【正文】 本設計中 ， 傳感器的選擇是非常重要的 ， 傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可 用輸出信號的器件或裝置 ， 它通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成 ， 它的性能直接影響到整個檢測系統(tǒng) ， 對檢測精確度起著重要的作用。還有非前者用軟件來識別和產(chǎn)生代碼，后者則用鍵盤來識別，鍵盤處理程序?qū)崿F(xiàn)對鍵盤的管理，顯示具體見下圖。鍵盤可分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤兩種。動態(tài)顯示的亮度與導電電流有關，也與點亮時間和間隔時間比例有關。這種方法中，顯示器件分時工作，每次只能有一個器件顯示，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象，所以，仍感覺到 所有的器件都 “ 同時 ” 顯示。這種顯示器顯示方式的每一個七位顯示器需要一個八位輸出控制，我的設計就是采用的就是靜態(tài)顯示。所謂的靜態(tài)顯示是由單片機一次輸出后就能顯示后就能保持，直到下次送新的顯示模式為止。 在微型機系統(tǒng)中， LED常用的顯示方法有兩種。用 LED 是因為它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、光電轉(zhuǎn)換效能高、壽命長的特點。下圖為 ADC0809 芯片的引腳圖。 ADC0809 芯片的引腳圖如圖 26 所示。ADC0809 是 8 位 8 通路逐次逼近式 A／ D轉(zhuǎn)換器，輸入電壓在 (O～ 5)V，最大不可調(diào)誤差小 177。總共需要重復這種過程 n次。 依照此方法從低到高依次進行比較 。 其工作 步驟 是：比較開始時，首先對二進制計數(shù)器的最高位置 “1” ，然后進行轉(zhuǎn)換 和 比較判斷。 ④ 非線性誤差。數(shù)字變化量是滿刻度時，達到終值 177。 在 校準前提下有效刻度內(nèi)模擬量的輸出與理論值之差，用 ISB來表示和該偏差相對滿刻度的百分比 。 信號的敏感程度 數(shù)字量的數(shù)位表示 ， 分辨率為 n 位的 D／ A 轉(zhuǎn)換器，可以對滿量程的 1／ 2n的增量做出 反饋 。就 8位 D／ A 轉(zhuǎn)換器而言，每一數(shù)字輸入位所代表的輸出模擬量是其相鄰的 2倍，這樣就組成二進制數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換器。加權(quán)電阻解碼網(wǎng)絡各支路的電阻值與二進制數(shù)據(jù) D7～ DO 的 “ 權(quán) ” 相對應，“ 權(quán) ” 大的電阻值小， “ 權(quán) ” 小的電阻值大。輸入二進制數(shù)據(jù) D7～ DO 控制 電子開關組，當某 一位為 “1” 時，則電子開關閉合，基準電壓 Vin 接電阻解碼網(wǎng)絡，使μ AEV+I Φ結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號 基本電路a ) b)EU 0ceIcR LNNPa)結(jié)構(gòu)示意圖 b)基本電路μ AEV+I Φ結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號 基本電路a )b)EU 0ceIcR LNNPa)結(jié)構(gòu)示意圖 b)基本電路攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 系統(tǒng)硬件設計 10 某一支路電阻上有電流流過。 D／ A 轉(zhuǎn)換基本原理 D／ A 轉(zhuǎn)換器的功能是將 數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號 。由上至下的第一個位置為水位上限報警線，即當水位高于此位置時，開水房控制系統(tǒng)就會自動報警，提醒工作人員注意，加水電磁閥有可能出故障；第二個位置是自動停止加水線，即當水位高于此位置時，控制系統(tǒng)會自動關閉加水電磁閥，停止加水；第三個位置是自動加水線，即當水位低于此位置時，控制系統(tǒng)會自動接通加水電磁閥，開水加水；第四個位置是水位下限報警線，即當水位低于此位置時，開水房控制系統(tǒng)就會自動報警，提醒工作人員注意，加水電磁閥可 能出故障。 水位檢測是通過四對高亮二極管和光敏三極管分別安裝在四個不同的位置，由上至下四個輸出端口分別接單片機的 、 、 、 口，實時對鍋爐里的水位進行檢測。