除塵器新型袋式脈沖控制儀

1、 封 面 專(zhuān)業(yè)： 電子電器班級(jí)： 技師電子05.1姓名： 魏雪艷學(xué)號(hào)： 056130149 學(xué)號(hào)： 056130149 姓名： 魏雪艷學(xué)制： 3.5年 專(zhuān)業(yè)： 電子電器 班級(jí)： 技師電子05.1 班主任： 張慶文 設(shè)計(jì)題目：除塵器新型袋式脈沖控制儀 指導(dǎo)教師：曹艷 職務(wù)和職稱(chēng)：教師新型袋式除塵器脈沖控制儀的設(shè)計(jì)1 摘要2 第一章 工業(yè)除塵器的國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀····················&

2、#183;·········31.1除塵器應(yīng)用現(xiàn)狀······································&#

3、183;·········51.2脈沖控制儀的意義，流程，基本功能······························61.3新型脈沖反沖式袋式除塵器特點(diǎn)及應(yīng)用前景···&

4、#183;····················61.4袋式除塵器具有的優(yōu)點(diǎn)···························

5、;···············71.5袋式除塵器的應(yīng)用·································

6、;·············71.6袋式除塵器的清灰方式··································

7、83;·······71.7脈沖噴吹清灰方式········································

8、83;·····81.8袋式除塵器結(jié)構(gòu)原理··········································&#

9、183;·81.9脈沖噴吹式布袋除塵器的基本組件································9第二章 硬件構(gòu)造···········

10、3;··································102.1系統(tǒng)原理··············&

11、#183;·······································102.2 硬件設(shè)計(jì)········

12、83;··············································11第三章 軟件框圖，編程思路·

13、···································133.1單片機(jī)的相關(guān)內(nèi)容簡(jiǎn)介············

14、83;·····························133.2軟件設(shè)計(jì)···················

15、····································17第四章安裝及調(diào)試 ············&

16、#183;·································204.1安裝方法··············

17、3;········································204.2設(shè)置········

18、83;·················································

19、83;214.3運(yùn)行方式選擇···············································

20、3;···224.4調(diào)試過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題·······································23第五章 總結(jié)···

21、83;·················································

22、83;23致謝·················································

23、;··············24參考文獻(xiàn)···································

24、;························24新型袋式除塵器脈沖控制儀的設(shè)計(jì) 技師電子05.1魏雪艷摘要針對(duì)現(xiàn)在除塵器的諸多不足，在這里本文詳細(xì)介紹了脈沖袋式除塵器的硬件結(jié)構(gòu)、工作原理以及此系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn), 還在硬件方面重點(diǎn)介紹了脈沖的發(fā)生與系統(tǒng)的穩(wěn)定性的兼容設(shè)計(jì)，軟件方面重點(diǎn)介紹了單片機(jī)的脈沖發(fā)生程序的設(shè)計(jì)。并給出了有關(guān)控制軟件的流程圖和功能圖, 闡述

25、了脈沖噴吹控制儀的優(yōu)點(diǎn)和編程方法，還有實(shí)際運(yùn)行的諸多問(wèn)題。關(guān)鍵詞：脈沖噴吹控制儀，除塵器，單片機(jī) ，光耦，數(shù)碼管，鎖存器。第一章 工業(yè)除塵器的國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀根據(jù)國(guó)家環(huán)?？偩譁y(cè)算, 我國(guó)環(huán)境問(wèn)題所造成的損失約占國(guó)民生產(chǎn)總值的 10%, 污染問(wèn)題已經(jīng)十分嚴(yán)重, 因此環(huán)保要求也日趨嚴(yán)格, 國(guó)家已經(jīng)對(duì)煙塵及SO2的排放提出更加嚴(yán)格的要求 。一部分地方環(huán)保部門(mén)提出了更嚴(yán)格的要求, 北京市煙塵和SO2的排放允許質(zhì)量濃度嚴(yán)于很多先進(jìn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn), 目前四電場(chǎng)靜電除塵器改為五電場(chǎng)、六電場(chǎng)也很難滿(mǎn)足上述要求。與此同時(shí), SO2排放標(biāo)準(zhǔn)也相應(yīng)提高。為減少 排放, 許多電廠將燃用低硫煤或采取相應(yīng)的脫硫設(shè)施, 從而導(dǎo)致靜

26、電除塵器的除塵效率下降, 尤其對(duì)于煤中硅、鋁含量超過(guò) 85%的電廠, 采用靜電除塵器處理的煙塵排放質(zhì)量濃度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到環(huán)保要求。根據(jù)當(dāng)前形勢(shì), 靜電除塵器改造為布袋除塵器已經(jīng)勢(shì)在必行。1.1除塵器應(yīng)用現(xiàn)狀除塵裝置的選擇以靜電除塵器和布袋除塵器為主。20 世紀(jì) 70 年代靜電除塵器在國(guó)內(nèi)就已經(jīng)應(yīng)用于火力發(fā)電廠, 如吉林熱電廠、保定發(fā)電廠。 1974 年福建邵武電廠在鍋爐改造時(shí)首次采用國(guó)產(chǎn)雙室二電場(chǎng)靜電除塵器。經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)發(fā)應(yīng)用, 靜電除塵器技術(shù)成熟, 除塵效率較高, 目前已被廣泛應(yīng)用于電力、冶金、化工等行業(yè)。20 世紀(jì) 80 年代開(kāi)始, 我國(guó)就在部分電廠就布袋除塵器處理鍋爐尾部煙氣進(jìn)行了嘗試,

