【文章內(nèi)容簡介】 通道 顯示通道1 X0 二次供水溫度通道2 X1 二次回水溫度通道3 X2 室外溫度通道4 X3 一次供水溫度通道5 X4 一次回水溫度通道6 X5 旁通管壓力通道7 X6 二次供水壓力通道8 X7 二次回水壓力圖410為模擬量輸入電路圖。利用溫度傳感器測得一、二次供/回水的溫度，經(jīng)溫度變送器變?yōu)?20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號。一、二次供/回水溫度的檢測需要能承受一定工作壓力的溫度傳感器，其測溫范圍為0℃200℃，在此選用WZP280裝配式鉑熱電阻和DBW1240熱電阻溫度變送器。二次供/回水壓力的檢測，直接由導(dǎo)壓管導(dǎo)出，經(jīng)DBY130Q和DBY120Q的電動壓力變送器輸出420mA電流信號。420mA電流信號經(jīng)I/V變換變成0V5V電壓信號輸入AD574引腳，在AT89S51入口處設(shè)置了軟件數(shù)學(xué)濾波。圖410 模擬量輸入電路圖 The simulation quantity input circuit diagram由于AD574只能將電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，故傳感器輸出的是電流信號就必須采用I/V變換電路進(jìn)行變換。圖411為420mA轉(zhuǎn)換為05V的轉(zhuǎn)換電路。圖411 420mA/05V的轉(zhuǎn)換電路 The switching circuit of 420mA/05V 模擬量、開關(guān)量輸出電路部分設(shè)計在微機(jī)系統(tǒng)輸出中，要控制七個量，其中六個是開關(guān)量，一個模擬量。詳細(xì)內(nèi)容如表43所示。表43 熱力站控制點(diǎn)清單 Thermal energy station control point detailed list序號 控制點(diǎn)名稱 控制點(diǎn)位置 信號1 1補(bǔ)水泵 啟/停 開關(guān)2 2補(bǔ)水泵 啟/停 開關(guān)3 1循環(huán)泵 啟/停 開關(guān)4 2循環(huán)泵 啟/停 開關(guān)5 3循環(huán)泵 啟/停 開關(guān)6 電動調(diào)節(jié)閥 啟/停 開關(guān)7 變頻器 啟/停 大小在補(bǔ)水泵變頻定壓系統(tǒng)中，根據(jù)設(shè)定值與測得的旁通管壓力的差值，經(jīng)單片機(jī)運(yùn)算得出一調(diào)節(jié)參量，經(jīng)由D/A變換把這一調(diào)節(jié)參量送給變頻器，控制水泵轉(zhuǎn)速，從而保持定壓點(diǎn)壓力恒定。在各熱力站中均有兩臺補(bǔ)水泵。在工作時，其中有一臺補(bǔ)水泵處于變頻調(diào)速狀態(tài)，而另一臺補(bǔ)水泵為工頻恒速或停機(jī)等待狀態(tài)。水泵切換程序是根據(jù)設(shè)定的壓力與壓力傳感器測定的壓力信號之差來控制的。該設(shè)計選用8位D/A轉(zhuǎn)換器AD558如圖412所示，輸出模擬信號，作為變頻器的輸入信號。AD558片內(nèi)含有輸出運(yùn)算放大器、高精度參考電壓源和與微處理器完全兼容的接口，因此不需要外接元件和調(diào)整即可與51單片機(jī)直接接口。圖412 AD558芯片電路圖 The AD558 slice electric circuit diagram AD558的主要技術(shù)參數(shù)如下：1）分辨率：8位2）功耗：3）內(nèi)有精密的能隙電壓基準(zhǔn)4）電流穩(wěn)定時間：1μs5）工作電源：單一電源電壓+5V—+15V6）輸出形式：電壓輸出（兩種標(biāo)定范圍）而其余六個輸出量均為開關(guān)量，可直接利用AT89S51單片機(jī)的P1口進(jìn)行輸出。，通過光耦合雙向可控硅驅(qū)動器MOC3041，把脈沖信號變成驅(qū)動電動調(diào)節(jié)閥閥門狀態(tài)開度位置的控制信號。、選用SSR（交流固態(tài)繼電器）作為循環(huán)水泵的控制元件。