【正文】 感謝所有關(guān)心和幫助過我的人們！ 。他們給予了我最為寶貴的幫助，指導(dǎo)我完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。他 嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成當(dāng)中他給予了我巨大的幫助。這次設(shè)計(jì)對這點(diǎn)真是深有感觸，學(xué)海無涯，惟有以踏實(shí)的態(tài)度求學(xué)、認(rèn)知，我們才會(huì)有所獲 。這次設(shè)計(jì)中，研究比較了各種壓力、溫度傳感器，知道了各種傳感器的優(yōu)劣和他們的所需要的補(bǔ)償放大電路。 對于傳感器的了解加深了是此次設(shè)計(jì) 中最大的收獲。通過查閱資料、期刊了解到：換熱器是實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞的節(jié)能設(shè)備，在石油化工、冶金及空調(diào)制冷等行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用，換熱機(jī)組是當(dāng)前非常新的課題，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)正在制定中。 通過此次設(shè)計(jì)不僅復(fù)習(xí)、鞏固和加深了對所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的理論知識(shí)，而且開闊了視野。變頻調(diào)速的實(shí)現(xiàn)過程如下： 第一步：設(shè)置輸入端子 X X X3 為多檔轉(zhuǎn)速的信號(hào)輸入端；將 H15 功能預(yù)置為“ 1”、 H－ 16 功能預(yù)置為“ 2”、 H17 功能預(yù)置為“ 3”，則輸入端子X X X3 即成為檔位轉(zhuǎn)速控制端子。 313補(bǔ)水泵調(diào)節(jié)電路 表 33地址選擇對應(yīng)表 輸出 狀態(tài) Z0Y0X0 Z0Y0X1 Z0Y1X0 Z0Y1X1 Z1Y0X0 Z1Y0X1 Z1Y1X0 Z1Y1X1 接口 地址 60FFH 62FFH 64FFH 66FFH 68FFH 6AFFH 6CFFH 6EFFH 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)檔位劃分之后，這時(shí)就需要通過變頻調(diào)速電路設(shè)定各檔位對應(yīng)的工作頻率。采用微處理器編成的正弦波脈寬調(diào)制 (SPWM)方法，電流輸出波形近似正弦波，故可用于驅(qū)動(dòng)普通型交流異步電機(jī)或變頻專用電機(jī)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。變頻器就是利用變頻調(diào)速技術(shù)開發(fā)的典型產(chǎn)品，兼有調(diào) 頻調(diào)壓兩種功能，通常稱為 VVVF (Variable Voltage Variable Frequency)變頻器，也稱為交 直 交變頻器。由于異步電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速與輸入電源的頻率成正比關(guān)系，所以改變輸入電源的頻率就改變了電機(jī)的同步調(diào)速，這就達(dá)到交流電機(jī)的調(diào)速要求。對水泵類采用變頻調(diào)速的方法改變其流量，節(jié)電率很高。圖中電路主要由集成運(yùn)放LM741C 及附屬電阻構(gòu)成，其電壓增益 Au=（ 1+RuF/Ru2） =2，經(jīng)該電路放大后，0～ 5V 的模擬電壓放大為 0～ 10V 控制電壓，然后直接控制調(diào)節(jié)閥的開啟，實(shí)現(xiàn)溫度控制。 圖 310 DAC0832控制電路 00H 80H FFH 輸出數(shù)字量 0 5 圖 311 數(shù)字 量與輸出電壓關(guān)系 數(shù)字量經(jīng) DAC0832 轉(zhuǎn)換電路之后轉(zhuǎn)換為 0～ 5V 的模擬電壓。然后，單片機(jī)調(diào)節(jié)信號(hào)進(jìn)入 D/A 轉(zhuǎn)換電路。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥或溫控閥N1 N2C s 21 μ FC s 11 μ FQ13 D G 4LSS P E A K E R+ 5vR s 27 50R s 17 50P or t第三章 硬件電路的設(shè)計(jì) 25 都是供熱系統(tǒng)中流量調(diào)節(jié)的最主要的設(shè)備，其它都是其輔助 設(shè)備。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥由閥體、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和變送器組成。 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是適用于計(jì)算機(jī)監(jiān)控 系統(tǒng)中進(jìn)行流量調(diào)節(jié)的設(shè)備。