【文章內(nèi)容簡介】 法，根據(jù)給定量與被測量的偏差進行模糊運算，得出模糊輸出量，控制調(diào)節(jié)閥的開啟程度，自動的調(diào)節(jié)進入燃燒爐內(nèi)的燃氣，從 而起到了調(diào)節(jié)出水溫度的目的。LED 顯示器用于實時的顯示測量的溫度，燃油供應子系統(tǒng)用于供應燃油。 3. 系統(tǒng)原理框圖 A / D油 爐工 控 機D / A開 關熱 電 偶 溫 度 變 送燃 料 供 應 系 統(tǒng) 圖 方案 3 的原理框圖 方案 分析與制定 經(jīng)過上述的方案分析得到了鍋爐自動控制的方案：整體利用模糊控制的原理，并且在硬件方面緊密結(jié)合，在溫度與壓力控制方面主要應用自動控制原理。 1. 處理器 每個方案都采用了不同的處理器，方案 1 用 PLC 為模糊控制器，在進行 A/D、D/A 轉(zhuǎn)換和 LED 顯示時出現(xiàn)許多難題，如引腳不夠用，數(shù)據(jù)并行輸 入輸出困難（可以通過外部加入模擬輸入模塊來解決，但價格昂貴）、及內(nèi)部編程復雜等諸多不便。而方案 2 和方案 3 采用了單片機及工控機，能夠很好的解決上述問題。 2. 測量元件 方案 1 采用的是分立的熱電阻，在測量精度及抗干擾性等方面都不能滿足要求。而方案 3 采用的是集成的熱電偶溫度變送器，具有冷端溫度補償、零點調(diào)整、零點遷移、量程調(diào)整以及線性化等功能。只要稍許的調(diào)整變送器即可很好的完成任務。 3. 顯示器 方案 1 和方案 2 采用了價格便宜的 LED 顯示器，而方案 3 采用了相對昂貴的 LCD顯示器。雖然 LCD 顯示器在顯示方面有 其優(yōu)越性，可以多行顯示、文本顯示。但本系統(tǒng)中只要求實時顯示溫度即可，所以 LED 顯示器是一個不錯的選擇。 4. 能量供應 濰坊學院本科畢業(yè)設計（論文） ９ 方案 1 和 3 采用燃料作為能量供應，而方案 2 采用電能。方案 1 與方案 3 要考慮多方面的影響。如燃油的燃燒效率問題（通過采樣油爐排氣口的氧氣濃度完成），即要檢測的變量有兩個，爐內(nèi)溫度和排氣口的氧氣含量。而方案 2 可以減少裝配燃油子系統(tǒng)所用的成本，只有一個檢測量，減小了運算難度，還可以省去因為燃料的燃燒所造成的大氣污染，保護環(huán)境。 綜上所述：方案 2 是無論是從經(jīng)濟方面、科學性還是從實現(xiàn)的容易程度、環(huán)境保護 上都優(yōu)于其它兩個方案，不失為最佳的選擇。方案 2 在實行控制的時候不像其它方案采用 D/A 轉(zhuǎn)換后再控制調(diào)節(jié)閥的方法，而是直接外接一個固態(tài)繼電器，通過內(nèi)部改變定時器的中斷時間來調(diào)節(jié)一個周期內(nèi)電子開關的導通和斷開時間。這樣既節(jié)省了材料也可以很大程度上減少硬件電路的結(jié)構(gòu)。 初 始 化判 斷 模 塊 是 否 正 常溫 度 設 定 S P啟 動 加 熱 器測 爐 溫 并 與 S P 比 較 即（ S P P V ）P I D 調(diào) 節(jié)S C R加 熱 爐測 加 熱 爐 溫 度 P V N OY E S 圖 鍋爐控制系統(tǒng)的流程圖 濰坊學院本科畢業(yè)設計（論文） １０ 第三章 系統(tǒng)硬件 分析與 設計 方案 2 在實行控制的時候不像其它方案采用 D/A 轉(zhuǎn)換后再控制調(diào)節(jié)閥的方法，而是直接外接一個固態(tài)繼電器，通過內(nèi)部改變定時器的中斷時間來 調(diào)節(jié)一個周期內(nèi)電子開關的導通和斷開時間。這樣既節(jié)省了材料也可以很大程度上減少硬件電路的結(jié)構(gòu)。所以本設計選用單片機控制。 STC89C51 單片機及外圍 芯片介紹 STC89C51 單片機 介紹 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器 [4]的低電壓存儲器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory），而且是高性能CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存 AT89C51 單片機為很多嵌入式 控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 它具有以下特性：與MCS51 兼容， 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器，壽命： 1000 萬次寫 /擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時間： 10 年，全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz，三級程序存儲器鎖定， 1288 位內(nèi)部 RAM， 32條可編程 I/O 線，兩個 16 位定時器 /計數(shù)器， 5 個中斷源，可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。 濰坊學院本科畢業(yè)設計（論文） １１ 12X1C3C4SWPBC5LEDR1 R2P101P112P123P134P145P156P167P178RST9P3010P3111P3212P3313P3414P3515P3616P3717XTAL218XTAL119GND20P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/PROG30EA/Vpp31P0039P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138VCC40STC89C51VCC 圖 51 系列單片機最小系統(tǒng) 管腳的說明： P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8 個 TTL 門電流。當P0 口的管腳第一次 寫 1 時，被定義為高阻輸入。 P1 口： P1 口是一個內(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 4 個 TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時，P1 口作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出4 個 TTL 門電流，當 P2 口被寫“ 1” 時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，并且作為輸入。