【正文】 一代單片微機，大致經(jīng)歷了三代。8051系列泛指所有公司（也包括INTEL公司）生產(chǎn)的以8051為核心單元的所有單片微機。8051是美國INTEL公司在1980年推出的MCS51系列的第一個成員，MCS是INTEL公司的注冊商標。它既可用于工業(yè)自動控制等場合，又可用于機電一體化產(chǎn)品、智能儀器、測量儀器、醫(yī)療儀器、家用電器等領(lǐng)域，在過程控制、計算機網(wǎng)絡(luò)及通訊等方面得到廣泛應(yīng)用。通用計算機系統(tǒng)以發(fā)展海量高速數(shù)值計算為己任，不必兼顧控制功能，其數(shù)據(jù)總線寬度不斷更新，迅速從8位、16位過渡到32位、64位，不斷完善其通用操作系統(tǒng)，突出發(fā)展海量高速數(shù)值計算能力，并在數(shù)據(jù)處理、模擬仿真、人工智能圖像處理、多媒體、網(wǎng)絡(luò)通信中得到了廣泛的應(yīng)用；單片機則以面向?qū)ο蟮膶崟r控制為己任，目前仍以8位機為主流，不斷增強控制能力，降低成本，減小體積，改善開發(fā)環(huán)境，以空前的速度迅速而廣泛地取代經(jīng)典電子系統(tǒng)。二十世紀七十年代單片機的出現(xiàn)是近代計算機技術(shù)發(fā)展史上的一個重要里程碑，因為單片機的誕生標志著計算機正式形成了通用計算機系統(tǒng)和嵌入式計算機系統(tǒng)兩大分支。3．設(shè)計原理與芯片介紹 設(shè)計原理 單片機 單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫MCU來表示單片機，單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。 (7) 保存文檔和報表輸出。 (6)電氣檢查。 (5) 對布局布線后的元件進行調(diào)整。該過程實際就是畫圖的過程。設(shè)計者可以根據(jù)元件之間的走線等關(guān)系，對元件在工作平面上的位置進行調(diào)整、修改，并對元件的編號、封裝進行定義和設(shè)定，為下一步工作打好基礎(chǔ)。 (3) 在圖紙上放置元件。 (2) 設(shè)置原理圖圖紙大小以及版面。用戶可以以用工作區(qū)面板右上部分的小按鈕移動、修改或修剪面板，單擊相應(yīng)的面板標簽還可以顯示、隱藏或切換工作面板窗口。在無編輯對象打開的情況下，工作區(qū)將自動顯示為系統(tǒng)默認主頁，主頁內(nèi)列出了常用的任務(wù)命令，單擊即可快捷啟動相應(yīng)工具模塊。：系統(tǒng)工具欄位于系統(tǒng)菜單下方，由快捷工具按鈕組成，單擊此處按鈕等同于選擇相應(yīng)菜單命令。：瀏覽器工具欄位于 Altium Designer 界面的上方右側(cè)，由瀏覽器地址編輯框、后退快捷按鈕、前進快捷按鈕、回主頁快捷按鈕和個人喜好快捷按鈕組成。 Altium designer 五大模塊簡介： ：位于Altium Designer ，啟動 Altium designer ，系統(tǒng)顯示“DXP”、“File”、“View”、“Project”、“Window”和“Help”基本操作菜單項，用戶使用這些菜單項內(nèi)的命令選項可以設(shè)置 Altium Designer 中的系統(tǒng)參數(shù)，新建各類項目文件，啟動對應(yīng)的設(shè)計模塊。 Altium Designer 除了全面繼承包括Protel 99SE、Protel DXP 在內(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)點外，還增加了許多改進和很多高端功能。 Altium Designer 是原 Protel 軟件開發(fā)商 Altium 公司于 2006 年推出的一體化的電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，主要運行在 Windows XP 操作系統(tǒng)。如電路原理圖（Schematic）的繪制、印刷電路板（PCB）文件的制作、執(zhí)行電路仿真（Simulation）等設(shè)計工作。單片機連接到顯示電路，報警電路，分別對系統(tǒng)溫度、壓力、流量和水位的信息給予實時的顯示及報警。為了實現(xiàn)對鍋爐的溫度、壓力、水位、流量的實時監(jiān)控，本文介紹了一種以AT89C52單片機為核心的控制模塊，ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器，并結(jié)合數(shù)碼管、報警電路為一體的鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)。