【文章內(nèi)容簡介】 較信號，重新 對繼電器進(jìn)行通電，鍋爐重新加熱。 主要器件的選擇 Atmel 公司單片機 AT89S51。 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 :GP300T 功率 (kg):7004000 伺服馬達(dá)型號 :SQM 火焰探 測器型號 :QRA2 重量 (kg):320 燃燒器控制 :外置 系列 立式不銹鋼多級泵 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（論文） 8 3 硬件電路設(shè)計 主控單片機 AT89S51 芯片介 紹 AT89S51 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位 單片機 ，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司 的高密度、非易失性存儲技術(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。 AT89S51 單片機引腳圖如圖 所示。 圖 AT89S51引腳圖 主要性能特點 (1) AT89S51 主要功能如下： 8 位單芯片。 （ ROM 為 4KB）。 （ RAM 為 128B）。 （傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz）。 ，且每條均可以單獨做 I/O 的控制。 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 16 位定時器。 。 。 AT89S51 管腳 說明 VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1 時，被定義為 高阻 輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 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 4TTL 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(dāng) P2口被寫“ 1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時， P2口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 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(dāng) 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。 P3口除了作為普通 I/O 口，還有第二功能： /RXD（串行輸入口） /TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 /INT1（外部中斷 1） /T0（記時器 0 外部輸入） /T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部 數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 I/O 口作為輸入口時有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。讀端口時實際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線，經(jīng)過某種運算或變換后再寫回到端口鎖存器。只有讀端口時才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線。89C51 的 P0、 P P P3 口作為輸入時都是準(zhǔn)雙向口。除了 P1 口外 P0、 P P3 口都還有其他的功能。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當(dāng)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地位 字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 PSEN：外部程序存儲器的選通信 號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。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(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 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(dāng) /EA 端保持高電平時，此間內(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。 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 單 片機最小系統(tǒng) 單片機最小系統(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立成一定的工作任務(wù)的單片機系統(tǒng)。 51 單片機的最小系統(tǒng)由單片機芯片、電源、時鐘電路、和復(fù)位電路組成 ，如圖 所示。 圖 最小單片機系統(tǒng) 時鐘電路 AT89S51 的時鐘可由內(nèi)部產(chǎn)生也可以由外部產(chǎn)生。在這個設(shè)計中只是用了內(nèi)部產(chǎn)生。