【正文】 tion circuit, pressure control circuit and other single chip microputer interface circuit. The paper also introduces software design part, here the modularized structure programming. Software is mainly three parts: the main program, keyboard interrupt and key processing program, prearcing interruption program. The other one XieZi programs include: temperature signal processing program, show program, PID processing procedure, etc. This system can to the boiler temperature and water level of the full automation control, not only save thehuman resource, and at the same time use electric heating system, more energy efficient, more environmental protection and is more a feasibility. Keywords:Temperature detection A/D conversion Water pressure test PID control 目 錄摘 要 IAbstract II1 緒論 1 1 發(fā)展前景 1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想 22 鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)主要器件選擇 4 4 單片機(jī)的選擇 4 溫度傳感器 7 壓力傳感器 9 A/D轉(zhuǎn)換器 113 鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 14 最小單片機(jī)系統(tǒng) 14 晶振電路 14 復(fù)位電路 14 溫度采集模塊設(shè)計(jì) 15 16 17 18 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 20 214 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 22 22 23 溫度和壓力檢測程序流程圖設(shè)計(jì) 24 25 26 275 結(jié)論 28致 謝 29附圖：系統(tǒng)原理總圖 30附錄：代碼編寫 31參考文獻(xiàn) 38IV江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 緒論鍋爐是一種熱能轉(zhuǎn)換設(shè)備，傳統(tǒng)的鍋爐由鍋和爐兩大主體和保證其安全經(jīng)濟(jì)連續(xù)運(yùn)行的附件，儀表附屬設(shè)備，自控和保護(hù)系統(tǒng)組成，水在鍋（鍋筒）中不斷被爐里燃料燃燒釋放出來的能量加熱，溫度升高并產(chǎn)生帶壓蒸汽，由于水的沸點(diǎn)隨壓力的升高而升高，鍋是密封的，水蒸氣在里面的膨脹受到限制而產(chǎn)生壓力形成熱動(dòng)力（嚴(yán)格的說鍋爐的水蒸氣是水在鍋筒中定壓加熱至飽和水再汽化形成的）作為一種能源廣泛使用。該系統(tǒng)可以對鍋爐的溫度與壓力進(jìn)行全自動(dòng)化的控制，不僅節(jié)省了人力資源，同時(shí)使用電加熱系統(tǒng)，更節(jié)能，更環(huán)保，更具有有可行性。文中還介紹了軟件設(shè)計(jì)部分，在這里采用模塊化結(jié)構(gòu)編程。江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)存檔日期： 存檔編號(hào)： 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 論 文 題 目：基于單片機(jī)的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓 名： 王忱勖 系 別： 機(jī)電工程系 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 年 級 、 學(xué) 號(hào)： 09電氣 098320106 指 導(dǎo) 教 師： 黃 艷 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院印制 摘 要本文介紹了以80C51單片機(jī)為核心的溫度和壓力控制系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計(jì)方法。溫度信號(hào)由溫度芯片DS18B20采集，以數(shù)字信號(hào)的形式傳送給單片機(jī)；溫度和壓力信號(hào)由壓力傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，通過A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送給單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過計(jì)算與處理后將溫度、壓力信息顯示在LED顯示器上，文中介紹了該控制系統(tǒng)的硬件部分，包括：溫度檢測電路、溫度控制電路、壓力檢測電路、穩(wěn)壓電源電路和其他一些單片機(jī)接口電路。