【正文】 。基本原理是從高位到低位逐位試探比較，好像用天平稱物體，從重到輕逐級增減砝碼進(jìn)行試探。然后再置逐次逼近寄存器次高位為 1，將寄存器中新的 數(shù)字量 送 D/A轉(zhuǎn)換器，輸出的 Vo 再與 Vi 比較，若 VoVi，該位 1 被保留，否則被清除。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，將逐次逼近寄存器中的 數(shù)字量 送入緩沖寄存器，得到數(shù)字量的輸出。 （ 2） 雙積分法 采用雙 積分法 的 A/D 轉(zhuǎn)換器由電子開關(guān)、積分器、比較器和控制邏輯等部件組成。 雙積分法 A/D 轉(zhuǎn)換的過程是：先將開關(guān)接通待轉(zhuǎn)換的模擬量 Vi，Vi 采樣輸入到積分器，積分器從零開始進(jìn)行固定時間 T 的正向積分，時間 T 到后，開關(guān)再接通與 Vi 極 性 相反的基準(zhǔn)電 壓 VREF，將 VREF 輸入到積分器，進(jìn)行反向積分，直到輸出為 0V時停止積分。計數(shù)器在反向 積分時間內(nèi)所計的數(shù) 值，就是輸入模擬電 壓 Vi 所對應(yīng)的數(shù)字量，實現(xiàn)了基于單片機(jī)的鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 第 10 頁 共 43 頁 A/D 轉(zhuǎn)換。 它的工作原理是 V/F 轉(zhuǎn)換電路把輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成與模擬電壓成正比的脈沖信號。 傳感器 （ 1） 傳感器的定義 國家標(biāo)準(zhǔn) GB766587對傳感器下的定義是： “能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成 ”。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。 b、按傳感器工作原理分類，可分為電阻、電容、電感、電壓 、霍爾、光電、光柵、熱電偶等傳感器。 （ 3） 、傳感器的靜態(tài)特性 傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有 ：線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。在實際工作中，傳感器的動態(tài)特性常用它對某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)來表示。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來表示。在實際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實際 的特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這個近似程度的一個性能指標(biāo) 。如將零輸入和滿量程輸出點相連的理論直線作為擬合直線；或?qū)⑴c特性曲線上各點偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。 它是輸出一輸入特性曲線的斜率。 否則，它將隨輸入量的變化而變化。例如，某位移傳感器，在位移變化 1mm時，輸出電壓變化為 200mV，則其靈敏度應(yīng)表示為 200mV/mm。 提高靈敏度，可得到較高的測量精度。 （ 7） 、傳感器的分辨力 分辨力是指傳感器可能感受到的被測量的最小變化的能力。當(dāng)輸入變化值未超過某一數(shù)值時，傳感器的輸出不會發(fā)生變化，即傳感器對此 輸入量的變化是分辨不出來的。通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點的分辨力并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨力的指標(biāo)。 （ 8） 、電阻式傳感器 電阻式傳感器是將被測量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉(zhuǎn)換式成電阻值這樣的一種器件。 （ 9） 、電阻應(yīng)變式傳感器 傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬 的應(yīng)變效應(yīng)，即在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變，從而使基于單片機(jī)的鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 第 12 頁 共 43 頁 電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高（通常是絲式、箔式的幾十倍）、橫向效應(yīng)小等優(yōu)點。其基片可直接作為測量傳感元件，擴(kuò)散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。 用作壓阻式傳感器的基片（或稱膜片）材料 主要為硅片和鍺片，硅片為敏感 材料而制成的硅壓阻傳感器越來越受到人們的重視，尤其是以測量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應(yīng)用最為普遍。在溫度檢測精度要求比較高的場合，這種傳感器比較適用。用于測量 200℃ ～ +500℃ 范圍內(nèi)的溫度。S的百分比表示。 