【正文】 切實(shí)解決這些個(gè)問(wèn)題使整個(gè)系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定、無(wú)誤探測(cè)報(bào)警還需做許多工作?？垢蓴_設(shè)計(jì)更是要全面考慮，解決干擾是一種復(fù)雜、難度較大的技術(shù)，沒(méi)有固定模式，只能從解決電源干擾、注意空間屏蔽、做好接地等主要措施考慮，并根據(jù)具體問(wèn)題軟硬兼施，有所側(cè)重。但是提高系統(tǒng)的性能不是僅僅依靠硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)就能完全實(shí)現(xiàn)的，還要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、整機(jī)裝配和調(diào)試階段采取針對(duì)性的方法和工藝措施來(lái)提高鍋爐防爆控制系統(tǒng)的性能。主要有以下幾點(diǎn)： 在硬件方面，本系統(tǒng)還可以應(yīng)該從電源模塊，抗干擾量，及針對(duì)一個(gè)具體的自動(dòng)防爆措施展開(kāi)來(lái)設(shè)計(jì)，可以使系統(tǒng)更加完善；在軟件方面，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)除了編程中控制算法易于實(shí)現(xiàn)外，還應(yīng)該注意各個(gè)器件驅(qū)動(dòng)程序的時(shí) 序特點(diǎn)，要使程序主具有實(shí)時(shí)有效的控制作用；基于壓力探測(cè)器，把壓力探測(cè)壓強(qiáng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷耗M量可以變換為其他的工業(yè)參數(shù)控制，作為本設(shè)計(jì)的擴(kuò)展，還可以以智能控制作為目標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)更深入的分析。明白了基本的科研方法，要實(shí)行一種宏觀到微觀的策略，有條理的解決問(wèn)題，在解決問(wèn)題的過(guò)程中，務(wù)必要弄清楚問(wèn)題出在哪里，一定不能知難而退。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺(jué)得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力 提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。歷經(jīng)了幾個(gè)月的奮戰(zhàn)，緊張而又充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于落下了帷幕。時(shí)至今日，論文基本完成。同時(shí)單片機(jī)從 端口輸出低電平，經(jīng)過(guò)反相驅(qū)動(dòng)器變?yōu)楦唠娖?，從而不能使發(fā)光二極管發(fā)光，繼而使得繼電器的線(xiàn)圈不能通電，鍋爐斷電，停止加熱。運(yùn)行過(guò)程中各個(gè)端口對(duì)應(yīng)的數(shù)字量如下表 表 5 所示 : 表 5 表 6 V（電壓表檢測(cè)電壓 v） V（ LCD 顯示電壓 v） （電平） 0 0 0 0 1 1 1 1 當(dāng)溫度或者壓力探測(cè)器探測(cè)的模擬電壓低于預(yù)設(shè)值時(shí)，端口 處為低電平，蜂鳴器不會(huì)響。由 DS18B20 檢測(cè)溫度， MPX4115 檢測(cè)壓力，發(fā)送到單片機(jī)控制中心。 LCD 液晶顯示子流程圖如圖 22 所示。 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 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè)（共 32 頁(yè)） N Y 圖 20 溫度采集流程圖 MPX4115 壓 力采集子程序設(shè)計(jì) 傳感器直接輸出電壓信號(hào)，電壓信號(hào)經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，單片機(jī)通過(guò)地址端口讀取該數(shù)據(jù)，流程圖如圖 21 開(kāi)始 檢測(cè) DS18B02 是否存在 跳過(guò) ROM 匹配 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換 命令 跳過(guò) ROM 匹配 發(fā)出溫度讀取 命令 保存采集的溫度 結(jié)束 基于單片機(jī)的鍋爐防爆控制系統(tǒng) 第 26 頁(yè)（共 32 頁(yè)） NO 圖 21 壓力采集流程圖 程序設(shè)定 0XFFF0 為 ADC0809 的端口地址，首先通過(guò)端口地址選擇模擬通道 0，并啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，垱轉(zhuǎn)換結(jié)束后， EOC 輸出一個(gè)高電平，通過(guò)查詢(xún) EOC 端口，然后從地址 0XFFF0 端口讀出數(shù)據(jù)。