軟件部分主要包括：主程序、溫度和壓力控制子程序、顯示子程序等。關(guān)鍵詞：溫度檢測 A/D轉(zhuǎn)換 壓力檢測 PID控制； AbstractThis paper introduces the 51 microcontroller as the core temperature and pressure system of the working principle and design method. Temperature signal chip DS18B20 collection by the temperature, with digital signal transmitted to the form of single chip microputer。鍋爐廣泛用于生產(chǎn)和生活之中。根據(jù)國內(nèi)實(shí)際情況和環(huán)保上的考慮和要求，燃煤鍋爐由于污染并且效率不高，已經(jīng)逐漸被淘汰；燃油和燃?xì)忮仩t也存在著燃料供應(yīng)不方便和安全性等問題。 發(fā)展前景電加熱鍋爐采用全新加熱方式，無污染，完全可以稱為綠色環(huán)保鍋爐。由于采用電加熱方式，電能直接轉(zhuǎn)換為熱能，不需要采用燃燒的方式將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能，因此就不會(huì)排放出有害的氣體雜質(zhì)，也不會(huì)產(chǎn)生灰渣，很適宜環(huán)保方面的要求，更適合安放在人口十分密集的生活區(qū)，辦公區(qū)。電加熱鍋爐采用加熱元件直接與水接觸，加熱時(shí)轉(zhuǎn)換效率很高，能量轉(zhuǎn)化率也很高，一般可達(dá)到95%，而最新最好的鍋爐更是能達(dá)到98%以上。電加熱鍋爐本體結(jié)構(gòu)非常簡單，不需要布置管路，沒有燃燒室，沒有煙道，故而不會(huì)出現(xiàn)燃煤、燃?xì)?、燃油鍋爐存在的爆炸和泄漏的危險(xiǎn)。由于本體結(jié)構(gòu)簡單，使得電熱鍋爐體積可以做的很小，簡單的結(jié)構(gòu)更加便于布置，占地面積也就減小。由于加入元件工作由外部電氣開關(guān)控制，所以鍋爐啟停速度快，通過控制各加熱元件的開關(guān)，可以在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)運(yùn)行負(fù)荷，調(diào)節(jié)操作迅速、簡單。（6）可采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控，完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想當(dāng)前，世界計(jì)算機(jī)市場上出現(xiàn)了專門應(yīng)用于工業(yè)控制的一系列單片機(jī)產(chǎn)品，單片機(jī)以其價(jià)格便宜、重量輕、體積小、功耗低、功能強(qiáng)的特點(diǎn)，在工業(yè)控制的現(xiàn)場應(yīng)用中得到越來越廣泛的關(guān)注，單片機(jī)既能夠完成各種常規(guī)的控制，還能夠充分利用控制理論的最新研究成果情況下結(jié)合被控對象的特性，選擇更加先進(jìn)的控制方法，來獲得更好的控制效果。同時(shí)，MCS51系列單片機(jī)以其完備的控制功能、優(yōu)秀的運(yùn)算能力、完善的外部接口電路等一系了特點(diǎn)，適應(yīng)了中小型鍋爐控制系統(tǒng)需要。傳感器主要選擇些基于單總線結(jié)構(gòu)的ICSl220型壓力傳感器和DS18B20數(shù)字溫度傳感器。系統(tǒng)在軟件這塊主要采用模塊化的程序結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)的電源模塊選擇了市場上常見的W7800(7800)系列7805電源穩(wěn)壓芯片，通過分別給模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)分別供電，來避免出現(xiàn)電源干擾的現(xiàn)象。利用繼電器控制加熱器和放氣閥的加熱和氣壓。此時(shí)溫度傳感器實(shí)時(shí)對鍋爐溫度檢測，當(dāng)溫度降到設(shè)定值的下限時(shí)，繼電器重新通電。如此反復(fù)監(jiān)控溫度。此外，為符合實(shí)際本系統(tǒng)對鍋爐壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，防止鍋爐高壓爆炸，以免造成嚴(yán)重后果[15]。通過按鍵電路進(jìn)行溫度報(bào)警值的設(shè)定，并對鍋爐的水溫進(jìn)行采集及處理，然后與報(bào)警值比較，當(dāng)溫度值大于溫度上限值(報(bào)警值)時(shí)就報(bào)警，停止加熱。以此重復(fù)對鍋爐溫度控制。同時(shí)，顯示氣壓上限值及溫度報(bào)警值和實(shí)際溫度值。 電 源 模 塊溫 度 傳 感 器 壓 力 檢 測A/D 數(shù) 據(jù) 轉(zhuǎn) 換 單片機(jī)LED 顯 示 被控對象報(bào)警 放 大 電 路 圖21 圖21系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總框圖 單片機(jī)的選擇80C51單片機(jī)屬于MCS51系列單片機(jī)，由Intel公司開發(fā)，其結(jié)構(gòu)是8048的延伸，改進(jìn)了8048的缺點(diǎn)，增加了如乘（MUL）、除（DIV）、減（SUBB）、比較（CMP）、16位數(shù)據(jù)指針、布爾代數(shù)運(yùn)算等指令，以及串行通信能力和5個(gè)中斷源。