27、由于受當(dāng)時(shí)工藝水平的限制, 濾料質(zhì)量不過(guò)關(guān), 濾袋破損,導(dǎo)致除塵效率低, 換袋頻繁, 加之工作條件差, 致使布袋除塵器沒(méi)有得到推廣應(yīng)用。近年來(lái), 隨著濾布材料制造技術(shù)的發(fā)展, 袋式除塵器在濾布的強(qiáng)度、耐高溫、耐腐、耐磨等方面都有很大的提高。通過(guò)工程實(shí)踐, 火力發(fā)電廠鍋爐尾部煙氣處理采用布袋除塵器是完全可行的, 它除塵效率高, 一次性投資省, 設(shè)備占地小 相對(duì)于四電場(chǎng)以上電除塵器 , 運(yùn)行成本及排污收費(fèi)低。尤其是由于制造技術(shù)的發(fā)展, 濾袋的腐蝕、磨損等問(wèn)題都得到了有效地解決, 為袋式除塵器的應(yīng)用提供了有力保證。另外, 由于除塵器的運(yùn)行、故障及異常診斷均采用自動(dòng)化監(jiān)控管理, 其操作管理均較簡(jiǎn)便。影

28、響袋式除塵器性能的主要因素是清灰方式、濾料特性、過(guò)濾風(fēng)速等，所以可以認(rèn)為這些參數(shù)對(duì)袋式除塵器的結(jié)構(gòu)、性能以及適用范圍等具有決定性的影響。1.2 脈沖控制儀的意義，流程，基本功能脈沖控制儀是脈沖袋式除塵器噴吹清灰系統(tǒng)的主要控制裝置。流程：它的輸出信號(hào)控制電磁脈沖閥噴吹壓縮空氣對(duì)濾袋循序清灰，使除塵器的阻力保持在設(shè)定的范圍內(nèi)，以保證除塵器的處理能力和收塵效率。同時(shí)設(shè)有壓差控制儀輸入接點(diǎn)，接上壓差控制儀后，可以定壓差清灰。本控制儀的輸出是由專(zhuān)用芯片控制，輸出位數(shù)可根據(jù)需要用按鍵分別設(shè)定，從而完成控制電磁脈沖閥的開(kāi)啟和關(guān)閉。同時(shí)發(fā)光二極管依次顯示電磁閥工作順序。脈沖間隔、脈沖寬度、脈沖周期間隔和輸出位

29、數(shù)用數(shù)碼管顯示，便于觀察和設(shè)定。該控制儀亦可做脈沖信號(hào)發(fā)生器用，在電氣、氣動(dòng)回路中做定時(shí)控制。如：控制電磁閥、繼電器等輸出。使用方法圖11.3新型脈沖反沖式袋式除塵器特點(diǎn)及應(yīng)用前景電除塵器和袋式除塵器是公認(rèn)的高效除塵設(shè)備，電力行業(yè)中使用電除塵器已較普遍。我國(guó)電站采用電除塵器普遍存在以下幾方面問(wèn)題:電除塵器具有以下的一些優(yōu)點(diǎn)：a煙氣通過(guò)設(shè)備的壓力損失低。一般只有幾十毫米水柱。b可以用的溫度范圍較廣，從零點(diǎn)到金屬的溫度極限 。c對(duì)亞微米和粗粒子的除塵效率高。d如運(yùn)行得當(dāng)，需要的維護(hù)工作量少。電除塵器的缺點(diǎn)是：1. 鍋爐工況和負(fù)荷的變化等能影響其凈化效率，從而導(dǎo)致排放濃度不穩(wěn)定。2. 燃用煤質(zhì)的改變

30、 粉塵比電阻變化 影響其凈化效率。3. 在維修時(shí)一般需要設(shè)備停止運(yùn)行。隨著電站循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展 , 完善袋式除塵器設(shè)計(jì) , 利用袋式除塵器解決電除塵器問(wèn)題是一種有效途徑。1.4袋式除塵器具有的優(yōu)點(diǎn)：1濃度低。袋式除塵器排出的粉塵濃度低，一般可低于50mg/m3 ，甚至可達(dá)10mg/m3 。而對(duì)低硫煤和灰份高的煤，電除塵器要達(dá)到這么低的濃度就有一定難度，或要增加較多的投資。2濾料特性好。排出的濃度可不受粉塵的比電阻、濃度、粒度等性質(zhì)的影響。鍋爐負(fù)荷的變化、煙氣量波動(dòng)對(duì)袋式除塵器出口排放濃度的影響不大。3結(jié)構(gòu)新穎。一般袋式除塵器采用分室結(jié)構(gòu)，并在設(shè)計(jì)中留有余地，使除塵器可輪換檢修，而不影響鍋爐

31、的運(yùn)行。4價(jià)格便宜。袋式除塵器的投資和運(yùn)行費(fèi)總計(jì)低于電除塵器。1.5袋式除塵器的應(yīng)用國(guó)外袋式除塵器的應(yīng)用：工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家很早就應(yīng)用除塵設(shè)備來(lái)捕集鍋爐所排放的顆粒。五十年代，這些國(guó)家在發(fā)電廠以使用電除塵器為主，而工業(yè)鍋則多使用多管旋風(fēng)除塵器。七十年代以后情況就有了變。由于美國(guó)等國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求愈來(lái)愈嚴(yán)，不但提高了煙的排放標(biāo)準(zhǔn)，而且加強(qiáng)了對(duì)排放硫氧化物的控制。許多發(fā)電廠了符合限制排硫的標(biāo)準(zhǔn)，使用低硫煤，其結(jié)果雖然減少了硫的排，但同時(shí)也提高了煙塵的比電阻，以致降低了電除塵器的效率。為袋式除塵器不受煙塵比電阻的影響，而且去除亞微米顆粒物能力比電除塵器還要好，從而受到了重視，逐漸得到了推廣?，F(xiàn)成為一項(xiàng)

