【正文】 感謝 父母 ，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報(bào) ；感謝同學(xué)在我遇到困境時(shí)向我伸出援助之手，同窗之誼我們社會再續(xù)；感謝這段時(shí)間對我?guī)椭o與關(guān)懷的其他人，是你們讓我看到了人間真情暖人心，激勵我時(shí)時(shí)刻刻努力，奮發(fā)向上，排除萬難勇往直前。 PID 控件的難題在于參數(shù)整定，對于本系統(tǒng)來說參數(shù)整定只能使用經(jīng)驗(yàn)湊試，而且調(diào)試的時(shí)候一定要耐心。 圖 45 顯示子程序流程圖 輸出一位移位脈沖 Y N 段碼移位結(jié)束 結(jié)束 取段碼結(jié)束 開始 選擇串口工作方式 設(shè)置地址指針 取段碼 段碼左移一位 輸出一位斷段碼 N Y 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 外部中斷程序流程圖 如圖 46 所示為外部中斷子程序流程圖，首先要設(shè)定外部中段入口，然后關(guān)閉外部中斷，下一步單片機(jī)讀取溫度和壓力值，輸出結(jié)果，然后外部開中斷，最后返回。 A/D 接收是否完畢，如是計(jì)算符合報(bào)警條件否，如否則返回。此外，由電阻 R2 和發(fā)光二極管 D4 組成電源指示電路具有上電指示作用。當(dāng)基極為低電平時(shí)，晶體管處于飽和狀態(tài)，飽和電壓為 UCES=0. 3V，此時(shí)，蜂鳴器鳴叫?？紤]到本設(shè)計(jì)實(shí)際需要的按鍵較少，所以選擇采用獨(dú)立式鍵盤接口電路。這種方法中，顯示器件分時(shí)工作，每次只能有一個(gè)器件顯示，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象，所以，仍感覺到所有的器件都 “同時(shí) ”顯示。因?yàn)榘l(fā)光二極管是固態(tài)的，因此他可以延長傳感器的使用壽命。 在理論上表明，得到所要求的前端增益（由 RG 來決定），而不增加共模增益江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 和誤差，即差分信號將按增益成比例增加，而共模誤差則不然，所以比率〔增益（差分輸入電壓） /（共模誤差電壓）〕將增大。由于每個(gè)放大器求和點(diǎn)的電壓等于施加在各自正輸入端的電壓，因此，整個(gè)差分輸入電壓現(xiàn)在都呈現(xiàn)在 RG 兩端。 應(yīng)變片可 以將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻的變化，為了顯示于記錄應(yīng)變的大小，還要將電阻的變化再轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化，因此需要有專用的測量電路，通常采用直流電橋和交流電橋。 本系統(tǒng)所采用的是電源直接供電。為了確保單片機(jī)正常復(fù)位，必需使其 第 9腳上出現(xiàn)的高電平保持 2μs以上。 Vref—— 參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。 ADC0809 要求外接時(shí)鐘頻率為 10kHz~。 ％ Span 過載壓力 3X Rated 補(bǔ)償溫度 0 50 ℃ 工作溫度 40 +125 ℃ 貯存溫度 50 +150 ℃ 重量 3 grams 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 1220 A 015 G 3 S 壓力接口（ L=長引壓管， S=短引壓管， N= 無引壓管） 引腳結(jié)構(gòu) 壓力類型（ G=表壓， A=絕壓， D=差壓） 壓力范圍 等級 型號 圖 24 ICSl220 傳感器性能參數(shù) A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 是目前廣泛使用的逐位逼近型 8位單片 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，片內(nèi)含 8 路模擬開關(guān)，可允許 8 路模擬量輸入。 1％。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。 和 多了 T/C2 的復(fù)用 （ 3） （ 3） — （ 21 腳 — 26 腳） ： P2 口是一個(gè)帶內(nèi)部上接電阻的 8江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 位準(zhǔn)雙向 I／ O口。當(dāng)EA 端口 輸入低電平時(shí)， CPU 只 訪問片外程序存儲器。 PSEN 端 口能 驅(qū)動 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載。