80C51有兩個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器，兩個(gè)外中斷，兩個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)中斷，及一個(gè)串行中斷，并有4個(gè)8位并行輸入口。由于80C51的系統(tǒng)性能滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及時(shí)間精度的要求，而且產(chǎn)品產(chǎn)量豐富來源廣，應(yīng)用也很成熟，故采用來作為控制核心。在片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸入端。XTAL2（18腳）: 接外部晶體的另一端。若需采用外部時(shí)鐘電路，對于HMOS單片機(jī)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖；對于CHMOS單片機(jī)，此引腳應(yīng)懸浮。CPU在向片外存儲(chǔ)器取指令期間，PSEN信號(hào)在12個(gè)時(shí)鐘周期中會(huì)生效兩次。PSEN端口能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。ALE/PROG（30腳）:當(dāng)訪問片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，該端口輸出負(fù)脈沖信號(hào)作為存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。另一方面，在訪問片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效PSEN信號(hào)不會(huì)出現(xiàn)。EA/VPP（31腳）: 當(dāng)EA端口輸入高電平時(shí)，CPU從片內(nèi)程序存儲(chǔ)器地址0000H單元開始執(zhí)行程序。當(dāng)EA端口輸入低電平時(shí)，CPU只訪問片外程序存儲(chǔ)器。輸入/輸出引腳：（1） —(32腳—39腳)：P0口是一個(gè)漏極開路的8位準(zhǔn)雙向I／0口。P0口有三個(gè)功能：①外部擴(kuò)充存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線（A1~A7）；②不擴(kuò)充時(shí)，可做一般I/O口使用，但內(nèi)部沒有上拉電阻，作為輸入或輸出時(shí)應(yīng)在外部接上拉電阻。P1的每一位能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。（3） （3）— （21腳—26腳）：P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上接電阻的8位準(zhǔn)雙向I／O口。P2口有兩個(gè)功能： ①擴(kuò)充外部存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線（A8~A15）使用。（4）— （10腳—17腳）：P3口是一個(gè)帶內(nèi)部上接電阻的8位準(zhǔn)雙向I／O口。P3口與其它I／O口有較大區(qū)別，每個(gè)引腳還具有專門功能,除了作為I/O口使用外（內(nèi)部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由特殊寄存器來設(shè)置[3]。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM中，掉電后依然保存。使用時(shí)能定義的非易失性溫度報(bào)警進(jìn)行設(shè)置；包含報(bào)警搜索命令識(shí)別同時(shí)標(biāo)志出超過程序設(shè)定溫度的器件；應(yīng)用包括溫度控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費(fèi)品，溫度計(jì)或任何熱感測系統(tǒng) 。1220型是經(jīng)過溫度補(bǔ)償?shù)墓鑹鹤枋綁毫鞲衅?，采用雙列直插封裝結(jié)構(gòu)，適用要求成本低，性能優(yōu)越，長期穩(wěn)定性好的應(yīng)用領(lǐng)域。1％。 ICSl220系列具有如下優(yōu)點(diǎn)： （1）放大、校準(zhǔn)和溫度補(bǔ)償； （2）多級壓力非線性修正； （3）直接輸出經(jīng)放大校準(zhǔn)的模擬信號(hào)； （4）輸出與輸入電壓成正比； （5）溫補(bǔ)范圍為0~70℃，滿足絕大部分用戶的需求； （6）有表壓、差壓和絕壓配置，有微壓和低壓等量程； ICSl220傳感器性能參數(shù)圖如下： 圖23 壓力傳感器原理表 22 參數(shù) 最小值典型值最大值單位滿量程輸出50mV零點(diǎn)輸出22mV非線性177。％Span輸入輸出電阻250044006000Ω量程溫度誤差177。％Span零點(diǎn)熱遲滯177。％Span過載壓力3XRated補(bǔ)償溫度050℃工作溫度40+125℃ 貯存溫度50+150℃重量3 grams1220 A 015 G 3 S 壓力接口（L=長引壓管，S=短引壓管， N= 無引壓管） 引腳結(jié)構(gòu) 壓力類型（G=表壓，A=絕壓，D=差壓） 壓力范圍 等級 型號(hào) 圖 24 ICSl220傳感器性能參數(shù) A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809是目前廣泛使用的逐位逼近型8位單片A/D轉(zhuǎn)換芯片，片內(nèi)含8 路模擬開關(guān)，可允許8