32、成熟的技術(shù)，在發(fā)電鍋爐和工業(yè)鍋爐廣泛地應(yīng)用。1.6袋式除塵器的清灰方式袋式除塵器使用過(guò)程中的關(guān)鍵工序是清灰再生，濾袋清灰是保證袋式除塵器可持續(xù)使用的必不可少的措施，因?yàn)闉V袋表面積灰后，必然減少了濾料的孔隙率，使阻力增加。而濾料的阻力增加到一定程度時(shí)，過(guò)濾效率將不再增加，反而會(huì)有所下降，因?yàn)樽枇υ龃蠹礊V料所受的壓差增大，塵粒就會(huì)從濾料最薄弱的地方通過(guò)，其數(shù)量會(huì)隨著阻力的增加而增大。對(duì)于風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō)，按風(fēng)機(jī)的工作性能，隨著系統(tǒng)阻力的增加風(fēng)量就會(huì)減小，因此當(dāng)濾袋表面集塵量達(dá)到一定值時(shí)，必須把濾袋上的積聚的粉塵層清除到一定程度，使濾袋再生，恢復(fù)必要的透氣性，使之具有繼續(xù)除塵的功能。對(duì)除塵器清灰的基本要求是

33、從濾料表面迅速、均勻地清落沉積的粉塵，同時(shí)又能保持一定的粉塵初層，并且不損傷濾袋和消耗較少的動(dòng)力。清灰效果的優(yōu)劣直接影響除塵器的阻力、效率、濾料使用壽命和除塵系統(tǒng)運(yùn)行的效益。袋式除塵器常用的清灰方法有簡(jiǎn)易清灰、機(jī)械清灰和氣流清灰 (逆氣流、脈沖噴吹)三大類(lèi)。1.7脈沖噴吹清灰方式脈沖噴吹清灰一般是借助空氣壓縮機(jī)，向袋濾室內(nèi)的文氏管吹入高壓高速的脈沖噴吹過(guò)程中，濾袋產(chǎn)生瞬間的脈沖膨脹變形，產(chǎn)生有利于濾袋表面粉塵脫落的沖擊力，使粉塵斷裂剝落，達(dá)到清灰的目的。壓縮空氣，使文氏管內(nèi)部造成局部負(fù)壓，從而誘導(dǎo)周?chē)諝膺M(jìn)入濾袋內(nèi)。脈沖噴吹清灰按照噴吹氣源的壓力不同，分為高壓脈沖噴吹和低壓脈沖噴吹兩類(lèi)在脈沖噴

34、吹清灰包括脈沖噴吹和環(huán)隙噴吹清灰兩種方式，這兩種清灰方式一般都用于外濾式圓袋形除塵器上，也用于近年新發(fā)展起來(lái)的濾筒式除塵器，它可以在不停風(fēng)狀態(tài)下進(jìn)行清灰即在線清灰。脈沖噴吹清灰每次噴吹噴入的壓縮空氣量不很多，對(duì)過(guò)濾風(fēng)速及阻力影響較小，運(yùn)行比較穩(wěn)定，清灰效果較好，是國(guó)外上世紀(jì) 60年代推廣使用的高效清灰技術(shù)，也是目前國(guó)內(nèi)多數(shù)袋式除塵器采用的主要清灰方式之一。處理風(fēng)量大，除塵效率高，濾袋在清灰過(guò)程中可不中斷正常的過(guò)濾工作是脈沖噴吹清灰的優(yōu)點(diǎn)。1.8袋式除塵器結(jié)構(gòu)原理袋式除塵器也稱(chēng)為過(guò)濾式除塵器, 是一種干式高效除塵器, 制作原理：利用纖維編制物制作的袋式過(guò)濾元件來(lái)捕集含塵氣體中固體顆粒物。作用原理

35、：是塵粒在繞過(guò)濾布纖維時(shí)因慣性力作用與纖維碰撞而被攔截。細(xì)微的塵粒受氣體分子沖擊（布朗運(yùn)動(dòng)） 不斷改變著運(yùn)動(dòng)方向, 由于纖維間的空隙小于氣體分子布朗運(yùn)動(dòng)的自由路徑, 塵粒便與纖維碰撞接觸而被分離出來(lái)。相關(guān)元素：工作過(guò)程與濾料的編織方法、纖維的密度及粉塵的擴(kuò)散、慣性、遮擋、重力和靜電作用等因素及其清灰方法有關(guān)。材料特性：布材料是布袋除塵器的關(guān)鍵; 性能良好的濾布, 除特定的致密度和透氣性外, 還應(yīng)有良好的耐腐蝕性、耐熱性及較高的機(jī)械強(qiáng)度, 耐熱性能良好的纖維, 其耐熱度目前可達(dá)到250 350 。清灰分類(lèi)：袋式除塵器按清灰方式的不同可分為振動(dòng)式、氣環(huán)反吹式、脈沖式、聲波式及復(fù)合式等 5 種類(lèi)型。

