【導(dǎo)讀】汽包水位是影響余熱鍋爐安全運(yùn)行的一個(gè)重要參數(shù)。過高或過低的后果都是非常嚴(yán)重的。因此對汽包水位必須進(jìn)行嚴(yán)格。單片機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展使得單片機(jī)廣泛應(yīng)用于過程控制領(lǐng)域。并極大地提高了控制性能。水位三沖量控制系統(tǒng)方案。按照工程整定的方法，進(jìn)行了PID參數(shù)。統(tǒng)具有較高的調(diào)節(jié)質(zhì)量和調(diào)節(jié)精度，能夠維持汽包水位的穩(wěn)定。

　　

【正文】 一次 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果。 P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 67P 1 . 78R S T9P 3 . 0 / R X D10P 3 . 1 / T X D11P 3 . 2 / I N T 012P 3 . 3 / I N T 113P 3 . 5 / T 115P 3 . 6 / W R16P 3 . 7 / R D17X T A L 118X T A L 219V S S20P 2 . 021P 2 . 122P 2 . 223P 2 . 324P 2 . 425P 2 . 526P 2 . 627P 2 . 728P S E N29A L E30EA31P 0 . 732P 0 . 633P 0 . 534P 0 . 435P 0 . 336P 0 . 237P 0 . 138P 0 . 039V C C40P 1 . 56P 3 . 4 / T 014A T 8 9 C 5 1A89GND10A01A12A23A34A45A56A67A78V C C20E O C19I / O C L O C K18A D D R E S S17D A T A O U T16CS15R E F +14R E F 13A 1 012A911T L C 1 5 4 3+ 5 V+ 5 V 圖 33 AT89C51 與 TLC1543 的接口電路 I/V 變換電路 由于 現(xiàn)場變送器的輸出信號為 4～ 20mA，所以需要設(shè)計(jì)電流電壓轉(zhuǎn)換電路，將 4～ 20mA 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電壓信號 1～ 5 V,然后再將電壓信號輸入到采樣保持器中，讓 T LC1543 接受標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的 1～ 5V電壓信號。 I/V 變換器主要是利用有源器件運(yùn)算放大器、電阻組成，電路如圖 34 所示。利用同相放大電路，把電阻 R1 上產(chǎn)生的輸入電壓變成標(biāo)準(zhǔn)的輸出電壓。 根據(jù)虛短虛斷的概念有： np vv ? ， 0?? np ii 24 圖 34 可知，該同相放大電路的放大倍數(shù)為： 3413 43 RRR RRvvA iov ????? （ 31） 若取 R3=100 ?K ,R4=25 ?K ,R1=200 ? ,則 4～ 20mA 輸入對應(yīng)于1～ 5V的電壓輸出。 123411L M 3 2 4 1 2 V+ 1 2 VR1200 C11 .0 u FR2100KR3100KR4 25KR51KIV 圖 34 I/V變換電路 通過上面電路的轉(zhuǎn)換，我們就可以把 4～ 20mA(DC)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電壓信號 1～ 5V(DC),送到 TLC1543 中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 D/A 轉(zhuǎn)換電路 對于控制系統(tǒng)來說，檢測和運(yùn)算的最終 目的是要對控制對象進(jìn)行控制。但是單片機(jī)內(nèi)部運(yùn)算和輸出的數(shù)據(jù)都是數(shù)字量，而控制對象的參數(shù)是模擬量。因此，就需要把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的裝置，這種裝置稱為數(shù) /模轉(zhuǎn)換器，簡稱 D/A 轉(zhuǎn)換器。 D/A 轉(zhuǎn)換器的功能是將一組輸入的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為在時(shí)間上是連續(xù)的模擬量輸出，輸出模擬量形式有電流型和電壓型兩種。對于電流型輸出 D/A 轉(zhuǎn)換器可外接運(yùn)算放大器，將輸出電流轉(zhuǎn)換成電壓并提高帶負(fù)載的能力。