【正文】 到了較好的解 決。 （ 4） 系統(tǒng)采用 PID控制算法，能非常準(zhǔn)確地對鍋爐內(nèi)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，而且控制的精度 很 高 ； 由于水平有限，而且時(shí)間比較緊迫，所以在設(shè)計(jì) 鍋爐 溫度控制系統(tǒng)時(shí)難免會(huì)有很多漏洞和不足之處，同時(shí)也有部分功能模塊不夠完善。系統(tǒng)中以 AT89S51芯片作為控制芯片，采用一線總線的溫度傳感器 DS18B20，用 LCD1602液晶顯示模塊顯示水溫水位的狀態(tài)信息，這些都得使硬件電路變得簡單，性能得到提高。 Y N 圖 LCD 液晶顯示 子 流程圖 按鍵子程序設(shè)計(jì) 開始 LCD 液晶顯示模塊初始化 將需要的顯示信息和 LCD 的地址送出 檢測 LCD是否忙碌 寫數(shù)據(jù)顯示 結(jié)束 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 N Y N Y 圖 按鍵檢測與處理流程圖 中斷服務(wù)程序 K1是否按下 加 1 并顯示 K2是否按下 減 1 并 顯示 K3是否按下 返回 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 總 結(jié) 本文課題可以采用 二 種設(shè)計(jì)方案 ,一種是用單片機(jī)設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng) ,第 二 種是用 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)對鍋爐進(jìn)行恒溫控制。在單總線器件檢測到上升沿后，接著產(chǎn)生延時(shí)，接著通過拉低總線，以產(chǎn)生存在脈沖。都要對其進(jìn)行初始化，在接收到復(fù)位脈沖后，再對 SD18B20 進(jìn)行正確的 ROM 命令和存 貯器操作命令。 圖 42 程序結(jié)構(gòu)圖 A/D 轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié) 子程序 設(shè)計(jì) N Y 圖 A/D 轉(zhuǎn)換程序操作流程圖 程序結(jié)構(gòu) LCD液晶顯示 按鍵檢測與處理 溫度采集， A/D 轉(zhuǎn)換 PID 計(jì)算 越限報(bào)警 加熱執(zhí)行機(jī)構(gòu) 開始 發(fā)送 AD啟動(dòng)信號 轉(zhuǎn)換是否完成 輸入數(shù)據(jù) 結(jié)束 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 DS18B20 溫度采集子程序設(shè)計(jì) DS18B20 有嚴(yán)格的協(xié)議來確保其數(shù)據(jù)的完整性。 圖 LCD液晶顯示電路 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主程序 鍋爐溫度控制系統(tǒng) 的單片機(jī)程序設(shè)計(jì)主流程圖如圖 所示 。其中VDD接 5V電源用于顯示 LCD液晶顯示芯片的工作 ,VL串接阻值 LCD液晶顯示芯片字符的亮度，當(dāng)阻值越大時(shí)， LCD液晶顯示越模糊。其字符中共有 160種字符。 5 R/W R/W 為讀寫信號線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。 液晶 顯示電路設(shè)計(jì) 圖 為 LCD1602 引腳分配圖。 圖 報(bào)警電路 電路由限流電阻 R 三極管 Q兩個(gè)二極管 和蜂鳴器組成。 （ 3） 在繼電器使用時(shí)，因過流和負(fù)載短路會(huì)造成 SSR 固態(tài)繼電器內(nèi)部輸出可控硅永久損壞 ,應(yīng)該 考慮過流、過壓保護(hù)措施 。 （ 4）電磁干擾?。汗虘B(tài)繼電器沒有輸入“線圈”，沒有觸點(diǎn)燃弧和回跳，因而減少了電磁干擾。目前已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外圍接口設(shè)備，調(diào)溫、調(diào)速、調(diào)光、電機(jī)控制、電爐加溫控制、電力石化、醫(yī)療器械、金融設(shè)備、煤炭、儀器儀表、交通信號等領(lǐng)域。 固態(tài)繼電器 SSR 由于本系統(tǒng)加熱執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開與關(guān)狀態(tài)交替比較頻繁，一般的機(jī)械式繼電器在這種 工作模式下使用壽命大大降低，所以難以滿足這一要求，在此應(yīng)該選用 固態(tài)繼電器SSR， 如圖 所示為 固態(tài)繼電器 SSR，它 是由微電子電路，分立電子器件，電力電子功率器件組成的無觸點(diǎn)開關(guān)。只 要給傳感器 5V的供電并把它的單總線接到單片機(jī)的 P 口就可以了 。 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 8 位數(shù)字量讀出。 。如圖 所示 DS18B20引腳排列圖 (A)DS18B20 特性： 。 溫度傳感器選擇 及溫度采集電路 DS18B20 簡介 Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20 是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。同時(shí)又由于器件只有三個(gè)引腳，所以使用簡單方便，價(jià)格低廉，應(yīng)用廣泛 。由于單片機(jī)工作電壓為 +5V，在此選用 7805。 78系列穩(wěn)壓器按輸出電壓共分為 9 種。其中“ 78”后面的數(shù)字代表該穩(wěn)壓器輸出的正電壓數(shù)值，以伏特為單位。三端是指電壓輸入端、電壓輸出端和公共接地端。 