36、清灰原理：脈沖噴吹式布袋除塵器由于其脈沖噴吹強(qiáng)度和頻率可進(jìn)行調(diào)節(jié), 清灰效果好, 是目前世界上最為廣泛應(yīng)用的除塵裝置。含塵氣體從袋式除塵器入口進(jìn)入后, 由導(dǎo)流管進(jìn)入各單元室, 在導(dǎo)流裝置的作用下, 大顆粒粉塵分離后直接落入灰斗, 其余粉塵隨氣流均勻進(jìn)入各倉(cāng)室過(guò)濾區(qū), 過(guò)濾后的潔凈氣體透過(guò)濾袋經(jīng)上箱體、提升閥、排風(fēng)管排出。隨著過(guò)濾工況的進(jìn)行, 當(dāng)濾袋表面積塵達(dá)到一定厚度時(shí), 由清灰控制裝置 差壓或定時(shí)、手動(dòng)控制 按設(shè)定程序關(guān)閉提升閥, 控制當(dāng)前單元離線, 并打開(kāi)電磁脈沖閥噴吹,抖落濾袋上的粉塵。落入灰斗中的粉塵經(jīng)由卸灰閥排出后, 利用輸灰系統(tǒng)送出。1.9脈沖噴吹式布袋除塵器的基本組件脈沖噴吹式布

37、袋除塵器由濾袋組件、導(dǎo)流裝置、脈沖噴吹系統(tǒng)、出灰系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、離線保護(hù)系統(tǒng)、箱體等組成。1 濾袋集成濾袋框架、布袋及掛袋板的連接設(shè)計(jì)采用了自鎖裝置, 安裝和更換方便, 能有效延長(zhǎng)濾袋使用壽命。2 導(dǎo)流裝置采用國(guó)際上先進(jìn)的進(jìn)風(fēng)方式,設(shè)計(jì)了獨(dú)特的煙氣分配裝置, 可分配含塵氣體, 并對(duì)大直徑顆粒進(jìn)行分離, 避免含塵氣體沖刷濾袋, 以提高整個(gè)除塵裝置的效率及濾袋使用壽命。3 .脈沖噴吹系統(tǒng)脈沖系統(tǒng)由反沖聯(lián)箱、電磁脈沖閥、承壓接頭、噴嘴管、支架等組成。在每個(gè)濾袋上部, 均有1 根壓縮空氣噴嘴管, 運(yùn)行時(shí)一般設(shè)定每一排濾袋每隔 10 脈沖反吹清灰 1 次, 定時(shí)器啟動(dòng)1 次電磁閥, 將脈沖反吹空氣噴入濾

38、袋內(nèi)清灰。4 控制系統(tǒng)主要由脈沖噴吹控制儀、電腦控制柜、熱電阻溫度計(jì)、靜壓測(cè)點(diǎn)、料位指示器和測(cè)量元件組成。5 離線保護(hù)系統(tǒng)主要由旁路閥、噴霧降溫系統(tǒng)、測(cè)溫儀、壓力檢測(cè)裝置、濾袋檢漏裝置組成。第二章 硬件構(gòu)造2.1、系統(tǒng)原理 脈沖噴吹控制儀是在單片機(jī)控制下工作，并設(shè)有人機(jī)接口，操作人員可以通過(guò)按鍵來(lái)輸入信息，這些信息經(jīng)單片機(jī)處理后又通過(guò)輸出端子對(duì)外部設(shè)備進(jìn)行控制。輸入信息通過(guò)顯示系統(tǒng)反饋給操作人員，以便進(jìn)行下一步操作。圖1為儀器結(jié)構(gòu)及原理框圖。 圖1原理圖 Fig.1 the element picture of the device2.2、硬件設(shè)計(jì)脈沖噴吹控制儀具體組成部件及其連接見(jiàn)圖21光耦

39、 tlp52TLP521光耦的1、2兩個(gè)腳是發(fā)光側(cè)，3、4兩個(gè)腳是受光側(cè)。  1、12腳之間并聯(lián)電阻是分流作用，防止發(fā)光二極管暗亮產(chǎn)生誤動(dòng)作。2、以TLP5211為例，輸出端為NPN型光電三極管結(jié)構(gòu)，3腳為發(fā)射極，4腳為集電極，受光點(diǎn)為基極，接線方式有兩種：（1）3腳下拉電阻接地，4腳接5V，3腳為I/O輸出端，這種接法導(dǎo)通輸出為1，截止輸出為0。（2）4腳上拉電阻接5V，3腳接地，4腳為I/O輸出端，這種接法導(dǎo)通輸出為0，截止輸出為12地址鎖存器 74ls27374LS273是8位數(shù)據(jù)/地址鎖存器，是一種帶清除功能的8D觸發(fā)器， 1D8D為數(shù)據(jù)輸入端，1Q8Q為數(shù)據(jù)輸出端，正脈沖觸

40、發(fā)，低電平清除，常用作8位地址鎖存器。D0D7：出入；Q0Q7：輸出；第一腳WR：主清除端，低電平觸發(fā)，即當(dāng)為低電平時(shí)，芯片被清除，輸出全為0（低電平）；CP（CLK）：觸發(fā)端，上升沿觸發(fā)，即當(dāng)CP從低到高電平時(shí)，D0D7的數(shù)據(jù)通過(guò)芯片，為0時(shí)將數(shù)據(jù)鎖存，D0D7的數(shù)據(jù)不變。37805 7805是我們最常用到的穩(wěn)壓芯片其中1接整流器輸出的+電壓，2為公共地(也就是負(fù)極)，3就是我們需要的正5V輸出電壓了47824是一種穩(wěn)壓元件，輸出電壓為24伏特5Mosfet 場(chǎng)效應(yīng)管（Metal Oxide Semiconductor FET）。MOS場(chǎng)效應(yīng)管有增強(qiáng)型（Enhancement MOS 或EM