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口， 可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當 P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 濰坊學院本科畢業(yè)設計（論文） １２ RST：復位輸入。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取址期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當 /EA 保持低 電平時，則在此期間使用外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當 /EA端保持高電平時，此期間使用內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 串口 RS232 芯片接口電路 RS232 是美國電子工業(yè)協(xié)會（ EIA）正式公布的，在異步串行通信中應用最廣泛的標準總線。它適用于終端設備（ DTE）和數(shù)據(jù)通信設備（ DCE）之間的接口。最高數(shù)據(jù)傳送速率可達 ，最長傳送電纜可達到 15 米。 RS232 標準的電平采用負邏輯，規(guī)定 +3V～ +15V 之間的任意電平為邏輯 0,3V～ 15V 之間的任意電平為邏輯 1。RS232 標準定義了 25 根引線，對于雙向通信，使用了串行輸入 RXD，串行輸出 TXD和地線 GND。但是在接口電路和計算機接口芯片中大都是 TTL/CMOS 電平，所以在通信時，必須進行電平轉(zhuǎn)換，以便 與 RS232 標準的電平匹配。 MAX232 芯片可以實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。 MAX232 芯片是 MAXIM 公司生產(chǎn)的低功耗，單電源雙 RS232 發(fā)送 /接受器。 MAX232C芯片內(nèi)部有一個電源電壓變換器，可以把輸入的 +5V 電源變換為 RS232 輸出電平所需要的177。 10V 電壓，因此采用該芯片接口的串行通信系統(tǒng)只要單一的 +5V 電源即可。MAX232C 外圍電路需要 4 個電解電容 C1， C2， C3， C4，它們是內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換所需電容，其取值均為 1μ F/16V，選用鉭電容并且應盡量靠近芯片。 C5 為 F 的去耦電容。MAX232C 的引腳 T1OUT， T2OUT， R1IN， R2IN 為接 RS232C 電平的引腳，引腳 T1IN， T2IN，R1OUT， R2OUT 為接 TTL/CMOS 電平的引腳，因此 TTL/CMOS 電平的 T1IN， T2IN 引腳應接 MCS51 的串行發(fā)送引腳 TXD。與之對應的 RS232C 電平的 T1OUT， T2OUT 應接 PC 機濰坊學院本科畢業(yè)設計（論文） １３ 的接收端 RD。 R1OUT， R2OUT 應接 MCS51 的串行接收引腳 RXD。 R1IN， R2IN 應接 PC機的發(fā)送端 TD。 電路中選用其中的一路發(fā)送 /接收， R1OUT 接 MCS51 的 RXD， T1IN 接 MCS51 的 TXD，DB9 連接器直 接接到 PC 機上。采用 MAX232 接口電路如圖 所示： C1+1VDD2C13C2+4C25VEE6T2OUT7R2IN8R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12R1IN13T1OUT14GND15VCC16MAX2321234567891110J1C6 C9C7C8VCCRXDTXD 圖 RS232芯片接口電路 數(shù)碼管的顯示設計 數(shù)碼管也稱 LED 數(shù)碼管，可以根據(jù) 段數(shù) 的不同有八段和七段 LED 數(shù)碼管之分，他們的區(qū)別在于， 八段要比七段 LED 數(shù)碼管多增加了一個發(fā)光二極管，這個發(fā)光二極管則是用于小數(shù)點的顯示。 數(shù)碼管 按公共端的連接方有共陰極和共陽極之分。如果把數(shù)碼管的發(fā)光二極管中的陽極連接在一起，構(gòu)成了公共的陽極端，再把它接到 5V 的電源上，于是就構(gòu)成了共陽數(shù)碼管。要想對其中的某個字段點亮，就需要把該字段對應的發(fā)光二極 管的陰極傳送低電平，否則該字段將不會被點亮。如果把數(shù)碼管的發(fā)光二極管中的陰極連接在一起，構(gòu)成了公共的陰極端，再把它接到 GND 端，于是就構(gòu)成了共陰數(shù)碼管。要想對其中的某個字段點亮，就需要把該字段對應的發(fā)光二極管的陽極傳送高電平，否則該字段將不會被點亮。 LED 上 顯示的數(shù)字，先把數(shù)字轉(zhuǎn)換成相應的段碼。因為電路接法不同，因此 LED濰坊學院本科畢業(yè)設計（論文） １４ 顯示器形成的段碼也不同，把顯示數(shù)字轉(zhuǎn)換成段碼的過程可通過硬件譯碼或軟件譯碼來實現(xiàn)。若要顯示多位數(shù)字時，采用硬件譯碼需要很多的硬件譯碼器，無論是從儀表還是從儀表的耗電量來說都是不合適的 。因此，設計中采用軟件譯碼的多位 LED 掃描顯示接口電路。設計思想是預先在內(nèi)存中存貯一張七位 LED 段碼表，根據(jù)需要顯示的數(shù)字去查表取的相應的段碼，然后將段碼加到七段 LED 的驅(qū)動器上即可顯示出字符。顯示過程是，采用掃描的方法控制某位 LED 被點亮，先從最后一位 LED 開始點亮，逐位左移，直到最后一個 LED 顯示完畢。圖 為串入并出移位寄存器 74HC164 擴展的6 個 8 位并行輸出口。其中 74HC164 為 8 位串入并出移位寄存器，可級聯(lián)使用。 CLK為同步時鐘輸入端， AQ～ HQ 為并行數(shù)據(jù)輸出端， A， B 為串行數(shù)據(jù)輸入端。要注 意圖中數(shù)位和數(shù)據(jù)輸出的順序。輸出的 8 6 個數(shù)據(jù)位，低位在先，高位在后，輸出的 6個數(shù)據(jù) Data1～ Data6,Data1 在最遠端。 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P