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正文內(nèi)容

基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)_畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)

2024-10-06 17:34 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 暫存存儲器 ) [48H] Temperature(溫度變換 ) [44H] EPROM(重新調(diào)出 ) [B8H] Power supply(讀電源 ) [B4H] DS18B20 管腳功能表,如表 21所示 表 21 DS18B20 管腳功能表 壓力傳感器 壓力傳感器芯片的性能受溫度的影響非常大,主要表現(xiàn)為零點(diǎn)和靈敏度隨溫度變化而發(fā)生漂移。 1220 型是經(jīng)過溫度補(bǔ)償?shù)墓鑹鹤枋綁毫鞲衅?,采用雙列直插封裝結(jié)構(gòu),適用要求成本低,性能優(yōu)越,長期穩(wěn)定性好的應(yīng)用領(lǐng)域。 引腳序號 引 腳 名 稱 功 能 1 GND 接地 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出腳 3 VDD 接 5V 電源 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 通過激光修正的電阻實(shí)現(xiàn)了 0~ 50℃的溫度補(bǔ)償,還提供一個激光修正的電阻用于調(diào)節(jié)差動放大器的增益來校正傳感器的壓力靈敏度變化,使具有良好的互換性,互換性誤差僅為177。 1%。從 0~ 2psi 至 0~ 100psi 量程范圍內(nèi)均有表壓,差壓和絕壓產(chǎn)品 [5]。 ICSl220 系列具有如下優(yōu)點(diǎn): ( 1)放大、校準(zhǔn)和溫度補(bǔ)償; ( 2)多級壓力非線性修正; ( 3)直接輸出經(jīng)放大校準(zhǔn)的模擬信號; ( 4)輸出與輸入電壓成正比; ( 5)溫補(bǔ)范圍為 0~70℃,滿足絕大部分用戶的需求; ( 6)有表壓、差壓和絕壓配置,有微壓和低壓 等量程; ICSl220 傳感器性能參數(shù)圖如下: 1234RR E S I S T O R B R I D G E I C 圖 23 壓力傳感器原理 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 表 22 參數(shù) 最小值 典型值 最大值 單位 滿量程輸出 50 mV 零點(diǎn)輸出 2 2 mV 非線性 177。 % Span 遲滯 177。 % Span 輸入輸出電阻 2500 4400 6000 Ω 量程溫度誤差 177。 % Span 零 點(diǎn)溫度誤差 177。 % Span 零點(diǎn)熱遲滯 177。 % Span 供電電壓 V 響應(yīng)時間 ms 輸出噪音 μ V pp 長期穩(wěn)定性 177。 % Span 過載壓力 3X Rated 補(bǔ)償溫度 0 50 ℃ 工作溫度 40 +125 ℃ 貯存溫度 50 +150 ℃ 重量 3 grams 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 1220 A 015 G 3 S 壓力接口( L=長引壓管, S=短引壓管, N= 無引壓管) 引腳結(jié)構(gòu) 壓力類型( G=表壓, A=絕壓, D=差壓) 壓力范圍 等級 型號 圖 24 ICSl220傳感器性能參數(shù) A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 是目前廣泛使用的逐位逼近型 8位單片 A/D 轉(zhuǎn)換芯片,片內(nèi)含 8 路模擬開關(guān),可允許 8路模擬量輸入。主要由 3部分組成:模擬輸入選擇部分、轉(zhuǎn)換器部分、輸出部分。 ADC0809 芯片為 28引腳為雙列直插式封裝, ADC0809 主要信號引腳功能說明如表 23[6]: IN7~ IN0—— 八路模擬量輸入通道。 ALE—— 地址鎖存允許信號。 START—— 轉(zhuǎn)換啟動信號 。 START=1 轉(zhuǎn)換啟動。 A、 B、 C—— 地址線、 通道端口選擇線。 CLK—— 時鐘信號。 ADC0809 要求外接時鐘頻率為 10kHz~。通常使用頻率為 500KHz 的時鐘信號。 EOC—— 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。 EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。 D7~ D0—— 數(shù)據(jù)輸出線。 OE—— 輸出允許信號。 OE=1,輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 Vcc—— +5V 電源。 Vref—— 參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號進(jìn)行比較,作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為 +5V(Vref(+)=+5V, Vref()=5V)。 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 I N 31I N 42I N 53I N 64I N 75ST6E O C7D38OE9C L K10V C C11V R E F +12G N D13D114I N 228I N 127I N 026A25B24C23A L E22D721D620D519D418D017V R E F 16D215 圖 25 ADC0809 管腳 ADC0809 與 80C51 單片機(jī)的連接主要涉及兩個問題。一是 8路模擬信號通道的選擇,二是 A/D 轉(zhuǎn)換完成后轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送有定時傳送方式、查詢方式、中斷方式這三種方式。 