在單總線(xiàn)器件檢測(cè)到上升沿后，接著產(chǎn)生延時(shí)，接著通過(guò)拉低總線(xiàn)，以產(chǎn)生存在脈沖?15?。接著，在主機(jī)釋放總線(xiàn)，并進(jìn)入接收模式。都要對(duì)其 進(jìn)行初始化，在接收到復(fù)位脈沖后，再對(duì) SD18B20 進(jìn)行正確的 ROM 命令和存貯器操作命令。協(xié)議包括幾種單線(xiàn)信號(hào)類(lèi)型：復(fù)位脈沖，存在脈沖，寫(xiě) 0、寫(xiě) 讀 0、讀 1。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè)（共 32 頁(yè)） 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 本章講述的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括鍋爐溫度以及壓力控制的單片機(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) 。本部分電路如圖17 所示： 基于單片機(jī)的鍋爐防爆控制系統(tǒng) 第 22 頁(yè)（共 32 頁(yè)） 圖 17 控制電路 1. 當(dāng) 輸出高電平時(shí)，燃燒器對(duì)鍋爐加熱，進(jìn)行加熱處理。 硬件電路設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè)（共 32 頁(yè)） 圖 16 按鍵電路 控制電路 本 系統(tǒng)采用繼電器進(jìn)行對(duì)燃燒器工作方式控制，從而鍋爐控制溫度和壓力。 K2每按下一次，溫度（壓力）報(bào)警值顯示比上一次值減少一度。 K1 每按下一次，溫度（壓力）報(bào)警值顯示比上一次值增加一度。因此，通過(guò)檢測(cè) I/O 口線(xiàn)的電平狀態(tài)，即可判斷鍵盤(pán)上哪個(gè)鍵被按下。（也可以將蜂鳴器換成 LED） 穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì) AT89C51 的內(nèi)核共電為 5V， 而此鍋爐防爆系統(tǒng)的測(cè)溫度和壓力模塊以及 LED 鍵基于單片機(jī)的鍋爐防爆控制系統(tǒng) 第 20 頁(yè)（共 32 頁(yè)） 盤(pán)模塊的共電電壓都可為 5V，所以通過(guò)此電源模塊后，將外部輸入電壓轉(zhuǎn)換成 5V的單片機(jī)工作電壓，以保障鍋爐防爆系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 本設(shè)計(jì)采用軟件處理報(bào)警，利用有源蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警輸出。 LCD 液晶顯示電路如 圖 13 所示 。如圖 12所示為 LCD1602結(jié)構(gòu)塊圖，指明了 LCD1602內(nèi)部結(jié)構(gòu)模塊。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與 LED 點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多。其字符中共有 160 種字符。其引腳說(shuō)明見(jiàn)表 3 LCD1602 是具有 4 位 /8 位并口可選接口方式的液晶顯示模塊，它能同時(shí)顯示兩行字符，每行有 16 個(gè)字符。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送有定時(shí)傳送方式、查詢(xún)方式、中斷方式這三種方式。其典型值為 +5V ADC0809 與單片機(jī)連接主要涉及兩個(gè)問(wèn)題。 （ 9） Vcc+5V 電源。 （ 8） OE輸出允許信號(hào)。 EOC=1 轉(zhuǎn)換結(jié)束。通常使用頻率為 500KHz 的時(shí)鐘信號(hào)。 （ 5） CLK時(shí)鐘信號(hào)。 START=1 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)。主要有 3 部分組成：模擬輸入選擇部分、轉(zhuǎn)換器部分、輸出部分 ?12?。本設(shè)計(jì)中選用 ADC0809 作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。如圖 8。 MPX4115 的封裝圖、引腳分布圖分別如圖 7 所示 。