電路便在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間反復(fù)振蕩，并在輸出端輸出矩形脈沖。由于電路的對稱性，這一過程和 Cs1 充電而 Cs2 放電過程相似。因同時(shí)經(jīng) Rs1 和Rs2 兩條支路充電，充電較快， u2i 首先上升到 N2 的閥植電壓 UTH ，使 u2o 迅速跳變?yōu)榈碗娖剑?u1o 迅速跳變 至高電平，電路進(jìn)入第二暫穩(wěn)態(tài)。 由于電路處于放大狀態(tài)，如果在 t=t0 時(shí)刻， u1i 有微小的正跳變，由于電路的正反饋?zhàn)饔?，則必然使 u1o \u2i 迅速跳變?yōu)榈碗娖剑?u2o 迅速跳變?yōu)楦唠娖?，電路進(jìn)入第一暫穩(wěn)態(tài) 。為此，可通過設(shè)置適當(dāng)?shù)钠?電壓，使它的數(shù)值介于開門電平和關(guān)門電平之間，使反相器靜態(tài)時(shí)工作在放大狀態(tài)。 報(bào)警電路 報(bào)警電路采用聲光報(bào)警電路，電路圖如 39 第三章 硬件電路的設(shè)計(jì) 24 圖 39 聲光報(bào)警電路 上圖為 TTL 門電路構(gòu)成的聲報(bào)警電路多諧振蕩器，它是由兩個(gè)反相器 NN2經(jīng)耦合電容 Cs Cs2 連接起來的正反饋振蕩電路。 該模塊執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制電路和補(bǔ)水泵調(diào)節(jié)電路兩個(gè)部分。 38 鍵盤顯示電路 調(diào)控執(zhí)行模塊 該部分主要介紹控制系統(tǒng)的調(diào)控執(zhí)行模塊，該模塊 主要由報(bào)警電路、 D/A轉(zhuǎn)換器、調(diào)節(jié)閥驅(qū)動(dòng)電路、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、以及變頻器和水泵組成。其中， PB 口輸出段選碼， PA 口輸輸出為選碼， PC 口為輸入狀態(tài)。 第三章 硬件電路的設(shè)計(jì) 23 二、鍵盤 鍵 盤是與顯示器一起采用 8155 擴(kuò)展 I/O 接口而成的，總共有四個(gè)按鍵，用來控制四組數(shù)據(jù)的顯示。從計(jì)算機(jī)的工作過程來看，在一個(gè)瞬間只有一個(gè)字符顯示，而其他位都是熄滅的，但因?yàn)槿搜鄣囊曈X滯留，這種動(dòng)態(tài)變化是覺察不到的。即從段選線 I/O 接口上按位次分別送所要顯示字符的段選碼，在位選控制位上也按相應(yīng)的次序分別選通相應(yīng)的顯示位，選通的位就顯示相應(yīng)字符，并保持幾秒鐘的延時(shí)，未選通位不顯示字符。七段 LED 共陰極段碼如表 32 第三章 硬件電路的設(shè)計(jì) 22 圖 37 七段 LED顯示器引腳 表 32 七段 LED 共陰極段碼 字符 共陰極段碼 字符 共陰極段碼 0 3FH A 77H 1 06H B 7CH 2 5BH C 39H 3 4FH D 5EH 4 66H E 79H 5 6DH F 71H 6 7DH H 76H 7 07H P 73H 8 7FH U 3EH 9 6FH 滅 00H LED 顯示器的顯示方式由靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種 顯示方法，在這選用動(dòng)態(tài)顯示。 LED 顯示器是由發(fā)光二極管顯示子段組成的顯示器件，在單片機(jī)系統(tǒng)中通常使用的是七段碼 LED 顯示器，這種顯示器有共陰極和共陽極兩種，此次設(shè)計(jì)選用共陰極 LED 顯示，如圖 36 所示 圖 36 共陰極發(fā)光二極管 通常的七段碼顯示器中有 8 個(gè)發(fā)光二極管，一個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)，常用的七段 LED 顯示器的管腳如圖 37 所示。 第三章 硬件電路的設(shè)計(jì) 21 單片機(jī)與 LED 顯示基鍵盤接口電 路設(shè)計(jì) （一） 人際交互模塊包括顯示和鍵盤兩部分。 STC89 系 列單片機(jī)高速 (最高時(shí)鐘頻率 90MHz)，低功耗，在系統(tǒng) /在應(yīng)用可編程 (ISP， IAP)，不占用戶資源。 STC89 系列單片機(jī)是 MCS51 系列單片機(jī)的派生產(chǎn)品。 本設(shè)計(jì)中共有 4 路模擬信號(hào)需要進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，而 ADC0804 是單路輸入，因此需要擴(kuò)展多路模擬開關(guān)，選擇了 8路模擬開關(guān) CD4051，引腳圖如 35， DC0804電壓輸入與數(shù)字輸出的關(guān)系如表 31 所示： 第三章 硬件電路的設(shè)計(jì) 19 圖 35 CD4051引腳圖 A 表 31 電壓輸入與數(shù)字輸出的關(guān)系 十六進(jìn)制 二進(jìn)制 與滿刻度的比率 相對電壓 VREF= F 1111 15/16 15/256 E 1110 14/16 14/256 D 1101 13/16 13/256 C 1100 12/16 12/256 B 1011 11/16 11/256 A 1010 10/16 10/256 9 1001 9/16 9/256 8 1000 8/16 8/256 7 0111 7/16 7/256 6 0110 6/16 6/256 5 0101 5/16 5/256 4 0100 4/16 4/256 3 0011 3/16 3/256 2 0010 2/16 2/256 1 0001 1/16 1/256 0 0000 0 0 第三章 硬件電路的設(shè)計(jì) 20 例如： VIN=3V，由上表可知 +=3V為 10010110B=96H。