A、 B、 C 的值與被選擇的通道之間的關(guān)系如下表 2— 3 所示: 表 2— 3 通道選擇表 C B A 被選擇的 通道 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 3 鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 最小單片機(jī)系統(tǒng) 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng), 指的是 用最少的元件組成的單片機(jī) 并且 可以 正常 工作的系統(tǒng),對本次設(shè)計(jì)使用單片機(jī)來說,最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機(jī) , 晶振電路 以及 復(fù)位電路。 晶振電路 典型的晶振值取 (因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地得到 9600波特率和 19200波特率,用于有串口通訊的場合 )/12MHz。 C2C1X T A L 2X T A L 1G N D 圖 31 晶振電路 復(fù)位電路 單片機(jī)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(jī) 內(nèi) 部 初始 復(fù)位。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。 復(fù)位電路 如圖 32 所示 。 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 SS W P BR10kΩC220μ FV C CR S T 圖 3 2復(fù)位電路 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 2μ s,即使 RST 高電平的時間保持 2μ s 以上,確保了單片機(jī)正常復(fù)位。 τ= R*C (31) 溫度采集模塊設(shè)計(jì) DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后,就把測得的溫度值與 TH, TL作比較,若 TTH或 TTL,則將該器件內(nèi)的告警標(biāo) 志置位,并對主機(jī)發(fā)出的告警搜索命令作出響應(yīng)。因此,因此可用多只 DS18B20 同時測量溫度并進(jìn)行告警搜索。 DS18B20 可以采用兩種方式供電,一種是采用電源供電方式,此時DS18B20 的 1 腳接地, 2 腳作為信號線, 3 腳接電源。另一種是寄生電源供電方式,如圖 33 所示單片機(jī)端口接單線總線,為保證在有效的 DS18B20 時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流,可用一個 MOSFET 管來完成對總線的上拉 [7]。 本系統(tǒng)所采用的是電源直接供電。 DS18B20 的 DQ 端直接與單片機(jī)的 口相連接, VDD 端接 +5V 電源, DQ 端與 +5V電源之間通過電阻相連, GND 接地,DS18B20 可以直接將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,因此不需要連接 A/D 轉(zhuǎn)換器,DS18B20 與單片機(jī)直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,不需要通過單片機(jī)來個 DS18B20 供電,保證了 DS18B20 工作的可靠性。 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 V D DQDG N DD S 1 8 B 2 010kΩV C CP 2 . 3 圖 33溫度檢測模塊 溫度控制電路 設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用繼電器進(jìn)行對加熱器工作方式控制,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?,使發(fā)光二極管發(fā)光,從而使光敏三極管導(dǎo)通,進(jìn)而是 Q3 導(dǎo)通,因而繼電器的線圈通電 ,接通鍋爐加熱器。本部分電路與單片機(jī)的接口 如 圖 34所示。 輸出高電平時,加熱器通電,加熱器對鍋爐加熱,進(jìn)行加熱處理。 輸出低電平時,加熱器斷電,加熱器對鍋爐加熱,不進(jìn)行加熱處理。 R21kΩR31kΩR11kΩKP C 817QN P N7406DV C C+ 5VV C C P 1. 7 圖 34溫度控制電路 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 壓力檢測電路設(shè)計(jì) 該部分主要由壓力信號檢測和信號放大電路兩部分組成。 應(yīng)變片可 以將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻的變化,為了顯示于記錄應(yīng)變的大小,還要將電阻的變化再轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化,因此需要有專用的測量電路,通常采用直流電橋和交流電橋。 由于應(yīng)變片的電橋電路的輸出信號一般比較微弱,所以目前大部分電阻應(yīng)變式傳感器的電橋輸出端與直流放大器相連電橋的輸出電壓于應(yīng)變成線性關(guān)系。若相鄰兩橋臂的應(yīng)變極性一致,即同為輸出電壓為兩者之差,若不同時,則輸出電壓為兩者之和。若相對兩橋臂的極性一直,輸出電壓為兩者之和,反之則為兩者之差。電橋供電電壓 U 越高,輸出電壓 Uo 越大。 本次設(shè)計(jì)的放大器采用了三運(yùn)放,因?yàn)樗?具有高共模抑制比的放大電路。它由三個集成運(yùn)算放大器組成 。 其中 AR1 和 AR2 為兩個性能一致 (主要指輸入阻抗,共模抑制比和增益 )的同相輸入通用集成運(yùn)算放大器,構(gòu)成平衡對稱差動放大輸入級, AR3 構(gòu)成雙端輸入單端輸出的輸出級,用來進(jìn)一步抑制 AR1 和 AR2 的共模信號,并適應(yīng)接地負(fù)載的需要。由于每個放大器求和點(diǎn)的電壓等于施加在各自正輸
點(diǎn)擊復(fù)制文檔內(nèi)容
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