、也選用交流固態(tài)繼電器作為控制元件。輸出信號電路圖如圖413所示，其中控制兩臺補(bǔ)水泵的交流繼電器與循環(huán)泵一樣，故沒有畫出。補(bǔ)水泵的變頻器選用TD2100系列供水專用變頻器。圖413 輸出電路圖 Output circuit diagram 液晶顯示接口電路部分設(shè)計在本系統(tǒng)中，要顯示8個參數(shù)，需要接近60個字符，傳統(tǒng)的數(shù)碼管LED不能滿足要求。該設(shè)計選用字符型液晶顯示模塊MDLS40266如圖414所示，它能同時顯示80個字符。字符型液晶顯示模塊MDLS40266由一塊四乘以二十的點(diǎn)陣液晶屏、一片液晶顯示驅(qū)動控制器HD44780U和5片液晶顯示驅(qū)動器HD44100及其輔助電路組成。字符型液晶顯示模塊的外接口信號實(shí)際上就是HD44780U與計算機(jī)接口部分的信號，信號時序位M6800，其特點(diǎn)就是RS信號和R/W信號可以同步操作，關(guān)鍵控制信號是E信號。計算機(jī)與字符型液晶顯示模塊的連接方法一般有兩種，一種為直接訪問方式，另一種為間接控制方式。本次設(shè)計采用直接訪問式。圖414 MDLS40266芯片電路圖 The MDLS40266 slice electric circuit diagram直接控制方式就是計算機(jī)把字符型液晶顯示模塊作為存儲器或者是I/O設(shè)備直接掛在計算機(jī)的總線上。在這種方式下，控制信號是由AT89S51的讀操作信號RD和寫操作信號WR與地址信號合成產(chǎn)生。其電路如圖415所示。在電路中，8位數(shù)據(jù)總線與AT89S51的數(shù)據(jù)總線連接；RS信號由地址A0提供；R/W信號由地址A1提供。E信號由WR和RD信號在邏輯與非后產(chǎn)生，然后由地址譯碼器74LS138的輸出Y4作為片選信號選通控制，由此確定了AT89S51的操作字符型液晶顯示模塊的唯一地址選擇。圖中的電位器為V0提供了可調(diào)的驅(qū)動電壓，用以實(shí)現(xiàn)顯示對比度的調(diào)節(jié)。 圖415 液晶顯示接口電路 The liquid crystal display connection circuit 鍵盤、打印、報警電路部分設(shè)計 鍵盤電路部分設(shè)計鍵盤電路如圖416所示。為了便于用戶根據(jù)不同的實(shí)際需要而對工作方式及其它參數(shù)進(jìn)行必要的修改，因此需要設(shè)立鍵盤。本次設(shè)計采用8255A的A口設(shè)立8個獨(dú)立式按鍵。通過檢測輸入線上的電平狀態(tài)就可以很容易判斷那個按鍵被按下，進(jìn)而，用戶可以根據(jù)自己的需要，很容易的對系統(tǒng)的各個工作參數(shù)進(jìn)行有效及時的修改。控制面板上安排8個鍵，其功能如下： ：設(shè)定有效鍵，表示設(shè)定或修改的參數(shù)值有效。 ：光標(biāo)移動鍵，每按一次，參數(shù)顯示LED的光標(biāo)移動一次，并在該位閃爍。 ：加一鍵，每按一次，光標(biāo)位置上的參數(shù)加一，有進(jìn)位功能。 ：減一鍵，每按一次，光標(biāo)位置上的參數(shù)減一，有借位功能。 ：手動/自動選擇鍵，按此鍵LED1燈亮，表示控制器處于手動狀態(tài)。 ：打印鍵，按此鍵，將打印各參量的值。 ：停止報警；按此后，揚(yáng)聲器將關(guān)閉，報警燈停止亮，停止報警。：復(fù)位鍵，按此鍵后，監(jiān)控系統(tǒng)將復(fù)位。圖416 鍵盤部分電路 part of circuit of keyboard 打印電路部分設(shè)計打印電路如圖417所示。由于單片機(jī)本身提供的I/O口不夠用，所以要進(jìn)行I/O口擴(kuò)展。該設(shè)計使用8255A可編程并行I/O接口芯片，它具有3個8位的并行I/O口，具有三種工作方式，可以通過程序改變其功能，因而使用靈活方便，通用性強(qiáng)，可作為單片機(jī)與多種外圍設(shè)備連接的中間接口電路。使用74LS138譯碼器的Y3作為8255A的片選信號，故8255地址為7FFFCH7FFFFH[9]。