【正文】 襯及窯筒體損壞, 經(jīng)處理分析后就能客觀、及時地反映窯內(nèi)狀況，從而達到保障生產(chǎn)安全，提高效益的目的。在回轉(zhuǎn)窯運行期間，及時了解窯內(nèi)狀況，適時采取相應措施，防止窯襯及窯胴體損壞，才有可能實現(xiàn)窯經(jīng)濟運行的目標。因此窯胴體溫度微機監(jiān)測系統(tǒng)是實現(xiàn)水泥窯經(jīng)濟運行的重要監(jiān)測設備，它可在一定的時間內(nèi)對回轉(zhuǎn)窯胴體溫度信息全面細致的監(jiān)測與分析一遍，使操作人員可以及時全面地了解窯內(nèi)窯皮、耐火磚的狀況，對防止窯內(nèi)窯皮異常狀況的進一步惡化提供了準確可靠的依據(jù)，并及時地跟蹤監(jiān)測顯示及報警。這是因為水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的煅燒情況直接關(guān)系到水泥熟料的產(chǎn)量、質(zhì)量、原燃料消耗和成本。利用先進的計算機技術(shù)及先進的儀器，對窯體溫度進行實時在線監(jiān)測，控制窯胴體溫度，避免熱點，及時發(fā)現(xiàn)掉磚，避免紅窯等事故發(fā)生，從而改善回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的操作，提高回轉(zhuǎn)窯的運轉(zhuǎn)效率，大大減少不正常窯況出現(xiàn)的頻率，延長窯內(nèi)耐火磚的壽命，減少回轉(zhuǎn)窯維修而增加的時間、人工及材料的消耗，提高經(jīng)濟效益。此時，國內(nèi)出現(xiàn)了采用往復直線移動掃描方式測溫，以模擬儀表和記錄儀為顯示、記錄窯胴體溫度。通過消化、吸收引進技術(shù)，我國相繼推出了幾種型號的國產(chǎn)化窯胴體溫度檢測系統(tǒng)，　　HWX—1型窯胴體溫度檢測系統(tǒng)是國產(chǎn)化檢測系統(tǒng)中比較有代表性的一種，該系統(tǒng)采用往復直線移動掃描工作方式，以模擬儀表和記錄儀作為二次儀表，對溫度和位置信號作顯示與記錄。進入20世紀90年代，國內(nèi)自行研制開發(fā)快速線掃描式窯服體溫度監(jiān)測系統(tǒng)。但由于主要監(jiān)測設備仍然引進國外的產(chǎn)品，其價格昂貴，對中小型水泥企業(yè)很難接受，國產(chǎn)化是亟待解決的問題。最新工藝研究表明，燒成帶內(nèi)與窯軸線垂直的截面圓，是一個個等溫圈，等溫圈內(nèi)窯皮的生成與脫落處于動態(tài)的平衡。利用紅外測溫、同步掃描、計算機實時數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理及圖像顯示等先進技術(shù)，將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)實時地送入計算機進行處理和分析，以數(shù)字和圖形的形式準確、迅速、直觀地給出許多窯內(nèi)重要信息。在回轉(zhuǎn)窯運行期間，隨時了解窯內(nèi)狀況，及時采取相應措施、防止窯襯及窯胴體損壞，才有可能實現(xiàn)窯經(jīng)濟運行的目標。第2章 系統(tǒng)方案設計論證在工業(yè)生產(chǎn)中，水泥回轉(zhuǎn)窯的最大特點是：體積龐大，直徑一般為3到5米，長度為40到100米，工況復雜，環(huán)境惡劣，價格昂貴。為了能使監(jiān)測的窯胴體溫度數(shù)據(jù)與位置準確對應，系統(tǒng)采用同步掃描技術(shù)，使紅外測溫儀在控制系統(tǒng)作用下，實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)角掃描，完成對窯胴體的監(jiān)測。 測溫元件比較方案一：采用傳統(tǒng)的接觸式測量方式，但傳統(tǒng)的溫度測量不僅反應速度慢，測量精度不高，測量范圍小，而且必須與被測物體接觸。因此我們通過測量物體輻射出的紅外能量的大小就能測定物體的表面溫度。這個輻射系數(shù)，就是發(fā)射率ε，或稱之為比輻射率，其定義為實際物體與同溫度黑體輻射性能之比，該系數(shù)表示實際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度。方案二：采用步進擺角掃描工作方式，以單片機對檢測所獲的數(shù)據(jù)進行采集和處理，再對溫度及段面作多元數(shù)字顯示。監(jiān)測系統(tǒng)能通過計算機給出窯胴體表面溫度場的分布，全面而直觀地揭示窯內(nèi)狀況，及時地為操作人員做出預報與提示，在國內(nèi)應用與推廣的過程中受到廣泛的歡迎與好評。 上位機虛擬儀器部分虛擬儀器（Virtual Instrument）就是在通用計算機上加上軟件和硬件，實現(xiàn)傳統(tǒng)電子儀器所具有的各種功能。 