AT89C52 芯片介紹 圖 31 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 定時 /計數(shù)器 中斷系統(tǒng) CPU 存儲器 并行 I/O口 串口 I/O口 TXD TXD RXD T INT P0P3 華北 科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 第 13頁 共 43頁 （ CPU） 中央處理器是單片機(jī)最核心的部分，主要完成運算和控制功能。存儲器是由大量的寄存器所組成，其中每一個寄 存器就稱為一個存儲單元。 中斷系統(tǒng)在計算機(jī)中起著十分重要的作用，是現(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)中廣泛采用的一種實時控制技術(shù)，能對突發(fā)事件進(jìn)行及時處理，從而大大提高系統(tǒng)的實時性能。 I/O 接口 并行 I/O 接口的 數(shù)據(jù)所有位同時傳送。 單片機(jī)的引腳功能介紹 P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78R S T /V P D9P 3. 0 / R x D10P 3. 1 / T x D11P 3. 2 / I N T 012P 3. 3 / I N T 113P 3. 4 / T 014P 3. 5 / T 115P 3. 6 / W R16P 3. 7 / R D17X T A L 218X T A L 119G N D20P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P S E N29A L E / P R O G30E A / V pp31P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039V C C40 89 C 5 2 圖 32 AT89C52 引腳圖 基于單片機(jī)的鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 第 14 頁 共 43 頁 AT89C52 的主要管腳功能如下： （ 1） ～ ： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，也是地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 （ 3） ～ ： P2 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 （ 5） ALE： 地址鎖存控制信號。此外，由于 ALE 是以晶振 1／ 6 的固定頻率輸出的正脈沖，因此，可作為外部時鐘或外部定時脈沖使用。在讀外部 ROM 時， PSEN 有效 (低電平 )，以實現(xiàn)外部 ROM 單元的讀操作。當(dāng) EA 信號為低電平時，對 ROM 的讀操作限定在外部程序存儲器；當(dāng) EA 信號為高電平時，對 ROM 的讀操作是從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延至外部程序存儲器。當(dāng)輸入的復(fù)位信號延續(xù)兩個機(jī)器周期以上的高電平時即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時鐘時，此二引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時鐘時，用于接外部 時鐘脈沖信號。 （ 11） VCC： +5V 電源。因此，時鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時鐘方式，另一種為外部時鐘方式。單片機(jī)內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入為芯片 引腳 XTAL1，輸出端為引腳 XTAL2。電路中的電容 C1 和C2 常選擇為 30P 左右。而外接晶體的振蕩頻率的大小，主要取決于單片機(jī)的工作頻率范圍，每一種單片機(jī)都有自己的最大工作頻率，外接的晶體振蕩頻率不大于單片機(jī)的最大工作頻率即可。 圖 33 時鐘電路 復(fù)位電路的設(shè)計 AT89C52 單片機(jī)的復(fù)位輸入引腳 RET 為 AT89C52 提供了初始化的手段。在89C52 的時鐘電路工作后，只要在 RET 引腳上出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上的高電平時，單片機(jī)內(nèi)部則初始復(fù)位。只有當(dāng) RET 由高電平變成低電平以后， 89C52 才從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。單片機(jī)復(fù) 位通過按動按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位稱手動復(fù)位。按下按鈕，則直接把 +5V加到了 RET 端從而復(fù)位稱為手動復(fù)位。 工作原理：通電瞬間， RC 電路充電， RST 引腳出現(xiàn)高電平，只要 RST 端保持 10ms以上高電平，就能使單片機(jī)有效地復(fù)位。它是逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。多路開關(guān)可選通 8 個模擬通道，允許 8 路模擬量分時輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 ADC0809 引腳功能介紹 圖 36 ADC0809引腳圖 華北 科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 第 17頁 共 43頁 ADC0809 各腳功能如下： D7D0： 8 位數(shù)字量輸出引腳。 