【正文】 流，可以使用TTL系列集成電路7406或者7407低電平驅(qū)動(dòng)。[9]其鍵盤顯示電路如圖39所示 圖39 鍵盤顯示電路 利用并行I/O芯片8155H實(shí)現(xiàn)鍵盤/顯示 89C51單片機(jī)用擴(kuò)展I/O接口芯片8155H實(shí)現(xiàn)4為LED顯示和12鍵的鍵盤/顯示接口電路。LED顯示器有動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示2種顯示方式。 顯示電路設(shè)計(jì)LED是發(fā)光二極管英文的縮寫。這種方式就是只有當(dāng)單片機(jī)空閑時(shí)，才調(diào)用鍵盤掃描子程序，反復(fù)的掃描鍵盤，等待用戶從鍵盤上輸入命令或數(shù)據(jù)，來響應(yīng)鍵盤的輸入要求。 本設(shè)計(jì)采用行列式鍵盤。行線通過上拉電阻接到+5V上。各種獨(dú)立式鍵盤中，各按鍵均采用了上拉電阻，這是為了保證在按鍵斷開時(shí)，各I/O口有確定的低電平，當(dāng)然如果輸入口線內(nèi)部已有上拉電阻，則外電路的上拉電阻可省去。常采用軟件來消除按鍵抖動(dòng)。% 可調(diào)范圍：50:1 鍵盤顯示電路設(shè)計(jì) 鍵盤電路的設(shè)計(jì) 鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)，傳送命令等功能，是人工干預(yù)單片機(jī)的主要手段。% 死 區(qū)：≤177。與其它同類調(diào)節(jié)閥相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、額定流量系數(shù)大，閥座泄漏量小等突出優(yōu)點(diǎn)。 HRL智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)功能：帶斷控制信號(hào)故障判斷、報(bào)警及保護(hù)功能。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受4～20mA/4～12mA/12～20mA/0～5V/1～5V等控制信號(hào)，改變閥門的開度，同時(shí)將閥門開度的隔離信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力、溫度、流量、液位等參數(shù)的調(diào)節(jié)。 AD694產(chǎn)品，要求噪音免疫420A信號(hào)傳輸操作閥門，執(zhí)行器，以及其他控制裝置，以及用于傳輸?shù)墓に噮?shù)如壓力，溫度，流量。以擴(kuò)大共同下文，在雙電源運(yùn)作。 圖37 DAC0832與單片機(jī)接線 V/I轉(zhuǎn)換芯片選擇 本設(shè)計(jì)采用V/I轉(zhuǎn)換芯片AD694。當(dāng)輸入全為1時(shí)Iout1最大。 WR1：為輸入寄存器的寫選通信號(hào)。 美國國家半導(dǎo)體公司的DAC0832芯片是一個(gè)具有2個(gè)輸入數(shù)據(jù)寄存器的8位DAC，它能直接與MCS51單片機(jī)相連接，其主要特性如下： （1）分辨率為八位 （2）電流輸出，穩(wěn)定時(shí)間為1us （3）可緩沖雙輸入，單緩沖輸入或直接數(shù)字輸入 （4）單一電源供電 （5）低功耗DAC主要應(yīng)用：單極性電壓輸出；雙極性電壓輸出；程控放大器。當(dāng)OE輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上. ADC0809轉(zhuǎn)換是采用逐次比較的方法完成A/D轉(zhuǎn)換的，由單一的+5V供電，片內(nèi)帶有鎖存功能的8路選一的模擬開關(guān)，由A，B，C引腳的編碼來確定所選通道。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。 REF（+）、REF（）：基準(zhǔn)電壓。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。21～28：8位數(shù)字量輸出端。 6）工作溫度范圍為40～＋85攝氏度 7）低功耗，約15mW。引腳圖如圖34所示。并行式A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間最短為2050ns,5*1072*107次/S （2）分辨率A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率一般用輸出的二進(jìn)制來表示。隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，A/D轉(zhuǎn)換器的新設(shè)計(jì)思想和制造技術(shù)層出不窮。