41、OS）和耗盡型(Depletion)MOS或DMOS）兩大類(lèi)。場(chǎng)效應(yīng)管有三個(gè)電極：    D(Drain)稱(chēng)為漏極，相當(dāng)雙極型三極管的集電極；    G(Gate)稱(chēng)為柵極，相當(dāng)于雙極型三極管的基極；    S(Source)稱(chēng)為源極，相當(dāng)于雙極型三極管的發(fā)射極 二極管1n40072w10 整流橋整流橋就是將整流管封在一個(gè)殼內(nèi)了.分全橋和半橋.全橋是將連接好的橋式整流電路的四個(gè)二極管封在一起.半橋是將兩個(gè)二極管橋式整流的一半封在一起,用兩個(gè)半橋可組成一個(gè)橋式整流電路,一個(gè)半橋也可以組成變壓器帶中心抽頭的全波整流電路脈沖噴吹控制儀本身就

42、是一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)采用ATMAGE8515單片機(jī)，它的優(yōu)點(diǎn)在于它是一款基于AVR RISC的、低功耗CMOS的8位單片機(jī)，使得設(shè)計(jì)人員可以在功耗和執(zhí)行速度之間取得平衡。它本身帶有8K字節(jié)具可編程Flash,看門(mén)狗保護(hù)電路，以及EEPROM, 使得單片機(jī)不用進(jìn)行外部擴(kuò)展。串行輸出采用74LS164，同時(shí)采用三位一體的ARK-SP410561K共陽(yáng)極數(shù)碼管，采用循環(huán)顯示的方式，由于單片機(jī)的引腳有限，上述設(shè)計(jì)可以在最大限度內(nèi)節(jié)省單片機(jī)的引腳，但是又不影響儀器的工作性能，以便擴(kuò)展更多的輸出位數(shù)。本儀器采用74LS273進(jìn)行輸出的并行擴(kuò)展，74LS273是單片集成正沿觸發(fā)的觸發(fā)器，它用直接清零輸入執(zhí)

43、行D型觸發(fā)器的邏輯功能。符合建立時(shí)間要求的D輸入端上的信息，在時(shí)鐘脈沖的正躍變沿上傳到Q輸出端，時(shí)鐘的觸發(fā)產(chǎn)生于特定的電壓電平上，且不直接同正躍變脈沖的躍變時(shí)間有關(guān)。當(dāng)時(shí)鐘輸入處于高電平或處于低電平時(shí)，D輸入的信號(hào)在輸出端處沒(méi)有影響。74LS273的特點(diǎn)是含有單向輸出的8個(gè)觸發(fā)器、緩沖的時(shí)鐘輸入和直接的清零輸入、接每個(gè)觸發(fā)器有單獨(dú)的數(shù)據(jù)輸入、可用于：緩沖/存放寄存器、移位寄存器、圖案發(fā)生器。因此用它來(lái)進(jìn)行并行擴(kuò)展對(duì)該儀器是最適合的。TLP521-4光電耦合器是一種在將輸入側(cè)進(jìn)入的信號(hào)從輸出側(cè)送出時(shí)，可實(shí)現(xiàn)電力絕緣的元件。通常的半導(dǎo)體元件只有1個(gè)GND端子，而光耦在輸入側(cè)和輸出側(cè)分別有一個(gè)GND

44、端子，各自在內(nèi)部電力絕緣。為了絕緣，要在內(nèi)部先將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，然后再將該光信號(hào)恢復(fù)為電信號(hào)。光耦的作用就是對(duì)輸入輸出信號(hào)進(jìn)行光電隔離，對(duì)單片機(jī)起到保護(hù)作用，防止外部信號(hào)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行干擾。信號(hào)經(jīng)過(guò)光耦后傳到MOS管。在一般電子電路中，MOS管通常被用于放大電路或開(kāi)關(guān)電路。它作為開(kāi)關(guān)電路的優(yōu)點(diǎn)在于響應(yīng)開(kāi)關(guān)速度快，導(dǎo)通電阻小。信號(hào)通過(guò)MOS管傳到輸出端子上，對(duì)電磁閥進(jìn)行開(kāi)斷控制。在清灰系統(tǒng)中，用到電磁閥這樣具有較大電感量的元件，當(dāng)電感回路的電流被切斷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的反電動(dòng)勢(shì)而形成噪聲干擾。這種反電動(dòng)勢(shì)甚至可能擊穿電路中晶體管之類(lèi)的器件，反電動(dòng)勢(shì)形成的噪聲干擾能產(chǎn)生電磁場(chǎng)，對(duì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中其他

45、電路產(chǎn)生干擾。在電磁閥兩端加上一個(gè)1N4007二極管，可以有效抑制干擾。脈沖噴吹控制儀發(fā)出脈沖的寬度、周期間隔以及輸出位數(shù)都可以通過(guò)按鍵來(lái)設(shè)定，此外還有一個(gè)手進(jìn)按鈕，可以手動(dòng)對(duì)電磁閥工作情況進(jìn)行檢測(cè)。脈沖寬度0-999ms可調(diào)，周期0-99s可調(diào)，周期間隔0-999s可調(diào)，輸出位數(shù)可任意設(shè)定。電源系統(tǒng)是用變壓器把AC220V變成AC5V和AC24V，然后進(jìn)行整流，穩(wěn)壓，濾波，轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的DC5V給單片機(jī)系統(tǒng)提供電源，DC24V給電磁閥提供電源。第三章 軟件框圖，編程思路，3.1單片機(jī)的相關(guān)內(nèi)容簡(jiǎn)介（1）ATmega8515(L)引腳說(shuō)明VCC 數(shù)字電路的電源GND 地端口A(PA7.PA0)

