【正文】 警電路當(dāng)采集的溫度經(jīng)處理后超過(guò)規(guī)定溫度上限時(shí)，單片機(jī)通過(guò) 輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)三極管 D1 ，使繼電器 K1 開(kāi)啟降溫設(shè)備：當(dāng)采集的溫度經(jīng)處理后低于設(shè)定溫度下限時(shí)，單片機(jī)通過(guò) 輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)三極管 D2 ，使繼電器 K2 開(kāi)啟升溫設(shè)備。 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路所示。 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路單片機(jī)最小系統(tǒng)指的是由最基本的電路元件組成的，外接部分簡(jiǎn)單的電路就能夠獨(dú)立成一定的工作任務(wù)的單片機(jī)系統(tǒng)。計(jì)數(shù)門的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將55 ℃所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在55 ℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。溫度寄存器暫存溫度數(shù)值。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的欲置值。 DS18B20三引腳所示。這種情況下，用單片機(jī)的一個(gè)I/O口來(lái)完成DS18B20總線的上拉。DS18B20溫度傳感器只有三根外引線：?jiǎn)尉€數(shù)據(jù)傳輸總線端口DQ ，外供電源線VDD，共用地線GND。該器件將半導(dǎo)體溫敏器件、A/D轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器等做在一個(gè)很小的集成電路芯片上。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(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地位字節(jié)。 RST：復(fù)位輸入。89C51的P0、PPP3口作為輸入時(shí)都是準(zhǔn)雙向口。讀端口時(shí)實(shí)際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線，經(jīng)過(guò)某種運(yùn)算或變換后再寫回到端口鎖存器。P3口除了作為普通I/O口，還有第二功能： /RXD（串行輸入口） /TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） /T0（記時(shí)器0外部輸入） /T1（記時(shí)器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。 AT89S51引腳圖引腳功能：VCC：供電電壓。接下來(lái)詳細(xì)的介紹AT89S51單片機(jī)引腳排列及功能。 AT89S51單片機(jī)的引腳介紹AT89S51主要有PDIP封裝、PLCC封裝和TQFP封裝。 AT89S51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，AT89S51在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。與AT89C系列相比，AT89S系列的運(yùn)算速度有了很大的提高，在功能上新增加了雙數(shù)據(jù)指針、定時(shí)監(jiān)視器等，能更好地滿足各種不同的應(yīng)用需要。 芯片的選型ATMEL公司是世界上高級(jí)半導(dǎo)體產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和行銷的領(lǐng)先者，產(chǎn)品包括了微處理器、可編程邏輯器件、非易失性存儲(chǔ)器、安全芯片、混合信號(hào)及RF射頻集成電路。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。 單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯 片上。而個(gè)人電腦中也會(huì)有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。 單片機(jī)比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。目前，高端的32位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過(guò)300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開(kāi)發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。隨著 INTEL i960系列特別是后來(lái)的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開(kāi)始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)。早期的單片機(jī)都是8位或4位的。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來(lái)。 單片機(jī)的介紹和芯片的選型 單片機(jī)簡(jiǎn)介單片機(jī)也被稱為微控制器（Microcontroller Unit），是微型計(jì)算機(jī)中的一類是將CPU、存儲(chǔ)器、總線、I/O接口電路集成在一塊大規(guī)模集成電路芯片上。其次是根據(jù)功能以及技術(shù)指標(biāo)的要求，確定系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。目標(biāo)任務(wù)即系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)的功能以及指標(biāo)。所以接下來(lái)采取爐膛溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。 系統(tǒng)中將通過(guò)串口通訊連接PC機(jī)存儲(chǔ)溫度變化時(shí)的歷史數(shù)據(jù)，以便觀察整個(gè)溫度的控制過(guò)程及監(jiān)控溫度的變化全過(guò)程。三個(gè)數(shù)碼管即時(shí)顯示爐膛溫度，精確到小數(shù)點(diǎn)一位。當(dāng)爐膛溫度下降到上限溫度以下時(shí)，停止降溫。