【正文】 方式；由 D2和 D3選定 C 口為輸出還是輸入工作方式。 在輸出操作時， _____STB 是外設的應答信號。 2) I/O的狀態(tài)查詢 8155 用狀態(tài)寄存器鎖存 I/O 口和定時器的當前狀態(tài)，供單片機查詢用。這種顯示器有共陰極和共陽極兩種。而共陰極（共陽極）公共端分別由相應的 I/O線控制，實現(xiàn)各位的分時選通。本系統(tǒng)中選用了一片 555 定時器芯片來構成振蕩電路，通過控制它的起振使喇叭發(fā)出聲響。當 LE2=1 時， DAC 寄存器的輸出隨輸入狀態(tài)變化； LE2=0時，鎖存輸入狀態(tài)。 CCV。 XFER—— 數(shù)據(jù)轉移控制信號線，低電平有效； WR2——DAC 寄存器的“寫”選通信號。 555定時器的介紹如 。 在本設計使用動態(tài)顯示。 /顯示模塊設計 1. 器件選擇 在此設計中用到了 LED顯示、行列式鍵盤和 8155 作外擴 I/O使用這塊知識。緩沖器有數(shù)據(jù)時， BF為高電平，否則為低電平。 在輸入操作時， _____STB 是外設送來的選通信號。 8155 的 C 口可以設置成四種工作方式，即可以設置為輸入方式 ，輸出方式， A 口的控制端口（只用 C 口三條線，還有三條線為輸出方式），以及作為 A口和 B口的控制端口。 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 )(?REFV 和 )(?REFV —— A/D轉換器的參考電壓。 ALE—— 地址鎖存信號。 13TRRDQ 圖 12 發(fā)器，然后再將經(jīng)積分電路接回輸入端就可以了。 當 11 RI Vv ? 、 21 RI Vv ? 時， 11?Cv 、 2Cv =0，故觸發(fā)器被置 1，Ov 為高電平 ，同時 DT 截止。 C1和 C2的參考電壓（電壓比較的基準）1RV 和 2RV 由 CCV 經(jīng)三個 5?? 電阻分壓給出。此輸出按定時的方式即可輸出方波，又可輸出脈沖信號。 PB0～ PB7： 29～ 36腳。 ALE： 11腳。配合 RD 或 WR 輸入信號，在 ALE 的上升沿把片內(nèi)數(shù)據(jù)讀出或把數(shù)據(jù)寫入芯片。功能：復位信號，輸入，是系統(tǒng)（如8051 的 RESET，輸出）提供的復位信號，它將系統(tǒng)復位于初始狀態(tài)。 P2口的每一位能驅動（灌入或輸出電流） 4 個 LS型 TTL負載。 4. 輸入 /輸出端口 P0， P1， P2和 P3 P0口（ ～ ， 39～ 32 腳）： P0口是一個漏極開路的 8 位準雙向 I/O 端口。此引腳接 EPROM 的___OE 端。 ALE/ ________PROG （ ADDRESS LATCH ENABLE/PROGRAMMING,30腳）：地址鎖存允許信號端。若采用外部時鐘電路時，該引腳輸入外部時鐘脈沖。 由上圖可見， 8051 單片機內(nèi)部還有 SP、 DPTR、PCON，、 IE、 IP等特殊功能寄存器，它們也同 128字節(jié)RAM在一個隊列里編址，地址為 80H～ FFH。該脈沖信號就作為 8051 工作的基本節(jié)拍，即時間的最小單位。 程序計數(shù)器 PC： 由兩個 8 位的計數(shù)器 PCH 及 PCL 組成，共 16 位。除此之外， ACC 在 8051 內(nèi)部經(jīng)常作為數(shù)據(jù)傳送的中轉站。一般微處理器（如 Z80）只包括運算器和控制器兩部分。最高允許振蕩頻率為 12MHZ。 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 4) 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 RAM（ 128B/256B），用以存放可以讀 /寫的數(shù)據(jù)，如運算的中間結果、最終結果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等。 器件選擇：本設計主要有 51 單片機、 815 555 定時器等器件，現(xiàn)分別介紹如下： ? 51單片機的結構和原理： i. 51單片機的結構： 51 單片機是 INTEL 公司生產(chǎn)的一個 單片機系列的名稱。 2) 關于給水調節(jié)閥型號的選擇。由于水位調節(jié)器測量值是汽包水位信號，因此，當水位調節(jié)器具有積分控制作用時，該控制方案可實現(xiàn)汽包水位無余差控制。 通過比較和針對以上對汽包動態(tài)特性的分析，為了有效地克服“虛假水位”的影響，我們采用三沖量（即用液位 LT、給水量 FTw、蒸汽負荷 FTs 三個變量作為被控量）串級控制方案 II來控制汽包液位，其控制簡化方框圖如圖7 所示，它實際是把一個蒸汽流量作為前饋信號的串級控制系統(tǒng)。因而大大減小了給水量與液位的波動，縮短調節(jié)的時間。 2) 用來確定前饋作用的強弱 從（ 1）物料平衡中知道 S? 和 W? 的比值，其大小應依據(jù)過程特性確定， S? 越大其前饋作用越強，則擾動出現(xiàn)時，調節(jié)閥開度的變化亦越大。 如果高壓蒸汽供給蒸汽透平壓縮機，為保護設備，給水閥宜選用氣開（ ）閥，當蒸汽流量加大時，給水流量亦要相應增加，此時選用氣開閥，加法器的輸出應增加 ，即 S? 應該取正號。因為這種鍋爐的蒸汽負荷比較穩(wěn)定，汽包的相對容積大，用戶對蒸汽的要求往往不十分嚴格，該控制系統(tǒng)若再配上一些報警聯(lián)鎖裝置，也可以滿足生產(chǎn)要求。 在給水量不變的情況下，當負荷蒸汽量發(fā)生階躍變化后，汽包水位調節(jié)對象的動態(tài)特性可近似表示為： ? ? ? ?? ? ? ?2.... ...... ......12 2???? ST KSKSU SHSG fDD （ 2）式中： ??sUD 蒸汽負荷)(tDU的拉氏變換； ??sGD 蒸汽負荷)(tDU作用下鍋爐的數(shù)學模型；fK響應速度，即蒸w? WU t t 1h h ? 2h 0 圖 2 給水擾動下的水位響應曲線 h 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 汽變化單位流 量時，水位的變化速度； 2K 響應曲線2h的放大系數(shù)； 2T 響應曲線2h的時間常數(shù)。在給水流量擾動下，汽包水位響應曲線如圖 2 所示。 1給水管； 2調節(jié)閥； 3省煤器； 4汽包； 5下行管； 6下行管； 7過熱器； 8蒸汽管。右邊管子里是飽和水或接近飽和狀態(tài)的水，重度較大。如圖 C 所示： 這種氣泡必須及時離開，并讓汽水混合物把熱帶走，才能保證爐水對管壁的有效冷卻。 燃料在爐腔里燃燒放出的熱量，經(jīng)過一個復雜的傳熱河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 過程后再傳給鍋爐里的水。