VCC： +5V 工作電壓。 REF（ +）：參考電壓正端。 START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動信號輸入端。（以上兩種信號用于啟動 A/D 轉(zhuǎn)換） . EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出引腳 ，開始轉(zhuǎn)換時為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時為高電平。 CLK：時鐘信號輸入端（一般為 500KHz） ADC0809 對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是 0－ 5V，若信號太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。當(dāng) ALE 線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將 A、 B、 C 三條地址線的地址信號進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模 擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。通道選擇表如下表所示。當(dāng) ST 上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間， ST 應(yīng)保持低電平。當(dāng) EOC 為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 OE＝ 1，輸出基于單片機(jī)的鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 第 18 頁 共 43 頁 轉(zhuǎn)換得到的 數(shù)據(jù)； OE＝ 0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。 CLK 為時鐘輸入信號線。 74HC573 芯片介紹 芯片 74HC573 是 8 位三態(tài)鎖存器 . 74HC573 和 74LS373 原理一樣，主要用于數(shù)碼管、按鍵等等的控制。器件的輸入是和標(biāo)準(zhǔn) CMOS輸出兼容的；加上拉電阻，他們能和 LS/ALSTTL 輸出兼容。當(dāng)鎖存使能變低時，符合建立時間和保持時間的數(shù)據(jù)會被鎖存。 其內(nèi)部原理圖 和真值表 如下： 圖 39 74HC573內(nèi)部原理圖 華北 科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 第 19頁 共 43頁 輸入 輸出 輸出使能 鎖存使能 D Q L H H H L H L L L L X 不變 H X X Z 附： x：不用關(guān)心 z：高電阻 圖 310 74HC573真值表 基于單片機(jī)的鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 第 20 頁 共 43 頁 溫度傳感器的選擇 溫度是表征物體冷熱程度的物理量 ,它可以通過物體隨溫度變化的某些特性（如電阻、電壓變化等特性）來間接測量，通過研究發(fā)現(xiàn)，金屬鉑 (Pt)的電阻值隨溫度變化而變化 ,并且具有很好的重 現(xiàn)性和穩(wěn)定性，利用鉑的此種物理特性制成的傳感器稱為鉑電阻溫度傳感器， 通常使用的鉑電阻溫度傳感器零度阻值為 100Ω ,電阻變化率為 Ω /℃。 其特性與應(yīng)用：抗震性好，耐高壓，多種溫度型號可選擇，安裝方式多元化，可進(jìn)行 OEM定做，應(yīng)用與化纖，橡塑，石油，造紙，水電，食品等設(shè)備的過程溫度測量與控制。 圖 41 PT100溫度傳感器 其主要技術(shù)參數(shù) 測溫元件 K， E， J， T， PT100， Cu50 測溫范圍 50600℃ 1300℃ 精度等級 ClassA： +（ +%t）； CLassB； +（ +%t） 信號輸出： 420 mADC二線制 供電電壓： 24Vdc， 1236Vdc 安裝方式：螺紋安裝，法蘭安裝，活套安裝 應(yīng)用領(lǐng)域：采用歐美鉑電阻元件，利用鉑電阻的阻值隨溫度變化而變化，并呈一定函數(shù)關(guān)系的特性來進(jìn)行測溫。它得到廣泛應(yīng)用的原因是溫度特性好，減小溫度變化帶來的誤差。 本設(shè)計采用 PT112型壓力傳感器 ， PT112系列高溫熔體壓力傳感器是一種基于惠斯登電橋原理而工作的，其耐高溫特性可 以應(yīng)用于特殊的的工業(yè)，使其成為橡塑，化纖等機(jī)械設(shè)備中高溫流體壓力測量與控制的理想產(chǎn)品。外盒采用全不銹鋼封焊結(jié)構(gòu)，具有良好的防潮能力及優(yōu)異的介質(zhì)兼容性。 水位傳感器 的 選擇 CR60系列電容式液位變送器，適用于高溫高壓、強(qiáng)腐蝕、易結(jié)晶、易堵塞等惡劣條件下連續(xù)檢測可導(dǎo)電的液體。整機(jī)無任何可動或彈性部件，耐沖擊、安裝方便、可靠性高、精度高、性能價格比好。 圖 43 CR60水位傳感器 其性能指標(biāo)： 華北 科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 第 23頁 共 43頁 檢測范圍： ～ 100m 精 度： 、 承壓范圍： ～ 32MPa 環(huán)境溫度： 20～ 85℃ 輸出信號： 4～ 20mA、 0～ 10 mA、 0～ 20 mA、 1～ 5V、 0～ 5V、 0～ 10V 供電電源：負(fù)載電阻 0～ 750Ω DC24V 固定方