【文章內(nèi)容簡介】 。當(dāng)沒有壓力時(shí)或者壓力沒有達(dá)到預(yù)定值，電磁閥、脈沖點(diǎn)火器均不工作。由于壓力傳感器要避免溫度的影響，所以將壓力傳感器放置在燃?xì)庠钆c桌面接觸的底腳上。 （ 2）點(diǎn)火部分： 本部分由繼電器，脈沖點(diǎn)火器兩部分組成。繼電器是用于實(shí)現(xiàn)用弱電來控制強(qiáng)電，其目的是減小脈沖點(diǎn)火器產(chǎn)生的高壓脈沖對單片機(jī)的影響。脈沖點(diǎn)火器的工作還需外界電源供電。 （ 3）控制電磁閥部分： 本部分通過單片機(jī)輸出信號控制繼電器再控制再控制電磁閥的開關(guān)?？刂齐姶胚€需外界供電。由于電磁閥要么全開要么全閉，通燃?xì)獾拇笮∮扇細(xì)庠畹哪莻€(gè)可旋轉(zhuǎn)閥門控制，本系統(tǒng)默認(rèn)打開的閥門打開 50%，火候的大小由人工控制，通過旋轉(zhuǎn)燃?xì)庠钌系拈y門來調(diào)節(jié)火候的大小。 （ 4）檢查點(diǎn)燃與否部分： 本部分是通過熱電 偶溫度傳感器來檢查。熱電偶感受燃?xì)庠畛龌鹛幍臏囟?，對?yīng)輸出一個(gè)數(shù)值經(jīng)運(yùn)放放大模數(shù)轉(zhuǎn)換，送達(dá)單片機(jī)進(jìn)行處理。若點(diǎn)燃，熱電偶輸出數(shù)值高于軟件設(shè)定的值，則脈沖點(diǎn)火器不工作；若沒點(diǎn)燃，熱電偶輸出數(shù)值低于軟件設(shè)定的值，則脈沖點(diǎn)火器繼續(xù)點(diǎn)火直到點(diǎn)燃。 （ 5）模數(shù)轉(zhuǎn)換部分： 本部分由 ADC0809 這塊芯片來實(shí)現(xiàn)，其作用是將壓力傳感器和熱電偶溫度傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號供給單片機(jī)進(jìn)行處理。 （ 6）發(fā)光二極管部分 本部分作用是通過發(fā)光二極管的亮滅來判斷哪個(gè)部分在工作與否。 軟件設(shè)計(jì) （ 1）定義程序中所需要的各種數(shù)據(jù)類型（無符號整型，無符號字符型），定義所需單片機(jī)與外圍電路連接的 I/O口。 （ 2）延時(shí)函數(shù)的編寫，為后面所需的延時(shí)部分調(diào)用。 （ 3）模數(shù)轉(zhuǎn)換部分程序的編寫。由于系統(tǒng)有兩路模擬信號（壓力傳感器，熱電 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2021屆學(xué)士學(xué)位論文 5 偶溫度傳感器信號）的出入，所以需要編寫兩次模數(shù)轉(zhuǎn)換。其編寫需要按照 ADC0809的時(shí)序進(jìn)行編寫。筆者在這就不說明，讀者自己查閱相關(guān)資料。 （ 4）主函數(shù)的編寫。本部分的作用是將之前模數(shù)轉(zhuǎn)換所得到的數(shù)值進(jìn)行處理。當(dāng)?shù)玫降膲毫鞲衅鞯臄?shù)值大于或等于某個(gè)數(shù)值時(shí)，則執(zhí) 行 I/O 口的輸出，控制繼電器從而控制電磁閥，脈沖點(diǎn)火器；當(dāng)?shù)玫降臒犭娕紲囟葌鞲衅鲾?shù)值大于或等于某個(gè)數(shù)值時(shí)，則執(zhí)行 I/O的輸出，控制繼電器從而控制脈沖點(diǎn)火器。當(dāng)壓力數(shù)值達(dá)到設(shè)定數(shù)值時(shí)由于電磁閥，脈沖點(diǎn)火器工作需要間隔一段時(shí)間，所以需要調(diào)用延時(shí)函數(shù)進(jìn)行延時(shí)處理。 對本系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，沒有重物在上面時(shí)，電磁閥關(guān)閉，脈沖點(diǎn)火器不工作。當(dāng)把一個(gè)重物壓在燃?xì)庠钌虾?，系統(tǒng)中的電磁閥打開給燃?xì)庠罟猓?1s 后脈沖點(diǎn)火器工作。當(dāng)點(diǎn)燃時(shí)熱電偶檢測到的溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，脈沖點(diǎn)火器停止點(diǎn)火。當(dāng)重物從燃?xì)庠钌夏孟聲r(shí)，電磁閥關(guān)閉。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2021屆學(xué)士學(xué)位論文 6 3 基于單片機(jī)智能燃?xì)庠羁刂葡到y(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 硬件分析 （ 1） AT89C51 單片機(jī)： AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié) FLASH 存儲器的低電壓、高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。 AT89C2051 是一種 2k 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 1000 次。本設(shè)計(jì)采用的是最為常用的 51 型單片機(jī)，主要作用就是用來控制電磁閥和脈沖點(diǎn)火器。然而，由于將多功能 8 位 CPU和閃速存儲器組合在芯片中， ATMEL 的 AT89C51 又是一種 高效微控制器。 AT89C51 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。因此，在本設(shè)計(jì)中采用這種單片機(jī)是最為合適的。 AT89C51 單片機(jī)管腳圖如下： 圖 AT89C51單片機(jī)管腳 管腳分析： VCC：供電。 