【正文】 有完善的欠壓、過載、過熱、輸出短路等保護(hù)功能。本系統(tǒng)大部分芯片的工作電平為5V或3．3V，TLV5615的參考電壓為1．23V。本設(shè)計中采用共陽數(shù)碼管。在一定范圍內(nèi)，其正向電流與發(fā)光亮度成正比。LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)與特性LED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解這些特性，對編程是很重要的，不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的,它們的發(fā)光原理是一樣的，只是電源極性不同。圖212 74HC595引腳圖74HC595的特點8位串行輸入/8位串行或并行輸出存儲狀態(tài)寄存器，三種狀態(tài)。如果兩個時鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個脈沖。74HC595是硅結(jié)構(gòu)的CMOS器件，兼容低電壓TTL電路，遵守JEDEC標(biāo)準(zhǔn)。Q2：功率三極管，提高I/O口的驅(qū)動能力，驅(qū)動繼電器動作。因此在電路中加上了耐壓和耐流較大的二極管IN4007，這就降低了繼電器線圈瞬間高壓對元件造成的損壞的可能。圖211 開關(guān)量輸出電路圖在實際使用中，實際電路設(shè)計有許多考慮。2．7 開關(guān)量信號輸出電路開關(guān)量輸出電路主要完成數(shù)字量輸出信號的輸出，用于外部電路的開關(guān)控制。此外脈沖經(jīng)傳輸后受干擾往往發(fā)生波形畸變。R23：限流電阻，防止流入光耦的電流過大。當(dāng)外部開關(guān)量的電壓信號進(jìn)入開關(guān)量端子后，經(jīng)過前級處理后進(jìn)入光耦器件，使光耦導(dǎo)通，并由施密特觸發(fā)器濾波后，在D11端輸出低電平：反之光耦截止，在D11端輸出高電平。由于工業(yè)現(xiàn)場干擾源多，倘若對開關(guān)量處理不當(dāng)，很容易造成判斷失誤甚至控制失常，給生產(chǎn)帶來損失。2．6 開關(guān)量信號輸入電路在為工業(yè)控制設(shè)計的數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)中，控制狀態(tài)常常以某些條件狀態(tài)的輸入和邏輯處理結(jié)果為判斷依據(jù)，在這些環(huán)節(jié)中常有大量的開關(guān)信號輸入到計算機(jī)接口。該芯片的管腳圖如下：圖29 TLV5616引腳圖表21 TLV5616的各引腳說明端口號端口名I/O說明5AGND模擬地3/CSI芯片選擇，低電平有效1DINI串行數(shù)字輸入4FSI幀同步7OUTODAC模擬輸出6REFINI參考模擬輸入電壓2SCLKI串行數(shù)字時鐘輸入8VDD正電源電壓TLV5616具有如下特性：●12位電壓輸出DAC●可編程設(shè)置時間／功耗高速模式下3us低速模式下9us極低的功耗，3V電源高速模式下典型值900uw，低速模式下2．1mw●微分非線性度小于0．5LSB●兼容TMS320和SPI總線●一掉電模式下功耗僅為10nA●高阻抗參考輸入緩沖●一寬電壓范圍，2倍于參考電壓輸入TLV5616與LPC2106通過單片機(jī)的硬件SPI總線讀寫數(shù)據(jù)。本課題采用TLV5616設(shè)計了模擬量輸出接口，用0—5V電壓信號進(jìn)行輸出。對于本課題的熱風(fēng)爐來講，為了調(diào)節(jié)熱風(fēng)爐的溫度，穩(wěn)定在給定的值上，需要控制加熱爐的閥門，調(diào)節(jié)進(jìn)入爐中的煤氣量。 （4）在ST端給出一個至少有100ns寬的正脈沖信號。（6）時鐘信號輸入端：CLK（其內(nèi)部無時鐘電路）。ADC0808的結(jié)構(gòu)由一個8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器、8路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)、38地址鎖存譯碼器和三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器組成。因為THUMB代碼和ARM代碼一樣，在相同的32位寄存器上進(jìn)行操作。通常在執(zhí)行一條指令的同時對下一條指令進(jìn)行譯碼，并將第三條指令從存儲器中取出。ARM結(jié)構(gòu)是基于精簡指令集計算機(jī)(RISC)原理而設(shè)計的。每個VPB外設(shè)在VPB地址空間內(nèi)都分配了16k字節(jié)地址空間。每個AHB外設(shè)都分配了16k字節(jié)的地址空間。10%) ● 兩個低功耗模式：空閑和掉電● 通過外部中斷將處理器從掉電模式中喚醒● 外設(shè)功能可單獨使能/禁止，實現(xiàn)功耗最優(yōu)化● 片內(nèi)晶振的操作頻率范圍：10MHz~25MHz ● 片內(nèi)PLL允許CPU以最大速度運行，可以在超過整個晶振操作頻率范圍的情況下使用。ARM內(nèi)核在嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的絕對占有率無疑讓他成為很多工業(yè)系統(tǒng)的首選方案。2．3 主控單元核心處理器LPC2106是飛利浦帶有一個支持實時仿真和跟蹤的 ARM7DMIS 微處理器，嵌入 128KB高速 Flash存儲器。(3)現(xiàn)場控制控制系統(tǒng)的主要控制方式有“自動”和“手動”，可在兩種控制方式之間進(jìn)行切換。(2)狀態(tài)顯示考慮到熱風(fēng)爐控制系統(tǒng)的現(xiàn)場環(huán)境特點，我們采用了液晶顯示屏加防水鍵盤的設(shè)計。(4)溫度監(jiān)控系統(tǒng)該系統(tǒng)的主要功能是通過輸入設(shè)備(熱電偶)對熱風(fēng)爐內(nèi)的溫度進(jìn)行采集監(jiān)控，然后由計算機(jī)控制存儲到存儲設(shè)備中，并且經(jīng)過計算機(jī)軟件處理系統(tǒng)的分析、處理之后輸出相應(yīng)的指令到輸出設(shè)備，用以控制相應(yīng)的閥門動作。