【正文】 .....................................................19 壓電效應(yīng)和陶瓷壓電式傳感器選取 ............................................................................20 壓電式傳感器的測(cè)量電路 ..........................................................................................20 4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) ......................................................................................................................23 單片機(jī)源程序 ......................................................................................................................23 水位檢測(cè)主程序 ..................................................................................................................25 水位檢測(cè)子程序 ..................................................................................................................26 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 2 結(jié)論 ................................................................................................................................................29 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................................30 致謝 ................................................................................................................................................31 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論 3 1 緒 論 課題背景 目前我國(guó)的鍋爐的數(shù)量眾多，我國(guó)現(xiàn)有中、小型鍋爐 30多萬(wàn)臺(tái) ,目前大多數(shù)工業(yè)鍋爐仍處于能耗高、浪費(fèi)大、環(huán)境污染嚴(yán)重的生產(chǎn)狀態(tài)。 國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀 目前在我國(guó)的鍋爐水位控制系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)生產(chǎn)中都取得了很大的成效，在各方面的發(fā)張過(guò)程中多數(shù)還只是采用理論的計(jì)算的各方面論文很多，但是能夠運(yùn)用的工業(yè)生產(chǎn)中的還很 少。 使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)鍋爐液位控制的優(yōu)點(diǎn) 當(dāng)今，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)的生產(chǎn)及應(yīng)用已滲透到生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面。測(cè)量溫度采用光電耦合器實(shí)現(xiàn)光電隔離，方便人員對(duì)液位系統(tǒng)的控制且穩(wěn)定性較好。 本文采用 8051 單片機(jī)作為核心來(lái)對(duì)鍋爐水位進(jìn)行自動(dòng)控制。使用 3 位七段 LED 顯示液位、溫度、壓力等數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全控制，及時(shí)報(bào)警。通過(guò) LED現(xiàn)實(shí) 出來(lái)。 系統(tǒng)軟件總體方案 水位檢測(cè)通過(guò)四對(duì)高亮二極管和光敏三極管所組成的液位傳感器分別安裝在四個(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 、 、 、 ，對(duì)鍋爐里的水位進(jìn)行檢測(cè)。第三章著重介紹了本設(shè)計(jì)所使用的傳感器 ,因?yàn)閭鞲衅鞯男阅茉谡麄€(gè)系統(tǒng) 中起著非常重要的作用 ,尤其對(duì)檢測(cè)精確度起著重要的作用 ,在其中我重點(diǎn)介紹了液位傳感器 ,光電式傳感器和壓電式傳感器。 