【正文】 采用了獨立式按鍵。 圖 32 鍵盤控制電路圖本電路中獨立式按鍵電路，各按鍵開關均采用了上拉電阻，是為了保證在按鍵斷開時，各I/O有確定的高電平；當按鍵按下時，去執(zhí)行相應的功能。按鍵的處理可以采用中斷方式，也可以采用查詢方式。所以選擇中斷方式處理按鍵。復位分為加電自復位和開關復位兩種方式。本系統(tǒng)采用的是上電自復位電路。 圖 33 上電自復位電路圖 圖34 按鍵電平復位電路圖 35 按鍵脈沖復位電路圖 顯示電路的設計 對于多為數(shù)碼管顯示器來說，為了簡化線路、降低成本，往往來采用以軟件為主的接口方法，即不使用專門的硬件譯碼器，采而用軟件程序進行譯碼。對于這種接口電路來說，其顯示方法有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。這樣單片機只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機中CPU的開銷小。因此只能利用人眼視覺的殘留效應，采用動態(tài)掃描顯示的方法，逐個地循環(huán)點亮各位數(shù)碼管，每位顯示1ms左右，是人眼看起來就好像在同時顯示不同的字符一樣。為此，一般采用查表的方法，由待顯示的字符通過查表得到其對應的顯示段碼。所以在設計中選擇常用的串并轉換電路74LS164靜態(tài)顯示電路。74LS164為TTL單向8位移位寄存器，可實現(xiàn)串行輸入，并行輸出。T（第8腳）為時鐘輸入端，可連接到串行口的TXD端。R（第9腳）為復位端，當R=0時，移位寄存器各位復0，只有當R=1時，時鐘脈沖才起作用。a各段對應的引腳上。該電路中3片7LS164首尾相串，而時鐘端則接在一起，這樣，當輸入8個脈沖時，從單片機RXD端輸出的數(shù)據(jù)就進入到了第一片74LS164中了，而當?shù)诙€8個脈沖到來后，這個數(shù)據(jù)就進入了第二片74LS164，而新的數(shù)據(jù)則進入了第一片74LS164，這樣，當?shù)?個8個脈沖完成后，首次送出的數(shù)據(jù)被送到了最低位的164中，其他數(shù)據(jù)依次出現(xiàn)在第一、二片74LS164中。加水裝置水泵的各種狀態(tài)由三個發(fā)光二極管模擬，由于設計只是模擬系統(tǒng)，壓力傳感器不易買到，所以壓力的顯示直接采用軟件賦值的方式。當電位器電壓值0≦X1時，說明液位處于下下限以下，此時水泵加水開度最大，,且三個發(fā)光二極管全亮（—），同時啟動報警裝置進行報警，當操作人員聽到報警聲時，可以按下消除報警按鈕()停止報警，并對系統(tǒng)做相應的處理；當電位器的電壓值1≦X2時，說明液位處于下限與下下限之間，此時水泵依然加水（），開度處于正常流量，有倆個二極管亮()；當電位器的電壓值2≦X3時，說明液位處于下限與上限之間，此時液位處于正常狀態(tài)，此時水泵依然加水（），開度最小，有一個二極管亮() ，用于維持正常的液位；當電位器的電壓值3≦X4時，說明液位處于上限限與上上限之間，此時停止水泵加水（），；當電位器的電壓值4≦X時，說明液位超過上上限，啟動報警裝置報警，此時水泵依然不工作（）。 (a) 水泵開度大小的模擬電路 （b） 液位正常與不正常時的指示燈電路 (c) 液位報警電路 圖 37 液位控制狀態(tài)電路圖 液位控制的控制電路在設計中采用了雙向可控硅MOC3041驅動電路控制水泵的啟停的。它內部集成了發(fā)光二極管、雙向可控硅和過零觸發(fā)電路等器件，它的內部結構和外部引腳如圖38所示。輸入部分是一個砷化鎵發(fā)光二極管，在515mA正向電流的作用下，發(fā)出足夠強度的紅外光，去觸發(fā)輸出部分。在紅外線的作用下，雙向可控硅可雙向導通，與過零觸發(fā)器一起輸出同步觸發(fā)脈沖，去控制執(zhí)行機構一外部的雙向可控硅。 圖 39 液位控制電路圖該部分的工作過程是：，圖39所示的MOC3041構成的輸出通道圖MOC3041內部導通，G端出現(xiàn)同步觸發(fā)脈沖，控制可控硅導通，打開水泵；，MOC3041內部截止，可控硅斷開，關閉水泵。） 