有害氣體檢測器探頭利用擴(kuò)散采樣，可將現(xiàn)場的有害氣體濃度轉(zhuǎn)變成0—5V的電壓信號，通過傳輸線可將信號傳輸?shù)轿C(jī)控制系統(tǒng)，完成遠(yuǎn)距離氣體檢測報警。圖21 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖(1)主機(jī)控制系統(tǒng)．采用ARM7TDMIS處理器，ARM7內(nèi)核。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要特點和功能如下：◆主處理器采用LPC2106◆完成對8路模擬信號的采集，模擬信號的輸出 ◆完成對8路開關(guān)量信號的采集和輸出◆可編程增益放大(1，2，4，8，X 16)，板上采樣保持◆AD轉(zhuǎn)換的分辨率為2位◆采樣速率不低于400Hz◆提供通信接口SPI接口，與主機(jī)控制系統(tǒng)連接十分方便1．4 本文的主要工作本文詳細(xì)闡述了一套應(yīng)用于熱風(fēng)爐自動控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，主要包括硬件電路的設(shè)計仿真與單片機(jī)的接口設(shè)計仿真以及各模塊的軟件C編程和調(diào)試等【2024】。(4)與微型機(jī)配套的數(shù)據(jù)采集部件的大量問世，大大方便了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用并有利于促進(jìn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。隨著計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，對數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了深刻的影響。(2)系統(tǒng)配置靈活。3．基于DSP處理器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)DSP數(shù)字信號微處理器從理論上而言就是一種單片機(jī)的形式，信號處理芯片有兩種類型，一種是專用DSP芯片，一種是通用基于DSP數(shù)字信號微處理器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特點如下：精度高、可靠性好、容易集成等，但同時其成本也比較高。(3)系統(tǒng)的成本較高。具有如下特點：(1)系統(tǒng)較強(qiáng)的軟、硬件支持。◆采用新型、可靠性高的關(guān)鍵元部件技術(shù)。本課題所要討論的就是該熱風(fēng)爐自動控制系統(tǒng)的模擬量輸入輸出和開關(guān)量輸入輸出系統(tǒng)，統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[2]。但仍然存在熱效率低、壽命短、自動化程度低等問題。礦井井筒防凍是保證礦井冬季安全生產(chǎn)的必要措施和重要保證。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，要對復(fù)雜的現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測控制，是整個新型熱風(fēng)爐自動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵。 采用3級流水線技術(shù)，取指、譯碼和執(zhí)行同時進(jìn)行，能夠并行處理指令，提高CPU運行速度。摘 要礦井加暖系統(tǒng)在礦產(chǎn)、冶金、化工等工業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用。 LPC2106是飛利浦帶有一個支持實時仿真和跟蹤的 ARM7DMIS 微處理器，嵌入 128KB高速 Flash存儲器。根據(jù)熱效率、壽命、自動化程度等方面存在的問題，經(jīng)過調(diào)查、分析和研究開發(fā)了一套新型礦用環(huán)保熱風(fēng)爐系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、溫度監(jiān)測系統(tǒng)和主機(jī)控制系統(tǒng)三部分組成。關(guān)鍵詞：熱風(fēng)爐，數(shù)據(jù)采集，輸出控制，LPC2106IAbstractMine calefaction system is broadly applied in industry， such as mine，metallurgy， chemistry industry and SO on．In recent years, with its high temperature, low cost, easy maintenance in blast furnace in medium. Hot air temperature control level has obvious increase of bf operation, and has important significance. Philips has a support LPC2106 is realtime simulation and tracking ARM7DMI S 128KB embedded microprocessor, high Flash memory. Using 3 line technique, decoding and implementation, and at the same time, can improve the CPU mands, parallel processing speed. Because of the very small size and low power consumption, and is suitable for those who will be required, as the main application of miniaturization. This article is based on the design of a LPC2106.Lifespan，degree of automation，we designed a new type of hot air furnace system which used in Mine and protect environment via research and analysis．