本設(shè)計(jì)采用的是 DAC0832 轉(zhuǎn)換器，其與單片機(jī)接口方便，轉(zhuǎn)換控制容易，且價(jià)格便宜，在實(shí)際中得到了廣泛應(yīng)用。 25 DAC0832 的 簡介 DAC0832 是帶有與微機(jī)連接接口的 DAC 的典型產(chǎn)品之一，它能與微機(jī) CP U 總線直接連接，不須附加邏輯。該電路采用雙緩沖寄存器，使它能方便地應(yīng)用于多個(gè) DAC 同時(shí)工作的場合。使用時(shí)應(yīng)外接運(yùn)算放大器。該芯片的各管腳功能如下： CS 為片選端，低電平有效；1WR 為寫使能控制端， 1WR =0 時(shí)，允許數(shù)據(jù)寫入輸入寄存器； 2WR 為寫使能控制端， 2WR ＝ 0 時(shí)，允許輸入鎖存器的內(nèi)容存入數(shù)據(jù)寄存器；ILE 為輸入鎖存器的使能端，高電平有效； 1OUTI 、 2OUTI 為 DAC 的電流輸出端； XFER 為傳輸控制端，低電平有效； refV 為基準(zhǔn)電壓端，范圍為 10～ +10V； VCC 為正電源電壓端； fbR 為內(nèi)部電阻，為外接運(yùn)算放大器提供反饋電阻。 DAC0832 的 3 種工作方式： 這時(shí)兩級 8 位數(shù)據(jù)寄存器都處于輸出跟隨輸入的狀況、條件是1LE 和 2LE 同時(shí)為 1。當(dāng) ILE=1 時(shí)， CS 、 1WR 、 2WR 和 XFER 均為 0。由 07 ~DIDI 輸入的數(shù)據(jù)直接進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換。 兩個(gè) 鎖存器之一始終處于直通狀態(tài)，另一個(gè)鎖存器處于受 CPU控制狀態(tài)。條件是 12?LE (直通 )， CPU 控制 ILEWRCSLE ???1 。這時(shí)DAC0832 相當(dāng)于單片機(jī)的一個(gè)外部 RAM 單元， CPU 用一條 MO VX指令就可以完成 D/A 轉(zhuǎn)換。 這種方式是兩個(gè)鎖存器都處于受控方式， CP U 通過 5 條引腳分別控制 1LE 和 2LE ，關(guān)系為： 11 WRCSILELE ??? ； XFERWRLE ?? 22 （ 32） CPU 要輸出轉(zhuǎn)換 8 位數(shù)據(jù)必須通過兩步操作才能完成。該工作方式多用于 2 路 D/A 轉(zhuǎn)換接口場合，每一路模擬輸出都接一片 26 DAC0832,并要求同步進(jìn)步 D/A 轉(zhuǎn)換輸出 [ 12]。 AT89C51 與 DAC0832 的接口電路設(shè)計(jì) 芯片工作過程如下： 應(yīng)用系統(tǒng)中，在只有一路模擬量輸出或幾路模擬量不需要同時(shí)輸出的場合，應(yīng)采用單緩沖方式。本系統(tǒng)中只需要一路 D/A 轉(zhuǎn)換，采用的單緩沖工作方式。欲將數(shù)字量 D0～ D7轉(zhuǎn)換為模擬量，硬件使 12?LE ,只要使 2WR =0， XFER =0，即將 2WR 和XFER 接地， DAC 寄存器為不鎖存狀態(tài)。將 ILE 接 +5 V。由于11 WRCSILELE ??? ，用單片機(jī)的 、 分別控制 1WR 、 CS ，使 1WR 、CS 端接負(fù)脈沖信號即可完成一次轉(zhuǎn)換。約 1S 后 Iout1 和 Iout2 就有穩(wěn)定電流的輸出。（ 1LE 、 2LE 是寄存命令，當(dāng) 1LE =1 時(shí)，輸入寄存器的輸出隨輸入變化； 1LE =0 時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存在寄存器中，不再隨數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)變化而變化。 2LE 亦如此。） 此電路 為 4～ 20 mA 輸出型，在這種情況下， D/A 芯片的輸出還需要將電流轉(zhuǎn)換為電壓的電路，圖 35 為電流轉(zhuǎn)換為 0～ 5V 電壓的電路。此圖為單級性輸出電路圖，在加 refV 為負(fù)電壓時(shí)，輸出為正極性。由于 DAC0832 是 8 位的 D/A 轉(zhuǎn)換器，對于單極性輸出電壓，轉(zhuǎn)換的數(shù)字值與模擬電壓值之間的關(guān)系為： 256refout VBV ?? （ 33） 式（ 33）中： 00116677 2222 ???????????? bbbbB ； 256refV 為一 常數(shù) 。 顯然， outV 和 B 成正比關(guān)系。輸入數(shù)字量 B 為 0 時(shí)， outV 也為 0，輸入數(shù)字量為 255 時(shí)， outV 為負(fù)的最大值，輸出電壓為負(fù)的單極性。要想得到標(biāo)準(zhǔn)的 0～ 5V 電壓，只需將 refV 選為 5 V,輸出范圍為 0～ 27 ，完成 0～ 5V的標(biāo)準(zhǔn)電壓輸出。 