【正文】 ............................................................................................................................... 30 附錄二 .................................................................................................................................... 39 安徽建筑 大學 畢業(yè)設計（論文） 1 1 緒 論 課題背景 由于工業(yè)過程控制的需要，特別是在計算機技術 和 微電子技術的迅猛發(fā)展以及自動控制理論和設計方法發(fā)展的推動下，國內(nèi) 外溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展迅速，并在智能化，自適應、參數(shù)整定等方面，以美國、德國、日本、瑞典等國 家 技術領先，都生產(chǎn)出了一批性能優(yōu)異的 、 商品化的溫度控制器及儀表，并在各行 得到 廣泛 的 應用。不會排放出有害氣體、飛塵、灰渣，完全符合環(huán)保方面的要求。 5） 可采用計算機監(jiān)控，完全實現(xiàn)自動化。 由于 目前人們的環(huán)保意識的提高， 人們對電熱鍋爐越來越重視 ，在工業(yè)生產(chǎn)和民用 生活用水 中應用越來越普及。工業(yè)控制也越來越多的采用計算機控制， 在這里我們 采用 51 系列單片機來做控制器。因此 ， 研制開發(fā)小型家用燃氣鍋爐就具有客觀的市場價值 與 現(xiàn)實的意義 。 單片機不 僅僅 可以實現(xiàn)各種常規(guī)的控制， 而且 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。選用 LCD液晶顯示器 和 基于單總線的數(shù)字溫度傳感器 DS18B20。 它們二者與單片機的接口比較簡單，而且編程 難度 不大，安徽建筑 大學 畢業(yè)設計（論文） 3 既縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期，又保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，節(jié)約了開發(fā)成本。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。使用 LCD液晶顯示器顯示水位的上下限值、預先設定的溫度報警值和當前采集的溫度值 ； 利用溫度傳感器 DS18B20采集測量鍋爐水溫 。 每一種方案都有其各自的優(yōu)點。該方案采用 液晶顯示器來顯示 當前采集的溫度值 、 當前水位、水位的上下限值、預先設定的溫度報警值，接口簡單 、直觀 而且編程強度不大。 當系統(tǒng) 采集到溫度信號后與設定溫度進行比較得到一個偏差，然后通過 PID 運算，從單片機 輸出一個 PWM 波形來控制固態(tài)繼電器的導通與關閉，從而控制鍋爐的加熱絲在一個固定周期中通電加熱時間的長短來達到恒溫控制的目的。 以 PLC 為控制器的方案比較昂貴 ， 51 單片機控制系統(tǒng)更加經(jīng)濟。通過按鍵電路進行溫度報警值的設定，并對鍋爐的水溫進行采集及處理，然后與報警值重新啟動進行加熱處理。液晶顯示，顯示水位上限值，水位下限值以及溫度報警值和實際溫度值。本系統(tǒng)過程控制系統(tǒng)主要應用于燃氣鍋爐的水溫控制系統(tǒng)。 圖 系統(tǒng) 的原理 框圖 溫度 控制系統(tǒng)的控制信號通過繼電器控制燃燒器內(nèi)進出氣，由三個進氣閥實現(xiàn)控制。溫度傳感器一直檢測鍋爐內(nèi)部的水溫。 AT89S51 單片機引腳圖如圖 所示。 （傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz）。 。當 P1口的管腳第一次寫 1 時，被定義為 高阻 輸入。 P1口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P3 口： P3 口管腳是 8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。 I/O 口作為輸入口時有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。除了 P1 口外 P0、 P P3 口都還有其他的功能。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。 PSEN：外部程序存儲器的選通信 號。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當 /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 安徽建筑 大學 畢業(yè)設計（論文） 11 單 片機最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)指的是由最基本的電路元件組成的，外接部分簡單的電路就能獨立成一定的工作任務的單片機系統(tǒng)。利用芯片內(nèi)部振蕩電路，在 XTAL1， XTAL2（ 18， 19 腳）的引腳上外接定時 元件，內(nèi)部振蕩器便能產(chǎn)生自激振蕩，用示波器便可觀察到 XTAL2 輸出的正弦波，定時元件可以采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路，它與單片機的接法的如圖 32所示。為了確保單片機正常復位，必需使其 第 9 腳上出現(xiàn)的高電平保持 2μs以上。 τ＝ R*C (31) 溫度控制電路 設計 本系統(tǒng)采用繼電器進行對燃燒器工作方式控制，從而鍋爐控制溫度。 輸出高電平時，燃燒器通電，進行加熱處理。 