在片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸入端。 同時(shí) ，顯示氣壓上限值及溫度報(bào)警值和實(shí)際溫度值。如此反復(fù)監(jiān)控溫度。 系統(tǒng)在軟件這塊主要采用模塊化的程序結(jié)構(gòu)。 （ 6）可采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控，完全實(shí)現(xiàn)自動化。電加熱鍋爐采用加熱元件直接與水接觸，加熱時(shí)江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 轉(zhuǎn)換效率很高，能量轉(zhuǎn)化率也很高，一般可達(dá)到 95%，而最新最好的鍋爐更是能達(dá)到 98%以上。 鍋爐廣泛用于生產(chǎn)和生活之中。 存檔日期： 存檔編號： 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 論 文 題 目： 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控 制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓 名： 王忱勖 系 別： 機(jī)電工程系 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 年 級 、 學(xué) 號： 09電氣 098320xx6 指 導(dǎo) 教 師： 黃 艷 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院印制 I 摘 要 本文介紹了以 80C51單片機(jī)為核心的溫度和 壓力 控制系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計(jì)方法。 傳統(tǒng)的鍋爐都使用燒煤的方法進(jìn)行加熱，這種方式加熱不但對空氣污染嚴(yán)重，而且在加熱時(shí)需要用人工進(jìn)行燃料的運(yùn)輸與添加，一旦加入燃料過多，水溫會升的過快造成開鍋，嚴(yán)重時(shí)會造成鍋爐爆炸，造成人身財(cái)產(chǎn)的損害，對于現(xiàn)在國內(nèi)的發(fā)展來說 ，很少有地區(qū)對此進(jìn)行改進(jìn)，而本設(shè)計(jì)提出一種新型的鍋爐加熱與 壓力 控制方法，真正實(shí)現(xiàn)無人操作，全自動加熱、控溫、節(jié)能環(huán)保，本設(shè)計(jì)摒棄傳統(tǒng)的燃料加熱方法，而使用電熱的方式，這樣通過微控制器可以對水溫進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制，不僅節(jié)省能源，還能達(dá)到準(zhǔn)確的溫度控制，在控制系統(tǒng)中又加入了壓力 控制環(huán)節(jié)，這樣整個(gè)系統(tǒng)就達(dá)到了全自動智能化水平。 （ 3）鍋爐本體結(jié)構(gòu)簡單，安全性好。電熱鍋爐的溫度和水位的控制都能通過計(jì)算機(jī)完成，使電熱鍋爐的運(yùn)行完全實(shí)現(xiàn)自動化，最大程度的將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)的鍋爐行業(yè) [2]。主程序作為控制程序，為整個(gè)系統(tǒng)軟件的一條主線，其它功能模塊均采用子程序調(diào)用、查詢等方式，這樣使得擴(kuò)充和調(diào)試更加方便。這樣對鍋爐溫度控制不僅可以節(jié)約能源，提高能源的使用率。 圖 21所示是其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。在采用外部 時(shí)鐘時(shí)，對于 HMOS 單片機(jī)，該端引腳必須接地；對于 CHMOS 單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動端。 可以 根據(jù) PSEN、 ALE 和 XTAL2 三個(gè) 輸出端 口 是否有信號輸出， 來判斷 80C51 是否 處在 工作 狀態(tài) 。在對 87C51EPROM 編程時(shí)，該 引腳用于施加編程電壓 VPP。 P2口每一 位能驅(qū)動 4個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。 DS18B20 可以程序設(shè)定 912 位的分辨率，精度為 攝氏度。從 0～ 2psi 至 0～ 100psi 量程范圍內(nèi)均有表壓，差壓和絕壓產(chǎn)品 [5]。主要由 3部分組成：模擬輸入選擇部分、轉(zhuǎn)換器部分、輸出部分。通常使用頻率為 500KHz 的時(shí)鐘信號。其典型值為 +5V(Vref(+)=+5V, Vref()=5V)。 復(fù)位電路 如圖 32所示 。 