A、B、C端口地址分別是A口地址：7FFCH；B口地址：7FFDH；C口地址：7FFEH；控制口地址：7FFFH。8255有三種基本工作方式： 方式0：基本輸入輸出； 方式1：選通輸入輸出； 方式2：雙向傳送； 三種工作方式由工作方式控制字來決定。由于8255A口接鍵盤，B口接打印機(jī)，C口接報警顯示和揚(yáng)聲器，故需將8255編程為A口方式0輸入，B口方式0輸出，C口輸出。所以置輸入工作方式控制字為90H。另外，為了數(shù)據(jù)積累、存檔，我們配置了TPμP—24TP點(diǎn)陣微型臺式打印機(jī)。它是一種具有多種打印功能的智能打印機(jī)，采用EPSON M180型號的點(diǎn)陣式打印機(jī)機(jī)頭，由單片機(jī)控制，使用與標(biāo)準(zhǔn)打印機(jī)接口（Centronic并行接口）兼容的接口電路，既有TPμP傳統(tǒng)的命令，又有ESC/P標(biāo)準(zhǔn)打印控制命令，能像寬打印機(jī)一樣與各種計算機(jī)、智能化儀器、儀表連接。圖417 打印電路部分 The part of print circuit 報警電路如圖418。為保證整個系統(tǒng)可靠運(yùn)行，配置了聲光報警電路，在故障出現(xiàn)時，揚(yáng)聲器發(fā)出聲音報警，相應(yīng)的發(fā)光二極管閃爍。各發(fā)光二極管報警指標(biāo)燈對應(yīng)的故障或指示：：表示控制器處于微機(jī)控制方式：燈亮，表示處于手動操作方式（LED1）：手動/自動方式指示燈（LED2）：二次供水溫度上限報警（LED3）：二次供水溫度下限報警（LED4）：二次供水壓力過高報警（LED5）：二次供水壓力過低報警圖418 聲光報警部分電路 The partial circuit of the acoustooptic reports to the police 圖419為鍵盤、打印、報警總體電路。圖419 鍵盤、打印、報警電路 The keyboard,printing,alarm circuit5 供熱系統(tǒng)的軟件部分設(shè)計 系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件設(shè)計中一個重要的思想就是采用模塊化設(shè)計，把一個大的任務(wù)分解成若干個小任務(wù)，分別編制實(shí)現(xiàn)這些小任務(wù)的子程序，然后將子程序按照總體要求組裝起來，就可以實(shí)現(xiàn)這個大任務(wù)了。這種思路對于可重復(fù)使用的子程序顯得尤為優(yōu)越，因?yàn)椴粌H程序結(jié)構(gòu)清晰，而且節(jié)約程序存儲空間。供熱站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件由監(jiān)控程序和控制程序組成。系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)化和模塊化的設(shè)計方法。其監(jiān)控程序的基本組成如圖51所示。圖51 監(jiān)控程序的基本組成 Monitor routine basic position 單片機(jī)AT89S51的中斷資源安排： 1）定時器T1中斷源:作為動態(tài)掃描鍵盤，顯示刷新的定時器。以2ms定時，中斷優(yōu)先級為低，工作在方式0。由于晶振為6MHz，故其時間常數(shù)計算如下 =2ms （51）X=1C18H，TH1=0E0H，TL1=18H。 2）定時器T0中斷源:以1s（）定時，用作采樣周期定時和檢測周期性（600次1s），中斷優(yōu)先級為低,工作在方式1時,時間常數(shù)計算如下： = （52）X=3C80H， TH0=3CH，TL0=0B0H。3）INT0中斷源:作為掉電保護(hù)處理，當(dāng)檢測到掉電信號時，封鎖對RAM讀寫，以防止數(shù)據(jù)丟失，它工作在高優(yōu)先級。4）INT1中斷源:作為通訊處理中斷，當(dāng)檢測到振鈴信號時，進(jìn)入通信狀態(tài)，它工作在低級先級。 