【正文】 圖 所示。 圖 光敏三極管的結(jié)構(gòu)示意圖 圖 基本電路 光電傳感器通常由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成 ,如下圖光電傳感器框圖 : 圖 光電傳感器框圖 光電傳感器通常由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成，如圖 所示。光敏電阻即屬此類。 光電傳感器是一種小型電子設(shè)備。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 14 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN u m b e r R e vi s i o nS i z eA4D a t e : 2 4 J u n 2 00 7 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e nt s a nd S e t t i n gs \ A d m i n i s t r a t o r \ 桌面 \ 加油 \ 大圖 \ 曹德寶大圖 . d dbD r a w n B y :A1B2QA3QB4QC5QD6CLK8CLR9QE10QF11QG12QH137 4L S 16 4abfcgdeV C C1234567abcdefg8dpdp9A M B E R C A1K 1K1K1K1K1K1K 1KQLSS P E A K E RR1K+ 12231UA7 4L S 33A17A18A19A20A21A22A23A24A 1 7A 1 8A 1 9A 2 0A 2 1A 2 2A 2 3A 2 412 3UA 圖 自動(dòng)報(bào)警電路的接線圖 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 傳感器的選擇設(shè) 計(jì) 15 3 傳感器的選擇設(shè)計(jì) 在本設(shè)計(jì)中 ， 傳感器的選擇是非常重要的 ， 傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可 用輸出信號(hào)的器件或裝置 ， 它通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成 ， 它的性能直接影響到整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng) ， 對(duì)檢測(cè)精確度起著重要的作用。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(jué)暫留現(xiàn)象，所以，仍感覺(jué)到 所有的器件都 “ 同時(shí) ” 顯示。用 LED 是因?yàn)樗哂酗@示清晰、亮度高、使用電壓低、光電轉(zhuǎn)換效能高、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)?？偣残枰貜?fù)這種過(guò)程 n次。數(shù)字變化量是滿刻度時(shí)，達(dá)到終值 177。加權(quán)電阻解碼網(wǎng)絡(luò)各支路的電阻值與二進(jìn)制數(shù)據(jù) D7～ DO 的 “ 權(quán) ” 相對(duì)應(yīng)，“ 權(quán) ” 大的電阻值小， “ 權(quán) ” 小的電阻值大。 水位檢測(cè)是通過(guò)四對(duì)高亮二極管和光敏三極管分別安裝在四個(gè)不同的位置，由上至下四個(gè)輸出端口分別接單片機(jī)的 、 、 、 口，實(shí)時(shí)對(duì)鍋爐里的水位進(jìn)行檢測(cè)。 采用的是四對(duì)高亮二極管和光敏三極管所組成的液位傳感器，這種液位傳感器如下圖 1 2 3 4ABCD4321DCBALED1K1KGND設(shè) 計(jì)班 級(jí)指導(dǎo)教師日 期遼寧工程技術(shù)大學(xué)電氣與控制工程學(xué)院曹 德 寶自動(dòng)化 0 3 6閻 馨20xx 年 6 月 24 日鍋爐液位控制系統(tǒng) 圖 液位傳感器 由圖 可知，液位傳感器的主要元件是 高亮二極管和光敏三極管 ,它們都屬于光電元件 ,光電元件主要采用的是 光電效應(yīng) ,光電效應(yīng)分外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)和光生伏特效應(yīng) , 光電效應(yīng)的原理是 PN 結(jié)加反向電壓時(shí)，反向電流的大小取決于 P 區(qū)和 N 區(qū)中少數(shù)載流子的濃度，當(dāng)光照 PN 結(jié)時(shí)，光子能量 h大于材料的禁帶寬度，在 PN 結(jié)及其附近產(chǎn)生光生電子、空穴對(duì)，從而使 P區(qū)和 N 區(qū)少數(shù)載流 子濃度增加， 載流子 在外加反向電壓和 PN 結(jié)內(nèi)電場(chǎng)作用下定向運(yùn)動(dòng)，分別在兩個(gè)方向上渡越 PN 結(jié)，使反向電流明顯增攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 9 大。 