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 水位檢測電路 (1)當(dāng) ＝高電平和 ＝高電平時(shí)，即實(shí)際水位在水位上限以上的位置，這時(shí)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警命令 ,系統(tǒng)停止工作。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)利用普通水的導(dǎo)電性質(zhì) ， 采用不繡鋼管作為測量液位的器件，放于鍋爐上下限的金屬棒是否正在導(dǎo)電的 情況判斷鍋爐的水位是不是在上下限范圍之間，單片機(jī)通過采集的水位變化的信號，發(fā)出對給水泵控制的命令，控制鍋爐內(nèi)水位符合條件。 K2 每按下一次，溫度報(bào)警值顯示比上一次值減少一度。本系統(tǒng)有三個(gè)按鍵分別為 K1,K2,K3. 如圖 所示。本部分電路與單片機(jī)的接口 如 圖 所示。 系統(tǒng)的復(fù)位電路是由 RC 電路組成 ，外加一個(gè)手動(dòng)復(fù)位按鈕 。在設(shè)計(jì)印制板時(shí)，晶體和電容應(yīng)盡可能與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，保證振蕩器可靠工作，一般采用瓷片電容。 圖 最小單片機(jī)系統(tǒng) 時(shí)鐘電路 AT89S51 的時(shí)鐘可由內(nèi)部產(chǎn)生也可以由外部產(chǎn)生。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。另外，該引腳被略微拉高。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。只有讀端口時(shí)才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口： P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電 阻的 8位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接收，輸出4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2口被寫“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在 FIASH編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 GND：接地。 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 16 位定時(shí)器。 （ ROM 為 4KB）。 主要器件的選擇 Atmel 公司單片機(jī) AT89S51。該中小型燃?xì)忮仩t所需要溫度的熱水是根據(jù)用戶需要調(diào)節(jié)的。 溫度傳感器的輸出信號經(jīng)調(diào)理電路處理后作為單 片機(jī)系統(tǒng)的輸入信號。 在工業(yè)生產(chǎn)中，鍋爐是一種重要的動(dòng)力系統(tǒng)。 同時(shí)為結(jié)合實(shí)際需要，本系統(tǒng)亦比較，當(dāng)溫度值大于溫度上限值(報(bào)警值 )時(shí)就報(bào)警，停止加熱。 通過以上分析和比較從而得出：鍋爐溫度控制系統(tǒng) 采用單片機(jī) 作為控制器 的系統(tǒng)比 PLC 控制系統(tǒng) 成本更低，使用更加方便快捷 。而 51 單片機(jī)控制系統(tǒng)，整個(gè)控制系統(tǒng)可以規(guī)劃 到 一塊PCB 電路板上，從而安裝起來更加方便，而且其功能比較齊全，顯示模塊簡單，調(diào)節(jié)溫度可通 過鍵盤來設(shè)置，使用很方便。 這樣就可以縮短系統(tǒng)的開發(fā)周期，減少系統(tǒng)成本開銷。 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 方案 方案一： 采用 PLC 為控制器 此方案用 PLC 作為主要控制器的核心，利用熱電偶作為測溫器件，然后通過一個(gè)變送器將溫度轉(zhuǎn)換成電壓信號，送入到 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬到數(shù)字 量的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié) 果 轉(zhuǎn)送入 PLC，由 PLC 根據(jù)給定值與測量值的大小作比較得到一個(gè)偏差，再由D/A 將偏差數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量來調(diào)節(jié)加熱絲的工作時(shí)間或者通過調(diào)節(jié)不同電壓來調(diào)節(jié)加熱絲的加熱功率，最終達(dá)到鍋爐恒溫控制的目的。 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 2 系統(tǒng)方案選擇及 工作原理 實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的方案有多種 ，以下介紹兩種控制方法： (1)用 PLC 為控制器，熱電阻 /熱電偶作為測溫器件，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。如此反復(fù)監(jiān)控溫度。利用繼電器控制燃燒器和給水泵的加熱和給水。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(shè)備。此外， MCS51系列單片機(jī)完備的 控制功能、運(yùn)算能力、加上完善的外部接口電路，完全可以勝任對中小型鍋爐 的 控制 。 本控制器主要是針對 現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過程中鍋爐溫度 控制裝置而設(shè)計(jì)的 ，用PID 控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制方法，以獲得良好的控制效果 。而這下符合