尤其是大型鍋爐，一旦控制不當，容易使汽包滿水或汽包內(nèi)的水全部汽化，造成重大事故。 關鍵詞 ：汽包水位；串級三沖量控制；單片機；汽包水位；動態(tài)特性；控制方案；單沖量 ；雙沖量；三沖量 Abstract The methods of the boiler liquid level were introduced simplely in the paper and exsiting questions of the methods in the designing were anylied. Improving methods’ feature was descriped and faulse liquid level’ s effection was eliminated. The paper introduced the dynamic characteristics of the level of boiler bubble. The characteristics of automatic control schemes with one variable or two variables or three variables were discussed,as well as some problems concerned in engineering. The automatic control scheme of boiler bubble with three variables was remended specially. According to analyzing the boiler liquid level＇s dynamic characteristics,this paper introduces the liquid level control system of boiler based on single chip puter,including the software and the system was used in practice successfully,reduced the cost greatly,increased the ration of the performance and the cost,and achieved good control effect. Key words:boiler liquid level。 通過對鍋爐汽包液位動態(tài)特性的分析，介紹了基于 51 單片機的液位控制系統(tǒng)的軟硬件組成，并成功地運用到實際系統(tǒng)中，大大降低了使用成本，提高了系統(tǒng)的性價比，取得了良好的控制效果。three variales 目 錄 ： ................................. 1 ................ 1 鍋爐的傳熱過程原理 ..................... 1 鍋爐的水循環(huán)過程原理 .................... 3 ..................... 5 ................. 5 給水流量作用下的動態(tài)特性 ................ 6 汽包水位在蒸汽擾動下的動態(tài)特性 ........... 7 ................. 9 單沖量控制系統(tǒng) ......................... 9 雙沖量控制系統(tǒng) ........................ 10 三沖量控制系統(tǒng) ........................ 11 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 三沖量控制方案 I前饋（蒸汽流量）加反饋（液位、給水流量）控制方案 .................... 11 II蒸汽流量前饋 給水流量串級控制系統(tǒng) ............................. 12 幾種控制方案的比較 .................... 13 工程中需要注意的問題 ................... 15 關于汽包液位測量的問題 .............. 15 給水閥的選擇問題 .................... 16 給水流量和蒸汽流量的選擇 ............ 16 ............................... 17 硬件實現(xiàn) ............................. 17 輸入模塊設計 ........................ 32 鍵盤 /顯示模塊設計 ................... 36 報警模塊設計 ........................ 38 輸出模塊設計 ........................ 39 軟件設計 ............................. 42 .................................. 42 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 ................................ 46 ................................ 47 .............................. 48 ： 汽包液位是工業(yè)蒸汽鍋爐安全、穩(wěn)定運行的重要指標，液位過高，會使蒸汽帶水過多，汽水分離差，使后續(xù)的過熱器管壁結垢，傳熱效率下降，過熱蒸汽溫度下降，嚴重時將引起蒸汽品質下降，影響生產(chǎn)和安全；水位過低又將破壞部分水冷壁的水循環(huán)， 引起水冷壁局部過熱而損壞，嚴重時會發(fā)生鍋爐爆炸。 燃料和空氣在鍋爐的爐腔 里混合燃燒后，放出大量的熱，然后通過輻射、對流和導熱的熱交換過程，把熱量傳給水。管壁把熱量傳給爐水后，在管壁上會形成小的氣泡。由于左邊管子里形成汽水混合物，重度較小。當給水流量等于蒸汽流量時，汽包水位就恒定不變。從（ 1）式中可看出，汽包水位在給水流量作用下的動態(tài)特性是由一個積分環(huán)節(jié)和一個延遲環(huán)節(jié)所組成 。給水的過冷度越大，純延遲時間也越大。該系統(tǒng)結構簡單、投資少、結構易實現(xiàn)，用于小型低壓鍋爐。加法器的輸出 = SC PSP ??? +初始偏差。圖 6 為三沖量控制方案 I 方框圖 圖 5 雙沖量控制系統(tǒng)方框圖 LC ? FTs 省煤器 蒸汽 給 水 Ps S? Pc 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 關于系數(shù) S? 和 W? 作用與設置 1) 用來保證物料平衡 即在 DaW ??? 的條件下，蒸汽流量信號 SPS?? 與給水流量信號 PWW?? 應相等，依據(jù)這條原則，可以確定 S? 和 W?的比值。