系統(tǒng)軟件設(shè)計所實(shí)現(xiàn)的基本功能系統(tǒng)軟件設(shè)計所實(shí)現(xiàn)的基本功能有： 1）數(shù)據(jù)檢測、顯示功能。按照操作員指定或系統(tǒng)默認(rèn)巡檢方式，對供熱站當(dāng)前一次供水溫度，二次供水溫度，一次回水溫度，二次回水溫度，室外溫度，一次回水壓力，二次回水壓力，二次供水壓力進(jìn)行實(shí)時檢測，顯示。2）系統(tǒng)自診斷。系統(tǒng)進(jìn)行自診斷，主要是檢查硬件電路是否正常，有關(guān)插件是否插入等。以專用的自檢程序進(jìn)行自檢，用于發(fā)現(xiàn)固定性的硬件或軟件故障。 3）故障報警及處理。對溫度、壓力過高或過低等各種異常情況進(jìn)行報警和實(shí)時處理，報警信號顯示。 4）采樣信號的數(shù)字化濾波與歸一化處理。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，對系統(tǒng)的輸入信號進(jìn)行數(shù)字濾波，由于各輸入、輸出量的量程不盡相同，為了控制算法輸入、輸出量的統(tǒng)一，對它們進(jìn)行歸一化處理。5）根據(jù)測得的室外溫度和二次供水溫度，計算輸出的控制量。 系統(tǒng)各模塊流程圖 系統(tǒng)監(jiān)控主程序流程圖圖52所示為監(jiān)控主程序流程圖，監(jiān)控主程序手動復(fù)位后首先執(zhí)行，程序從0000H開始執(zhí)行。圖53為自診斷程序流程圖，在該程序中，先設(shè)置一測試數(shù)據(jù)，由D/A電路轉(zhuǎn)換成模擬量輸出，再從多路開關(guān)4通道輸入，經(jīng)放大和A/D轉(zhuǎn)換后送入主機(jī)電路，通過換算判斷該數(shù)據(jù)與原設(shè)置值之差是否在允許范圍內(nèi)，若超出這一范圍，表示系統(tǒng)異常，立即報警，以便及時處理。開始設(shè)置堆棧指針初始化RAM和器件初始化自診斷顯示手動手操作處理鍵掃描處理串行通訊子程序出錯處理出錯正常是否KEY圖52 監(jiān)控主程序流程圖 The flow chart of main monitor program自診斷程序入口設(shè)置調(diào)試值造通測試通道輸入A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與測試作比較檢測軟件模塊返回出錯處理不符不正常符合正常圖53 自診斷程序流程圖 The flow chart of self diagnostic program 顯示模塊流程圖顯示流程圖如圖54所示。AT89S51與液晶顯示模塊MDLS40266用8位數(shù)據(jù)總線形式接口。在讀寫數(shù)據(jù)之前，首先判斷“忙”標(biāo)志。查詢方式讀BF值BF=0？寫指令，讀/寫數(shù)據(jù)返回NY圖54 顯示模塊流程圖 The flow chart of video module 打印模塊流程圖打印模塊流程圖如圖55所示。單片機(jī)在打印機(jī)忙線BUSY為低電平時，輸出數(shù)據(jù)，產(chǎn)生選通脈沖信號信號脈沖，將數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)鎖存入打印機(jī)中，在打印機(jī)處理此數(shù)據(jù)期間，忙線為高電平，此時主機(jī)不能向打印機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，否則數(shù)據(jù)丟失。打印機(jī)處理完此數(shù)據(jù)和執(zhí)行完打印操作后，忙線變成低電平，并發(fā)出應(yīng)答信號脈沖，表示數(shù)據(jù)已被接收處理完畢，打印機(jī)可以接收下一個數(shù)據(jù)了。查詢方式BUSY有效發(fā)送打印數(shù)據(jù)產(chǎn)生信號送下一位數(shù)據(jù)結(jié)束有效？YNNYNY圖55 打印查詢流程圖 The flow chart of mimeograph and demand 鍵盤模塊設(shè)計采用軟件消抖的方