K1 每按下一次，溫度報警值顯示比上一次值增加一度。 圖 按鍵電路 設計 水位 檢測 電路 設計 鍋爐在正常加溫工作情況下，同時對鍋爐液位檢測。其中金屬棒 1和金屬棒 2用限流電阻分別與單片機相連接，金屬棒 3接 +5v的電源。 (3)當 ＝高電平和 ＝低電平時，即實際水位在水位上限和水位下限之間的位置，單片機不進行處理，即保持給水泵的狀態(tài)不變。 這類穩(wěn)壓器的輸出為固定電壓。有時會安徽建筑 大學 畢業(yè)設計（論文） 15 發(fā)現(xiàn)型號 78前面和后面還有一個或幾個英文字母，如 W7 AN7 L78 CV 等。按其最大輸出電流又可分為 78L、 78M和 78 3個分系列。具有過熱，過流，調(diào)整管安全工作區(qū)保護功能。因為在本設計中，電路中均采用低功耗的器件，所以穩(wěn)壓塊并不需要加散熱片。 圖 DS18B20 引腳排列圖 DS18B20 可以程序設定 912 位的分辨率，精度為 攝氏度。 。 － 55～＋ 125℃，以 ℃遞增。 。 (2)當水溫 、水位 高于上限和低于下限時，系統(tǒng)進行報警。固態(tài)繼電安徽建筑 大學 畢業(yè)設計（論文） 18 器的輸入端用微小的控制 信號 ，達到直接驅(qū)動大 電流 負載。 （ 2）靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好：固態(tài)繼電器的輸入電壓范圍較寬，驅(qū)動功率低，可與大多數(shù)邏輯集成電路兼容不需加緩沖器或驅(qū)動器。 安徽建筑 大學 畢業(yè)設計（論文） 19 固態(tài)繼電器注意事項： （ 1） 在 PCB 上 使用固態(tài)繼電器時，焊接時應在溫度小于 250℃ 。紅燈滅綠燈亮表示正常工作。當基極為低電平時，晶體管處于飽和狀態(tài)，飽和電壓為 UCES=0. 3V，此時，蜂鳴器鳴叫。 安徽建筑 大學 畢業(yè)設計（論文） 20 LCD1602 引腳 圖 表 LCD1602 引腳說明 引腳號 符號 引腳說明 1 VSS 地電源 2 VDD 接 5V 正電源 3 VL VL 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個 10K 的電位器 調(diào)整對比度。 6 E 讀操作時，高電平有效；寫操作時，下降沿有效； 7~14 D7~D14 8 位雙向數(shù)據(jù)線 15 BLA 背光源正極 16 BLK 背光源負極 LCD1602 是具有 4位 /8位并口可選接口方式的液晶顯示模塊，它能同時顯示兩行字符， 每行有 16 個字符。由該模塊構成的液晶顯示方案與 LED 點陣液晶顯示模塊相比 ， 1602 是字符型液晶，顯示字母和數(shù)字比較方便，控制簡單，成本較低 ， 不論硬件電路結(jié)構或顯示程序都要簡潔得多。 BL+接 5V電源是調(diào)節(jié)顯示顯示 LCD液晶顯示 芯片是顯示背光的亮度。當鍋爐水位滿足條件的時候再對鍋爐的水溫采樣監(jiān)控，并進行 相應的處理 。所有這些信號類型除存在脈沖外，其它的信號均由總線主機產(chǎn)生。接著，在主機釋放總線，并進入接收模式。 Y N 圖 DS18B20溫度采集子程序 流程 開始 檢測 DS18B20是否存在 跳過 EOM 匹配 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)化命令 跳過 ROM 匹配 發(fā)出溫度讀取命令 保存采集的溫度 結(jié)束 安徽建筑 大學 畢業(yè)設計（論文） 25 LCD 液晶顯示子程序設計 本系統(tǒng)采用是 16*2 的 LCD1602，單片機對其初始化，然后將需要顯示的字符在LCD 存儲的地址和要求在 LCD 顯示的地址送出，再檢測 LCD 是否處在忙碌不能接收命令 或數(shù)據(jù)的狀態(tài)，檢測到 LCD 空閑時就可以寫數(shù)據(jù)顯示了。因為用 單片機來實現(xiàn)鍋爐的溫度控制有以下幾點優(yōu)點： （ 1）控制電路簡單易懂；（ 2）智能化設計，能夠?qū)囟冗M行較準確地控制；（ 3）附加其它功能簡單、方便；（ 4）經(jīng)濟 。 本文設計的鍋爐溫度控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)如下功能： （ 1） 利用功能按鍵分別實現(xiàn)對溫度的設定，包括設定滿足工藝要求的特定溫度值、鍋爐正常工作所能承受的最高和最低溫度值等； （ 2） 利用 LCD1602液晶 顯示當前鍋爐內(nèi)溫度、 水位上下限和 所設定的上下限溫度 ； （ 3） 當鍋爐內(nèi)實際溫度達到所設定的下限值時，系統(tǒng)會進行報警，并啟動固態(tài)繼電器，對鍋爐內(nèi)進行加熱。s Guide, MadiWorks,Inc[M]. 1997 [15] Motorola, Microcontroller Setectro Guide. Quarter[M].20xx,4:146157. 安徽建筑 大學 畢業(yè)設計（論文） 29 致 謝 此次畢業(yè)設計 論文的題目是 鍋爐溫度控制系統(tǒng)的設計， 在 紀明偉 老師的耐心指導下 和自己 通過在網(wǎng)上和圖書館的認真查閱資料和撰寫開題報告 不斷探索的過程 ， 我順利地完成了此畢業(yè)設計，更重要的是經(jīng)過這一個學習探索 的過程，我 對單片機和其 自動 控制系統(tǒng)有了更進一步的了解和掌握。與此同 時要感謝我的父母，是他們的不懈辛勞才換回一個讓我安心學習、快樂生活的的美好環(huán)境。求學之艱，現(xiàn)在終于能告一段落，心生諸多感觸，冷暖甜苦自知，但也頗感欣慰。溫度存放高八位 TEMPHC DATA 29H 。實時溫度值存放單元 TEMPL DATA 25H 。 時光荏苒，歲月如梭。而特別要感謝的是我的指導老師 紀明偉 老師，正是在 他 的耐心指導和鼓勵下，我才得以完成此次設計，在整個過程中，當我 遇到了 任何 困難 時 ，都 是 在 紀 老師的指導下 加之 自己