單片機能滿足這些要求，因此單片機在控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。工業(yè)控制系統(tǒng)的工作環(huán)境惡劣，干擾強。 系統(tǒng)簡介 單片機是在一塊芯片上集成了一臺微型計算機所需的CPU、存儲器、輸入、輸出等部件。具有一定壓力的過熱蒸汽，經(jīng)過負荷設(shè)備調(diào)節(jié)閥供負荷設(shè)備使用。鍋爐燃料燃燒所需的空氣由送風機送入，通過空氣預熱器，在空氣預熱器中吸收煙氣熱量，成為熱空氣后，與燃料按一定的比例進入爐膛燃燒，生成的熱量傳遞給蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，產(chǎn)生飽和蒸汽。汽水混合物在汽包中分離成水和汽，水和給水一起再進入下降管參加循環(huán)，汽則由汽包頂部的管子引往過熱器，蒸汽在過熱器中吸熱、升溫達到規(guī)定溫度，成為合格蒸汽送入蒸汽母管。汽包中的水經(jīng)下降管進入鍋爐底部的下聯(lián)箱，又經(jīng)爐膛四周的水冷壁進入上聯(lián)箱，隨即又回入汽包。由省煤器汽包下降管過熱器上升管給水調(diào)節(jié)閥給水母管1及蒸汽母管6等組成。鍋爐是由“鍋”和“爐”兩部分組成的。鍋爐是工業(yè)過程中不可缺少的動力設(shè)備，鍋爐的任務(wù)是根據(jù)外界負荷的變化，輸送一定質(zhì)量(汽壓、汽溫)和相應(yīng)數(shù)量的蒸汽。所以這就要求我們對鍋爐的溫度、流量、水位、壓力等參數(shù)實行實時的監(jiān)控，以便于工作人員更好地對鍋爐進行控制，以免事故的發(fā)生。若汽包水位過低，會使鍋爐水循環(huán)工況破壞，導致水冷壁供水不足而燒壞，可能造成重大鍋爐事故。工業(yè)鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)和生活上應(yīng)用廣泛的熱能動力設(shè)備，鍋爐汽包水位的平衡是保證鍋爐安全生產(chǎn)運行的必要條件，也是鍋爐正常生產(chǎn)運行的重要指標之一。目前運行的各行業(yè)的鍋爐有50多萬臺，其中相當一部分還在使用常規(guī)儀表進行控制，有的甚至還處在人工加常規(guī)儀表的半自動控制狀態(tài)。其中油、氣燃料作為優(yōu)質(zhì)、高效、環(huán)保型清潔能源有著廣闊的應(yīng)用前景。同時，鍋爐燃用的主要是中、低質(zhì)煤，工業(yè)污染十分嚴重；而且鍋爐形式比較陳舊，生產(chǎn)效率和自動化程度低，這又進一步加重了環(huán)境污染的程度。 背景資料及研究意義當今，環(huán)境與發(fā)展已成為人類社會面臨的兩大課題，而這些問題的解決無一不與能源密切相關(guān)。華北科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文）1 緒論本文詳細介紹了一款基于單片機的鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能根據(jù)鍋爐現(xiàn)場檢測出各個狀態(tài)，如實現(xiàn)溫度、壓力、水位、液位等的監(jiān)控，具有數(shù)碼管顯示、報警的功能。能夠快速、穩(wěn)定、安全、可靠地對工業(yè)鍋爐進行智能化監(jiān)控。我國的鍋爐目前以煤為主要燃料，耗煤量接近全國煤產(chǎn)量的三分之一。因此，調(diào)整能源消費結(jié)構(gòu)，逐步提高使用液體燃料和氣體燃料的比例是加強環(huán)境保護、實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的措施之一。 由于歷史條件的原因，我國的鍋爐生產(chǎn)自動化程度長期以來一直都較發(fā)達國家落后許多。這樣不僅難以做到平穩(wěn)操作，安全生產(chǎn)也沒有確定的保證，人工的勞動強度大，生產(chǎn)條件差。水位過高會影響汽水分離產(chǎn)生蒸汽帶液現(xiàn)象影響汽水分離裝置的正常工作，導致鍋爐出口蒸汽帶水和含鹽量過大，使過熱器受熱面結(jié)垢甚至破壞，影響機組的正常運行和經(jīng)濟性指標。工業(yè)鍋爐汽包水位控制的任務(wù)是監(jiān)測鍋爐的蒸發(fā)量并及時報警，使汽包水位維持在工藝允許的范圍內(nèi)。 