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P0口的管腳第一次寫 1 時(shí)，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) /地址的低八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0外部必須接上拉電阻。 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。 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 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2021屆學(xué)士學(xué)位論文 7 拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的 緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為低八位地址接收。 P2口： P2 口為一個(gè)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(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時(shí)，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(shí)， 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(shí)， P2口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，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(shí)， 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(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和 控制信號 。 P3口： P3 口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) 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。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè) 機(jī)器周期 的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部 存儲器 時(shí)， 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。在平時(shí)， 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(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù) 存儲器 時(shí)，將跳過一個(gè) ALE脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， 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(gè) 機(jī)器周期 兩次 /PSEN 有效。但在訪問 外部數(shù)據(jù) 存儲器時(shí)，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(shí)，則在此期 間外部程序 存儲器 ，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，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。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 （ 2） AD 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809 ADC0809 是 CMOS 型號單片機(jī)逐次逼近式的 A/D 轉(zhuǎn)換器 。本設(shè)計(jì)采用的是 ADC0809 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2021屆學(xué)士學(xué)位論文 8 型芯片主要是配合單片機(jī)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，最終完成對指令。它主要是由 8路模擬開關(guān)、地址鎖存 與 譯碼器 、 比較器 、 8位開關(guān)樹型 A/D 轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時(shí)電路組成。 ADC0809 也是我們最為常用的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。 ADC0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式 封裝 ，如圖所示 （ a）內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 （ b）管腳圖 圖 ADC0809芯片 下面說明各引腳功能： IN0～ IN7： 8路模擬量輸入端。 21～ 28： 8位數(shù)字量輸出端。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3位地址輸入線，用于選通 8路模擬輸入中的一路。 ALE：地址鎖存允許信號，輸入端，高電平有效。 