The system is mainly constituted by data collection system， temperature—monitoring system and host puter controlling system．The data collection system is the key of entire new type hot air furnace automation controlling system， which monitor and control plicated locale circumstance．Data collection system designed in this paper is posed to singlechipLPC2106， simulating quantity collection(A／D)， simulating quantity outputting(D／A)，storage，municating interface and other assistant circuit， which have simple configuration，high organization dependability and long usage life， and can real—timely monitor and control different kinds of locale data．It has magnitude importance to the manufacture of mine on the safe side．Keywords: hot air furnace，data collection，output control， LPC2106II 目 錄摘 要 IAbstract II第一章 引言 11. 1 課題背景 11．2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 11．3 本課題的特點與要求 31．4 本文的主要工作 4第二章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件仿真 52．1 概述 52. 2 新型熱風(fēng)爐自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 52．2．1 系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) 52．2．2 系統(tǒng)的功能 82．3 主控單元核心處理器 82．4 模擬信號采集 142．5 模擬信號輸出電路 162．6 開關(guān)量信號輸入電路 192．7 開關(guān)量信號輸出電路 202．8 數(shù)碼管顯示電路 222．9 晶振電路 252．10 電源管理模塊設(shè)計 26第三章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 283．1 啟動代碼程序模塊.................................................................................................283．2．1 PLL 283．2．2 IRQ/FIQ 中斷 303．2．3 外部寄存器 313．2．4 存儲器加速模塊（MAM） 333．2 SPI通信程序模塊 333．3 主程序模塊 363．4 A/D轉(zhuǎn)換程序 38第四章 溫度控制系統(tǒng)的實現(xiàn)及PID的溫度控制系統(tǒng) 394．1 溫度控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 394．2 PID的溫度控制系統(tǒng) 40第五章結(jié)論 43參 考 文 獻(xiàn) 44致 謝 46附 錄 47沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）第一章 引言 課題背景礦井加暖系統(tǒng)在礦產(chǎn)、冶金、化工等工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，其主要用于井下防凍和通風(fēng)。熱風(fēng)爐加暖方式較傳統(tǒng)的鍋爐空氣加熱室加暖方式，有設(shè)備少、易于安裝和維護(hù)、安全節(jié)能、低成本等優(yōu)點。那么，如何實現(xiàn)對現(xiàn)場的各種電壓、電流、溫度、壓力、流量等參數(shù)進(jìn)行檢測，并對閥門、繼電器、按鈕等開關(guān)量的檢測以及控制，是該新型熱風(fēng)爐系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。◆應(yīng)用動態(tài)分析和機(jī)電一體化、計算機(jī)監(jiān)控、高精度的數(shù)據(jù)采集等新技術(shù)，如采用模糊控制技術(shù)，實現(xiàn)了熱風(fēng)爐燃燒的智能控制，不僅替代了人工操作，而且取得了較好的控制效果。目前工業(yè)控制現(xiàn)場廣泛使用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[3]有如下幾種：1．基于通用微型計算機(jī)(比如Pc機(jī)、工控機(jī))的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)這種系統(tǒng)基于通用微機(jī)或工業(yè)控制機(jī)，通過各種采集卡和總線來采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通過接口電路送入微機(jī)內(nèi)進(jìn)行處理，然后再