【正文】 temperature beyond its alerm value, the system gives an alerm and makes boiler burner off. When water temperature is down, the system releases alerm and makes boiler burener on. The system does it again and the system can save energy and improve energy utilization rate. Aim at the demand and characteristic of the system, on the basis of these hardware and implement method, using assemble language, system designs boiler temperature control system design based on singlechip. This software includes temperature and water level monitor main program, temperature collection subprogram, analoy water in and out subprogram, keyboard scan subprogram, LCD display subprogram etc. Keywords:MCU。 DS18B20。Liquid CrystalDisplay。 電加熱鍋爐采用全新加熱方式，它具有許多優(yōu)點，使其比其他形式的鍋爐更具有吸引力： 1） 能量轉(zhuǎn)化效率高。 2） 無污染。 3） 結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，占地面積小。不需要布管路，沒有燃燒室、煙 道，不會出現(xiàn)燃煤、燃油、燃?xì)獾男孤┖捅ㄎｋU。其溫度的控制都能通過微控制芯片完成，使鍋爐的運行完全實現(xiàn)自動化，最大程度地將控制器應(yīng)用于傳統(tǒng)的鍋爐行業(yè)。由于加熱元件工作由外部電氣開關(guān)控制，所以啟停速度快。電熱鍋爐目前主要用于供暖和提供生活用水。隨著計算機和信息技術(shù)的高速發(fā)展， 單片機 廣泛的應(yīng)用于工業(yè)控制中。 由于電加熱鍋爐是一個具有非線性、大滯后、大慣性、時變性、升溫單向性等特點的控制對象，很難用數(shù)學(xué)方法建立精確的數(shù)學(xué)模型，因此用傳統(tǒng)的控制理論和方法安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 很難達(dá)到很好的控制效果。 課題研究的目的及意義 目前市場上家用燃?xì)忮仩t 大部分 為進(jìn) 口，價格 較 高，售后服務(wù) 也 不夠完善，不利于燃?xì)忮仩t的推廣 與 使用，研制燃?xì)忮仩t的 企業(yè)與公司也 相對較少。 本設(shè)計將結(jié)合 中、 小型家用燃?xì)忮仩t的 實際 需要，利用 MCS51 系列單片機為核心器件組成溫度控制系統(tǒng)，采用溫度采集技術(shù)， 并 通過運行和分析研究，以期正確認(rèn)識和全面理解利用單片機實現(xiàn)溫度采集技術(shù)在過程控制中的應(yīng)用 。 系統(tǒng)的總體 設(shè)計思想 目前，專門用于工業(yè)控制的單片機系列產(chǎn)品 廣泛 出現(xiàn) 于 世界計算機市場上，單片機以其重量輕、體積小、功耗低、功能強 、 價格便宜的特點，在工業(yè)控制的實踐中得到越來越廣泛的應(yīng)用 。 當(dāng)前 ，由于家用鍋爐 處于 批量生產(chǎn) 中 ， 并且 每臺鍋爐需要一套完整的控制系統(tǒng)， 根據(jù) 這些特點， 特別是 從產(chǎn)品成本角度出發(fā)，以 MCS51為核心器件的控制系統(tǒng)是比較理想的選擇。 系統(tǒng)在外圍芯片選取時，盡量選 取 典型 的、 易于擴(kuò)展和替換的芯片和電路， 還需 本著節(jié)約成本的思想。 LCD液晶顯示器 為平面超薄的顯示設(shè)備，它由一定數(shù)量的彩色或黑白像素組成，放置于光源或者反射面前方。它的主要原理是以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點、線、面配合背部燈管構(gòu)成畫面 ； DS18B20溫度傳感器 采用美國 DALLAS公司生 產(chǎn)的 DS18B20可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，具有體積小，使用方便 ， 耐磨耐碰，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域 。 本系統(tǒng)的電源采用市場上常見的 W7800(7800)系列 7805電源穩(wěn)壓芯片， 數(shù)字 信號和 模擬 信號分別 采 用單獨的供電回路，以避免電源 的 干擾。當(dāng)鍋爐內(nèi)的水的實際水溫超過報警溫度值，系統(tǒng)會發(fā)出報警聲音，這時接在單片機 一端的繼電器動作，燃燒器斷電。燃燒器電源重新接通，鍋爐繼續(xù)加熱。這樣對鍋爐溫度控制不僅可以節(jié)約能源，提高能源的使用率。 此外，為防止鍋爐干燒和鍋爐水溢出，本系統(tǒng)對鍋爐的水位進(jìn)行實時監(jiān)控， 避免 造成能源浪費 以及 水溢出引起的鍋爐爆炸 等 嚴(yán)重后果。 (2)用單片機結(jié)合溫度傳感器和加熱執(zhí)行機構(gòu)對溫度進(jìn)行控制，鍵盤修改溫度參數(shù)、顯示。本章詳細(xì)列舉、說明了兩種不同的設(shè)計方案的優(yōu)缺點進(jìn)行對比，選出了最佳控制方案。 系統(tǒng)原理框圖如下圖 所示： 實際溫度 圖 方案一的原理框圖 方案二：采用 51 單片機為主控芯片 采用 AT89S51 單片機 、 溫 度傳感器 DS18B 7805 電源穩(wěn)壓芯片 、 液晶顯示給定值 A/D 轉(zhuǎn)換 PLC 控制器 加熱 D/A轉(zhuǎn)換 變送器 熱電偶 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 器 LCD1602 等核心部件 。用不銹鋼管制作成的裝置放于水位上下限。另外， 溫度傳感器 DS18B20 的 溫度測量范圍、響應(yīng)時間 、 穩(wěn)定性、精度 都要比熱敏電阻好 。 