DS18B20 的 DQ 端直接與單片機(jī)的 口相連接， VDD 端接 +5V 電源， DQ 端與 +5V 電源之間通過電阻相連， GND 接地，DS18B20 可以直接將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，因此不需要連接 A/D 轉(zhuǎn)換器，DS18B20 與單片機(jī)直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不需要通過單片機(jī)來個(gè) DS18B20 供電，保證了 DS18B20 工作的可靠性。 由于應(yīng)變片的電橋電路的輸出信號一般比較微弱，所以目前大部分電阻應(yīng)變式傳感器的電橋輸出端與直流放大器相連電橋的輸出電壓于應(yīng)變成線性關(guān)系。因?yàn)檩斎腚妷航?jīng)過放大后（在 A1 和 A2的輸出端）的差分電壓呈現(xiàn)在 R5， RG 和 R6 這三只電阻上，所以差分增益可以通過僅改變 RG 進(jìn)行調(diào) 整。因此 CMR 理論上直接與增益成比例增加，這是一個(gè)非常有用的特性。因而 LED 一起體積小，可靠性高，耗能低等諸多優(yōu)點(diǎn)在生產(chǎn)生活中得到越來越廣泛的應(yīng)用。這種顯示方法的優(yōu)點(diǎn)是使用硬件少，因而價(jià)格低，但占用機(jī)時(shí)多，只要單片機(jī)不執(zhí)行顯示程序，就立刻停止顯示。它是將每個(gè)獨(dú)立按鍵按一對一的方式直接接到單片機(jī)的 I/O 口上，通過程序掃描查詢方式實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)系統(tǒng)交互的。當(dāng)基極為高電平時(shí)，晶體管截止，相當(dāng)于開路，輸出為高電平，蜂鳴器停止鳴叫。 TT R A N S 1R5 6 0C17 0 μC32 2 0 μC21 0 4C41 0 31234B R I D G E 1DL E D7 8 0 52 2 0 V 圖 39 穩(wěn)壓電源電路 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 控制算法研究 由于單片機(jī)控制是一種采樣控制，系統(tǒng)中 PID 調(diào)節(jié)規(guī)律可通過數(shù)值公式近似計(jì)算 [ 11]。報(bào)警檢測如是則啟動報(bào)警，如否則顯示結(jié)果。 圖 46 外部中斷流程圖 外部中斷入口 關(guān)外部中斷 返回 關(guān)外部中斷 讀取溫度和壓力值 輸出結(jié)果 外部中斷入口江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 5 結(jié)論 本設(shè)計(jì)是基于 80C51單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)，首先是方案的選擇，這是課程設(shè)計(jì)的最主要的 環(huán)節(jié)。 本文設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對鍋爐溫度和壓力的全自動化控制， 節(jié)省了人力資源，同時(shí) 添加了報(bào)警裝置大大提高了鍋爐使用的安全性，另一方面采用了更為先進(jìn)的 電加熱系統(tǒng)，更節(jié)能，更環(huán)保，更具有有可行性 總的來說通過這次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)到了很多東西，無論是動手能力，分析問題的能力都得到了提高，重要的是建立了對電子設(shè) 計(jì)興趣。 在論文即將完成之際，我的心情 無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯謝意！ 同時(shí)也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境。置身其間，耳濡目染，潛移默化， 這使我不但建立了全新的思想觀念 ， 更 領(lǐng) 悟了學(xué)習(xí)知識，走向社會 的思考方式 。所以在系統(tǒng)執(zhí)行部分選取了 SSR 固態(tài)繼電器作執(zhí)行部件，從而克服了觸點(diǎn)式繼電器的不足。 圖 44 為鍵盤輸入子程序流程圖 Y N 閉合鍵釋放否 輸入鍵號→ A 返回 調(diào)用子程序延時(shí) 12ms 有鍵閉合否 判斷閉合鍵號→棧 開始 有鍵閉合否 調(diào)用子程序 延時(shí) 6ms N N Y Y 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 顯示子程序流程圖 圖 45為顯示子程序流程圖，首先設(shè)置串口工作方式，然后設(shè)置堆棧指針，取段碼，段碼左移一位，輸出一個(gè)一位脈沖，若段碼移位結(jié)束，取斷碼結(jié)束，則結(jié)束。 圖