【文章內容簡介】 度為0℃，即0℃時電阻為100Ω，溫度的零點就被設定在了25℃。測量電位器的阻值時須在沒有接入電路時調節(jié)，這是因為接入電路后測量的電阻值發(fā)生了改變。 電橋的正電源必須接穩(wěn)定的參考基準，因為如果直接VCC，當電網電壓波動造成VCC發(fā)生波動時，運放輸出的信號也會發(fā)生改變，此時再到以VCC未發(fā)生波動時建立的溫度—電阻表中去查表求值時就不正確了。 由于鉑電阻的電阻值與溫度成非線性關系，所以需要進行非線性校正。校正分為模擬電路校正和微處理器數(shù)字化校正，模擬校正有很多現(xiàn)成的電路，其精度不高且易受溫漂等干擾因素影響。數(shù)字化校正則需要在微處理系統(tǒng)中使用，將Pt電阻的電阻值和溫度對應起來后存入存儲器中，根據電路中實測的AD值以查表方式計算相應溫度值。Pt100部分溫度對應電阻分度表見附錄2。 壓力檢測電路 鍋爐內部壓力檢測采用PM211B2集成壓力傳感器。 壓力檢測電路 根據儀表參數(shù)可知，PPM211B2采用三線制工作方式，地線、電源線和輸出信號線，～，供電電壓為15V。此電路中分壓電路由一個5K的固定電阻R6和一個10K的電位器R7組成，通過調節(jié)電位R7電阻值的大小，從而調節(jié)A/D1輸出電壓的幅度。A/D1直接接微處理器S3C2410的A/D轉換接口。 PPM211B2壓力傳感器結構主要由兩部分組成：應變片壓力檢測模塊，將壓力信號轉變?yōu)殡娦盘?；信號放大及效準電路，將壓力變化產生的微弱信號進行放大及效準，使其輸出與壓力成一定線性關系的05V電壓信號。 PPM211B2 內部結構框圖 電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為電信號的敏感器件。電阻應變片分金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產生力學應變基體上，當基體受力發(fā)生應力變化時，電阻應變片也一起產生形變，使應變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應變片在受力時產生的阻值變化通常較小，一般這種應變片都組成應變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進行放大，再傳輸給處理電路。 ，它由基體材料、金屬應變絲或應變箔、絕緣保護片和引出線等部分組成。根據不同的用途，電阻應變片的阻值可以任意設計，但電阻的取值范圍應注意：阻值太小，所需的驅動電流太大，同時應變片的發(fā)熱致使本身的溫度過高，使應變片的阻值變化太大，輸出零點漂移明顯，調零電路過于復雜。而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁干擾能力較差。一般均為幾十歐至幾千歐左右。 電阻應變片的工作原理，金屬電阻應變片的工作原理是吸附在基體材料上應變電阻隨機械形變而產生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應變效應。： () 式中：ρ——金屬導體的電阻率（Ωcm2/m） S——導體的截面積（cm2） L——導體的長度（m） 當金屬絲受外力作用時，其長度和截面積都會發(fā)生變化，從上式中可很容易看出，其電阻值即會發(fā)生改變，假如金屬絲受外力作用而伸長時，其長度增加，而截面積減少，電阻值便會增大。當金屬絲受外力作用而壓縮時，長度減小而截面增加，電阻值則會減小。只要測出加在應變片兩端電壓的變化，即可獲得應變金屬絲的應變情況，從而得到金屬絲所受的壓力情況。 按鍵輸入電路 44矩陣式鍵盤硬件電路此電路由16個按鍵組成，占用8個I/O口，單鍵能輸入16狀態(tài)。 按鍵編碼 Port5Port6Port7Port8Port1123設內部壓力Port2456設定時間Port3799確定Port4設給水溫度 0設回水溫度取消 表中“設給水溫度”指設定給水溫度的上/下限報警值。同理“設回水溫度”和“設內部壓力”。“設定時間”為修改系統(tǒng)的時間，當設定好時，按“確定”鍵，保存修改的數(shù)據，使修改的數(shù)據生效。按“取消”鍵，則此次修改無效。 電源設計 15V、5V電源電路設計 S3C2410 內核供電、 外部I/O口供電。此外壓力傳感器PPM211B2采用15V供電，運算放大器LM224使用5V供電，因此此系統(tǒng)電源電路要設計四個穩(wěn)壓電路，分別為+5V、+、+、+15V，、。 J3接20V交流電輸入，S2為電源開關，D1為整流橋堆將20V交流電轉變?yōu)橹绷麟?，其?V、15V穩(wěn)壓源，采用三端穩(wěn)壓芯片LM78L05和LM317。，具體使用說明查看芯片手冊。 、3 軟件設計 此系統(tǒng)中對鍋爐給水和回水溫度進行檢測，設一個數(shù)組，能保存5個整數(shù)變量，來保存檢溫度測的A/D轉換值。檢測方法，先對鍋爐的溫度進行5次檢測，然后去掉一個最大值和一個最小值，然后再將剩下的三個數(shù)取平均值，再經過量化與編碼，得到最終的溫度值。通過這種檢測算法，增強了系統(tǒng)的抗干擾能力，提高了檢測的穩(wěn)定性和精確度。 溫度檢測算法流程圖 編碼即將采樣所得到的數(shù)據進行轉換，轉變?yōu)閷嶋H值，DS18B20為數(shù)字溫度傳感器，能直接讀出溫度值，經過公式計算就可得到實際的溫度值。但鉑電阻的電阻值與溫度成非線性關系，所以需要進行非線性校正。