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鍋爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案(更新版)

  

【正文】 [J]. 現(xiàn)代電子技術(shù),2006,13:118121.[7] 陳忠華.基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].大連理工大學(xué),2006.[8] 梁森. 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2011:2544.[9] 孫茂松. 小型熱水鍋爐單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)[J]. 唐山高等專科學(xué)校學(xué)報(bào),2001,02:5962.[10] 歐偉明,羅三定,張繼紅. 智能數(shù)控電流源的設(shè)計(jì)[J]. 通信電源技術(shù),2006,05:5254.[11] 林周雄.一個(gè)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的鍋爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)[J].福建電腦,2008,09:152153.[12] 童詩(shī)白,華成英.模擬電子技術(shù)(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2006:513529.[13] 黃智偉.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽電路設(shè)計(jì)(第2版)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2011:8395.[14] Joanne Meehan,Lindsey Muir. SCM in Merseyside SMEs: benefits and barriers[J]. The TQM Journal,2008,20(3).致 謝歷時(shí)6個(gè)月,終于在今天完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。其不僅可以在更改數(shù)值方面帶來(lái)很大的便利,而且完全將各功能在軟件中隔開,在誤觸其他鍵時(shí)單片機(jī)會(huì)產(chǎn)生提示或進(jìn)行一些操作,防止了誤觸而帶來(lái)的麻煩。 設(shè)置上限溫度值程序流程圖 設(shè)置下限溫度程序設(shè)計(jì)設(shè)置下限溫度的流程與設(shè)置上限溫度的流程基本相同。輸出電流從Vout端口經(jīng)R1,RP1接地,流過(guò)LM317的ADJ端的電流極小,ADJ端到RP1之間的連接線可以當(dāng)作開路,令Vout端到地線間電流大小為I,則ADJ端的電位是I*RP1。 燈光電路 蜂鳴器電路 直流穩(wěn)壓電源電路 直流穩(wěn)壓電源電路圖,電路由變壓器,整流橋以及LM317穩(wěn)壓電源電路組成。在本次設(shè)計(jì)中,通過(guò)繼電器開關(guān)實(shí)現(xiàn)燃?xì)忾_關(guān)的功能,繼電器的開關(guān)狀態(tài)決定燃?xì)馊紵c否,從而實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)?!皠h除”鍵幫助操作者在輸入過(guò)程中出錯(cuò)時(shí)進(jìn)行修改,增加操作的靈活性。0~9數(shù)字鍵用于輸入數(shù)字,“HIGH”在需要重新設(shè)置溫度值時(shí)按下,“LOW”在需要重新設(shè)置溫度值時(shí)按下,“SURE”確認(rèn)輸入的數(shù)字,按下“SURE”后,剛剛輸入的溫度值成為新的上限或下限溫度,“DEL”用于在輸入數(shù)字時(shí)對(duì)輸入的數(shù)值進(jìn)行修改,按下“BACK”則停止當(dāng)前操作,返回進(jìn)入設(shè)置前的狀態(tài),“MENU”用于需要進(jìn)行修改上下限溫度時(shí)進(jìn)入菜單程序[10]。單片機(jī)通過(guò)控制OE信號(hào)決定是否要從ADC0809中獲取數(shù)字量,OE為高電平時(shí),芯片允許D0~D7端口輸出數(shù)據(jù),OE為低電平時(shí),輸出端口呈高阻態(tài),不輸出任何數(shù)據(jù)。在每次轉(zhuǎn)換開始前,端口先接上升沿對(duì)芯片復(fù)位,再變?yōu)橄陆笛貑?dòng)轉(zhuǎn)換且保持低電平至下一次轉(zhuǎn)換開始。D7~D0:8位轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出端,D0至D7由低到高。最大失調(diào)誤差小于177。 