【正文】 020 [11 彭為 ． 單片機(jī)典型系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例精講 [M]．北京：電子工業(yè)出版社， 2020 [12] 何立民 ． 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) [M]． 北京：航空航天大學(xué)出版社， 1996 [13] 康華光 ．電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）， 2020 [14]Ljung L, System Identification User39。大學(xué)四年的本科學(xué)習(xí)，成本與效益是如此的不成比例，令人汗顏。給水泵開關(guān) WATER_SW_H EQU 。溫度存放低八位 TEMPH DATA 26H 。不僅如此， 紀(jì) 老師耐心的工作態(tài)度和真誠的待人風(fēng)格給我留下了非常深刻的印象，對(duì)我以后的工件和生活將影響深遠(yuǎn)。而且有蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，使得本設(shè)計(jì)在應(yīng)用上更加安全。 DS18B20 溫度采集子程序 流程圖如 圖 所示 。協(xié)議包括幾種單線信號(hào)類型：復(fù)位脈沖，存在脈沖，寫 0、寫 讀 0、讀 1。用滑動(dòng)變阻器能更好的調(diào)節(jié) LCD液晶字符顯示的亮度，合適于鍋爐的水位于水溫的觀察。當(dāng) RS 和 R/W 共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS為高電平 R/W 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。這個(gè)電路并不是一般的放大電路，三極管不是工作在放大狀態(tài)，而是工作在飽和狀 態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)。大多數(shù)交流輸出固態(tài)繼電器是一個(gè)零電壓開關(guān)，在零電壓處導(dǎo)通，零電流處關(guān)斷，減少了電流波形的突然中斷，從而減少了開關(guān) 瞬態(tài)效應(yīng) 。用隔離器件實(shí)現(xiàn)了控制端與負(fù)載端的隔離。 。 。 圖 穩(wěn)壓電源電路 穩(wěn)壓電源電路如圖 ，從 J1 輸入 9～ 12V的直流電，打上開關(guān)，經(jīng) C1和安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 C2 濾波后，加到 7805 穩(wěn)壓塊的輸入端，再從其輸出端輸出穩(wěn)定的 +5V 的電壓。分別為 780 780 780 78781 781 781 7824。三端 IC 穩(wěn)壓器按性能與用途可分為固定輸出正穩(wěn)壓器、固定輸出負(fù)穩(wěn)壓器、可調(diào)輸出正穩(wěn)壓器、可調(diào)輸出負(fù)穩(wěn)壓器 4 類。 如圖 ，金屬棒 1放于水位上限位置，金屬棒 2放于水位下限位置，金屬棒 3放于水位以下比較遠(yuǎn)點(diǎn)的位置。 (1) K1 設(shè)置鍋爐溫度報(bào)警值的溫度值增 加按鍵。剛上電 時(shí)或者觸動(dòng)按鈕后 C5 兩端的電壓為 0， 這時(shí) RST 為高電平， 而其 高 電平保持時(shí)間是由 R 和 C的時(shí)間常 數(shù)決定， 由公式 (31)可知， C 充電的時(shí)間常數(shù) τ等于 ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 2μs，即使 RST 高電平的時(shí)間 保持 2μs以上 ，確保了單片機(jī)正常復(fù)位。在這個(gè)設(shè)計(jì)中只是用了內(nèi)部產(chǎn)生。 EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE脈沖。89C51 的 P0、 P P P3 口作為輸入時(shí)都是準(zhǔn)雙向口。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P1 口： P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 。 SSR Dallas 半導(dǎo)體公司溫度傳感器 DS18B20 LCD1602 7805 輔助器件選擇 燃燒器 型號(hào) :GP300T 功率 (kg):7004000 伺服馬達(dá)型號(hào) :SQM 火焰探 測器型號(hào) :QRA2 重量 (kg):320 燃燒器控制 :外置 系列 立式不銹鋼多級(jí)泵 流 量：最大 22m3/h 環(huán)境溫度：最高 +160℃ 液體溫度： 50℃ ～ 120℃ 工作電壓： 220V/380V 工作壓力： 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 3 硬件電路設(shè)計(jì) 主控單片機(jī) AT89S51 芯片介 紹 AT89S51 是一個(gè)低功耗，高性能 CMOS 8 位 單片機(jī) ，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用 ATMEL 公司 的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元 ， AT89S51 在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。