LUGB－21/ZX渦街流量傳感器主要特點(diǎn)： 　　流量傳感器的感應(yīng)元件不直接與被測(cè)介質(zhì)接觸，故性能穩(wěn)定，可靠性高　　流量傳感器內(nèi)無可動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)簡單牢固，因而壓損小，維護(hù)量小，使用壽命長　　測(cè)量范圍度寬：可達(dá)15：1，20：1　　顯示：可選配XS型分體顯示表，顯示瞬時(shí)流量與累積流量LUGB－21/ZX渦街流量傳感器主要技術(shù)參數(shù)：　　型號(hào)說明：LUGB21不帶現(xiàn)場顯示、LUGBZX帶現(xiàn)場顯示，可顯示瞬時(shí)流量和累積流量　　測(cè)量介質(zhì)：液體、氣體、過熱/飽和蒸汽　　環(huán)境溫度：25—＋55℃，濕度：≤85%　　介質(zhì)溫度：　?。?）普通型：40—＋130℃，10—＋250℃　?。?）高溫型：10—＋300℃，10—＋380℃　　?。?）防爆型：40—＋80℃　　精度等級(jí)：液體177。[5]（4）流量傳感器選擇 本設(shè)計(jì)采用LUGB21流量傳感器。特殊規(guī)格可按要求定制 現(xiàn)場顯示：模擬顯示0~100%或者直接顯示液位高度 CR60系列電容式液位變送器可將各種液位參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)、遠(yuǎn)傳至操作控制室，供二次儀表或計(jì)算機(jī)裝置進(jìn)行集中顯示、報(bào)警或自動(dòng)控制。特別適合測(cè)量酸堿溶液和鍋爐的水位。 M16* 其它螺 紋可按用戶要求設(shè)計(jì) PT112引進(jìn)美國最新傳感器技術(shù)和全套先進(jìn)電路及元器件生產(chǎn)的高精度壓傳感器，,高穩(wěn)定性壓力傳感器組件,經(jīng)過高可靠的放大電路及溫度補(bǔ)償,性能更好。 G1/2 工作溫度：10～200～450℃； 供電電壓： 傳感器:10VDC(612VDC)4～20mA。 %FS 輸 Gefran 互換，應(yīng)用于橡膠、塑料、化纖滌綸錦綸、聚脂、蒸汽等高溫的精確測(cè)量和控制。其主要技術(shù)參數(shù)測(cè)溫元件K，E，J，T，PT100，Cu50測(cè)溫范圍50600℃1300℃精度等級(jí)CLassA；+（+%t）；CLassB；+（+%t）信號(hào)輸出：420 mADC二線制供電電壓：24Vdc,1236Vdc安裝方式：螺紋安裝，法蘭安裝，活套安裝應(yīng)用領(lǐng)域：采用歐美鉑電阻元件，利用鉑電阻的阻值隨溫度變化而變化，并呈一定函數(shù)關(guān)系的特性來進(jìn)行測(cè)溫。也有利用壓縮空氣的壓力大小傳送信息的這種方法在抗電磁干擾和防報(bào)安全方面比電傳送要優(yōu)越，但氣源和線路上的投資較大，而且傳送速度較低。如果把膜盒中心的位移轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙輼O板的間隙變化，就稱為輸出響應(yīng)是電容量的壓力傳感器。信號(hào)處理電路用于處理信息，而輸出器件是一種利用已處理過的信號(hào)的裝置、顯示或動(dòng)作。目前“看門狗”電路和掉電保護(hù)電路，都已經(jīng)集成在一片微處理器芯片中，因此MCS51只需擴(kuò)展一片微處理器監(jiān)控芯片即可。指令和軟件陷阱技術(shù)不能使失控的程序擺脫死循環(huán)的困境，這時(shí)系統(tǒng)將完全癱瘓。 圖32 內(nèi)部時(shí)鐘電路電路中的電容C1和C2典型值通常取為30pF左右。這兩個(gè)引腳跨接晶振和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。其中電平復(fù)位是通過RST端經(jīng)電阻與電源接通實(shí)現(xiàn)。 上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。第二功能：編程電壓輸入端（+21V）。 第二功能：加+5V備用電源，可以實(shí)現(xiàn)掉電保護(hù)RAM信息不丟失。作輸入口時(shí)，應(yīng)先軟件置“ 1”. P3口：I/O雙向口。作輸入口時(shí)，應(yīng)先軟件置“ 1”。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。MCS51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類全，功能強(qiáng)等特點(diǎn)，特別值得一提的是MCS51CPU中的位處理器，它實(shí)際上是一個(gè)完整的1位微機(jī)算機(jī)。