8 0 5 1R E S E TR E S E T 8 0 5 1V c c V c cS W2 2 u1 K91 K4 7 0 R2 2 u9上 電 自 動(dòng) 復(fù) 位 手 動(dòng) 復(fù) 位 電 路 圖 復(fù)位電路 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 8 Pin30:ALE/ 當(dāng)訪問(wèn)外部程序器時(shí)， ALE(地址鎖存 )的輸 出用于鎖存地址的低位字節(jié)。本設(shè)計(jì)采用外部時(shí)鐘電路 及 外接晶振和電容組成振蕩器。 系統(tǒng)的原理是采用液位式傳感器測(cè)量鍋爐液位值 ,通過(guò)單片機(jī)的轉(zhuǎn)換與分析在 LED上顯示及輸出控制 。 而本設(shè)計(jì)主要是對(duì)液位進(jìn)行控制 ,下圖是鍋爐液位控制系統(tǒng) 圖 基于單片機(jī)的鍋爐液位控制系統(tǒng) 由上圖可觀察到傳感器通過(guò)對(duì)液面、溫度和壓力進(jìn)行測(cè)量，輸出模擬信號(hào)，再通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器把輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過(guò) 8051 單片機(jī)的運(yùn)算控制，在通過(guò)LED 進(jìn)行顯示 ,通過(guò)報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警 ,報(bào)警顯示之后再通過(guò)對(duì)閥門(mén)的開(kāi)啟實(shí) 現(xiàn)對(duì)鍋爐的液位進(jìn)行調(diào)節(jié)控制 ,閥門(mén)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備是電動(dòng)機(jī)。 系統(tǒng)軟件總體方案 水位檢測(cè)通過(guò)四對(duì)高亮二極管和光敏三極管所組成的液位傳感器分別安裝在四個(gè)不同的位置，由上至下四個(gè)輸出端口分別接單片機(jī)的 、 、 、 ，對(duì)鍋爐里的水位進(jìn)行檢測(cè)。使用 3 位七段 LED 顯示液位、溫度、壓力等數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全控制，及時(shí)報(bào)警。測(cè)量溫度采用光電耦合器實(shí)現(xiàn)光電隔離，方便人員對(duì)液位系統(tǒng)的控制且穩(wěn)定性較好。 國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀 目前在我國(guó)的鍋爐水位控制系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)生產(chǎn)中都取得了很大的成效，在各方面的發(fā)張過(guò)程中多數(shù)還只是采用理論的計(jì)算的各方面論文很多，但是能夠運(yùn)用的工業(yè)生產(chǎn)中的還很 少。主要用水位傳感器檢測(cè)水位，用光纖溫度傳感器來(lái)檢測(cè)水溫，用六個(gè)控制按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)按健控制，用三位 7 段 LED 顯示器來(lái)完成顯示部 分，用變頻器來(lái)控制循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，用壓力傳感器檢測(cè)鍋爐內(nèi)部壓力。本設(shè)計(jì)用單片機(jī)控制易于實(shí)現(xiàn)鍋爐液位、溫度和壓力的控制 ,而且有造價(jià)低、程序易于調(diào)試、一部分出現(xiàn)故障不會(huì)影響其他部分的工作、維修方便、等優(yōu)點(diǎn)。在我國(guó)的新型測(cè)控裝備與系統(tǒng)研究與發(fā)達(dá)國(guó)家還存在著差距但是我國(guó)科研人員能夠克服困難不斷鉆研爭(zhēng)取，在摸索中前進(jìn)，有望在相關(guān)領(lǐng)域能夠趕上并超過(guò)發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)水平。通過(guò)微機(jī)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)給水系統(tǒng)的自動(dòng)控制與調(diào)節(jié)來(lái)保證系統(tǒng) 穩(wěn)定高效安全的運(yùn)行。使用模數(shù)轉(zhuǎn)換把信號(hào)傳送到單片機(jī)中。 設(shè)計(jì)的研究進(jìn)程 本設(shè)計(jì)第二章對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行硬件分析 ,主要介紹了本設(shè)計(jì)所使用的核心芯片 8051,重要對(duì)其端口進(jìn)行介紹 ,介紹其功能與用途 ,還介紹了液位傳感器、數(shù)模轉(zhuǎn)換 ADC080執(zhí)行設(shè)備、 LED顯示和報(bào)警裝置 ,介紹了他們的原理、結(jié)構(gòu)和電路連接。 在 51 子系列中，主要有 805 803 8751 三種機(jī)型 。 下面對(duì)引腳加以說(shuō)明： Pin18:時(shí)鐘 XTAL2 腳，片內(nèi)振蕩電路的輸出端。 Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，通電，時(shí)鐘電路開(kāi)始工作， 系統(tǒng)初始復(fù)位。 如果單片機(jī)是 EPROM，在編程其間 ,prog 將用于輸入編程脈沖。 圖 光敏三極管的結(jié)構(gòu)示意圖 圖 基本電路 而光敏三極管有兩個(gè) PN 結(jié)，因而可以獲得電流增益，它比光敏二極管具有更高的靈敏度 ,也是把光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。 ADC0809A/D 轉(zhuǎn)換器 A/D 是把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào) ,把由傳感器傳來(lái)的液位控制的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào) ,然后再通過(guò) 8051單片機(jī)的分析處理進(jìn)行 LED顯示和液位、壓力和溫度的報(bào)警 。 0008811 1 178222222r e f r e fr e f r e fVVIDRRVVI D DRR? ? ???? ? ??? 12 2 268222re f re fVVI D DRR? ? ??? 33 3 35844 4 44855 5 53866 6 62877 7 718222222.222.2.222re f re fre f re fre f re fre f re fre f re fVVI D DRRVVI D DRRVVI D DRRVVI D DVVI D DRR? ? ???? ? ???? ? ???? ? ?? ? ??? 式（ ） 式（ ） 式（ ） 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 11 D／ A 轉(zhuǎn)換芯片的主要性能指標(biāo)如下 : ① 分辨率。通常給出在一定溫度下的最大非線性度，一般為 ％～ ％。1LSB 。一種是靜態(tài)顯示，一種是動(dòng)態(tài)顯示。 鍵盤(pán)是有若干按鍵組成的開(kāi)關(guān)矩陣，它是最簡(jiǎn)單的單片機(jī)輸入設(shè)備，通過(guò)鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)或命令，來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)對(duì)話。 液位傳感器的設(shè)計(jì) 液位傳感器主要是由高亮二極管和光敏三極管所組成的設(shè)備。通過(guò)吸收高亮二極管 的光來(lái)測(cè)量液位的高度 ,在轉(zhuǎn)化成光電流傳到模擬傳感器 ADC0809 中。 PN結(jié)加反向電壓時(shí)，反向電流的大小 由 P 區(qū)和 N區(qū)中少數(shù)載流子的濃度 決定 ， 在 無(wú)光照 的情況下 P 區(qū)中 電子及 N區(qū)中的 空穴 都很少， 所以 反向電流很小。 光敏三級(jí)管是由高亮二極管進(jìn)行發(fā)光的 , 高亮二極管是一種把電能轉(zhuǎn)變成光能的μ AEV+IΦ結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號(hào) 基本電路a)b)EU0ceIcR LNNPa)結(jié)構(gòu)示意圖 b)基本電路μ AEV+IΦ結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號(hào) 基本電路a)b)EU0ceIcR LNNPa)結(jié)構(gòu)示意圖 b)基本電路攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 傳感器的選擇設(shè) 計(jì) 17 半導(dǎo)體器件。一般來(lái)說(shuō)，光敏三極管的頻響比光敏二極管差得多，鍺光敏三極管的頻響比硅管小一個(gè)數(shù)量級(jí)。 正常的爐膛內(nèi)的溫度能夠確保鍋爐安全的使用 ,鍋爐的設(shè)計(jì)工作溫度一般低于 90176。當(dāng)壓電陶瓷在沿極化方向受力時(shí)，則在垂直于 Z 軸的表面上將會(huì)出現(xiàn)電荷，其電荷量 q 與作用力 F 成正比，即 q=dzzF 式中， dzz 為縱向壓電系數(shù)。 電荷放大器是一種輸出電壓與輸入電荷量成正比的前置放大器。 單片機(jī)源程序 ORG 0000H AJMP MAIN 補(bǔ)水泵 1 有故障嗎？ 水位下限水位嗎？ 開(kāi)啟補(bǔ)水泵 1 進(jìn)行補(bǔ)水 水位檢測(cè) Y N N 補(bǔ)水泵 2 工作 Y 開(kāi)始 返回 檢測(cè)水位為上限水位嗎？ 補(bǔ)水泵 1 停止補(bǔ)水 Y N 檢測(cè)水位為上限水位嗎？ 補(bǔ)水泵 2 停 止補(bǔ)水 Y N 故障報(bào)警 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 24 ORG 0003h AJMP MAIN ORG 000bh AJMP MAIN ORG 0013h AJMP MAIN ORG 001bh AJMP MAIN ORG 0023H AJMP MAIN ORG 0030H MAIN： CLR MOV p0， 0ffh ACALL QL；