本系統(tǒng)要采樣的是鍋爐的水溫和鍋安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 爐的水位控制信號(hào)。當(dāng)溫度少于溫度下限值時(shí)，對(duì)鍋爐水位進(jìn)行控制。 從成本上來看 。 系統(tǒng)原理框圖如下圖 所示： 實(shí)際溫度 圖 方案一的原理框圖 方案二：采用 51 單片機(jī)為主控芯片 采用 AT89S51 單片機(jī) 、 溫 度傳感器 DS18B 7805 電源穩(wěn)壓芯片 、 液晶顯示給定值 A/D 轉(zhuǎn)換 PLC 控制器 加熱 D/A轉(zhuǎn)換 變送器 熱電偶 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 器 LCD1602 等核心部件 。這樣對(duì)鍋爐溫度控制不僅可以節(jié)約能源，提高能源的使用率。它的主要原理是以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點(diǎn)、線、面配合背部燈管構(gòu)成畫面 ； DS18B20溫度傳感器 采用美國 DALLAS公司生 產(chǎn)的 DS18B20可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，具有體積小，使用方便 ， 耐磨耐碰，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域 。 系統(tǒng)的總體 設(shè)計(jì)思想 目前，專門用于工業(yè)控制的單片機(jī)系列產(chǎn)品 廣泛 出現(xiàn) 于 世界計(jì)算機(jī)市場上，單片機(jī)以其重量輕、體積小、功耗低、功能強(qiáng) 、 價(jià)格便宜的特點(diǎn)，在工業(yè)控制的實(shí)踐中得到越來越廣泛的應(yīng)用 。隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的高速發(fā)展， 單片機(jī) 廣泛的應(yīng)用于工業(yè)控制中。不需要布管路，沒有燃燒室、煙 道，不會(huì)出現(xiàn)燃煤、燃油、燃?xì)獾男孤┖捅ㄎｋU(xiǎn)。Liquid CrystalDisplay。等待溫度降到下限值，這時(shí)就可以重新鍋爐燃燒器通電，繼續(xù)加溫，如此反復(fù)監(jiān)控溫度。電源采用三端集成穩(wěn)壓器 W7800 (W7900)系列元件 7805,交流 220 v電壓轉(zhuǎn)換為單片機(jī)所需要的 5V電壓；利用 AT89S51 作為控制器的核心器件；利用集成電路溫度傳感器 DS18B20 測量鍋爐水溫 。 Temperature control。不會(huì)排放出有害氣體、飛塵、灰渣，完全符合環(huán)保方面的要求。 由于 目前人們的環(huán)保意識(shí)的提高， 人們對(duì)電熱鍋爐越來越重視 ，在工業(yè)生產(chǎn)和民用 生活用水 中應(yīng)用越來越普及。因此 ， 研制開發(fā)小型家用燃?xì)忮仩t就具有客觀的市場價(jià)值 與 現(xiàn)實(shí)的意義 。選用 LCD液晶顯示器 和 基于單總線的數(shù)字溫度傳感器 DS18B20。此時(shí)溫度傳感器實(shí)時(shí)對(duì)鍋爐溫度檢測，當(dāng)溫度降到設(shè)定值的下限時(shí)，繼電器重新通電。 每一種方案都有其各自的優(yōu)點(diǎn)。 當(dāng)系統(tǒng) 采集到溫度信號(hào)后與設(shè)定溫度進(jìn)行比較得到一個(gè)偏差，然后通過 PID 運(yùn)算，從單片機(jī) 輸出一個(gè) PWM 波形來控制固態(tài)繼電器的導(dǎo)通與關(guān)閉，從而控制鍋爐的加熱絲在一個(gè)固定周期中通電加熱時(shí)間的長短來達(dá)到恒溫控制的目的。通過按鍵電路進(jìn)行溫度報(bào)警值的設(shè)定，并對(duì)鍋爐的水溫進(jìn)行采集及處理，然后與報(bào)警值重新啟動(dòng)進(jìn)行加熱處理。本系統(tǒng)過程控制系統(tǒng)主要應(yīng)用于燃?xì)忮仩t的水溫控制系統(tǒng)。溫度傳感器一直檢測鍋爐內(nèi)部的水溫。 （傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz）。