46、端口A 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。端口B(PB7.PB0) 端口B 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。端口C(PC7.PC0) 端口C 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。端口D(PD7.PD0) 端口D 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。端口E(PE2.PE0) 端口E 為3 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。端口AE，它們的輸出緩沖器具有對(duì)稱(chēng)的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口都處于高阻狀態(tài)。RESET

47、復(fù)位輸入引腳。持續(xù)時(shí)間超過(guò)最小門(mén)限時(shí)間的低電平將引起系統(tǒng)復(fù)位。持續(xù)時(shí)間小于門(mén)限時(shí)間的脈沖不能保證可靠復(fù)位。XTAL1 反向振蕩放大器與片內(nèi)時(shí)鐘操作電路的輸入端。XTAL2 反向振蕩放大器的輸出端。（2）AVR CPU 內(nèi)核CPU 的主要任務(wù)是保證程序的正確執(zhí)行。能夠訪問(wèn)存儲(chǔ)器、執(zhí)行運(yùn)算、控制外設(shè)以及處理中斷。AVR 采用了Harvard 結(jié)構(gòu)獲得最高的性能以及并行性，具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)和程序總線。程序存儲(chǔ)器里的指令通過(guò)一級(jí)流水線運(yùn)行。CPU 在執(zhí)行一條指令的同時(shí)讀取下一條指令( 在本文稱(chēng)為預(yù)取)。這個(gè)概念實(shí)現(xiàn)了指令的單時(shí)鐘周期運(yùn)行。程序存儲(chǔ)器是可以在線編程的Flash 。快速訪問(wèn)寄存器文件包括32

48、 個(gè)8 位通用工作寄存器，訪問(wèn)時(shí)間為一個(gè)時(shí)鐘周期。實(shí)現(xiàn)單時(shí)鐘周期的ALU 操作。寄存器文件里有6 個(gè)寄存器可以用作3 個(gè)16 位的間接尋址寄存器指針以尋址數(shù)據(jù)空間，實(shí)現(xiàn)高效的地址運(yùn)算。其中一個(gè)指針還可以作為程序存儲(chǔ)器查詢(xún)表的地址指針。這些附加的功能寄存器即為16 位的X、Y、Z 寄存器。ALU支持寄存器之間以及寄存器和常數(shù)之間的算術(shù)和邏輯運(yùn)算。ALU也可以執(zhí)行單寄存器操作。運(yùn)算完成之后狀態(tài)寄存器的內(nèi)容得到更新以反映操作結(jié)果。（3）AVR ATmega8515 存儲(chǔ)器本節(jié)講述ATmega8515 的存儲(chǔ)器。AVR 結(jié)構(gòu)具有兩個(gè)主要的存儲(chǔ)器空間：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間和程序存儲(chǔ)器空間。此外， ATmega

49、8515 還有EEPROM 存儲(chǔ)器以保存數(shù)據(jù)。這三個(gè)存儲(chǔ)器空間都為線性的平面結(jié)構(gòu)。存儲(chǔ)器ATmega8515存儲(chǔ)器ATmega8515具有8K字節(jié)的在線編程Flash，用于存放程序指令代碼。用戶(hù)程序的安全性要根據(jù)Flash程序存儲(chǔ)器的兩個(gè)區(qū)：引導(dǎo)(Boot) 程序區(qū)和應(yīng)用程序區(qū)，分開(kāi)來(lái)考慮。Flash存儲(chǔ)器至少可以擦寫(xiě)10,000次。ATmega8515的程序計(jì)數(shù)器(PC)為12位，因此可以尋址4K 字的程序存儲(chǔ)器空間。SRAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器前608 個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器包括了寄存器文件、I/O 存儲(chǔ)器及內(nèi)部數(shù)據(jù)SRAM。起始的96 個(gè)地址為寄存器文件與I/O 存儲(chǔ)器，接著是512 字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)SRA

50、M。ATmega8515還可以訪問(wèn)直到64K的外部數(shù)據(jù)SRAM。其起始緊跟在內(nèi)部SRAM之后。在普通模式下，寄存器文件、I/O 存儲(chǔ)器、擴(kuò)展的I/O 存儲(chǔ)器以及內(nèi)部數(shù)據(jù)SRAM 占據(jù)了低608 字節(jié)。因此，在使用外部存儲(chǔ)器時(shí)普通模式只能有64928 字節(jié)。外部存儲(chǔ)器接口” 。當(dāng)訪問(wèn)SRAM 的地址超出內(nèi)部SRAM 的地址時(shí)， MCU 將對(duì)外部SRAM 尋址（指令相同）。訪問(wèn)內(nèi)部SRAM 時(shí)讀/ 寫(xiě)鎖存信號(hào)(PD7 和PD6) 無(wú)效。若要訪問(wèn)外部SRAM，必須置位MCUCR 的SRE。訪問(wèn)外部SRAM 比訪問(wèn)內(nèi)部的要多一個(gè)時(shí)鐘周期，這意味著LD、ST、LDS、STS、LDD、STD、PUSH 和

51、POP 指令將多一個(gè)時(shí)鐘周期。數(shù)據(jù)尋址模式分為5 種：直接尋址，帶偏移量的間接尋址，間接尋址，預(yù)減的間接尋址，以及后加的間接尋址。寄存器R26 到R31 為間接尋址的指針寄存器。直接尋址的范圍為整個(gè)數(shù)據(jù)空間。帶偏移量的間接尋址模式尋址到Y(jié)、Z 指針給定地址附近的63 個(gè)地址。帶預(yù)減和后加的間接尋址模式要用到X、Y、Z 指針。32 個(gè)通用寄存器，64 個(gè)I/O寄存器，512 字節(jié)的SRAM 可以被所有的尋址模式所訪問(wèn)。EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器ATmega8515 包含512 字節(jié)的EEPROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。它是作為一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)空間而存在的，可以按字節(jié)讀寫(xiě)。EEPROM 的壽命至少為1