設(shè)計(jì)的爐膛溫度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基本的溫度控制功能：當(dāng)爐膛溫度低于設(shè)定下限溫度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)加熱繼電器加溫，使?fàn)t膛溫度上升，同時(shí)綠燈亮。能串接多個(gè)數(shù)字溫度傳感器DS18B20進(jìn)行范圍的溫度檢測(cè)。數(shù)字溫度傳感器DS18B20只用一個(gè)引腳即可與單片機(jī)進(jìn)行通信，大大減少了接線的麻煩，使得單片機(jī)更加具有擴(kuò)展性。 爐膛溫度控制系統(tǒng)這類控制對(duì)象慣性大,滯后現(xiàn)象嚴(yán)重,存在很多不確定的因素,難以建立精確的數(shù)學(xué)模型,從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)性能不佳,甚至出現(xiàn)控制不穩(wěn)定、失控現(xiàn)象。壓力輸出值+主調(diào)節(jié)器副調(diào)節(jié)器執(zhí)行器控制對(duì)象 前饋 燃料變送蒸汽壓力變送壓力給定值蒸汽流量主環(huán)壓力控制根據(jù)蒸汽壓力與設(shè)定值的偏差來(lái)調(diào)節(jié)燃料量以保證壓力的穩(wěn)定。因此，控制蒸汽壓力，是安全生產(chǎn)的需要，是維持負(fù)荷設(shè)備正常工作的需要，也是保證燃燒經(jīng)濟(jì)性的需要。在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，蒸汽壓力降低，說(shuō)明負(fù)荷設(shè)備的蒸汽消耗量大于鍋爐的蒸發(fā)量。蒸汽壓力過(guò)或過(guò)高，對(duì)于金屬導(dǎo)管和負(fù)荷設(shè)備都是不利的。因此將送風(fēng)調(diào)節(jié)器的輸出作為前饋信號(hào)，送到爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)回路的引風(fēng)調(diào)節(jié)器，使送風(fēng)量變化時(shí)引風(fēng)量也立即變化，以解決滯后問(wèn)題。++++ K送風(fēng)量風(fēng)量 負(fù)壓給定 +壓力PID引風(fēng)擋板 爐膛 壓力變送器 負(fù)壓當(dāng)負(fù)荷增大時(shí)，需要利用調(diào)速電機(jī)增大煤量。所以爐膛負(fù)壓必須進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，將其穩(wěn)定在規(guī)定的范圍內(nèi)。負(fù)壓過(guò)大，漏風(fēng)嚴(yán)重，總的風(fēng)量增加，煙氣熱量損失增大，同時(shí)引風(fēng)機(jī)的電耗增加，不利于經(jīng)濟(jì)燃燒。因此，系統(tǒng)具有延時(shí)，而且系統(tǒng)存在著較大的干擾．綜上所述，汽包水位系統(tǒng)是一個(gè)具有大的擾動(dòng)和非線性特性的滯后系統(tǒng)。另一個(gè)是由于爐體內(nèi)影響汽水變化的對(duì)流管柬的物理特性變化引起的，所以，水位系統(tǒng)是一個(gè)慢時(shí)變系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)汽包水位控制系統(tǒng)時(shí)，可不考慮燃料擾動(dòng)和汽包壓力擾動(dòng)對(duì)水位的影響，而只考慮給水量擾動(dòng)和蒸汽負(fù)荷擾動(dòng)對(duì)水位的影響，特別是虛假水位的影響．汽包水位控制系統(tǒng)中存在薅個(gè)難點(diǎn)：一個(gè)是蒸汽負(fù)荷變化造成的虛假水位現(xiàn)象；當(dāng)給水量穩(wěn)定時(shí)，蒸汽量階躍增大。對(duì)于一般的中高型鍋爐，當(dāng)負(fù)荷變化10％時(shí)，虛假水位可達(dá)3040ram。這種現(xiàn)象稱為“虛假水位”．蒸氣流量擾動(dòng)時(shí)，水位變化的動(dòng)態(tài)特性可用傳遞函數(shù)來(lái)表示：（）其中：——飛升速度，即在蒸汽流量變化單位流量時(shí)水位的變化速度； ——響應(yīng)曲線的放大系數(shù)； ——響應(yīng)曲線的時(shí)間常數(shù)。實(shí)際顯示的水位變化為與的疊加，即表達(dá)式=+。2. 汽包水位在蒸汽流量擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性，即干擾通道的動(dòng)態(tài)特性．當(dāng)蒸汽流量D突然增加，在燃料量不變的情況下，從鍋爐的物料平衡關(guān)系來(lái)看，蒸汽量D大于給水量W，設(shè)此時(shí)的水位變化為。用傳遞函數(shù)來(lái)描述時(shí)，近似于一個(gè)積分環(huán)節(jié)和純滯后環(huán)節(jié)的串聯(lián)，可表示為： （）其中：——飛升速度，給水流量變化單位流量時(shí)水位的變化速度； ——純滯后時(shí)間，s。H是水位的實(shí)際變化。1． 汽包水位在給水流量作用下的動(dòng)態(tài)特性，即控制通道特性．由于給水溫度要比汽包內(nèi)飽和水的溫度低，所以給水流量增加后，需從原有飽和水中吸取部分熱量，使水位下汽包容積減小。此外決定汽包水位的還有汽包中(泡括循環(huán)水管)儲(chǔ)水量的多少、水位下汽包容積與鍋爐的負(fù)荷、蒸汽壓力、爐膛熱負(fù)荷等都有關(guān)。鍋爐水位自動(dòng)控制的任務(wù)是控制給水流量，使其適應(yīng)蒸發(fā)量的變化，維持汽包水位在允許的范圍內(nèi)。尤其是大型鍋爐，例如，30萬(wàn)KW機(jī)組的鍋爐蒸發(fā)量為1024t/h，而汽包的容積較小，一旦控制不當(dāng)，則會(huì)在十幾秒內(nèi)使汽包內(nèi)的水全部汽化，造成嚴(yán)重的事故。水位過(guò)高會(huì)導(dǎo)致蒸汽帶水進(jìn)入過(guò)熱器并在過(guò)熱器管內(nèi)結(jié)垢，影響傳熱效率，嚴(yán)重的將引起過(guò)熱器爆管。燃燒控制系統(tǒng)泡括:蒸汽壓力控制系統(tǒng)、爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)和爐膛溫度控制系統(tǒng)。 燃煤鍋爐系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)方案在熱電廠中，以單位機(jī)組為控制對(duì)象，可以討論的控制系統(tǒng)有，鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)、燃燒過(guò)程控制系統(tǒng)以及過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)，過(guò)熱蒸汽溫度控制又泡括過(guò)熱蒸汽溫度控制和再熱蒸汽溫度控制。循