【正文】 3 鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)硬件電路的設計 14 最小單片機系統(tǒng) 14 晶振電路 14 復位電路 14 溫度采集模塊設計 15 16 17 18 報警電路設計 20 214 系統(tǒng)軟件設計 22 22 23 溫度和壓力檢測程序流程圖設計 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 38III江蘇師范大學科文學院本科生畢業(yè)設計 基于單片機的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設計1 緒論鍋爐是一種熱能轉(zhuǎn)換設備，傳統(tǒng)的鍋爐由鍋和爐兩大主體和保證其安全經(jīng)濟連續(xù)運行的附件，儀表附屬設備，自控和保護系統(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)生壓力形成熱動力（嚴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行全自動化的控制，不僅節(jié)省了人力資源，同時使用電加熱系統(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計部分，在這里采用模塊化結(jié)構編程。江蘇師范大學科文學院本科生畢業(yè)設計 基于單片機的鍋爐溫度和壓力控制系統(tǒng)設計存檔日期： 存檔編號： 本科生畢業(yè)設計（論文） 論 文 題 目： 基于單片機的鍋爐溫度和壓力控 制系統(tǒng)設計姓 名： 王忱勖 系 別： 機電工程系 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 年 級 、 學 號： 09電氣 098320106 指 導 教 師： 黃 艷 江蘇師范大學科文學院印制 摘 要本文介紹了以80C51單片機為核心的溫度和壓力控制系統(tǒng)的工作原理和設計方法。溫度信號由溫度芯片DS18B20采集，以數(shù)字信號的形式傳送給單片機；溫度和壓力信號由壓力傳感器進行實時采集，通過A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳送給單片機，單片機經(jīng)過計算與處理后將溫度、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；燃油和燃氣鍋爐也存在著燃料供應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能轉(zhuǎn)換為熱能，因此就不會排放出有害的氣體雜質(zhì)，也不會產(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，加熱時轉(zhuǎn)換效率很高，能量轉(zhuǎn)化率也很高，一般可達到95%，而最新最好的鍋爐更是能達到98%以上。電加熱鍋爐本體結(jié)構非常簡單，不需要布置管路，沒有燃燒室，沒有煙道，故而不會出現(xiàn)燃煤、燃氣、燃油鍋爐存在的爆炸和泄漏的危險。由于本體結(jié)構簡單，使得電熱鍋爐體積可以做的很小，簡單的結(jié)構更加便于布置，占地面積也就減小。由于加入元件工作由外部電氣開關控制，所以鍋爐啟停速度快，通過控制各加熱元件的開關，可以在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)運行負荷，調(diào)節(jié)操作迅速、簡單。（6）可采用計算機監(jiān)控，完全實現(xiàn)自動化。 系統(tǒng)的總體設計思想當前，世界計算機市場上出現(xiàn)了專門應用于工業(yè)控制的一系列單片機產(chǎn)品，單片機以其價格便宜、重量輕、體積小、功耗低、功能強的特點，在工業(yè)控制的現(xiàn)場應用中得到越來越廣泛的關注，單片機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，選擇更加先進的控制方法，來獲得更好的控制效果。同時，MCS51系列單片機以其完備的控制功能、優(yōu)秀的運算能力、完善的外部接口電路等一系了特點，適應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。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和數(shù)字信號分別供電，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。此時溫度傳感器實時對鍋爐溫度檢測，當溫度降到設定值的下限時，繼電器重新通電。如此反復監(jiān)控溫度。此外，為符合實際本系統(tǒng)對鍋爐壓力進行實時監(jiān)控，防止鍋爐高壓爆炸，以免造成嚴重后果[15]。通過按鍵電路進行溫度報警值的設定，并對鍋爐的水溫進行采集及處理，然后與報警值比較，當溫度值大于溫度上限值(報警值)時就報警，停止加熱。以此重復對鍋爐溫度控制。同時，顯示氣壓上限值及溫度報警值和實際溫度值。 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LED 顯 示 被控對象報警 放 大 電 路 圖21 圖21系統(tǒng)結(jié)構總框圖 單片機的選擇80C51單片機屬于MCS51系列單片機，由Intel公司開發(fā)，其結(jié)構是8048的延伸，改進了8048的缺點，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)運算等指令，以及串行通信能力和5個中斷源。80C51有兩個16位定時計數(shù)器，兩個外中斷，兩個定時計數(shù)中斷，及一個串行中斷，并有4個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)采集及時間精度的要求，而且產(chǎn)品產(chǎn)量豐富來源廣，應用也很成熟，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。若需采用外部時鐘電路，對于HMOS單片機，該引腳輸入外部時鐘脈沖；對于CHMOS單片機，此引腳應懸浮。CPU在向片外存儲器取指令期間，PSEN信號在12個時鐘周期中會生效兩次。PSEN端口能驅(qū)動8個LSTTL負載。ALE/PROG（30腳）:當訪問片外程序存儲器時，該端口輸出負脈沖信號作為存儲器讀選通信號。另一方面，在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效PSEN信號不會出現(xiàn)。EA/VPP（31腳）: 當EA端口輸入高電平時，CPU從片內(nèi)程序存儲器地址0000H單元開始執(zhí)行程序。當EA端口輸入低電平時，CPU只訪問片外程序存儲器。輸入/輸出引腳：（1） —(32腳—39腳)：P0口是一個漏極開路的8位準雙向I／0口。P0口有三個功能：①外部擴充存儲器時，當作地址總線（A1~A7）；②不擴充時，可做一般I/O口使用，但內(nèi)部沒有上拉電阻，作為輸入或輸出時應在外部接上拉電阻。P1的每一位能驅(qū)動4個LS型TTL負載。（3） （3）— （21腳—26腳）：P2口是一個帶內(nèi)部上接電阻的8位準雙向I／O口。P2口有兩個功能： ①擴充外部存儲器時，當作地址總線（A8~A15）使用。（4）— （10腳—17腳）：P3口是一個帶內(nèi)部上接電阻的8位準雙向I／O口。P3口與其它I／O口有較大區(qū)別，每個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，由特殊寄存器來設置[3]。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構建引入全新概念。分辨率設定，及用戶設定的報警溫度存儲在EEPROM中，掉電后依然保存。使用時能定義的非易失性溫度報警進行設置；包含報警搜索命令識別同時標志出超過程序設定溫度的器件；應用包括溫度控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費品，溫度計或任何熱感測系統(tǒng) 。1220型是經(jīng)過溫度補償?shù)墓鑹鹤枋綁毫鞲衅?，采用雙列直插封裝結(jié)構，適用要求成本低，性能優(yōu)越，長期穩(wěn)定性好的應用領域。1％。 ICSl220系列具有如下優(yōu)點： （1）放大、校準和溫度補償； （2）多級壓力非線性修正； （3）直接輸出經(jīng)放大校準的模擬信號； （4）輸出與輸入電壓成正比； （5）溫補范圍為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：