START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖使其啟動。 EOC： A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出端，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電 平。 OE： 數(shù)據(jù)輸出 允許信號，輸入端，高電平有效。當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求 時(shí)鐘頻率 不高于 640KHz。 REF（ +）、 REF（ ）：電壓。 VCC：電源。 GND：接地。 （ 3）壓力傳感器 壓力 傳感器 是最為常用的一種傳感器。一般普通壓力傳感器的輸出為模擬信號，模擬信號是指信息參數(shù)在給定范圍內(nèi)表現(xiàn)為連續(xù)的信號，或在一段連續(xù)的時(shí)間間隔內(nèi)，其代表信息的特征量可以在任意瞬間呈現(xiàn)為任意數(shù)值的信號。因此，我們就需要一個(gè) 放大電路來將模擬信號放大。通常使用的壓力傳感器主要是利用 壓電效應(yīng) 制造而 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2021屆學(xué)士學(xué)位論文 9 成的，這樣的傳感器稱為 壓電傳感器 。 壓力傳感器是使用最為廣泛的一種 傳感器 。傳統(tǒng)的壓力傳感器以機(jī)械結(jié)構(gòu)型的器件為主，以彈性元件的形變指示壓力，但這種結(jié)構(gòu)尺寸大、質(zhì)量重，不能提供電學(xué)輸出。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體壓力傳感器也應(yīng)運(yùn)而生。其特點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕、準(zhǔn)確度高、溫度特性好。特別是隨著技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體傳感器向著微型化發(fā)展，而且其功耗小、可靠性高。 壓力傳感器的種類繁多，其性能也有很大的不同，選擇較為適用的傳感器，做到經(jīng)濟(jì)、合理的使用才是重中之重。 （ 4）熱電阻溫度傳感器 熱電阻溫度傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度 變化而變化的原理進(jìn)行測溫的一種傳感器。在本設(shè)計(jì)中，利用了熱電偶溫度傳感器對溫度的敏感來控制脈沖點(diǎn)火器停止點(diǎn)火。 熱電阻溫度傳感器一般分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻。熱電阻廣泛用于測量零下 200 攝氏度到 850攝氏度范圍內(nèi)的溫度，少數(shù)情況下，低溫可測至 1攝氏度，高溫達(dá) 1000 攝氏度。 熱電阻傳感器由 熱電阻 、連接導(dǎo)線及 顯示儀表 組成，熱電阻也可以與溫度變送器連接，將溫度轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流信號輸出。 用于制造熱電阻的材料應(yīng)具有盡可能大和穩(wěn)定的電阻溫度系數(shù)和電阻率，輸出最好呈線性，物理化學(xué)性能穩(wěn)定，復(fù)線性好等。目前最常用的熱電阻有 鉑熱電阻 和 銅熱電阻 。 熱電阻由兩個(gè)不同材料的金屬線組成，在末端焊接在一起。再測出不加熱部位的環(huán)境溫度，就可以準(zhǔn)確知道加熱點(diǎn)的溫度。由于它必須有兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，所以稱之為熱電偶溫度傳感器。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱點(diǎn)溫度變化 1 攝氏度時(shí)，輸出電位差的變化量。對于大多數(shù)金屬材料支撐的熱電偶而言，這個(gè)數(shù)值大約在 5～ 40 微伏 /攝氏度之間。 由于熱電阻溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細(xì)無關(guān)， 都是感受熱非常敏感的材料，用非常細(xì)的材料也能夠做成溫度傳感器。也由于制作熱電阻的金屬材料具有很好的韌性和延展性，這種細(xì)微的測溫元件具有極高的響應(yīng)速度，可以隨時(shí)測量快速變化的過程。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2021屆學(xué)士學(xué)位論文 10 圖 熱電阻溫度傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu) （ 5）脈沖點(diǎn)火器 脈沖點(diǎn)火器，就是利用脈沖原理產(chǎn)生連續(xù)性瞬間電火花，從而點(diǎn)燃燃?xì)饩呋鹧娴碾娮釉O(shè)備。早期的脈沖器多以干電池作電源，但近年來的大部分產(chǎn)品已改用交流電作為電源。隨著工業(yè)技術(shù)的提高，脈沖器的生產(chǎn)成本已經(jīng)面試降低，目前已普遍應(yīng)用到了中 高端燃?xì)饩弋a(chǎn)品上，極大地方便了顧客的使用，提高了產(chǎn)品自動化水平。相比于早期的壓電式點(diǎn)火裝置，脈沖點(diǎn)火穩(wěn)定性高，操作簡單。 脈沖點(diǎn)火器是由電子元器件組成的一個(gè)脈沖振蕩器，由振蕩器所產(chǎn)生的高頻電壓經(jīng)升壓變壓器升成 15 千伏的高電壓，進(jìn)行尖端放電，由放電的火花引燃燃燒器上的燃?xì)?。這種點(diǎn)火器點(diǎn)火率高，可連續(xù)放電。按下旋鈕，