由以上電路圖可知， ADC0804 轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線，接到 8051 的 P0 口處，由8051 的 判斷 ADC0804 轉(zhuǎn)換是否完成。 由于 ADC0804 的參考電壓為 ，則 9腳處必須接一個(gè)穩(wěn)壓管，為保證穩(wěn)壓管輸出電壓精確，并聯(lián)一個(gè)可變電阻，調(diào)整 W3，并測量 9 腳處的電壓，使輸出恒 ，穩(wěn)壓管采用 型號(hào)，其反相電流為 20mA。溫度的量化誤差為 1/2 100/255=℃。 20腳 電源供應(yīng)以及作為電路的參考電壓。 9腳輔助參考電壓。 7 腳 差動(dòng)模擬電壓輸入，輸入單端電壓時(shí)， VIN接地，而差動(dòng)輸入 4時(shí)，直接接入 VIN+、 VIN。當(dāng)回到高電平時(shí)轉(zhuǎn)換正式開始。為高電平時(shí)， DB0DB7 處于高阻態(tài)，為低電平時(shí)，數(shù)據(jù)才會(huì)輸出。 ADC0804 引腳電路圖如下所示： 圖 34 ADC0804 外圍電 路 管腳作用如下： 1 /CS 腳芯片選擇信號(hào)，低電平有效。 ADC0804 是 8 位 COMS 逐次比較型的 A/D 轉(zhuǎn)換器，三態(tài)鎖定輸 出，存取時(shí)間為 135us，分辨率是 8 位，總誤差是177。 A/D 轉(zhuǎn)換的類型很多，目前應(yīng)用最廣泛的有三種類型：逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器、雙斜率積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器以及 V/F 變換式 A/D。 。 第三章 硬件電路的設(shè)計(jì) 17 ③ 零位溫度偏移調(diào)節(jié) VR1 用于偏移調(diào)整，半導(dǎo)體壓阻電橋零位溫度特性約為177。由運(yùn)放 A A2組成第一級(jí)放大，放大系數(shù)為 33，正義公式為： 332112 ?? RR ，則 R2/R1=16 取 R1=10k? ，則 R2=160kΩ。因此，圖中 2VR 用 于增益調(diào)整。因此取 0E =15V， MCkR 1,27 10 ??? ，由 10,CR構(gòu)成電源濾波電路。由于電橋阻值大，必須有較帶高的電壓才能獲得 的工作電流。設(shè)置溫度為120℃時(shí)對應(yīng)電壓為 5V，后面的放大電路可實(shí)現(xiàn)放大功能，增益公式為： 第三章 硬件電路的設(shè)計(jì) 15 Au=1+ 2 ?RRF 為實(shí)現(xiàn)增益 ，設(shè)置 3RF 為 9k，則 2R 為 3k， kRFRR 3//21 ?? 圖 32 LM35工作電路 壓力傳感器 圖 33 壓力傳感器工作電路 第三章 硬件電路的設(shè)計(jì) 16 壓力傳感器采用了恒流驅(qū)動(dòng)方式半導(dǎo)體應(yīng)變電橋 P5000103G，連接電路如圖所示： ① 恒流源電路 P5000— 103G 電橋電阻約為 ，工作電流 。 LM35 時(shí)電壓輸出型集成溫度傳感器，特點(diǎn)：可直接校正攝氏溫度；線形溫度系數(shù)為 +℃；溫度范圍為 55—— +150℃：最適宜用于遙控：低成本化；工作電壓范圍為 4—— 30V；輸出阻抗在 1mA負(fù)載時(shí)為 ；非線性小于 ? 1/4℃。 177。 傳輸穩(wěn)定性/(mV/V) TA=+25℃ 177。 傳感器增益/(mV/℃ ) Tmin≦TA≦Tmax + + + 負(fù)載穩(wěn)定性/(mV/mA) TA=+25℃ 177。 電源電壓 /V +35～－ 輸出電壓 /V +6～－ 輸出電流 /mA 10 工作溫度 /℃ — 55～ 150 非線性 /℃ Tmin≦TA≦Tmax 177。 177。 177。 177。 溫度傳感器電路 由上一章溫度傳感器的論證可知，此設(shè)計(jì)選用了集成溫度傳感器。 ：長 54cm，直徑 ： 1140℃ ：長 ： ： 6Kg ： ISI750PDBC ：敞開式循環(huán)冷卻水 0170M/H，封閉式循環(huán)冷卻水 0340M/H 數(shù)據(jù)采集模塊 數(shù)據(jù)采集模塊 由溫度、壓力傳感器和 A/D 轉(zhuǎn)換部分組成。 高壓靜電場還能破壞垢分子見的電子結(jié)合力，改變其晶體結(jié)構(gòu)，促使硬垢疏松，加之通過靜電處理，將會(huì)增大水偶極子的偶極矩，增強(qiáng)其與鹽類離子的水結(jié)合力，從而使已產(chǎn)生的水垢能逐漸剝蝕，脫落。 綜上所述，選換熱器如下： ⑴ 板式流程 — 30B 1 401 40XX ⑵ 換熱器外形尺寸：壓板寬 *高 *換熱器厚度： 480*1326*549mm 換熱器重量： 650Kg 換熱器板片材質(zhì)： 304 316 不銹鋼 換熱器墊片材