【導(dǎo)讀】氣鍋爐的特點(diǎn)，研制開發(fā)了基于MCS-51單片機(jī)的小型家用燃?xì)忮仩t溫度控制系統(tǒng)，式，提高采暖的經(jīng)濟(jì)性。利用Protel99se電路設(shè)計(jì)軟件，對智能控制器的電源電路、電源采用三端集成穩(wěn)壓器W7800系列元件7805,交流220v電。當(dāng)溫度超過設(shè)定的報(bào)警溫度值，系統(tǒng)會發(fā)出報(bào)警聲音，同時關(guān)閉鍋爐燃燒。等待溫度降到下限值，這時就可以重新鍋爐燃燒器通電，繼續(xù)加溫，如此反復(fù)監(jiān)。這樣就可以節(jié)約能源，提高能源的使用率?？刂栖浖饕囟群蜏囟炔杉映绦颉⑺豢刂瞥绦?、鍵盤掃描子程序和LCD. 液晶顯示子程序等。通過對溫度和水位的測試，可以發(fā)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)能夠滿足。設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了預(yù)期的效果。

　　

【正文】 用 DBO~DB3 9 DB2 數(shù)據(jù)輸入 /輸出口， MPU 與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道 4 位 3表 32 LCD1602 引腳說明續(xù)表 方式通訊時，不使用 DBO~DB 10 DB3 數(shù)據(jù)輸入 /輸出口， MPU 與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道 4 位方式通訊時，不使用 DBO~DB3 11 DB4 數(shù)據(jù)輸入 /輸出口， MPU 與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道 4 位方式通訊時，不使用 DBO~DB3 12 DB5 數(shù)據(jù)輸入 /輸出口， MPU 與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道 4 位方式通訊時，不使用 DBO~DB3 13 DB6 數(shù)據(jù)輸入 /輸出口， MPU 與模 塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道 4 位方式通訊時，不使用 DBO~DB3 15 DB7 數(shù)據(jù)輸入 /輸出口， MPU 與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道 4 位方式通訊時，不使用 DBO~DB3 16 BL+ BL 背光正端 +5V 背光的負(fù)端 0V (2)LCD1602結(jié)構(gòu)塊圖。如圖 LCD1602結(jié)構(gòu)塊圖，指明了 LCD1602內(nèi)部結(jié)構(gòu)模塊。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁 圖 LCD1602結(jié)構(gòu)塊圖 本系統(tǒng)采用 LCD1602作為顯示模塊，它可以方便的和單片機(jī)接口，其主要功能是顯示水位的上下限值、當(dāng)前水位、預(yù)先設(shè)定的溫度報(bào) 警值和當(dāng)前采集的溫度值 。其中VDD接 5V電源用于顯示 LCD液晶顯示芯片的工作 ,VL串接阻值 LCD液晶顯示芯片字符的亮度，當(dāng)阻值越大時， LCD液晶顯示越模糊。用滑動變阻器能更好的調(diào)節(jié) LCD液晶字符顯示的亮度，合適于鍋爐的水位于水溫的觀察。 BL+接 5V電源是調(diào)節(jié)顯示顯示 LCD液晶顯示 芯片是顯示背光的亮度。 LCD液晶顯示電路如 圖 。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁 圖 LCD液晶顯示電路 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警 ,并用兩個 LED指示燈表示工作 狀態(tài)，紅燈亮綠燈滅表示報(bào)警 。紅燈滅綠燈亮表示正常工作。該部分電路與單片機(jī)的接口 如 圖 。 圖 報(bào)警電路 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁 電路由限流電阻 R 三極管 Q兩個二極管 和蜂鳴器組成。這個電路并不是一般的放大電路，三極管不是工作在放大狀態(tài)，而是工作在飽和狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)基極為低電平時，晶體管處于飽和狀態(tài)，飽和電壓為 UCES=0. 3V，此時，蜂鳴器鳴叫。當(dāng)基極為高電平時，晶體管截止，相當(dāng)于開路，輸出為高電平，蜂鳴器停止鳴叫。 穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì) 78 系列三端穩(wěn)壓器是最長見的集成穩(wěn)壓器件。具有 過熱，過流，調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)功能。性能優(yōu)良，可靠性搞。同時又由于器件只有三個引腳，所以使用簡單方便，價格低廉，應(yīng)用廣泛。 穩(wěn)壓 電源電路如圖 所示，從 J1 輸入 9～ 12V 的 直流 電， 打上開關(guān)， 經(jīng) C1和 C2 濾波后，加到 7805 穩(wěn)壓塊的輸入端，再從其輸出端輸出穩(wěn)定的 +5V 的電壓。因?yàn)樵诒驹O(shè)計(jì)中，電路中均采用低功耗的器件，所以穩(wěn)壓塊并不需要加散熱 片 。此外，由 電阻 R2 和發(fā)光二極管 D4 組成電源指示電路具有上電指示作用。 圖 穩(wěn)壓電源電路 按鍵電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)為符合實(shí)際要求，進(jìn)入系統(tǒng)之前首 先對溫度報(bào)警值的設(shè)置。本系統(tǒng)有三個按鍵分別為 K1,K2, 所示。 (1) K1 設(shè)置鍋爐溫度報(bào)警值的溫度值增加按鍵。 