LabVIEW是一種基于圖形編程語言（G語言）的開發(fā)環(huán)境，它與C， Basic， VB，Delphi等傳統(tǒng)編程語言有著諸多相似之處，如相似的數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)流控制結(jié)構(gòu)、程序調(diào)試工具，以及模塊化的編程特點等。對這些數(shù)據(jù)進行處理后，顯示在曲線圖和表格中，也可以以文件的形式保存到磁盤上。 系統(tǒng)的總體方案設計和工作原理簡述 系統(tǒng)總體方案設計系統(tǒng)的總體示意圖如圖21：計算機為主機，單片機為從機?？傮w方案如圖21所示。在單片機和PC機之間為由MAX485組成的電平轉(zhuǎn)換電路，實現(xiàn)PC 機和單片機的串行通信。簡言之，要求做到不漏不重,稱為N–N原則。掃描原理如圖23所示。（1）單片機控制部分：處理器采用STC 12C5A16AD單片機。（5）通訊部分：主從CPU之間的通訊采用MAX 485串口通信。圖31 STC 12C5A16AD單片機引腳圖下面列出了一些主要特性： CPU，1T，單時鐘/機器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)80512. 工作電壓： （5V單片機）3. 工作頻率范圍：0～35MHz，相當于普通8051的 0～420MHz4. 片上集成1280字節(jié) RAM5. 通用I/O口：每個I/O口驅(qū)動能力均可達到20mA，但整個芯片最大不要超過120mA6. ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（）直接下載用戶程序，數(shù)?即可完成一片7. 有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM無內(nèi)部EEPROM)8. 看門狗（外部晶體12M以下時，復位腳可直接1K電阻到地）: ：外部高精度晶體/時鐘，內(nèi)部R/C振蕩器(溫漂為177。由紅外測溫儀、前置放大電路等組成。也就是說，檢測到物體的輻射功率，即可以獲知物體的溫度，這就是輻射測溫的基本原理。 該測溫儀采用了碲鍋汞光電導型芯片作為紅外敏感元件；并采用了微型熱電致冷器制冷，來提供敏感元件與環(huán)境的溫差。下面重點介紹紅外傳感器A2PTMI，紅外傳感器A2PTMI是一種內(nèi)部集成了專用信號處理電路以及環(huán)境溫度補償電路的多用途紅外熱電堆傳感器，這種集成紅外傳感器模塊將目標的熱輻射轉(zhuǎn)換成模擬電壓。給探測芯片加偏置，一般采用恒流電源。偏置電路如圖33所示。為了熱電堆放大電路偏置電壓的調(diào)整，放大器上帶了一個能產(chǎn)生有8 bit 分辨率偏置電壓的可編程調(diào)整部分。A2TPMI 的工作特性由一個內(nèi)部隨機存取寄存器進行配置，所有的參數(shù)/配置永久地存在并行E2PROM 內(nèi)。在放大微弱信號的場合，放大器自身的噪聲對信號的干擾可能很嚴重，因此希望減小這種噪聲，以提高輸出的信噪比。除了電機本身外，前者還多一個換向電路，電機本身和換向電路緊密結(jié)合在一起。早期用機電位置傳感器獲得位置信號，現(xiàn)已逐步用電子式位置傳感器或其它方法得到位置信號，最簡便的方法是利用電樞繞組的電勢信號作為位置信號。電機外觀如圖35所示。8路電壓輸入型A/D，可做溫度檢測、電池電壓檢測、按鍵掃描、頻譜檢測等。單片機與外部的基本通訊方式有兩種：●并行通訊——是指數(shù)據(jù)的各位同時傳送，其優(yōu)點是傳輸數(shù)據(jù)速度快，缺點是有多少位數(shù)據(jù)就需要多少根傳輸線，這在數(shù)據(jù)位數(shù)較多，傳輸距離較遠時就不宜采用。 MAX485本設計采用MAX485進行串口通信， MAX485的性能和特點滿足本設計的需要，而且價格便宜，電子市場即可買到。圖310中單片機的串口引腳RXD和TXD分別連接MAX485的R1 OUT和T1 IN引腳，以進行串行數(shù)據(jù)交換。電路如圖39所示。第4章 系統(tǒng)軟件設計當硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了。 單片機主程序上電復位后，系統(tǒng)先執(zhí)行各初始化程序，如外部振蕩器初始化程序，ADC初始化程序，串口初始化程序等，然后調(diào)用各功能子程序，如按鍵控制子程序等。初始化程序包括：外部振蕩器的初始化，數(shù)據(jù)交叉開關(guān)、通用I/O口的初始化，串口的初始化等。當復位引腳為低電平時，兩個振蕩器都被禁止。