利用芯片內(nèi)部振蕩電路，在 XTAL1， XTAL2（ 18， 19 腳）的引腳上外接定時 元件，內(nèi)部振蕩器便能產(chǎn)生自激振蕩，用示波器便可觀察到 XTAL2 輸出的正弦波，定時元件可以采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路，它與單片機的接法的如圖 32所示。晶體可以在 ~12MHz 之間所選，電容可以在 20~60pF 之間所選，通常選擇 33pF 左右，電容 C6， C7 的大小對振蕩頻率有微小的影響，可起頻率微調(diào)作用。在設(shè)計印制板時，晶體和電容應(yīng)盡可能與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，保證振蕩器可靠工作，一般采用瓷片電容。 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 復(fù)位電路 單片機上電后，在其 9 腳（ RESET）出現(xiàn) 24 個振蕩 周期以上的高電平 后 ，單片機 內(nèi) 部 初始 復(fù)位。為了確保單片機正常復(fù)位，必需使其 第 9 腳上出現(xiàn)的高電平保持 2μs以上。 復(fù)位電路 與單片機接法 如圖 所示 。 系統(tǒng)的復(fù)位電路是由 RC 電路組成 ，外加一個手動復(fù)位按鈕 。剛上電 時或者觸動按鈕后 C5 兩端的電壓為 0， 這時 RST 為高電平， 而其 高 電平保持時間是由 R 和 C的時間常 數(shù)決定， 由公式 (31)可知， C 充電的時間常數(shù) τ等于 ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 2μs，即使 RST 高電平的時間 保持 2μs以上 ，確保了單片機正常復(fù)位。 τ＝ R*C (31) 溫度控制電路 設(shè)計 本系統(tǒng)采用繼電器進(jìn)行對燃燒器工作方式控制，從而鍋爐控制溫度。當(dāng) P 口輸出高電平時，經(jīng)反相驅(qū)動器 7406 變?yōu)榈碗娖剑拱l(fā)光二極管發(fā)光，從而使光敏三極管導(dǎo)通，進(jìn)而 使 Q3 導(dǎo)通，因而繼電器的線 圈通電 ,接通鍋爐燃燒器。本部分電路與單片機的接口 如 圖 所示。 輸出低電平時，燃燒器斷電 ， 不進(jìn)行加熱處理。 輸出高電平時，燃燒器通電，進(jìn)行加熱處理。 圖 溫度控制電路 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 按鍵電路設(shè)計 為符合 本系統(tǒng)的 實際要求，進(jìn)入系統(tǒng)之前首先對溫度報警值的設(shè)置。本系統(tǒng)有三個按鍵分別為 K1,K2,K3. 如圖 所示。 (1) K1 設(shè)置鍋爐溫度報警值的溫度值增 加按鍵。 K1 每按下一次，溫度報警值顯示比上一次值增加一度。 (2) K2 設(shè)置鍋爐溫度報警值的溫度值減少按鍵。 K2 每按下一次，溫度報警值顯示比上一次值減少一度。 (3) K3 溫度報警值確定值。 圖 按鍵電路 設(shè)計 水位 檢測 電路 設(shè)計 鍋爐在正常加溫工作情況下，同時對鍋爐液位檢測。當(dāng)鍋爐的水位滿足條件時開始工作。 本系統(tǒng)設(shè)計利用普通水的導(dǎo)電性質(zhì) ， 采用不繡鋼管作為測量液位的器件，放于鍋爐上下限的金屬棒是否正在導(dǎo)電的 情況判斷鍋爐的水位是不是在上下限范圍之間，單片機通過采集的水位變化的信號，發(fā)出對給水泵控制的命令，控制鍋爐內(nèi)水位符合條件。 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)點的位置。其中金屬棒 1和金屬棒 2用限流電阻分別與單片機相連接，金屬棒 3接 +5v的電源。單片機不斷的檢測單片機端口 的電平情況。 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 圖 水位檢測電路 (1)當(dāng) ＝高電平和 ＝高電平時，即實際水位在水位上限以上的位置，這時系統(tǒng)發(fā)出報警命令 ,系統(tǒng)停止工作。 (2)當(dāng) ＝低電平和 ＝低電平時，即實際水位在下限以下的位置，這時系統(tǒng)控制給水泵工作，鍋爐開始加水，并報警。 (3)當(dāng) ＝高電平和 ＝低電平時，即實際水位在水位上限和水位下限之間的位置，單片機不進(jìn)行處理，即保持給水泵的狀態(tài)不變。 穩(wěn)壓電源電路設(shè)計 集成穩(wěn)壓電源又稱三端集成穩(wěn)壓器，它是指將功率調(diào)整管、取樣電阻、基準(zhǔn)電壓、誤差放大、啟動及保護(hù)電路等全部集成在一塊芯片上，具有特定輸出電 壓的穩(wěn)壓集成電路。三端是指電壓輸入端、電壓輸出端和公共接地端。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。 這類穩(wěn)壓器的輸出為固定電壓。國內(nèi)外廠家均將此系列穩(wěn)壓器命名為 78系列，如 780 7812 等。其中“ 78”后面的數(shù)字代表該穩(wěn)壓器輸出的正電壓數(shù)值，以伏特為單位。例如 7805 即表示穩(wěn)壓輸出為 5V， 7812 表示穩(wěn)壓輸出為 12V 等。有時會安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 發(fā)現(xiàn)型號 78前面和后面還有一個或幾個英文字母，如 W7 AN7 L78 CV 等。前面的字 母稱“前綴”，一般是各生產(chǎn)廠（公司）的代號；后