只不過原理正好相反 ,當有電流導體內(nèi)部產(chǎn)生光電流 ,照射在 PN結(jié)上 ,在內(nèi)部產(chǎn)生光電流 , 它具有體積小、功耗低、壽命長、響應快、機械強度高等優(yōu)點，并能和集成電路相匹配。 光敏三級管是由高亮二極管進行發(fā)光 的 , 高亮二極管是一種把電能轉(zhuǎn)變成光能的半導體器件。 光敏二極管 的作用 就把光信號轉(zhuǎn)換成了電信號。 采用的是四對高亮二極管和光敏三極管所組成的液位傳感器，這種液位傳感器如下圖 1 2 3 4ABCD4321DCBALED1K1KGND設 計班 級指導教師日 期遼寧工程技術(shù)大學電氣與控制工程學院曹 德 寶自動化 0 3 6閻 馨2020 年 6 月 24 日鍋爐液位控制系統(tǒng) 圖 液位傳感器 由圖 可知，液位傳感器的主要元件是 高亮二極管和光敏三極管 ,它們都屬于光電元件 ,光電元件主要采用的是 光電效應 ,光電效應分外光電效應、內(nèi)光電效應和光生伏特效應 , 光電效應的原理是 PN 結(jié)加反向電壓時，反向電流的大小取決于 P 區(qū)和 N 區(qū)中少數(shù)載流子的濃度，當光照 PN結(jié)時，光子能量 h大于材料的禁帶寬度，在 PN 結(jié)及其附近產(chǎn)生光生電子、空穴對，從而使 P區(qū)和 N 區(qū)少數(shù)載流 子濃度增加， 載流子 在外加反向電壓和 PN 結(jié)內(nèi)電場作用下定向運動，分別在兩個方向上渡越 PN結(jié)，使反向電流明顯增攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 系統(tǒng)硬件設計 9 大。 液位傳感器設計 在鍋爐液位控制系統(tǒng)中 ,傳感器的選擇是非常重要的 ,傳感器是能感受規(guī)定的被測量 ,并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置 ,它通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成 ,它的性能直接影響到整個檢測系統(tǒng) ,對檢測精確度起著重要的作用。 Pin29: 當訪問外部程序存儲器時 ,此腳輸出負脈沖選通信號， PC 的 16 位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在 P0 和 P2 口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到 P0 口上，由 CPU 讀入并執(zhí)行。 而且 當訪問外部程序存儲器， ALE 會跳過一個脈沖。 8 0 5 1R E S E TR E S E T 8 0 5 1V c c V c cS W2 2 u1 K91 K4 7 0 R2 2 u9上 電 自 動 復 位 手 動 復 位 電 路 圖 復位電路 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 系統(tǒng)硬件設計 8 Pin30:ALE/ 當訪問外部程序器時， ALE(地址鎖存 )的輸 出用于鎖存地址的低位字節(jié)。初始復位將 不改變 RAM 的狀態(tài)， 8051 的初始態(tài)如下 ： 表 寄存器初始狀態(tài) 特殊功能寄存器 初始態(tài) 特殊功能寄存器 初始態(tài) ACC PSW 07H DPL IP IE TMOD SCON P0P3 00H 00H 00H 00H xxx00000B 0x00000B 00H xxxxxxxxB 1111111B B SP TH0 TL0 TH1 TL1 TCON SBUF PCON 00H 07H 00H 00H 00H 00H 00H 00H 0xxxxxxxB 8051 的復位方式 分為手動和自動復位。 程序計數(shù)器 PC 將 指向 0000H， P0P3 輸出口為高電平，堆棧指鐘寫入 07H，其 它專用寄存器清 “0” 。 在對單片機設計中， P0 口作為程序存儲器擴展口，且是擴展并行輸入 /輸出接口的接口，另外也作為模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)傳輸口 ,P2 口為程序存儲器擴展口的高八位地址總線口， P1口為輸入 /輸出口。本設計采用外部時鐘電路 及 外接晶振和電容組成振蕩器。 8051 的時鐘 可分為 兩種方式 ： 一種 為 片內(nèi)時鐘振蕩方式，但需在 18 和 19 腳外接石英晶體 (212MHz)和振蕩電容 ,振蕩電容的值一般取 10p30p。 