【正文】 e, avoid malignant accidents, this paper explores the explosionproof control system for boiler. In this paper, using the large capacity flash memory, strong stability of AT89C51, using DS18B20 temperature sensor, MPX4115 pressure sensor to inspection of boiler temperature, pressure, explosionproof design with multiple levels of management function of boiler control system. Through LCD1602 LCD chip for boiler overpressure, calibrate hints. Use on STC microcontroller designed explosionproof control system of boiler, functional diversity, stability is strong, can effectively avoid the boiler exploded and ensure the safe operation of boiler. Blast through the bination of hardware and software design of the boiler control system can timely found the problem, the explosion concerns in a timely and effective manner in the initial stage, to protect human life and property, and waste of resources play an important role. [Key words] boiler Explosionproof AT89C51 The sensorⅦ前言近年來，隨著微電子技術的迅速發(fā)展和超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，微處理器芯片的集成度越來越高，已經(jīng)可以在一塊芯片上同時集成CPU、存儲器、定時器/計數(shù)器、并行和串行接口、甚至A/D轉換器等。人們把這種超大規(guī)模集成電路芯片稱作“單片微控制器”，簡稱為單片機。單片機的出現(xiàn)，引起了儀表領域內的一場新的技術革命，以單片機為主體取代了傳統(tǒng)的儀器儀表的常規(guī)電子線路，可以容易的將計算機技術與測量控制技術結合在一起。組成新一代的所謂“智能化儀器儀表”。這種新型的智能儀表在測量過程自動化，測量結果的數(shù)據(jù)處理以及功能的多樣化方面，都取得了巨大的進展。目前在研制高精度、高性能、多功能的測量控制儀表時，幾乎沒有不考慮采用微處理器使之成為智能儀表的，而目前在儀器儀表中使用得最多的微處理器就是單片機。用單片機作為控制器，已經(jīng)有許多應用領域1]。同時在傳統(tǒng)的鍋爐供熱系統(tǒng)中，循環(huán)泵的啟動和停止都由人工操作，而補水泵是由安裝在回水管上的電接點壓力表控制的。通過電接點壓力表設定的回水管補水壓力的上下限值，來控制補水泵的停止和工作。其中壓力上限值應不大于管道和鍋爐所承受的最大壓力，壓力下限值應保證系統(tǒng)水不汽化。這種控制就導致了工人勞動強度大，工作環(huán)境差。就各工業(yè)部門的現(xiàn)實來看，除研制新型節(jié)能鍋爐意外，對現(xiàn)在舊設備進行技術改造，提高鍋爐的自動化程度也是一項重要的途徑。根據(jù)題目要求，本畢業(yè)課題是單片機控制的鍋爐防爆控制系統(tǒng)，硬件設計模塊主要由探測模塊，報警模塊，顯示模塊等組成。它的基本功能是通過探測器準確探測溫度值和壓力值，精確判斷爆炸隱患是否啟動報警。所以確定方案如下：用AT89C51單片機作為控制核心，外接溫度及壓力探測模塊、報警模塊以及顯示模塊，溫度探測量值傳送到單片機中，然后傳送到顯示模塊顯示，單片機作為處理器進行比較設定值的大小及壓力探測器探測的電壓變化模擬量和穩(wěn)定探測器探測到的溫度，去共同判斷是否報警。本設計用AT89C51單片機實現(xiàn)鍋爐防爆控制系統(tǒng)，及時準確報告鍋爐情況，對系統(tǒng)信息進行處理，對爆炸隱患進行實時、準確、快速的控制。通過對系統(tǒng)硬件與軟件的工程設計，掌握電子系統(tǒng)的設計、調試技能，掌握單片機的應用與開發(fā)技術。Ⅷ緒論基于單片機的鍋爐防爆控制系統(tǒng)1 緒論 課題背景及研究意義鍋爐是一種熱能轉換設備，由鍋和爐兩大主體和保證其安全經(jīng)濟連續(xù)運行的附件，儀表附屬設備，自控和保護系統(tǒng)組成，水在鍋中不斷被爐里燃料燃燒釋放出來的能量加熱，溫度升高并產(chǎn)生帶壓蒸汽，由于水的沸點隨壓力升高而升高，鍋是密封的，水蒸氣在里面的膨脹收到限制而產(chǎn)生壓力形成熱動力（嚴格的說鍋爐的水蒸氣是水在鍋筒中定壓加熱至飽和水再汽化形成的）作為一種能源廣泛使用2]。