還能為高水準(zhǔn)模擬輸出信號(hào)提供一個(gè)均衡壓力。 引腳序號(hào) 引腳名稱(chēng) 功 能 1 GND 接地 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出腳 3 VDD 接 5V 電源 硬件電路設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè)（共 32 頁(yè)） 2 7 . 0DQ2V C C3G ND1UDS 1 8 B 2 0V C CP 3 .3 圖 6 溫度采集電路 壓力檢測(cè)電路設(shè)計(jì) MPX4115 簡(jiǎn)介 MPX4115 系列壓電電阻傳感器是一個(gè) 硅壓力傳感器。單片機(jī)可通過(guò)單線(xiàn)接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 ℃ /LSB 形式表示。當(dāng)DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開(kāi)始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。 管腳功能表，如表 1 所示 表 1 DS18B20 管腳功能表 溫度采集電路 溫度 采集電路只有一個(gè) DS18B20 溫度傳感器，它與單片機(jī)的接口比較簡(jiǎn)單，如圖所示。 （ 10） 用戶(hù)可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置。 （ 8） 溫度以 8 位數(shù)字量讀出。 （ 6） 零待機(jī)功耗。 （ 4） 無(wú)需外部器件。 （ 2） 簡(jiǎn)單的多點(diǎn)分布應(yīng)用。分辨率設(shè)定，及用戶(hù)設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在 EEPROM 中，掉電后依然保存。一線(xiàn)總線(xiàn)獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶(hù)可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。如圖 4。如圖 3。 基于單片機(jī)的鍋爐防爆控制系統(tǒng) 第 10 頁(yè)（共 32 頁(yè)） 單片機(jī)最小系統(tǒng) 時(shí)鐘電路 單片機(jī)系統(tǒng)正常工作的保證，如果振蕩器不起振，系統(tǒng)將會(huì)不能工作；假如振蕩器運(yùn)行不規(guī)律，系統(tǒng)執(zhí)行程序的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)時(shí)間上的誤差，這在通信中會(huì)體現(xiàn) 的很明顯：電路將無(wú)法通信。 （ 11） XTAL1（ 19）：反向振蕩器放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 （ 10） EA/VPP（ 31）：當(dāng) EA 保持低電平時(shí)，外部程序存儲(chǔ)器地址為（ 0000H－ FFFFH）不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 （ 9） PSEN（ 29）：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 （ 8） ALE/PROG（ 30）：當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)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。 （ 7） RST（ 9）：復(fù)位輸入。 （ 5） P2 口（ 21－ 28）： P2 口為內(nèi)部上拉電阻器的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收和輸出 4 個(gè) TTL 門(mén)電流。 （ 3） P0 口（ 39－ 32）： P0 口 為 8 位漏極開(kāi)路雙向 I/O 口，每引腳可吸收 8 個(gè)TTL 門(mén)電流。 圖 2 AT89C51 引腳排列圖 硬件電路設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè)（共 32 頁(yè)） （ 1） VCC（ 40）：＋ 5V。 2. AT89C51 管腳排列及系統(tǒng)所用管腳介紹。 (7) 2 組獨(dú)立的 16 位定時(shí)器。 (5) 32 調(diào)雙向輸入輸出錢(qián)，且每條均可以單獨(dú)做 I/O 的控制。 (3) 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ ROM 為 4 KB） 。 1. AT89C51 主要功能列表 ?9?如下： (1) 為一般控制應(yīng)用的 8 位單芯片。 