校正分為模擬電路校正和微處理器數(shù)字化校正，模擬校正有很多現(xiàn)成的電路，但其精度不高且易受溫漂等干擾因素影響，數(shù)字化校正則需要在微處理系統(tǒng)中使用，將Pt電阻的電阻值和溫度對應起來后存入存儲器中，根據電路中實測的A/D值以查表方式計算相應溫度值,本系統(tǒng)采用數(shù)字化校正方式。將采樣所得到的平均值，與表中的數(shù)據進行比較，因為數(shù)字化校正不可能保存所有溫度所對位的電壓值，因此只能找到包含此數(shù)據的一段空間，再假設此段溫度范圍內Pt的阻值變化同溫度變化成線性關系，從而計算得到相應的溫度值，其具體溫度—電阻對應關系見附錄2。 此系統(tǒng)采用PM211B2集成壓力傳感器對鍋爐壓力進行檢測。 壓力檢測算法流程圖 顯示子程序 本系統(tǒng)除了顯示時間，給水和回水的溫度，鍋爐壓力外，此系統(tǒng)還能顯示鍋爐的運行狀態(tài)，當給水和回水的溫度及鍋爐的壓力都在各自設定的范圍內，系統(tǒng)顯示鍋爐運行正常。否則顯示鍋爐運行不正常，此時并發(fā)出聲光警報。 顯示算法流程圖 此設計采用循環(huán)顯示方式，在主函數(shù)中不斷循環(huán)，由于CPU運行的速度很好，因此就能實時顯示鍋爐的狀態(tài)信息和系統(tǒng)時間等。 按鍵識別子程序 44矩陣式鍵盤，由16個按鍵組成，占用8個I/O口，使用時采用定時掃描方式 。掃描算法，先將四個行I/O口賦為高電平，四個列I/O口賦為低電平，再讀取四個行I/O口的電平，如都為高電平，則表明沒有按鍵按下，如果不全為高電平，則軟件延時2ms，再讀行I/O口是否都為高電平，如果是則表明沒鍵按下，如果不是，則表明有按鍵按下，將行I/O口全賦為高電平，列I/O口的三個賦為高電平，一個賦為低電平，再讀行I/O的狀態(tài)，通過此方式就能方便地讀出具體是那個鍵按下。 按鍵讀取流程圖 總體軟件設計 此系統(tǒng)軟件設計主要由檢測部分、顯示部分、存儲部分和輸入部分組成，系統(tǒng)運行采用不斷循環(huán)方式。 程序初始化包括變量、常量、寄存器、處理器工作模塊、堆棧等的初始化；發(fā)報警信息，即產生聲光報警信號；按鍵讀取函數(shù)，軟件讀取被按下的按鍵；按鍵處理函數(shù)，對相應的按鍵進行處理，；數(shù)據存儲，對鍋爐回水、給水溫度和內部壓力等數(shù)據進行存儲。 總體設計流程圖4 結論 本設計是基于ARM的多功能鍋爐監(jiān)測系統(tǒng)，能實時地檢測鍋爐的工作狀態(tài)，包括鍋爐的給水、回水溫度及內部壓力，此外此系統(tǒng)還有很直觀的人機界面，能顯示鍋爐的給水和回水的溫度、內部壓力、系統(tǒng)運行時間和上/下限報警值等。此外，當鍋爐工作不正常時還能發(fā)出聲光報警。通過本系統(tǒng)設計掌握了ARM9的內部工作原理，了解了溫度、壓力檢測的原理及檢測儀表的選擇和使用方法。 參考文獻[1] [M].北京：北京航空航天大學出版社，2006[2] [M].北京：北京航空航天大學出版社，2006[3] [M].北京：北京航空航天大學出版社，2006[4] [M].北京：北京航空航天大學出版社，2006[5] [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2005[6] [M]. 北京：電子工業(yè)出版社, 2007[7] [M]. 北京：電子工業(yè)出版社, 2007[8] [M].北京： 科學出版社　　 2004[11] [M].北京： 清華大學出版社 2004[12 黃智偉，王彥，陳文光，[M].北京： 電子工業(yè)出版社 2000[13] [M].北京：　　　　電子工業(yè)出版社　　 2004[14] [M].北京： 機械工業(yè)出版社 2005[15] Tou, J, T.. 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Synthesis of Optimal Control Systems: New York: McGrawHill Company 1961致謝首先感謝我的畢業(yè)設計輔導老師李蘭君老師對我工作的認可和指導。由于工作的原因，此次論文是在公司完成，但是過程中還是遇到一些問題，雖然自己不在學校，但還是通過郵件、電話等方式，得到了李老師的細心指導，才使畢業(yè)設計論文得以圓滿完成。附錄1 電路原理圖附錄2 Pt100部分分度表溫度0123456789（℃）電阻值（Ω）0102030405060708090100110120130140150160170180190200210220230240250260270280290300310320附錄3 主要程序清單1 S3C2410 Bootloader GET 。相當于c語言中的include GET 。Interrupt Control。聲明一些符號常量，這些符號常量和相應寄存器的地址對應INTPND EQU 0x01e00004 。指示中斷請求狀態(tài)寄存器 INTMOD EQU 0x01e00008 。中斷模式寄存器 有兩種中斷模式對應位為1代表fip mode 0。代表riq modeINTMSK EQU 0x01e0000c 。確定哪個中斷源被屏蔽 屏蔽的中斷源將不被服務I_ISPR EQU 0x01e00020 。中斷服務掛起寄存器I_CMST EQU 0x01e0001c 。當前主寄存器irq優(yōu)先級 。Watchdog timerWTCON EQU 0x01d30000 。看門狗定時器控制寄存器 。Clock ControllerPLLCON EQU 0x01d80000 。pll控制寄存器CLKCON EQU 0x01d80004 。時鐘控制寄存器LOCKTIME EQU