溫度信號(hào)的獲取電路設(shè)計(jì)溫度信號(hào)的獲取電路分為恒流源電路和差分放大電路。在一些精確度要求高的溫度檢測(cè)設(shè)備中,將PT100分度表輸入存儲(chǔ)器中,按表查詢可以得到極為精確的數(shù)值,結(jié)果的誤差極小。在此次設(shè)計(jì)中使用第一種來(lái)源方式。當(dāng)CPU從外部程序存儲(chǔ)器取指令和訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),P2口輸出16位地址中的高8位的地址,由控制信號(hào)控制內(nèi)部轉(zhuǎn)換開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一般性設(shè)計(jì)中,直接給該引腳接+5V的高電平,表示單片機(jī)只對(duì)片內(nèi)ROM的0000H~0FFFH地址范圍讀取數(shù)據(jù);當(dāng)需要讀取片外ROM中的數(shù)據(jù)時(shí),在該引腳接低電平,此時(shí)片內(nèi)ROM關(guān)閉。 AT89C51引腳結(jié)構(gòu)圖1. 電源引腳VCC和GND。故決定采用該方案。故不準(zhǔn)備采取該方案。處理器通過(guò)指令集對(duì)自身的各種信號(hào)和硬件系統(tǒng)進(jìn)行控制,利用信號(hào)控制對(duì)其內(nèi)部的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)試,或發(fā)出指令命令外圍器件工作。故決定采取該方案。在本設(shè)計(jì)中,根據(jù)功能來(lái)說(shuō),需要0~9的數(shù)字按鍵10個(gè),上下限溫度功能鍵2個(gè),確定、刪除、返回、菜單功能按鍵共4個(gè),總共16個(gè)按鍵。在單片機(jī)中,中斷申請(qǐng)只能單個(gè)響應(yīng),所以要依據(jù)自己的設(shè)計(jì)要求對(duì)中斷源進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排列。片內(nèi)ROM:4KB存儲(chǔ)空間,可由EA引腳電平?jīng)Q定片內(nèi)還是片外尋址。它通過(guò)逐次逼近的方式,對(duì)模擬電壓進(jìn)行分階段性的比較,比較得出的8位數(shù)據(jù)作為數(shù)字量,實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換。因?yàn)殡娏骱愣?,無(wú)論電阻值大小都不會(huì)引起自熱發(fā)生的測(cè)量誤差,溫度變化時(shí)鉑熱電阻值變化,根據(jù)歐姆定律,電壓是電阻和電流的乘積,由于電流恒定不變,電壓隨電阻線性變化。 設(shè)計(jì)方案論證 設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)用的電子應(yīng)用系統(tǒng),首先必須考慮該系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能,其次要考慮設(shè)計(jì)成本,接著要考慮其可靠性和可維護(hù)性,最后揉合以上因數(shù),力求該系統(tǒng)具有較高的性價(jià)比。同時(shí),考慮到系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電源,芯片的電源等要求,添加了可調(diào)線性直流穩(wěn)壓電源。它的數(shù)據(jù)傳輸方法是在內(nèi)部得到具體的溫度數(shù)據(jù)后,利用內(nèi)部的緩沖器進(jìn)行緩存,利用主控器件對(duì)它發(fā)出控制命令進(jìn)行讀取數(shù)據(jù),這就是單總線傳輸,這也是它的最主要的特點(diǎn)。所以,限定鍋爐在安全溫度內(nèi)成為每一個(gè)溫度控制系統(tǒng)的核心部分。在電鍋爐中,利用電阻在通電流狀態(tài)下發(fā)熱的原理,通過(guò)對(duì)電流的大小的控制對(duì)溫度的控制。 溫度傳感技術(shù) 自工業(yè)時(shí)代以來(lái),隨著大型機(jī)械的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用,溫度對(duì)機(jī)械工作性能的影響越來(lái)越被人們所重視,對(duì)溫度的未知可能造成機(jī)械損壞或發(fā)生重大事故。熱電阻傳感器測(cè)量溫度范圍在200~960℃,包含了大多數(shù)工業(yè)設(shè)備的工作溫度,至今,仍然有很大的研究與利用價(jià)值。(1)控制溫度在0150度,誤差177。DS18B20連接到控制器的線路只需要一條信號(hào)線,且用了串行通信,符合現(xiàn)下多數(shù)設(shè)備的通信標(biāo)準(zhǔn),使得DS18B20更受歡迎。