Pin19:時鐘 XTAL1 腳，片內(nèi)振蕩電路的輸入端。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12ABCD121110987654321DCBAT i t l eN u m b e r R e vi s i o nS i z eA1D a t e : 2 4 J u n 2 00 7 S he e t o f F i l e : E : \ 曹德寶 \ 大圖 \ B a c k up of B A C K U P ~ 1 4. D D BD r a w n B y :E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D108 05 1 圖 8051引腳圖 上圖是 8051 的引腳配置， 40 個引腳中，正電源 一根， 地線 一 根，石英振蕩器的時鐘線兩根， 4組 8位共 32 個 I/O口， P3 與 中斷口線 P3 口線 復用 。 系統(tǒng)的原理是采用液位式傳感器測量鍋爐液位值 ,通過單片機的轉(zhuǎn)換與分析在 LED上顯示及輸出控制 。 CPU 是它的核心設備 ,從功能上看 ,CPU 包括兩個部分 :運算器和控制器 ,它控制執(zhí)行裝置 C P U LED 顯示 報警裝置 傳感器 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 系統(tǒng)硬件設計 6 執(zhí)行對輸入信號的分析和處理。其代表就是 8051。它是在 MCS48系列的基礎上發(fā)展的高性能的 8位單片機。 而本設計主要是對液位進行控制 ,下圖是鍋爐液位控制系統(tǒng) 圖 基于單片機的鍋爐液位控制系統(tǒng) 由上圖可觀察到傳感器通過對液面、溫度和壓力進行測量，輸出模擬信號，再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器把輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過 8051 單片機的運算控制，在通過LED 進行顯示 ,通過報警裝置進行報警 ,報警顯示之后再通過對閥門的開啟實 現(xiàn)對鍋爐的液位進行調(diào)節(jié)控制 ,閥門的驅(qū)動設備是電動機。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 系統(tǒng)硬件設計 5 2 系統(tǒng)硬件設計 鍋爐自動控制包括對鍋爐的液位，壓力，溫度等的控制，本 設計主要 介紹鍋爐的液位控制。第三章著重介紹了本設計所使用的傳感器 ,因為傳感器的性能在整個系統(tǒng) 中起著非常重要的作用 ,尤其對檢測精確度起著重要的作用 ,在其中我重點介紹了液位傳感器 ,光電式傳感器和壓電式傳感器。由上至下的第一個位置為水位上限報警線，即當水位高于此位置時，開水閥控制系統(tǒng)就會自動報警，提醒工作人員注意，加水電磁閥有可能出故障；第二個位置是自動停止加水線，即當水位高于此位置時，控制系統(tǒng)會自動關閉加水電磁閥，停止加水；第三個位置是自動加水線，即當水位低于此位置時，控制系統(tǒng)會自動接通加水電磁閥，開水加水；第四個位置是水位下限報警線，即當水位低于此位置時，開水房控制系統(tǒng)就會自動報警，提醒工作人員注意 ，加水電磁閥可能出故障。 系統(tǒng)軟件總體方案 水位檢測通過四對高亮二極管和光敏三極管所組成的液位傳感器分別安裝在四個不同的位置，由上至下四個輸出端口分別接單片機的 、 、 、 ，對鍋爐里的水位進行檢測。還采用了光電傳感器和電壓式傳感器來對鍋爐溫度壓力進行測量，因此我們所提到的鍋爐常用于供暖而不是工業(yè)上的燃燒鍋爐。通過 LED現(xiàn)實 出來。并通過四對傳感器分別安裝在鍋爐四個不同位置來測量鍋爐液位。使用 3 位七段 LED 顯示液位、溫度、壓力等數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的安全控制，及時報警。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 1 緒論 4 研究方案及預期結(jié)果 本設計采用 8051 單片機為核心，及相關硬件來實現(xiàn)鍋爐水位控制系統(tǒng)。 本文采用 8051 單片機作為核心來對鍋爐水位進行自動控制。使用單片機控制不僅具有體積小、安裝方便，功能較齊全等優(yōu)點，而且應用前景廣、具有很高的性價比。測量溫度采用光電耦合器實現(xiàn)光電隔離，方便人員對液位系統(tǒng)的控制且穩(wěn)定性較好。 使用單片機控制來實現(xiàn)鍋爐水位控制系統(tǒng)的實現(xiàn)具有