52、00,000 次擦除周期。EEPROM 的訪問(wèn)由地址寄存器、數(shù)據(jù)寄存器和控制寄存器決定。EEPROM 讀/ 寫(xiě)訪問(wèn)EEPROM 的訪問(wèn)寄存器位于I/O 空間。用戶(hù)操作EEPROM 需要注意如下問(wèn)題：在電源濾波時(shí)間常數(shù)比較大的電路中，上電/ 下電時(shí)VCC 上升/ 下降速度會(huì)比較慢。此時(shí)CPU 可能工作于低于晶振所要求的電源電壓。為了防止無(wú)意識(shí)的EEPROM 寫(xiě)操作，需要執(zhí)行一個(gè)特定的寫(xiě)時(shí)序?？刂萍拇嫫鞯膬?nèi)容。I/O 存儲(chǔ)器ATmega8515所有的I/O及外設(shè)都被放置于I/O空間。所有的I/O位置都可以通過(guò)IN與OUT指令來(lái)訪問(wèn)，在32 個(gè)通用工作寄存器和I/O 之間傳輸數(shù)據(jù)。地址為0x00 -

53、 0x1F 的I/O 寄存器還可用SBI 和CBI 指令直接進(jìn)行位尋址，而SBIS 和SBIC 則用來(lái)檢查某一位的值。更多內(nèi)容請(qǐng)參見(jiàn)指令集。使用IN 和OUT 指令時(shí)地址必在0x00 - 0x3F 之間。如果要象SRAM 一樣通過(guò)LD 和ST 指令訪問(wèn)I/O 寄存器，相應(yīng)的地址要加上0x20。為了與后續(xù)產(chǎn)品兼容，保留未用的未應(yīng)寫(xiě)"0"，而保留的I/O 寄存器則不應(yīng)進(jìn)行寫(xiě)操作。一些狀態(tài)標(biāo)志位的清除是通過(guò)寫(xiě)"1" 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。要注意的是，與其他大多數(shù)AVR 不同，CBI 和SBI 指令只能對(duì)某些特定的位進(jìn)行操作，因而可以用于包含這些狀態(tài)標(biāo)志的寄存器。CBI 與

54、SBI 指令只對(duì)0x00 到0x1F 的寄存器有效。外部存儲(chǔ)器接口由于外部存儲(chǔ)器接口所提供的特性，此接口非常適合于與存儲(chǔ)器器件互連，如外部SRAM和Flash， LCD， A/D， D/A，等等。其主要特點(diǎn)為:四個(gè)不同的等待狀態(tài)設(shè)置( 包括無(wú)等待狀態(tài))；不同的外部存儲(chǔ)器可以設(shè)置不同的等待狀態(tài)；地址高字節(jié)的位數(shù)可以有選擇地確定；數(shù)據(jù)線具有總線保持功能以降低功耗( 可選)（4）系統(tǒng)時(shí)鐘及其選項(xiàng)時(shí)鐘系統(tǒng)中這些時(shí)鐘并不需要同時(shí)工作。為了降低功耗，可以通過(guò)使用不同的睡眠模式來(lái)禁止無(wú)需工作的模塊的時(shí)鐘，如電源管理及睡眠模式” 。CPU 時(shí)鐘 clkCPU CPU時(shí)鐘與操作AVR內(nèi)核的子系統(tǒng)相連，如通用工作

55、寄存器文件、狀態(tài)寄存器以及保存堆棧指針的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。終止CPU 時(shí)鐘將使內(nèi)核停止工作和計(jì)算。I/O 時(shí)鐘 clkI/O I/O時(shí)鐘用于主要的I/O 模塊，如定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器、SPI 和USART。I/O 時(shí)鐘還用于外部中斷模塊。但是有些外部中斷由異步邏輯檢測(cè)，因此即使I/O 時(shí)鐘停止了這些中斷仍然可以得到監(jiān)控Flash 時(shí)鐘 clkFLASH Flash 時(shí)鐘控制Flash 接口的操作。此時(shí)鐘通常與CPU 時(shí)鐘是同步的。時(shí)鐘源 默認(rèn)時(shí)鐘源芯片在出廠時(shí)CKSEL = “0001”， SUT = “10”。默認(rèn)時(shí)鐘源為有最長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間的內(nèi)部RC振蕩器。默認(rèn)設(shè)置可以保證用戶(hù)通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)或并行編程得到他們

56、期望的時(shí)鐘源。晶體振蕩器XTAL1 和XTAL2 分別為用作片內(nèi)振蕩器的反向放大器的輸入和輸出。這個(gè)振蕩器可以使用石英晶體，也可以使用陶瓷諧振器。熔絲位CKOPT 用來(lái)選擇這兩種放大器模式的其中之一。當(dāng)CKOPT 被編程時(shí)振蕩器在輸出引腳產(chǎn)生滿(mǎn)幅度的振蕩。這種模式適合于噪聲環(huán)境，以及需要通過(guò)XTAL2 驅(qū)動(dòng)第二個(gè)時(shí)鐘緩沖器的情況。而且這種模式的頻率范圍比較寬。對(duì)于諧振器， CKOPT 未編程時(shí)的最大頻率為8 MHz， CKOPT 編程時(shí)為16 MHz。C1和C2 的數(shù)值要一樣，不管使用的是晶體還是諧振器。最佳的數(shù)值與使用的晶體或諧振器有關(guān)，還與雜散電容和環(huán)境的電磁噪聲有關(guān)。對(duì)于陶瓷諧振器，應(yīng)該