而本設(shè)計(jì)主要是對(duì)液位進(jìn)行控制 ,下圖是鍋爐液位控制系統(tǒng) 圖 基于單片機(jī)的鍋爐液位控制系統(tǒng) 由上圖可觀察到傳感器通過(guò)對(duì)液面、溫度和壓力進(jìn)行測(cè)量，輸出模擬信號(hào)，再通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器把輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過(guò) 8051 單片機(jī)的運(yùn)算控制，在通過(guò)LED 進(jìn)行顯示 ,通過(guò)報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警 ,報(bào)警顯示之后再通過(guò)對(duì)閥門的開啟實(shí) 現(xiàn)對(duì)鍋爐的液位進(jìn)行調(diào)節(jié)控制 ,閥門的驅(qū)動(dòng)設(shè)備是電動(dòng)機(jī)。其代表就是 8051。 系統(tǒng)的原理是采用液位式傳感器測(cè)量鍋爐液位值 ,通過(guò)單片機(jī)的轉(zhuǎn)換與分析在 LED上顯示及輸出控制 。 Pin19:時(shí)鐘 XTAL1 腳，片內(nèi)振蕩電路的輸入端。本設(shè)計(jì)采用外部時(shí)鐘電路 及 外接晶振和電容組成振蕩器。 程序計(jì)數(shù)器 PC 將 指向 0000H， P0P3 輸出口為高電平，堆棧指鐘寫入 07H，其 它專用寄存器清 “0” 。 8 0 5 1R E S E TR E S E T 8 0 5 1V c c V c cS W2 2 u1 K91 K4 7 0 R2 2 u9上 電 自 動(dòng) 復(fù) 位 手 動(dòng) 復(fù) 位 電 路 圖 復(fù)位電路 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 8 Pin30:ALE/ 當(dāng)訪問(wèn)外部程序器時(shí)， ALE(地址鎖存 )的輸 出用于鎖存地址的低位字節(jié)。 Pin29: 當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí) ,此腳輸出負(fù)脈沖選通信號(hào)， PC的 16 位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在 P0 和 P2 口上，外部程序存儲(chǔ)器則把指令數(shù)據(jù)放到 P0 口上，由 CPU 讀入并執(zhí)行。 采用的是四對(duì)高亮二極管和光敏三極管所組成的液位傳感器，這種液位傳感器如下圖 1 2 3 4ABCD4321DCBALED1K1KGND設(shè) 計(jì)班 級(jí)指導(dǎo)教師日 期遼寧工程技術(shù)大學(xué)電氣與控制工程學(xué)院曹 德 寶自動(dòng)化 0 3 6閻 馨20xx 年 6 月 24 日鍋爐液位控制系統(tǒng) 圖 液位傳感器 由圖 可知，液位傳感器的主要元件是 高亮二極管和光敏三極管 ,它們都屬于光電元件 ,光電元件主要采用的是 光電效應(yīng) ,光電效應(yīng)分外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)和光生伏特效應(yīng) , 光電效應(yīng)的原理是 PN 結(jié)加反向電壓時(shí)，反向電流的大小取決于 P 區(qū)和 N 區(qū)中少數(shù)載流子的濃度，當(dāng)光照 PN 結(jié)時(shí)，光子能量 h大于材料的禁帶寬度，在 PN 結(jié)及其附近產(chǎn)生光生電子、空穴對(duì)，從而使 P區(qū)和 N 區(qū)少數(shù)載流 子濃度增加， 載流子 在外加反向電壓和 PN 結(jié)內(nèi)電場(chǎng)作用下定向運(yùn)動(dòng)，分別在兩個(gè)方向上渡越 PN 結(jié)，使反向電流明顯增攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 9 大。 光敏三級(jí)管是由高亮二極管進(jìn)行發(fā)光 的 , 高亮二極管是一種把電能轉(zhuǎn)變成光能的半導(dǎo)體器件。 水位檢測(cè)是通過(guò)四對(duì)高亮二極管和光敏三極管分別安裝在四個(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 、 、 、 口，實(shí)時(shí)對(duì)鍋爐里的水位進(jìn)行檢測(cè)。 D／ A 轉(zhuǎn)換基本原理 D／ A轉(zhuǎn)換器的功能是將 數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào) 。加權(quán)電阻解碼網(wǎng)絡(luò)各支路的電阻值與二進(jìn)制數(shù)據(jù) D7～ DO 的 “ 權(quán) ” 相對(duì)應(yīng)，“ 權(quán) ” 大的電阻值小， “ 權(quán) ” 小的電阻值大。 信號(hào)的敏感程度 數(shù)字量的數(shù)位表示 ， 分辨率為 n 位的 D／ A 轉(zhuǎn)換器，可以對(duì)滿量程的 1／ 2n的增量做出 反饋 。數(shù)字變化量是滿刻度時(shí)，達(dá)到終值 177。 