鍋爐廣泛用于水生產(chǎn)和生活中。中小型鍋爐作為供暖設備用于提供熱水，取暖方面得到了廣泛應用。傳統(tǒng)的鍋爐設備自動化水平低，安全性能差，熱量利用率低，污染嚴重，生產(chǎn)成本高，司爐工工 作強度高。我國現(xiàn)有大、中型鍋爐30多萬臺，每年耗煤量占我國原煤產(chǎn)量的2/5，另外 還有更多的小型采暖鍋爐。目前大多數(shù)鍋爐仍處于能耗高、浪費大、對環(huán)境污染比較嚴 重的生產(chǎn)狀態(tài)，因此，利用單片機技術提高鍋爐自動化水平，對節(jié)能、環(huán)保諸方面意義 重大，符合世界高新技術的發(fā)展潮流，是用低成本自動化技術武裝傳統(tǒng)設備的一項具有 深遠意義的工作。單片機又稱微控制器，是微型計算機的一個重要分支．單片機是70 年代中期發(fā)展起 來的一種大規(guī)模集成電路芯片，是集CPU、ROM、I/O 口和中斷系統(tǒng)于同一硅片的器件。由于單片機具有功能強，體積小，耗電少，可靠性好和價格便宜等獨特優(yōu)點，成為傳統(tǒng)工 業(yè)技術改造和新產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想機種，具有廣闊的發(fā)展前景3]。 利用單片機技術對鍋爐進行自動系統(tǒng)改造后，鍋爐的自動化水平和熱量利用率大大提高，控制更加精確安全，所需勞動力大大減少，勞動強度和勞動環(huán)境也得到很好改善， 成本也大幅度下降。 系統(tǒng)的總體設計思想目前，世界計算機市場上出現(xiàn)了專門用于工業(yè)控制的單片機系列產(chǎn)品，單片機以其體積小、重量輕、功耗低、價格便宜、功能強的特點，在工業(yè)控制的實踐中得到越來越廣泛的應用單片機不僅可以實現(xiàn)各種常規(guī)的控制，還可以根據(jù)被控對象的特性，充分利用控制理論的最新研究成果，采用更完善的控制方式，以獲得更好的控制效果。目前，由于家用鍋爐屬于批量生產(chǎn)，而且每臺鍋爐需要一套完整的控制系統(tǒng)，針對這些特點，尤其從產(chǎn)品成本角度出發(fā)，以MCS51為核心器件組成的控制系統(tǒng)是比較理想的選擇。此外，MCS51系列單片機運算能力、完備的控制功能、加上完善的外部接口電路，對中小型鍋爐控制系統(tǒng)完全可以勝任。在外圍芯片選取時，盡量選取典型的、易于擴展和替換的芯片和電路，并本著節(jié)約成本的思想。選用基于單總線的數(shù)字溫度傳感器DS18BMPX4115壓力傳感器和LCD液晶顯示器。DS18B20溫度傳感器采用美國DALLAS公司生產(chǎn)的DS18B20可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設備數(shù)字測溫和控制領域4]；MPX4115壓力傳感器具有抗震動、穩(wěn)定性好、準確度高、耐高壓，使用于狹小空間工業(yè)設備測溫和控制5]；LCD液晶顯示器為平面超薄的顯示設備，它由一定數(shù)量的彩色或黑白像素組成，放置于光源或者反射面前方。液晶顯示器功耗很低，因此倍受工程師青睞，適用于使用電池的電子設備。它的主要原理是以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點、線、面配合背部燈管構成畫面。它們二者與單片機的接口比較簡單，而且編程強度不大，既保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，又縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期，節(jié)約了開發(fā)成本。系統(tǒng)在軟件上采取模塊化的程序結構。主程序作為控制程序，為整個系統(tǒng)軟件的一條主線，其它功能模塊均采用子程序調用、查詢等方式，為調試和擴充提供了方便。本系統(tǒng)的電源采用市場上常見的W7800(7800)系列7805電源穩(wěn)壓芯片，模擬信號和數(shù)字信號分別用單獨的供電回路，以避免電源干擾。利用溫度傳感器DS18B20采集測量鍋爐水溫；使用LCD液晶顯示器顯示預先設定的溫度、壓力報警值和當前采集的溫度、壓力值。利用繼電器控制燃燒器的加熱。當鍋爐內的水的實際水溫超過報警溫度值，系統(tǒng)會發(fā)出報警聲音，這時接在單片機一端的繼電器動作，燃燒器斷電。此時溫度傳感器實時對鍋爐溫度檢測，當溫度降到設定值的下限時，繼電器重新通電。燃燒器電源重新接通，鍋爐繼續(xù)加熱。如此反復監(jiān)控溫度。這樣對鍋爐溫度控制不僅可以節(jié)約能源，提高能源的使用率。第33頁（共32頁）鍋爐防爆設計方案2 鍋爐防爆設計方案 系統(tǒng)結構框圖繼電器溫度傳感器壓力傳感器信號放大電路LCD顯示器模數(shù)信號轉換電路鍵盤聲音報警器8255擴展芯片AT89C51單片機圖1 系統(tǒng)結構框圖 微控制器方案選擇模擬量經(jīng)輸入通道處理后要送到微機控制電路進行