從組成結(jié)構(gòu) 上 來 看 ，以 PLC 為控制器的方案安裝接線比較繁瑣，而實際顯示需要單獨的顯示屏，調(diào)節(jié)溫度時不太方便，若要改變給定值，需要添加專門的輸入模塊或者需要重新下載控制程序。 從成本上來看 。考慮 到用 戶的心里接受傾向， 51 單片機控制系統(tǒng)更 有市場推廣價值?；谏鲜鲈颍罱K確定采用方案 系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)框圖 鍋爐溫度控制系統(tǒng)的主控部分由單片機構(gòu)成。以此重復(fù)對鍋爐溫度控制。當(dāng)溫度少于溫度下限值時，對鍋爐水位進(jìn)行控制。圖 所示是其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。其中鍋爐的溫度過程控制，又是一個重要環(huán)節(jié)。在燃?xì)忮仩t里面，天然氣液化石油氣作為燃料，鍋爐中的水作為加熱對象。本系統(tǒng)要采樣的是鍋爐的水溫和鍋安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 爐的水位控制信號。燃燒器的作用是 :繼電器接通燃燒器電源后，燃燒器通過其內(nèi)部的光電檢測管檢測鍋爐內(nèi)有無火光，若有火光則表示點火成 功，不需啟動點火變壓器，否則啟動點火變壓器進(jìn)行點火，同時電磁閥打開進(jìn)氣，這時光電管檢測到火焰，關(guān)閉點火變壓器，系統(tǒng)點火成功?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)溫度傳感器檢測到的溫度與溫度設(shè)定值比較， 給出控制信號 .若實際溫度大于報警值時，單片機實行對繼電器的電源關(guān)斷，這時燃燒器斷電，鍋爐不進(jìn)行加熱處理。當(dāng)溫度傳感器檢測的溫度小于用戶設(shè)定值的時 AT89S51 繼電器 燃燒器 給水泵 報警 液晶顯示 溫度采集 A/D 轉(zhuǎn)換 按鍵設(shè)定 穩(wěn)壓電源 復(fù)位 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 候，單片機根據(jù)溫度的比較信號，重新 對繼電器進(jìn)行通電，鍋爐重新加熱。 SSR Dallas 半導(dǎo)體公司溫度傳感器 DS18B20 LCD1602 7805 輔助器件選擇 燃燒器 型號 :GP300T 功率 (kg):7004000 伺服馬達(dá)型號 :SQM 火焰探 測器型號 :QRA2 重量 (kg):320 燃燒器控制 :外置 系列 立式不銹鋼多級泵 流 量：最大 22m3/h 環(huán)境溫度：最高 +160℃ 液體溫度： 50℃ ～ 120℃ 工作電壓： 220V/380V 工作壓力： 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 3 硬件電路設(shè)計 主控單片機 AT89S51 芯片介 紹 AT89S51 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位 單片機 ，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司 的高密度、非易失性存儲技術(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。 圖 AT89S51引腳圖 主要性能特點 (1) AT89S51 主要功能如下： 8 位單芯片。 （ RAM 為 128B）。 ，且每條均可以單獨做 I/O 的控制。 。 AT89S51 管腳 說明 VCC：供電電壓。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P1 口： P1口是一個內(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。在 FLASH 編程和校驗時， P1口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時， P2口輸出地址的高八位。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。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。 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） 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 /INT1（外部中斷 1） /T0（記時器 0 外部輸入） /T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部 數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。讀端口時實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)過某種運算或變換后再寫回到端口鎖存器。89C51 的 P0、 P P P3 口作為輸入時都是準(zhǔn)雙向口。 RST：復(fù)位輸入。 ALE/PROG：當(dāng)訪問 外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位 字節(jié)。在平時， ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE脈沖。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。 EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 51 單片機的最小系統(tǒng)由單片機芯片、電源、時鐘電路、和復(fù)位電路組成 ，如圖 所示。在這個設(shè)計中只是用了內(nèi)部產(chǎn)生。晶體可以在 ~12MHz 之間所選，電容可以在 20~60pF 之間所選，通常選擇 33pF 左右，電容 C6， C7 的大小對振蕩頻率有微小的影響，可起頻率微調(diào)作用。 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 復(fù)位電路 單片機上電后，在其 9 腳（ RESET）出現(xiàn) 24 個振蕩 周期以上的高電平 后 ，單片機 內(nèi) 部 初始 復(fù)位。 復(fù)位電路 與單片機接法 如圖 所示 。剛上電 時或者觸動按鈕后 C5 兩端