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為 高阻 輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 I/O 口作為輸入口時(shí)有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信 號(hào)。 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 單 片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)指的是由最基本的電路元件組成的，外接部分簡單的電路就能獨(dú)立成一定的工作任務(wù)的單片機(jī)系統(tǒng)。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。 輸出高電平時(shí)，燃燒器通電，進(jìn)行加熱處理。 圖 按鍵電路 設(shè)計(jì) 水位 檢測 電路 設(shè)計(jì) 鍋爐在正常加溫工作情況下，同時(shí)對(duì)鍋爐液位檢測。 (3)當(dāng) ＝高電平和 ＝低電平時(shí)，即實(shí)際水位在水位上限和水位下限之間的位置，單片機(jī)不進(jìn)行處理，即保持給水泵的狀態(tài)不變。有時(shí)會(huì)安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 發(fā)現(xiàn)型號(hào) 78前面和后面還有一個(gè)或幾個(gè)英文字母，如 W7 AN7 L78 CV 等。具有過熱，過流，調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)功能。 圖 DS18B20 引腳排列圖 DS18B20 可以程序設(shè)定 912 位的分辨率，精度為 攝氏度。 － 55～＋ 125℃，以 ℃遞增。 (2)當(dāng)水溫 、水位 高于上限和低于下限時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警。 （ 2）靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好：固態(tài)繼電器的輸入電壓范圍較寬，驅(qū)動(dòng)功率低，可與大多數(shù)邏輯集成電路兼容不需加緩沖器或驅(qū)動(dòng)器。紅燈滅綠燈亮表示正常工作。 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 LCD1602 引腳 圖 表 LCD1602引腳說明 引腳號(hào) 符號(hào) 引腳說明 1 VSS 地電源 2 VDD 接 5V正電源 3 VL VL 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器 調(diào)整對(duì)比度。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與 LED 點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比 ， 1602 是字符型液晶，顯示字母和數(shù)字比較方便，控制簡單，成本較低 ， 不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多。當(dāng)鍋爐水位滿足條件的時(shí)候再對(duì)鍋爐的水溫采樣監(jiān)控，并進(jìn)行 相應(yīng)的處理 。接著，在主機(jī)釋放總線，并進(jìn)入接收模式。因?yàn)橛?單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)鍋爐的溫度控制有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： （ 1）控制電路簡單易懂；（ 2）智能化設(shè)計(jì)，能夠?qū)囟冗M(jìn)行較準(zhǔn)確地控制；（ 3）附加其它功能簡單、方便；（ 4）經(jīng)濟(jì) 。s Guide, MadiWorks,Inc[M]. 1997 [15] Motorola, Microcontroller Setectro Guide. Quarter[M].2020,4:146157. 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 致 謝 此次畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文的題目是 鍋爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)， 在 紀(jì)明偉 老師的耐心指導(dǎo)下 和自己 通過在網(wǎng)上和圖書館的認(rèn)真查閱資料和撰寫開題報(bào)告 不斷探索的過程 ， 我順利地完成了此畢業(yè)設(shè)計(jì)，更重要的是經(jīng)過這一個(gè)學(xué)習(xí)探索 的過程，我 對(duì)單片機(jī)和其 自動(dòng) 控制系統(tǒng)有了更進(jìn)一步的了解和掌握。求學(xué)之艱，現(xiàn)在終于能告一段落，心生諸多感觸，冷