1/1999的分辨率,相當(dāng)于11位二進(jìn)制轉(zhuǎn)換精度,是性價(jià)比較高的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。故采用這種方案。在單片機(jī)設(shè)計(jì)中,定時(shí)和計(jì)數(shù)功能的開啟,定時(shí)的時(shí)間,計(jì)數(shù)的數(shù)目都由軟件進(jìn)行設(shè)定。因?yàn)楠?dú)立式按鍵基本不需要占用程序?qū)嵭?,在需要不斷需要檢測(cè)按鍵有效性的程序中,省卻許多的檢測(cè)時(shí)間。 顯示器設(shè)計(jì)方案的論證與比較1. 方案1:采用LED數(shù)碼管顯示器在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,LED得到很多電子工程師的青睞,即便在目前LCD為顯示屏主導(dǎo)的情況下,LED以其特性依然得到重視。故不采取這種方案。學(xué)習(xí)匯編語(yǔ)言必須學(xué)習(xí)熟知單片機(jī)內(nèi)各個(gè)硬件模塊,其中包括中斷管理,模擬/數(shù)字量的輸入/輸出等模塊,多數(shù)相關(guān)人士認(rèn)為是學(xué)習(xí)單片機(jī)首先應(yīng)該學(xué)會(huì)的編程語(yǔ)言。自19世紀(jì)70年代以來(lái),C語(yǔ)言不斷發(fā)展,極大滿足了程序設(shè)計(jì)人員的需要,在各個(gè)領(lǐng)域使用廣泛。直至今日,一些控制系統(tǒng)仍然會(huì)參考51系列單片機(jī)的微結(jié)構(gòu)和控制方式。外部時(shí)鐘方式一般只有在采用特殊頻率的時(shí)鐘信號(hào)時(shí)使用,此時(shí)將XTAL1端接通該信號(hào),XTAL2端則懸空放置。作為通用輸入/輸出端口時(shí),不同于其它的輸入/輸出端口,P0口內(nèi)沒(méi)有上拉電阻,屬于開漏電路,在使用過(guò)程中要外接上拉電阻,確保輸出的電平為高電平。當(dāng)它作為第一功能使用時(shí),作為通用I/O口,工作原理與P1和P2口基本相同。在制作印刷電路板時(shí),為了減少寄生電容,建議采用瓷片電容并將晶體振蕩器和微調(diào)電容分布在單片機(jī)芯片左右。2. 運(yùn)算放大器LM324LM324運(yùn)算放大器芯片內(nèi)置四個(gè)相同的運(yùn)算放大器,有差動(dòng)輸入特性,大直流電壓增益100 dB,符合大多數(shù)電子設(shè)計(jì)的需要。1mA電流小,流過(guò)熱電阻基本不產(chǎn)生熱量,排除干擾因數(shù),故恒流源大小為1mA。 ADC0809引腳圖 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖從內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖中可以看出,ADC0809由一個(gè)通道選擇開關(guān)、開關(guān)樹形轉(zhuǎn)換器、8位鎖存和三態(tài)門及通道地址鎖存譯碼器等組成。通道端口選擇線,編碼從000~111,分別對(duì)應(yīng)IN0~IN7。為減小轉(zhuǎn)換時(shí)間,提高轉(zhuǎn)換速率,通常使用600KHz左右的時(shí)鐘信號(hào)。一種方法是利用單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器功能產(chǎn)生一定頻率的脈沖信號(hào),另一種方法是利用D觸發(fā)器74LS74連接在單片機(jī)ALE口進(jìn)行二分頻。此時(shí),選擇按下“HIGH”鍵或“LOW”鍵可以進(jìn)入設(shè)置功能。 LCD顯示本次設(shè)計(jì)的LCD顯示器主要顯示當(dāng)前溫度“CUR”,下限溫度“LOW”,上限溫度“HIHG”三個(gè)部分。當(dāng)前溫度低于下限溫度或上限溫度時(shí),紅燈亮且蜂鳴器報(bào)警,當(dāng)前溫度在上下限溫度內(nèi),綠燈亮。它的線性調(diào)整率極好,因此只需在外接一個(gè)固定電阻和一個(gè)滑動(dòng)變阻器構(gòu)成分壓電路,即可得到想要的電壓值[12]。注意:由于LM317在工作過(guò)程中不斷散熱,因此為預(yù)防其因溫度過(guò)高燒壞,在焊接實(shí)物時(shí)需要緊貼其焊接一個(gè)散熱片輔助散熱,同時(shí),不能將電解電容等易受熱爆炸的電子器件焊接在附近。經(jīng)過(guò)多次的修改和調(diào)試,基本達(dá)到本次設(shè)計(jì)的要求。雖然這樣有利于調(diào)試和修改,但是也因?yàn)樵认拗茙?lái)誤差。