鍋爐控制系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)與工作原理 ，或再通過相應(yīng)設(shè)備將熱能轉(zhuǎn)化為其它生產(chǎn)和生活所需的能量形式，長期以來在生產(chǎn)和居民生活中都起很重要的作用。它所產(chǎn)生的蒸汽不僅能夠為蒸餾、化學反應(yīng)、干燥等過程提供熱源，而且還可以作為風機、壓縮機、泵類驅(qū)動透平的動力源。“鍋”就是鍋爐的汽水系統(tǒng)，如圖11所示。鍋爐的給水用給水泵打入省煤器，在省煤器中，水吸收煙氣的熱量，使溫度升高到本身壓力下的沸點，成為飽和水然后引入汽包。水在水冷壁管中吸收爐內(nèi)火焰直接輻射的熱，在溫度不變的情況下，一部分蒸發(fā)成蒸汽，成為汽水混合物。圖11鍋爐的汽水系統(tǒng) “爐”就是鍋爐的燃燒系統(tǒng)，由爐膜、煙道、噴燃器、空氣預熱器等組成。然后經(jīng)過過熱器，形成一定的過熱蒸汽，匯集到蒸汽母管。與此同時，燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣，其中含有大量余熱，除了將飽和蒸汽變成過熱蒸汽外，還預熱鍋爐給水和空氣，最后經(jīng)煙囪排入大氣。單片機自問世以來，性能不斷提高和完善，體積小、速度快、功耗低的特點使它的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛。故要求控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定、抗干擾能力強。使用單片機控制鍋爐是很好的選擇。ADC0809連接四個傳感器，從傳感器中采集模擬信號，然后經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，把模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺龠B接到單片機，以實現(xiàn)信號的處理。2．開發(fā)環(huán)境簡介 Altium designer 簡介電路設(shè)計自動化 EDA（Electronic Design Automation）指的就是將電路設(shè)計中各種工作交由計算機來協(xié)助完成。隨著電子科技的蓬勃發(fā)展，新型元器件層出不窮，電子線路變得越來越復雜，電路的設(shè)計工作已經(jīng)無法單純依靠手工來完成，電子線路計算機輔助設(shè)計已經(jīng)成為必然趨勢，越來越多的設(shè)計人員使用快捷、高效的 CAD 設(shè)計軟件來進行輔助電路原理圖、印制電路板圖的設(shè)計，打印各種報表。這套軟件通過把原理圖設(shè)計、電路仿真、PCB 繪制編輯、拓撲邏輯自動布線、信號完整性分析和設(shè)計輸出等技術(shù)的完美融合，為設(shè)計者提供了全新的設(shè)計解決方案， 使設(shè)計者可以輕松進行設(shè)計， 熟練使用這一軟件必將使電路設(shè)計的質(zhì)量和效率大大提高。該平臺拓寬了板級設(shè)計的傳統(tǒng)界面，全面集成了 FPGA 設(shè)計功能和 SOPC 設(shè)計實現(xiàn)功能，從而允許工程設(shè)計人員能將系統(tǒng)設(shè)計中的 FPGA 與 PCB 設(shè)計及嵌入式設(shè)計集成在一起。當設(shè)計模塊被啟動后，主菜單將會自動更新，以匹配設(shè)計模塊。其中， 瀏覽器地址編輯框用于顯示當前工作區(qū)文件的地址； 單擊后退或前進快捷按鈕可以根據(jù)瀏覽的次序后退或前進，且通過單擊按鈕右側(cè)的下拉列表按鈕，打開瀏覽次序列表，用戶還可以選擇重新打開用戶在此之前或之后瀏覽的頁面； 單擊回主頁快捷按鈕，將返回系統(tǒng)默認主頁；單擊個人喜好快捷按鈕，可以將當前頁面設(shè)置為個人喜好頁面。：工作區(qū)位于 Altium Designer 界面的中間，是用戶編輯各種文檔的區(qū)域。：Protel DXP 為用戶提供了大量的工作區(qū)面板窗口，如文件管理面板、項目管理面板、器件庫面板等，分別位于 Altium Designer 界面的左右兩側(cè)和下部。 使用Altium designer畫原理圖圖21 AD原理圖界面 (1) 啟動 Altium Designer 原理圖編輯器。繪制原理圖前，必須根據(jù)實際電路的復雜程度來設(shè)置圖紙的大小，設(shè)置圖紙的過程實際上是建立工作平面的過程，用戶可以設(shè)置圖紙方向、網(wǎng)格大小以及標題欄等。