57、使用廠商提供的數(shù)值。3.2 軟件設(shè)計(jì) 單片機(jī)通過(guò)定時(shí)器、計(jì)數(shù)器來(lái)對(duì)發(fā)出的脈沖進(jìn)行控制，通過(guò)鍵盤(pán)掃描程序來(lái)掃描按鍵情況，通過(guò)有選擇性循環(huán)顯示來(lái)對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行控制。程序框圖見(jiàn)圖3z圖3程序框圖Fig.3 the design of the software單片機(jī)程序適用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。在程序中一共用到三個(gè)中斷服務(wù)子程序，第一個(gè)是用來(lái)設(shè)定數(shù)碼管閃爍時(shí)間的，在數(shù)碼管閃爍的時(shí)候便開(kāi)啟看門(mén)狗保護(hù)電路，以免在設(shè)定的時(shí)候由于電壓不穩(wěn)或其他原因?qū)е翬EPROM誤寫(xiě)入。（當(dāng)按下”SET”鍵，相應(yīng)的數(shù)碼管會(huì)閃爍，當(dāng)閃爍20次之后自動(dòng)停止閃爍，在閃爍期間可以對(duì)相應(yīng)位進(jìn)行設(shè)定。）第二個(gè)是用來(lái)設(shè)定脈寬的，第三個(gè)是用來(lái)設(shè)定周期

58、間隔。在執(zhí)行其他子程序的時(shí)候一有時(shí)間就要調(diào)用顯示子程序，這樣才能保證顯示穩(wěn)定。在設(shè)定數(shù)出位數(shù)、脈沖間隔等參數(shù)的時(shí)候進(jìn)行對(duì)EEPROM的寫(xiě)入，以便實(shí)現(xiàn)掉電保持功能。創(chuàng)新點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)方法 在擴(kuò)展點(diǎn)數(shù)的方面采用單片機(jī)之間的串行通訊，即用TXD、RXD兩個(gè)端口進(jìn)行通訊，兩臺(tái)脈沖儀必須是共地的，最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方法就是將兩臺(tái)的地線連接起來(lái)就行。數(shù)據(jù)是以楨的形式發(fā)送出去的，包括一位起始位一位停止位以及8位數(shù)據(jù)位。用戶(hù)可以通過(guò)設(shè)置來(lái)決定脈沖儀是作為主機(jī)還是從機(jī)，當(dāng)用戶(hù)設(shè)定為主機(jī)時(shí)，將RAM中的一個(gè)地址對(duì)應(yīng)的數(shù)置為FF。在程序開(kāi)始運(yùn)行的時(shí)候就查詢(xún)這個(gè)地址的值，如果是FF則運(yùn)行為主機(jī)模式，否則運(yùn)行為從機(jī)模式。主機(jī)模式下

59、在運(yùn)行完一遍后進(jìn)入周期間隔的時(shí)候，主機(jī)會(huì)向從機(jī)發(fā)送一個(gè)開(kāi)始信號(hào)，同時(shí)主機(jī)進(jìn)入掃描狀態(tài)，掃描從機(jī)發(fā)出的信號(hào)。從機(jī)接收到這個(gè)信號(hào)后開(kāi)始運(yùn)行，從機(jī)運(yùn)行完一遍后再向主機(jī)發(fā)送信號(hào)，就這樣一遍一遍的循環(huán)，這樣可以進(jìn)行多臺(tái)通訊，任意擴(kuò)展點(diǎn)數(shù)，通訊距離能達(dá)到1米，如需要更長(zhǎng)可以將用一片MAX232來(lái)驅(qū)動(dòng)RS232口，通訊距離可達(dá)10米。 可以選擇顯示項(xiàng)目和調(diào)節(jié)項(xiàng)目，只用4個(gè)數(shù)碼管就能完成對(duì)功能的設(shè)定，脈寬、脈沖間隔、周期間隔的設(shè)定，節(jié)省了引腳以及元件，而且按用戶(hù)要求增加了周期間隔設(shè)定這一功能。周期間隔就是在脈沖執(zhí)行到最后一位時(shí)，將原來(lái)脈沖間隔設(shè)定的次數(shù)改為周期間隔設(shè)定的次數(shù)，然后進(jìn)行中斷，也就是說(shuō)可以把周期間

60、隔看成是一次特殊的脈沖間隔。第四章安裝及調(diào)試 4.1、安裝方法擰下上蓋的四個(gè)固定螺釘，取下上蓋，擰上電纜接頭。通過(guò)殼體四角的安裝孔用M4的螺釘固定在機(jī)體上（見(jiàn)圖1）。將電源線和輸出輸入線穿過(guò)電纜密封接頭接于控制儀的相關(guān)端子。圖1 安裝圖接線請(qǐng)注意（見(jiàn)圖2）：圖2 接線圖印刷板上AC220V端子應(yīng)接交流220V電源，接地端 必須接地。1-n位及DC24V共用端子接至電磁脈沖閥。本機(jī)若為接插件輸出型時(shí)，外部引線0號(hào)線為DC24V共用線,其余引線線號(hào)與機(jī)體輸出線號(hào)相同。4.2、設(shè)置 1）四個(gè)數(shù)碼管中，左數(shù)第一位為設(shè)定位數(shù)碼管，通電后顯示初始值1。2）設(shè)定位數(shù)碼管顯示為1時(shí)，表示后面的三位數(shù)碼管顯示的是脈沖寬度，單位為ms；顯示為2時(shí)，后三位顯示的是脈沖間隔，單位為s；顯示為3時(shí)，后三位顯示的是脈沖