P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .67P 1 .78R S T9P 3 .0 / R X D10P 3 .1 / T X D11P 3 .2 / I N T 012P 3 .3 / I N T 113P 3 .5 / T 115P 3 .6 / W R16P 3 .7 / R D17X T A L 118X T A L 219V S S20P 2 .021P 2 .122P 2 .223P 2 .324P 2 .425P 2 .526P 2 .627P 2 .728P S E N29A L E30EA31P 0 .732P 0 .633P 0 .534P 0 .435P 0 .336P 0 .237P 0 .138P 0 .039V C C40P 1 .56P 3 .4 / T 014A T 8 9 C 5 1+ 5 VA1B2C3G 2 A4G 2 B5G16Y77Y69Y510Y411Y312Y213Y114Y0157 4 L S 1 3 8+ 5 V123411U 1 6 AL M 3 2 4+ 1 2 V 1 2 V 5 VCS1W R 12AGND3D34D25D16D07V r e f8Rf9DGND10V C C20I L E19W R 218X F E R17D416D515D614D713I O U T 112I O U T 211D A C 0 8 3 2+ 5 V 圖 35 AT89C51 與 DAC0832 的接口電路 V/I 變換電路 電 流信號易于遠(yuǎn)距離傳送，且不易受到干擾，因而在輸入、輸出通道中常以電流信號來傳送信息；在測控系統(tǒng)中，有些儀表只提供電流輸入端口，這就需要采用 V/I 變換將電壓信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流信號。本設(shè)計(jì)采用雙運(yùn)放、雙電源之電流環(huán)形路將 0～ 5V轉(zhuǎn)為 4～20mA。圖 36 為 V/I 轉(zhuǎn)換電路。 123411L M 32 4123411L M 32 4R210KR310KRs25R11KR11KD1R5250+ 12V 12V+ 12V 1V4 20m AI outV i n 12VVa VbnPnpA1A2 圖 36 V/I 轉(zhuǎn)換電路 28 根據(jù)虛短虛斷的概念可得到： npin VAVAV 11 ?? （虛短） （ 34） outn VAVA 21 ? （ 35） ? ?baout VVRRVA ?? 122 （ 36） ? ?bain VVRRV ??? 12 （ 37） outsba IRVV ??? （ 38） 12RRIRV outsin ??? （ 39） 12RRR VIsinout?? （ 310） 此線路設(shè)計(jì)可用于 0～ 5V轉(zhuǎn)為 4～ 20 mA 的電流環(huán)，然后 需要設(shè)置參考點(diǎn)電壓為負(fù)即可，如果參考點(diǎn) refV 為 0V,則輸出電流值為 0～20mA； refV 為 1V 時(shí)，輸出電流值為 4～ 20mA[ 13]。 AT89C51 對 LCD 的接口電路 LCD（ Liquid Crystal Diodes）是液晶顯示器的簡稱， LCD 并不發(fā)光，但通過外加某種電壓可以改變光線的折射方向，從而達(dá)到顯示字符或者圖形的目的，并且顯示內(nèi)容豐富，信息量大。由于液晶顯示器具有體積小、重量輕、低電壓、微功耗、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，所以其應(yīng)用特別廣泛，從電子表到計(jì)算器，從袖珍式儀表到便攜式微型計(jì)算機(jī)，以及一些文字處理機(jī)，都用到了 LCD。隨著 LCD器件價(jià)格的下降，人們會越來越多地使用 LCD 取代 LED。 29 在單片機(jī)系統(tǒng)中， LCD 是一種很重要的外設(shè)。 LCD 用來顯示控制過程和運(yùn)算結(jié)果 [ 14]。 AT89C51 與 LM032L 的接口電路如圖 37 所示。由 RS 位控制往LM032L 發(fā)送指令，還是數(shù)據(jù)；由 RW 位控制是讀，還是寫。當(dāng) RS=0，RW=0 時(shí)，寫指令操作；當(dāng) RS=0， RW=1 時(shí)，寫數(shù)據(jù)操作；當(dāng) RS=1，RW=0 時(shí)，讀指令操作；當(dāng) RS=1， RW=1 時(shí)，讀數(shù)據(jù)操作。本設(shè)計(jì)只需置 =1， =1 即可，執(zhí)行讀數(shù)據(jù)操作。實(shí)時(shí)地讀取給水流量和蒸汽流量的數(shù)值大小。 P 1P 2P 3P 4P 5P 7P 8R S T9P