【正文】 到了較好的解 決。 （ 4） 系統(tǒng)采用 PID控制算法，能非常準確地對鍋爐內的溫度進行實時控制，而且控制的精度 很 高 ； 由于水平有限，而且時間比較緊迫，所以在設計 鍋爐 溫度控制系統(tǒng)時難免會有很多漏洞和不足之處，同時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 按鍵子程序設計 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 結束 安徽建筑 大學 畢業(yè)設計（論文） 26 N Y N Y 圖 按鍵檢測與處理流程圖 中斷服務程序 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 畢業(yè)設計（論文） 27 總 結 本文課題可以采用 二 種設計方案 ,一種是用單片機設計的溫度控制系統(tǒng) ,第 二 種是用 工業(yè)控制計算機來實現(xiàn)對鍋爐進行恒溫控制。在單總線器件檢測到上升沿后，接著產生延時，接著通過拉低總線，以產生存在脈沖。都要對其進行初始化，在接收到復位脈沖后，再對 SD18B20 進行正確的 ROM 命令和存 貯器操作命令。 圖 42 程序結構圖 A/D 轉換環(huán)節(jié) 子程序 設計 N Y 圖 A/D 轉換程序操作流程圖 程序結構 LCD液晶顯示 按鍵檢測與處理 溫度采集， A/D 轉換 PID 計算 越限報警 加熱執(zhí)行機構 開始 發(fā)送 AD啟動信號 轉換是否完成 輸入數(shù)據(jù) 結束 安徽建筑 大學 畢業(yè)設計（論文） 24 DS18B20 溫度采集子程序設計 DS18B20 有嚴格的協(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 畢業(yè)設計（論文） 22 4 系統(tǒng)軟件的設計 系統(tǒng)主程序 鍋爐溫度控制系統(tǒng) 的單片機程序設計主流程圖如圖 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，當阻值越大時， 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，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。 液晶 顯示電路設計 圖 為 LCD1602 引腳分配圖。 圖 報警電路 電路由限流電阻 R 三極管 Q兩個二極管 和蜂鳴器組成。 （ 3） 在繼電器使用時，因過流和負載短路會造成 SSR 固態(tài)繼電器內部輸出可控硅永久損壞 ,應該 考慮過流、過壓保護措施 。 （ 4）電磁干擾?。汗虘B(tài)繼電器沒有輸入“線圈”，沒有觸點燃弧和回跳，因而減少了電磁干擾。目前已廣泛應用于計算機外圍接口設備，調溫、調速、調光、電機控制、電爐加溫控制、電力石化、醫(yī)療器械、金融設備、煤炭、儀器儀表、交通信號等領域。 固態(tài)繼電器 SSR 由于本系統(tǒng)加熱執(zhí)行機構的開與關狀態(tài)交替比較頻繁，一般的機械式繼電器在這種 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開關。只 要給傳感器 5V的供電并把它的單總線接到單片機的 P 口就可以了 。 安徽建筑 大學 畢業(yè)設計（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。同時又由于器件只有三個引腳，所以使用簡單方便，價格低廉，應用廣泛 。由于單片機工作電壓為 +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 畢業(yè)設計（論文） 14 圖 水位檢測電路 (1)當 ＝高電平和 ＝高電平時，即實際水位在水位上限以上的位置，這時系統(tǒng)發(fā)出報警命令 ,系統(tǒng)停止工作。 本系統(tǒng)設計利用普通水的導電性質 ， 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，控制鍋爐內水位符合條件。 K2 每按下一次，溫度報警值顯示比上一次值減少一度。本系統(tǒng)有三個按鍵分別為 K1,K2,K3. 如圖 所示。本部分電路與單片機的接口 如 圖 所示。 系統(tǒng)的復位電路是由 RC 電路組成 ，外加一個手動復位按鈕 。在設計印制板時，晶體和電容應盡可能與單片機芯片靠近，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 最小單片機系統(tǒng) 時鐘電路 AT89S51 的時鐘可由內部產生也可以由外部產生。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，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目的。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。只有讀端口時才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內部總線。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，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內容。 P2 口： P2口為一個內部上拉電 阻的 8位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接收，輸出4 個 TTL 門電流，當 P2口被寫“ 1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。在 FIASH編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 GND：接地。 安徽建筑 大學 畢業(yè)設計（論文） 9 16 位定時器。 （ ROM 為 4KB）。 主要器件的選擇 Atmel 公司單片機 AT89S51。該中小型燃氣鍋爐所需要溫度的熱水是根據(jù)用戶需要調節(jié)的。 溫度傳感器的輸出信號經調理電路處理后作為單 片機系統(tǒng)的輸入信號。 在工業(yè)生產中，鍋爐是一種重要的動力系統(tǒng)。 同時為結合實際需要，本系統(tǒng)亦比較，當溫度值大于溫度上限值(報警值 )時就報警，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 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 單片機控制系統(tǒng)，整個控制系統(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，調節(jié)溫度可通 過鍵盤來設置，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)設計 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，然后通過一個變送器將溫度轉換成電壓信號，送入到 A/D 轉換器進行模擬到數(shù)字 量的轉換，轉換結 果 轉送入 PLC，由 PLC 根據(jù)給定值與測量值的大小作比較得到一個偏差，再由D/A 將偏差數(shù)字量轉換成模擬量來調節(jié)加熱絲的工作時間或者通過調節(jié)不同電壓來調節(jié)加熱絲的加熱功率，最終達到鍋爐恒溫控制的目的。 安徽建筑 大學 畢業(yè)設計（論文） 4 2 系統(tǒng)方案選擇及 工作原理 實現(xiàn)本系統(tǒng)設計要求的方案有多種 ，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，實現(xiàn)閉環(huán)控制。如此反復監(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備。此外， MCS51系列單片機完備的 控制功能、運算能力、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)自動化生產過程中鍋爐溫度 控制裝置而設計的 ，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