnz r0,tsr2ljmp tsr4 ; 延時(shí)tsr3:clr 20h.4 ; 清標(biāo)志,表示 dss18b20 存在ljmp tsr5tsr4:setb 20h.4 ; setb 標(biāo)志位,表示 dss18b20 不存在ljmp tsr7tsr5:mov r0,#06bhmov r1,#03htsr6:djnz r0,tsr6 ; 延時(shí)mov r0,#6bhdjnz r1,tsr6tsr7:setb p1.7ret; 重新寫 ds18b20 暫存存儲(chǔ)器設(shè)定值re_config:jnb 20h.4,re_config1 ; 若 ds18b20 存在,轉(zhuǎn) re
49、_config1retre_config1:mov a,#0cch ; 發(fā) skip rom 命令lcall write_1820mov a,#4eh ; 發(fā)寫暫存存儲(chǔ)器命令lcall write_1820mov a,#00h ; th(報(bào)警上限)中寫入 00hlcall write_1820mov a,#00h ; tl(報(bào)警下限)中寫入 00hlcall write_1820mov a,#1fh ; 選擇 9 位溫度分辨率lcall write_1820ret; 讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值get_temper:setb p1.7 ; 定時(shí)入口lcall init_1820jnb 20h.4,tss
50、2ret ; 若 ds18b20 不存在則返回tss2:mov a,#0cch ; 跳過 rom 匹配lcall write_1820mov a,#44h ; 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令lcall write_1820lcall init_1820mov a,#0cch ; 跳過 rom 匹配lcall write_1820mov a,#0beh ; 發(fā)出讀溫度命令lcall write_1820lcall read_18200mov 37h,a ; 將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存mov a,#0echcall write_1820ret; 讀 ds18b20 的程序,從 ds18b20 中讀出一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)re
51、ad_1820:mov r2,#8re1:clr csetb p1.7nopnopclr p1.7nopnopnopsetb p1.7nopmov c,p1.7nopnopnopnopmov r3,#23djnz r3,$rrc adjnz r2,re1ret; 寫 ds18b20 的程序write_1820:mov r2,#8clr cwr1:clr p1.7nopnop nopnop rrc amov p1.7,cmov r3,#35djnz r3,$setb p1.7nopdjnz r2,wr1setb p1.7ret; 讀 ds18b20 的程序,從 ds18b20 中讀出兩個(gè)字節(jié)的溫
52、度數(shù)據(jù)read_18200:mov r4,#2 ; 將溫度高位和低位從 ds18b20 中讀出mov r1,#36h ; 低位存入 36h(temper_l),高位存入35h(temper_h)re00:mov r2,#8re01:clr csetb p1.7nopnopclr p1.7nopnopnopsetb p1.7nopnopmov c,p1.7mov r3,#35re20:djnz r3,re20rrc adjnz r2,re01mov r1,adec r1djnz r4,re00ret; 將從 ds18b20 中讀出的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換temper_cov:mov a,#0f0han
53、l a,36h ; 舍去溫度低位中小數(shù)點(diǎn)后的四位溫度數(shù)值swap amov 37h,amov a,36hjnb acc.3,temper_cov1 ; 四舍五入去溫度值inc 37htemper_cov1:mov a,35hanl a,#07hswap aadd,37hmov 37h,a ; 保存變換后的溫度數(shù)據(jù)lcall bin_bcdret; 將 16 進(jìn)制 37h 的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成壓縮 bcd 碼放入 37h,38h,39h 中bin_bcd: mov a,37hmov b,#10div abmov 38h,bmov b,#10div abmov 39h,bmov 3ah,aretdis
54、ps: mov scon,#00h ;設(shè)定溫度顯示子程序mov dptr,#tab mov a,3bh mov b,#10 div ab xch a,b acall ss mov a,b acall ss mov a,#0fh acall ss retdisp: mov scon,#00h ;正常溫度顯示子程序 mov dptr,#tab mov a,38h acall ss mov a,39h acall ss mov a,3ah mov 40h,#00h cjne a,40h,qq mov dptr,#tab1 acall ss ret qq: acall ss retdelay2: mo
55、v r6,#0ffhdl4: mov r5,#0fah djnz r5,$ djnz r6,dl4 nop retql: mov a,#00h mov 20h,a ;20h 為狀態(tài)標(biāo)志單元 mov 30h,a ;30h 為數(shù)據(jù)緩存標(biāo) mov 35h,a ;35h-39h 單元為溫度數(shù)據(jù)單元 mov 36h,a mov 37h,a mov 38h,a mov 39h,a mov 3ah,a ret ss: movc a,a+dptr ;送數(shù)子程序 mov sbuf,a jnb ti,$ clr ti ret tab: db 88h,0ebh,4ch,49h,2bh,19h,18h,0cbh,08
56、h,09h db 80h,13h,44h,41h,23h,11h,10h,0c3h,00h,01h rettab1: db 0ffh retend 09/20 11:46 102 機(jī)體齒飛面孔雙臥多軸組合機(jī)床及 cad 設(shè)計(jì)09/08 20:02 3kn 微型裝載機(jī)設(shè)計(jì)09/20 15:09 45t 旋挖鉆機(jī)變幅機(jī)構(gòu)液壓缸設(shè)計(jì)08/30 15:32 5 噸卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)10/30 17:12 c620 軸撥桿的工藝規(guī)程及鉆 2-16 孔的鉆床夾具設(shè)計(jì)09/21 13:39 ca6140 車床撥叉零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì) 83100308/30 15:37 cpu 風(fēng)扇后蓋的注塑模具設(shè)計(jì)09
57、/20 16:19 gdc956160 工業(yè)對(duì)輥成型機(jī)設(shè)計(jì)08/30 15:45 ls 型螺旋輸送機(jī)的設(shè)計(jì)10/07 23:43 ls 型螺旋輸送機(jī)設(shè)計(jì)09/20 16:23 p-90b 型耙斗式裝載機(jī)設(shè)計(jì)09/08 20:17 pe10 自行車無級(jí)變速器設(shè)計(jì)10/07 09:23 話機(jī)機(jī)座下殼模具的設(shè)計(jì)與制造09/08 20:20 t108 噸自卸車拐軸的斷裂原因分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)09/21 13:39 x-y 型數(shù)控銑床工作臺(tái)的設(shè)計(jì)09/08 20:25 yd5141syz 后壓縮式垃圾車的上裝箱體設(shè)計(jì)10/07 09:20 zh1115w 柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床總體及左主軸箱設(shè)計(jì)09/21 15:34 zxt-06 型多臂機(jī)凸輪軸加工工藝及工裝設(shè)計(jì)10/30 16:04 三孔連桿零件的工藝規(guī)程及鉆 35h6 孔的夾具設(shè)計(jì)08/30 17:57 三層貨運(yùn)電梯曳引機(jī)及傳動(dòng)
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