K1 每按下一次，溫度報(bào)警值顯示加比上一次值增加一度。 (2) K2 設(shè)置鍋爐溫度報(bào)警值的溫度值減少按鍵。 K1 每按下一次，溫度報(bào)警值顯 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁 示比上一次值減少一度。 (3) K3 溫度報(bào)警值確定值。 圖 按鍵電路設(shè)計(jì) 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 本 章講述的 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括 鍋爐溫度控制 的單片機(jī)程序設(shè)計(jì) 以及構(gòu)成系統(tǒng)的各部分子程序設(shè)計(jì) 。 主流程圖設(shè)計(jì) 鍋爐溫度控制系統(tǒng) 的單片機(jī)程序 設(shè)計(jì)主流程圖如圖 所示 。 本系統(tǒng)進(jìn)入執(zhí)行時先對鍋爐水位進(jìn)行與設(shè)定的水位上下限進(jìn)行判斷，然后按條件不同處理結(jié)果。當(dāng)鍋爐水位滿足條件的時候再對鍋爐的水溫采樣監(jiān)控，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。 圖 軟件主流程 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁 中斷程序程序 圖 中斷服務(wù)程序 DS18B20 溫度采集子程序設(shè)計(jì) DS18B20有嚴(yán)格的協(xié)議來確保其數(shù)據(jù)的完整性。協(xié)議包括幾種單線信號類型：復(fù)位脈沖，存在脈沖，寫 0、寫 讀 0、讀 1。所有這些信號類型除存在脈沖外， 其它的信號均由總線主機(jī)產(chǎn)生。開始與 SD18B20進(jìn)行任何通信。都要對其進(jìn)行初始化，在接收到復(fù)位脈沖后，再對 SD18B20進(jìn)行正確的 ROM命令和存貯器操作命令。在總線主機(jī)初始化過程，主機(jī)通過拉高單總線，以產(chǎn)生復(fù)位脈沖。接著，在主機(jī)釋放總線，并進(jìn)入接收模式。當(dāng)總線被釋放后，上拉電阻將總線拉高。在單總線器件檢測到上升沿中斷服務(wù)程序序 K1 是否按下 加 1 并示 K2 是否按下 減 1 并顯示 K3 是否按下 返回 是 是 是 否 否 否 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁 后，接著產(chǎn)生延時，接著通過拉低總線，以產(chǎn)生存在脈沖。 DS18B20溫度采集子程序流程圖如 圖 。 圖 DS18B20溫度采集子 程序 流程圖 開始 檢測 DS18B02 是否存在 跳過 EOM 匹配 是 發(fā) 出溫 度轉(zhuǎn) 換 命令 跳過 ROM 匹配 發(fā)出溫度讀取 命令 保存采集的溫度 結(jié)束 否 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁 LCD 液晶顯示子程序設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用是 16*2 的 LCD1602，單片機(jī)對其初始化，然后將需要顯示的字符在LCD 存儲的地址和要求在 LCD 顯示的地址送出，再檢測 LCD 是否處在忙碌不能接收命令或數(shù)據(jù)的狀態(tài)，檢測到 LCD 空閑時就可以寫數(shù)據(jù)顯示了。 LCD 液晶顯示子流程圖 如圖 所示 ， 具體實(shí)現(xiàn)過程請查閱附錄 LCD 液晶顯示 子程序 。 圖 LCD 液晶顯示子流程圖開始 LCD 液晶顯示 模塊初始化 將需要的顯示信息和 LCD 的地址送出 檢測 LCD是否忙碌 寫數(shù)據(jù)顯示 結(jié)束 否 是 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁 總 結(jié) 本設(shè)計(jì)通過單片機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)了鍋爐溫度控制的基本功能，利用繼電器 控制燃燒器的工作，并且對鍋爐水位進(jìn)行控制，并通過顯示屏顯示出水溫水位的狀態(tài)信息，確保了能夠在正常范圍下工作。 系統(tǒng)中以 AT89S51 芯片作為控制芯片，采用一線總線的溫度傳感器 DS18B20，用LCD1602 液晶顯示模塊顯示水溫水位的狀態(tài)信息，這些都得使硬件電路變得簡單，性能得到提高。而且有蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，使得本設(shè)計(jì)在應(yīng)用上更加安全。 在本次設(shè)計(jì)中，我不但鞏固了基礎(chǔ)知識，而且鍛煉了自己的學(xué)習(xí)能力，通過查閱資料，了解了大量課堂上學(xué)不到的東西，為以后的工作和學(xué)習(xí)打下了夯實(shí)的基礎(chǔ)，但遺憾的是本設(shè)計(jì)并未通過了實(shí)物模擬 ，在實(shí)際應(yīng)用上肯定存在著不少缺欠。希望以后能做出實(shí)物，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)上的缺欠，并加以改進(jìn)，完善本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁 致 謝 經(jīng)過 2 個多月的努力，本設(shè)計(jì)終于完成了，在完成之際我要真摯的感謝吳文波老師，是吳老師一直以來給予本設(shè)計(jì)的巨大幫助，使本設(shè)計(jì)才得以順利完成。同時也非常感謝電信學(xué)院的每一位老師，是他們傳授本人專業(yè)知識。師恩深重，無以為報(bào)，特在此向老師們致以本人最崇高的敬意和最衷心的感謝！ 本 設(shè)計(jì)的完成也離不開同學(xué)的幫助，感謝他們對我的設(shè)計(jì)提出的寶貴意見。本設(shè)計(jì) 參考了大量的文獻(xiàn)資料，向各學(xué)術(shù)界的前輩們致敬！ 同時在此還要 感謝答辯組的老師，感謝他們在百忙之中評閱本人的設(shè)計(jì)。