單片機(jī)簡(jiǎn)介 AT89C51 是美國(guó) ATMEL 生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS8 位單片機(jī)。有兩種液晶 顯示器，一種是 LCD1602，兩行顯示；一種是 LCD12864，還可以用于顯示曲線(xiàn)；因?yàn)楸鞠到y(tǒng)需要顯示的數(shù)據(jù)不是很多，只需顯示傳感器數(shù)據(jù)，故選用 LCD1602 液晶顯示器即可。使用液晶顯示模塊，可以對(duì)模式選擇位寫(xiě)入命令，從而調(diào)節(jié) LCD 的工作模式，分時(shí)進(jìn)行命令和數(shù)據(jù)寫(xiě)入。 方案二 采用 LCD 液晶顯示器顯示鍋爐當(dāng)前的溫度和壓力。 顯示電路選擇 方案一 顯示單元 主要由 LED 數(shù)碼管及顯示驅(qū)動(dòng)單元組成。 A/D 轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)源采用 MAX675 5V 芯片，它能提供精準(zhǔn)的 5V 參考電壓。 方案二 采用美國(guó) TI 公司的 1l通道 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 TLC2543。因此采用方案一。 （ 3）幾乎無(wú)零漂、高穩(wěn)定性、高分辨率。 T5300壓力傳感器的特點(diǎn)如下： （ 1）直 接數(shù)字量輸出，無(wú)信號(hào)傳輸損失，無(wú)信號(hào)采集誤差。 壓力傳感器的選擇 方案一 采用 MPX115 壓力傳感器完成壓力測(cè)量，經(jīng)由 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送到AT89C51 單片機(jī)中。 決策方案 溫度的采集是整個(gè)系統(tǒng)的重點(diǎn)之一，在眾多的環(huán)境監(jiān)測(cè)中， ADC590 由于成本低而用得較多，但后續(xù)電路復(fù)雜，輸出模擬信號(hào)較弱，需要進(jìn)行放大后再通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換電路得到溫度值，不僅復(fù)雜，而且提高了系統(tǒng)的功耗，降低了整個(gè)系統(tǒng)的性能。 ADC590 功能單一（僅測(cè)量溫度）、測(cè)溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等優(yōu)點(diǎn)，適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫、控溫，不需要進(jìn)行 非線(xiàn)性校準(zhǔn)?！?； （ 3） 實(shí)際報(bào)警器的分辨率可單獨(dú)設(shè)定； （ 4） 保存在 EEPROM 中，即使斷電也能夠保存； （ 5） 獨(dú)特的單總線(xiàn)接口方式，與微處理器連接時(shí)僅需要一條線(xiàn)即可實(shí)現(xiàn)與微處理器雙向通訊。 溫度傳感器的選擇 方案一 采用溫度傳感器 DS18B20 完成溫度測(cè)量，并將溫度測(cè)量值直接通過(guò)單總線(xiàn)電路輸出到 AT89C51 單片機(jī)處理，不需要 A/D 轉(zhuǎn)換電路。 方案決策 二者均可達(dá)到本設(shè)計(jì)想要的功能，但從性?xún)r(jià)比上講， AT89C51 單片機(jī)價(jià)格低廉，而 PLC 一般用在大型的控制系統(tǒng)中，價(jià)格不低廉，故不采用。 方案二 采用可編程邏輯器件 PLC 進(jìn)行數(shù)據(jù) 分析及控制， PLC 具有高可靠性和強(qiáng)抗干擾能力，豐富的 I/O 接口模塊，為了適應(yīng)各種工業(yè)控制的需要，除了一些小型 PLC 以外，采用模塊式的結(jié)構(gòu)，靈活性好。由于將多功能 AT89C51 單 片 機(jī) 8255 擴(kuò) 展 芯 片 聲音報(bào)警器 鍵盤(pán) 模 數(shù) 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 換 電 路 LCD 顯示器 信 號(hào) 放 大 電 路 壓力傳感器 溫度傳感器 繼電器 基于單片機(jī)的鍋爐防爆控制系統(tǒng) 第 4 頁(yè)（共 32 頁(yè)） 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器。此單片機(jī)是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器 ?6?。 鍋爐防 爆設(shè)計(jì)方案 第 3 頁(yè)（共 32 頁(yè)） 2 鍋爐防爆設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 圖