如圖22所示 圖22 設(shè)計(jì)方案框圖3 硬件設(shè)計(jì) 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)選擇 單片機(jī)就是在一塊半導(dǎo)體硅片上集成了微處理器（CPU），存儲(chǔ)器和各種輸入，輸出接口，這樣一塊集成電路芯片具有一臺(tái)計(jì)算機(jī)的屬性，因而被稱為單片機(jī)微型機(jī)算機(jī)，簡稱單片機(jī)。設(shè)計(jì)內(nèi)容是以鍋爐水位為主控信號(hào)，蒸汽流量為前饋信號(hào)給水量為控制器的反饋信號(hào)來控制給水量。從三沖量水位控制系統(tǒng)的可以看出，它由兩個(gè)閉合回路組成：（1）是由給水量，調(diào)節(jié)閥，控制器組成的內(nèi)回路；（2）由汽包水位對(duì)象和內(nèi)回路構(gòu)成的主回路，蒸汽流量和分流器均在閉合回路之外，它的引入可以改善調(diào)節(jié)質(zhì)量，但不影響閉合回路工作的穩(wěn)定性。[1] 圖21 三沖量框圖工業(yè)鍋爐采用三沖量控制系統(tǒng)時(shí)，當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然發(fā)生變化，蒸汽流量信號(hào)使給水調(diào)節(jié)閥一開始就向正確方向移動(dòng)，即蒸汽流量增加，給水調(diào)節(jié)閥開大，抵消了由于“虛假水位”引起的反向動(dòng)作，因而減小了水位和給水流量的波動(dòng)幅度。鍋爐的給水量在運(yùn)行生產(chǎn)中經(jīng)常有自發(fā)性變化，當(dāng)幾臺(tái)鍋爐并列運(yùn)行時(shí)，還可能發(fā)生幾臺(tái)鍋爐的汽包水位控制互相干擾的現(xiàn)象。因此，如果給水母管壓力經(jīng)常波動(dòng)，給水調(diào)節(jié)閥前后壓差不易保持正常時(shí)，不宜采用雙沖量控制。因而大大減小了給水和水位的波動(dòng)，能夠改善控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性，提高控制質(zhì)量。從給水?dāng)_動(dòng)下的情況看。 單沖量水位控制系統(tǒng)單沖量水位控制系統(tǒng)是以汽包水位測(cè)量信號(hào)為唯一的控制信號(hào)即水位測(cè)量信號(hào)經(jīng)變送器送到水位調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器根據(jù)汽包水位測(cè)量值與給定值的偏差去控制給水調(diào)節(jié)閥，改變給水量來保持汽包水位在容許的范圍內(nèi)。其目的是通過單片機(jī)的控制，使鍋爐汽包水位維持在正常的范圍內(nèi)，當(dāng)水位超過上限或下限時(shí)，能及時(shí)報(bào)警并采取相應(yīng)的措施。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，鍋爐日益廣泛的用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，成為發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的重要熱力設(shè)備之一。由常規(guī)儀表和調(diào)節(jié)儀表構(gòu)成的模擬控制系統(tǒng)，雖然具有可靠性高，成本低，易于維護(hù)和操作等優(yōu)點(diǎn)，并在大中小企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，解決了不少自動(dòng)化方面的問題。前饋控制的主要特點(diǎn)是根據(jù)擾動(dòng)的大小直接調(diào)節(jié)，使調(diào)節(jié)作用在擾動(dòng)發(fā)生的同時(shí)起作用，從而減小擾動(dòng)造成的被控參數(shù)的變化。單沖量控制系統(tǒng)以鍋爐鍋筒水位為唯一信號(hào)的鍋爐給水連續(xù)調(diào)節(jié)。微型機(jī)算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是，其控制功能要通過內(nèi)部的控制程序來實(shí)現(xiàn)，人們只需要改變這些程序，就可以更改鍋爐設(shè)備的控制功能，以適應(yīng)新的控制要求而不需要改動(dòng)硬件系統(tǒng)。 應(yīng)解決的主要問題本設(shè)計(jì)主要解決傳感器的選擇（溫度，壓力，水位）、輸出道的設(shè)計(jì)和軟件程序的設(shè)計(jì)。造成這一原因是由于負(fù)荷增加時(shí)，導(dǎo)致汽包壓力下降，使汽包內(nèi)水的沸點(diǎn)溫度下降，水的沸騰突然加劇，形成大量汽泡，而使水位抬高。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的逐步普及，工業(yè)鍋爐開始采用微型機(jī)算計(jì)控制。