根據(jù)實際電路的需要，從元件庫里取出所需的元件放置到工作平面上。 (4) 對所放置的元件進行布局布線。設(shè)計者可利用 Altium Designer 提供的各種工具、命令進行布線，將工作平面上的元件用具有電氣意義的導線、符號連接起來，構(gòu)成一個完整的原理圖。在這一過程，設(shè)計者利用 Altium Designer 的各種功能對所繪制的原理圖作進一步的調(diào)整和修改，以保證原理圖的美觀和正確。布線完成后，還需要設(shè)置 Project Options 來編輯當前項目，根據(jù) Altium Designer 提供的錯誤檢查報告重新修改原理圖。 此階段可利用報表工具生成各種報表， 如網(wǎng)絡(luò)表、 元件清單，此時也可設(shè)置打印參數(shù)并進行打印，從而為生成印制電路板做好準備。單片機由運算器、控制器、存儲器、輸入輸出設(shè)備構(gòu)成，相當于一個微型的計算機（最小系統(tǒng)），和計算機相比，單片機缺少了外圍設(shè)備等。計算機兩大分支的產(chǎn)生大大促進了現(xiàn)代計算機技術(shù)的飛速發(fā)展。單片機應(yīng)用在檢測、控制領(lǐng)域中具有如下特點，單片機具有體積小、重量輕、功能強、功耗低、運行速度快、抗干擾能力強、性價比高、可靠性高等特點，結(jié)構(gòu)靈活，數(shù)據(jù)基本上都在單片機內(nèi)部傳送，易于組成各種微機應(yīng)用系統(tǒng)。單片微型計算機經(jīng)歷了1位、4位、8位、16位及32位的發(fā)展階段，世界上一些著名的半導體器件廠家都開發(fā)了單片微型計算機，如Intel，Motorola，Zilog(澤洛格公司)、Fairchild(仙童攝像機與儀器公司)、Mostek(莫斯蒂克公司)等，單片機的品種日益增加。其它公司生產(chǎn)的以8051為核心單元的其它派生單片微機只能稱為8051系列。80C51系列包括Intel公司的MCS51，又包括了以8051為核心單元的世界許多公司生產(chǎn)的單片微機，比如PHILIPS 的83C552及51LPC系列等、SIEMENS 的SAB80512等、AMD(先進微器件公司) 的8053等、OKI(日本沖電氣公司) 的MSM80C154等、ATMEL公司的89C51等、DALLAS公司的DS5000/DS5001等、華邦公司的W78C51及W77C51等。如以 Intel 8位單片微機為例，第一代：以MCS－48系列為代表，屬于低性能單片微機階段。主要的技術(shù)特征是為單片微機配置了完善的外部并行總線（AB、DB、CB）和具有多機識別功能的串行通信接口（UART），規(guī)范了功能單元的特殊功能寄存器（SFR）控制模式及適應(yīng)控制器特點的布爾處理系統(tǒng)和指令系統(tǒng)，為發(fā)展具有良好兼容性的新一代單片微機奠定了良好的基礎(chǔ)。它包括了Intel公司發(fā)展MCS－51系列的新一代產(chǎn)品，如8XC1580C51FA/FB、80C5lGA/GB、8XC458XC452，還包括了Phlips、Siemens、ADM、Fujutsu、OKI、ATMEL等公司以80C51為核心推出的大量各具特色、與MCS－51兼容的單片微機。MCS51單片機系列有：普通型：51子系列8051/8751/8031；增強型：52子系列8052/8752/8032；低功耗型：80C51/87C51/80C31；80C52/87C52/80C32。如8051功耗為630mW，而80C51功耗僅為120mW，適于便攜式或野外作業(yè)儀器設(shè)備中使用。它實際上是一個完整的一位微計算機，這個一位機有自己的CPU，位寄存器，I/O口和指令集。一位機在開關(guān)決策，邏輯電路仿真和實時控制方面非常有效；而八位機在運算處理、數(shù)據(jù)采集方面有明顯的長處，在MCS51單片機中，八位機和一位機(布爾處理器)的硬件資源是復合在一起的，二者相輔相承，這是MCS51在設(shè)計上的精美之處，也是一般微機所不具備的，而且具有特殊的多機通訊功能，可作為多機系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。MCS51單片機的應(yīng)用設(shè)計一般包括兩大方面，即硬件接口設(shè)計和軟件設(shè)計。 AD轉(zhuǎn)換 A/D轉(zhuǎn)換器是用來通過一定的電路將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量。但在A