定義延時計數(shù)器開始啟動外部振蕩器等待外部振蕩器起振等待晶體振蕩器穩(wěn)定選擇外部振蕩器為系統(tǒng)時鐘允許時鐘丟失檢測器結(jié)束圖42 振蕩器初始化流程圖 數(shù)據(jù)交叉開關(guān)設置及初始化STC 12C5A16AD具有標準8051兼容的I/O端口。需對這些端口進行設置，具體設置如下：允許UART0，允許交叉開關(guān)和弱上拉，設置P0、P1端口為推挽輸出。定時器3的初始化程序流程圖如圖44所示。禁止ADC0開始T3溢出啟動ADC0轉(zhuǎn)換選擇輸出數(shù)據(jù)右對齊允許內(nèi)部VREF選擇AIN0作為ADC輸入端口結(jié)束配置PGA增益=1禁止ADC0中斷、允許ADC0圖45 ADC0初始化流程圖 定時器0設置及程序初始化設計中配置定時器0的溢出產(chǎn)生脈沖信號作為直流無刷電機的控制脈沖，其設置如下：定義定時器0為方式1，16位計時方式，開啟定時器中斷。 ADCO中斷服務子程序ADCO轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷服務程序，在此取ADCO采樣值并保存到全局數(shù)組中，然后更新局部采樣計數(shù)器，當達到采樣計數(shù)值時，禁止ADC0結(jié)束中斷，并置ADCO_DONE=1。485端口使能：禁止發(fā)送、允許接收等待上位機掃描頭認證命令認證命令？Y回復掃描頭ID等待上位機發(fā)送數(shù)據(jù)命令發(fā)送掃描數(shù)據(jù)判斷是否為收到發(fā)送命令NNY初始化：串口、定時器設置開始圖48 串口通信流程圖 橫向數(shù)據(jù)同步子程序為解決下位機送至上位機的溫度數(shù)據(jù)保持同步，即每組掃描數(shù)據(jù)是回轉(zhuǎn)窯窯頭至窯尾的直線數(shù)據(jù)。橫向數(shù)據(jù)同步子程序流程圖如圖49所示。第5章 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)設計制作完成后需對整體系統(tǒng)進行調(diào)試，以保證系統(tǒng)正常運行，達到設計預期的效果。測試方法：目測。測試軟件：串口調(diào)試助手。串口調(diào)試助手是一個比較優(yōu)秀的串口調(diào)試工具軟件，見圖51。把“串口調(diào)試助手”軟件，拷貝到計算機上。根據(jù)掃描頭通信協(xié)議，上位機先給下位掃描頭認證碼，下位機回復掃描頭ID。測試軟件：串口調(diào)試助手。根據(jù)掃描頭通信協(xié)議，上位機先給下位掃發(fā)送數(shù)據(jù)命令，下位機將把經(jīng)AD轉(zhuǎn)換、同步數(shù)值處理后的128個數(shù)據(jù)回復給上位機。實現(xiàn)PC機與單片機通訊，兩者可以實時更新顯示掃描熱像圖。系統(tǒng)上位機與下位機均已實現(xiàn)預期設計目的。郭建江老師對學生認真負責的態(tài)度、勤勉的工作作風以及勇于創(chuàng)新、勇于開拓的精神是我永遠學習的榜樣。我會以優(yōu)秀的成績，出色的工作回報他們！最后還要感謝參與論文評閱的所有老師，謝謝你們對論文提出的寶貴意見和建議。 // 定時器3計數(shù)器sfr16 ADC0 = 0xbe。 // 定時器2捕捉/重裝sfr16 T2 = 0xcc。 // DAC0數(shù)據(jù)sfr16 DAC1 = 0xd5。 // LED=’1’ 意為開sbit SW1 = P3^7。 //定時器0初值uchar idata renzheng[6]={0x01,0x47,0x49,0x44,0x04,0xD9} 。//// 函數(shù)原型//void SYSCLK_Init (void)。void Timer3_Init (int counts)。 //// 全局變量//xdata unsigned samplesa[]。 uchar numb。uint n=0。 // 禁止看門狗定時器WDTCN = 0xad。 //初始化定時器0溢出作為中斷 UART0_Init ()。 // 允許全部中斷IP =0x02。 // 加速完成后關(guān)LED 滅 j=0。 // 485端口使能，禁止發(fā)送，允許接收 RE = 0。 //存儲接收數(shù)據(jù) RI0 = 0。 k=6。 //發(fā)送掃描頭ID碼 DE = 1。i26。 } for (i=0。LED = 1。 a=1。while(k0) //等待發(fā)送命令 { RI0 = 0。 ++a。 }。i++) pp[i] = 0。for (i = 0。 TI0=0。 while(TI0==0)。 // for (i=0。 0x80)) 。XBR2 = 0x40。 // SCON0: 模式1, 8位UART, 使能RXTMOD =