構(gòu)思畢業(yè)設(shè)計(jì)整體思路,不斷的查找相關(guān)的資料,找了十來(lái)篇,想把它們的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一塊兒,最后下手模塊設(shè)計(jì)的時(shí)候,方才知道“路漫漫其修遠(yuǎn)兮”;做模塊設(shè)計(jì),最后將各個(gè)模塊整合時(shí)方才知道不是自己認(rèn)為合適的就會(huì)成功,雖說(shuō)學(xué)到了不少東西,但就效率而言浪費(fèi)了我大量時(shí)間;最小白的是程序設(shè)計(jì),沒(méi)有學(xué)過(guò)單片機(jī)C語(yǔ)言編程,于是花很多時(shí)間狠狠看了一遍教學(xué)視頻,但在調(diào)試過(guò)程中還是出現(xiàn)了很多bug。在畢業(yè)設(shè)計(jì)遇到問(wèn)題時(shí),他們總是在第一時(shí)間站出來(lái)幫助我。sbit start=P3^1。uchar idata lowbuffer[3]。uchar code table4[]=0123456789 。 P2=0xfe。 while(temp!=0xf0) { temp=P2。 break。 while(temp!=0xf0) { delay(5)。 break。 } } } P2=0xfb。 while(temp!=0xf0) { temp=P2。 break。 while(temp!=0xf0) { delay(5)。 break。 } } }return num。 P0=dat。count3。i=2000。 showbuffer[add]=10。 } count=0。 case 1:。 case 9:{ //數(shù)字 if(add==stop1) { write_(0x0c)。 delay(100)。 case 0x41: //確定 if(showbuffer[begin]!=0x30) { for(count=0。 write_(add)。z++) { showbuffer[count]=0x2d。 } break。 } } display()。 while(add0x80+0x50) { num=0x20。 case 6:。 } add=0x80+0x50。numcount++) { write_data(0x20)。 case 12: add=0x80+0x4d。numcount++) { write_data(0x20)。 oe=0。 delay(5)。 if(b0==0amp。 b1=10。 write_(0x80+0x10)。 else //count=1時(shí),檢查最低溫度值 for(numcount=0。 break。 else pete1=0。 break。 else pete1=1。 } if(pete1==0) //溫度低于最低溫度 { green=0。 lowbuffer[1]=10。 write_(0x0f)。 } write_(0x80+0x40)。 write_data(0x20)。 write_data(0x30)。該系統(tǒng)具有自動(dòng)和手動(dòng)功能。進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容~熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)書,撰寫開題報(bào)告~系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)~硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)~系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)~系統(tǒng)調(diào)試、完善設(shè)計(jì)~撰寫論文~論文修改,畢業(yè)答辯主要參考資料[1] 黃智偉.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽系統(tǒng)設(shè)計(jì)(第2版)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2011. [2] 黃智偉.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽電路設(shè)計(jì)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2011. [3] 童詩(shī)白,華成英.模擬電子技術(shù)(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2006.[4] (第二版)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.[5] 歐偉明. 單片機(jī)原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]. 北京:電子工業(yè)出版社,2009.[6] [M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2011.[7] [M].北京:電子工業(yè)出版社,2009.[8] [M].北
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