其工作 步驟 是：比較開始時(shí)，首先對(duì)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的最高位置 “1” ，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)換 和 比較判斷?？偣残枰貜?fù)這種過(guò)程 n次。 ADC0809 芯片的引腳圖如圖 26 所示。用 LED 是因?yàn)樗哂酗@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)。所謂的靜態(tài)顯示是由單片機(jī)一次輸出后就能顯示后就能保持，直到下次送新的顯示模式為止。這種方法中，顯示器件分時(shí)工作，每次只能有一個(gè)器件顯示，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象，所以，仍感覺到 所有的器件都 “ 同時(shí) ” 顯示。鍵盤可分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤兩種。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 14 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN u m b e r R e vi s i o nS i z eA4D a t e : 2 4 J u n 2 00 7 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e nt s a nd S e t t i n gs \ A d m i n i s t r a t o r \ 桌面 \ 加油 \ 大圖 \ 曹德寶大圖 . d dbD r a w n B y :A1B2QA3QB4QC5QD6CLK8CLR9QE10QF11QG12QH137 4L S 16 4abfcgdeV C C1234567abcdefg8dpdp9A M B E R C A1K 1K1K1K1K1K1K 1KQLSS P E A K E RR1K+ 12231UA7 4L S 33A17A18A19A20A21A22A23A24A 1 7A 1 8A 1 9A 2 0A 2 1A 2 2A 2 3A 2 412 3UA 圖 自動(dòng)報(bào)警電路的接線圖 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 傳感器的選擇設(shè) 計(jì) 15 3 傳感器的選擇設(shè)計(jì) 在本設(shè)計(jì)中 ， 傳感器的選擇是非常重要的 ， 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 ， 它的性能直接影響到整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng) ， 對(duì)檢測(cè)精確度起著重要的作用。水位檢測(cè)是通過(guò)四對(duì)高亮二極管和光敏三 極管分別安裝在四個(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 、 、 、 口，實(shí)時(shí)對(duì)鍋爐里的水位進(jìn)行檢測(cè)。 光電傳感器是一種小型電子設(shè)備。光電傳感器中的工作原理都基于不同形式的光電效應(yīng) ,通常把光電效應(yīng)分為三類： ① 外光電效應(yīng)指在光的照射下材料中的電子逸出表面的現(xiàn)象。光敏電阻即屬此類。 在有光照的情況下 ，光子能量 h 大于材料的禁帶寬度，在 PN 結(jié)及附近 就會(huì) 產(chǎn)生光生電子 空穴對(duì)， 在 P區(qū)和 N 區(qū)的載流子增大到一定程度時(shí)，就會(huì) 在外加反向電壓和 PN 結(jié)內(nèi)電場(chǎng)作用下定向運(yùn)動(dòng)。 圖 光敏三極管的結(jié)構(gòu)示意圖 圖 基本電路 光電傳感器通常由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成 ,如下圖光電傳感器框圖 : 圖 光電傳感器框圖 光電傳感器通常由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成，如圖 所示。它具有體積小、功耗低、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，并能和集成電路相匹配。 ② 伏安特性 光敏三極管在不同照度下的伏安特性，就象普通三極管在不同基極電流下的輸出特性一樣，如圖 所示。 光電傳感器的敏感范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了電感、電容、磁力、超聲波傳感器的敏感范圍。 由 上節(jié)了解到了光電式傳感器 ,光電式溫度傳感器是利 用導(dǎo)光管為感溫器件，能使所接受的信息比較真實(shí)地輻射出來(lái)。C ，工作壓力小于 (絕對(duì)壓力 )，屬真空容器，在正常運(yùn)行時(shí)絕無(wú)汽爆的可能，本設(shè)計(jì)選用的是高靈敏度的溫度傳感器 :光電溫度傳感器 ,與鍋爐控制器相 連，當(dāng)熱媒水溫度超過(guò)設(shè)定溫度時(shí)，燃油、燃?xì)忮仩t的燃燒裝置就自動(dòng)停止一切輸出，燃煤鍋爐就會(huì)報(bào)警提醒操作人員，限制鍋爐的燃燒強(qiáng)度?？闺姶鸥蓴_能力也很強(qiáng) ,諸多優(yōu)點(diǎn)讓我選擇它作為鍋爐爐膛內(nèi)的溫