通過單片機(jī)控制，使鍋爐水位維持在正常的范圍內(nèi)，當(dāng)水位超過上限或下限時(shí)，能及時(shí)報(bào)警并采取相應(yīng)的措施。 摘 要 鍋爐計(jì)算機(jī)控制是近年來開發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)，它是微型計(jì)算機(jī)軟、硬件、自動(dòng)控制和鍋爐節(jié)能等幾項(xiàng)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，作為鍋爐控制裝置，其主要任務(wù)是保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。 本設(shè)計(jì)采用三沖量水位控制系統(tǒng)，以鍋爐水位為主控信號(hào)，蒸汽流量為前饋信號(hào)，給水流量為控制器的反饋信號(hào)。由于我國工業(yè)鍋爐生產(chǎn)操作水平落后，造成大量的熱能丟失，經(jīng)濟(jì)效益很低。使汽包內(nèi)部的物料達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，變化在允許范圍之內(nèi)，雖然鍋爐汽包水位對(duì)蒸汽流量和給水流量變化的響應(yīng)呈積極特性，但是在負(fù)荷(蒸汽流量)急劇增加時(shí)，表現(xiàn)卻類似逆響應(yīng)特性，即所謂的虛假水位。它是以水位作為水量平衡與否的控制指標(biāo)，通過調(diào)整進(jìn)水量的多少來達(dá)到進(jìn)出平衡，將汽包水位維持在汽水分離界面最大的汽包中位線附近，以提高鍋爐的蒸發(fā)效率，保證生產(chǎn)安全。 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀目前在國內(nèi)外主要用微型機(jī)算機(jī)控制系統(tǒng)來控制鍋爐。在國內(nèi)主要有，單、雙、三沖量控制系統(tǒng)來控制鍋爐汽包水位。在單沖量水位自動(dòng)調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，加入蒸汽流量作為前饋信號(hào)，便構(gòu)成所謂的雙沖量水位自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它采用蒸汽流量作為前饋信號(hào)，克服負(fù)荷變化引起的外擾動(dòng)，減少假水位引起的調(diào)節(jié)器誤動(dòng)作；用給水流量作為反饋信號(hào)，克服內(nèi)擾影響，穩(wěn)定給水量，可以進(jìn)一步改善給水調(diào)節(jié)質(zhì)量。如果采用計(jì)算機(jī)作為自動(dòng)化工具的過程控制系統(tǒng)，就能很好地解決模擬控制系統(tǒng)存在的上述問題。 指導(dǎo)思想采用三沖量水位控制系統(tǒng)，以鍋爐水位為主控信號(hào)，蒸汽流量為前饋信號(hào)，給水量為控制器的反饋信號(hào)來控制給水量。2 設(shè)計(jì)方案 工業(yè)鍋爐汽包水位的自動(dòng)控制，根據(jù)鍋爐容量大小，供給蒸汽（或熱水）的使用要求不同，通常有單沖量自動(dòng)控制系統(tǒng)、雙沖量自動(dòng)控制系統(tǒng)和三沖量自動(dòng)控制系統(tǒng)三種形式。單沖量水位存在的問題是：當(dāng)鍋爐蒸汽負(fù)荷變化很大時(shí)，由于“虛假水位”現(xiàn)象的影響，在調(diào)節(jié)過程一開始，調(diào)節(jié)器根據(jù)水位先上升去關(guān)小調(diào)節(jié)閥，減少給水量，這個(gè)錯(cuò)誤動(dòng)作擴(kuò)大了汽包進(jìn)出流量的不平衡，使汽包水位和給水量的波動(dòng)幅度增大，降低了調(diào)節(jié)質(zhì)量。這種水位控制的特點(diǎn)是：引入蒸汽流量前饋信號(hào)可以消除“虛假水位”對(duì)控制的不良影響，當(dāng)負(fù)荷蒸汽變化時(shí)，就有一個(gè)使給水量與蒸汽量同方向變化的信號(hào)，可以減小或抵消由于“虛假水位”現(xiàn)象而使給水量與蒸汽流量向相反方向變化的誤動(dòng)作，使調(diào)節(jié)閥一開始就向正確的方向移動(dòng)。雙沖量汽包水位控制存在的問題是：控制作用不能及時(shí)反映給水方面的擾動(dòng)，當(dāng)給水量擾動(dòng)時(shí)，控制系統(tǒng)等于單沖量的控制。這樣對(duì)汽包水位控制要求就更高了。針對(duì)上述情況，為了把水位控制平衡，在雙沖量水位控制的基礎(chǔ)上引入了給水流量信號(hào)，這時(shí)調(diào)節(jié)器接受三個(gè)輸入信號(hào)：汽包水位是被調(diào)量，是主沖量