液位控制中的“虛假水位”影響汽包液位的因素除了加熱汽化這一正常因素外,還有蒸汽負荷和給水流量的波動。如果使用簡單的鍋爐汽包液位的單沖量控制系統(tǒng)(如圖310所示)影響了生產甚至造成危險。其中調節(jié)閥為氣關閥,液位調節(jié)器采用正作用,調節(jié)器輸出信號在加法器內與蒸汽流量信號相減。當負荷突然變化時,蒸汽的流量信號通過加法器,使它的作用與水位信號的作用相反。要關小給水閥,但是如果給水壓力本身有波動時,雙沖量控制也不能克服給水量波動的影響。所示的鍋爐汽包液位的三沖量調節(jié)系統(tǒng)。,使它與液位信號的作用方向一致,這種調節(jié)系統(tǒng)由于引進了液位、給水流量及蒸汽流量三個參數(shù),叫做三沖量調節(jié)系統(tǒng)。圖312系統(tǒng)將蒸汽流量和給水流量前饋到汽包液位調節(jié)系統(tǒng)中去,一旦蒸汽流量或給水流量發(fā)生波動,不是等到影響到液位才進行調節(jié),而是在這兩個流量改變之時就能通過加法器立即去改變調節(jié)閥開度進行校正,故大大提高了液位這個被調參數(shù)的調節(jié)精度。=設計K2I2=K3I3此時I0正是調節(jié)閥處于正常開度時所需要的電流信號(為了安全調節(jié)閥必須用氣關閥)相應增加,加法器的輸出電流I0但是與此同時出現(xiàn)了假液位現(xiàn)象,液位調節(jié)器輸出電流I1由于進入加法器的兩個信號相反,待假液位過去,水位開始下降,液位調節(jié)器輸出電流I1開始減小,此時,它與蒸汽流量信號變化的方向相反,因此加法器的輸出電I0調節(jié)過程進行到液面重新穩(wěn)定在給定值,給水量和蒸發(fā)量達到新的平衡為止。由于引進了蒸汽流量和給水流量兩個輔助沖量,起到了“超前信號”的作用,使給水閥一開始就向正確的方向移動,圖313為三沖量液位調節(jié)方案圖。為三沖量液位調節(jié)方案圖從上面分析可以看出三沖量調節(jié)系統(tǒng)能及時克服負荷(蒸汽量)和給水流量的干擾作用,調節(jié)精度高,適用于汽包容積較小、負荷和給水干擾較大的場合。雙沖量調節(jié)適合于鍋爐容積較小,給水壓力波動不大的場合。 在這次設計中，“虛假水位”只做理論參考，實際設計也不會出現(xiàn)“虛假水位”，故沒有這部分的處理。從簡單的模擬輸出溫度傳感器到數(shù)字輸出的本地傳感器再到具有遠程溫度監(jiān)測功能和復雜風扇控制算法的高度集成的溫度監(jiān)視系統(tǒng)。通過改變熱敏電阻，使其為電阻隨溫度呈非線性關系變化的特性。雖然新的數(shù)字輸出溫度傳感器已經在許多應用中取代了模擬輸出溫度傳感器，但是模擬輸出溫度傳感器仍然有用武之地。該器件經常用于遠程溫度檢測，因為高阻抗電流輸出使其對長線路傳輸?shù)碾妷航挡幻舾?，并且還能用于多種多樣的溫度檢測器應用，具有+4 V ～ +30 V寬工作電壓范圍。這可以通過將一個模擬溫度傳感器的輸出接到一個模數(shù)轉換器（ADC）來實現(xiàn)。它能降低成本、印制電路板（PCB）面積和功耗，同時簡化系統(tǒng)設計工程師的任務。因此，數(shù)字輸出溫度傳感器適合于連接到一個MCU。DS18B20為一線式數(shù)字溫度傳感器，它只有3個引腳，體積小，分辨率高，與單片機連線只需要一個I/O口就可以，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路，硬件電路簡單且價格也不貴。（關于DS18B20的具體介紹在第二章的芯片資料）圖314 溫度測試電路圖 系統(tǒng)的軟件設計整個系統(tǒng)軟件主要由主程序、中斷服務程序、顯示模塊、各種故障處理及報警子程序和延時子程序等組成。系統(tǒng)開始后進行初始化，初始化主要是開中斷及設置串口的工作方式，輸入開啟A/D轉換的標志等工作；然后系統(tǒng)去檢測并開始接受檢測信號，如果信號沒有越過我們設定的報警限，那么系統(tǒng)會去顯示檢測到的溫度值、壓力值及判斷現(xiàn)在所處于哪一種狀態(tài)，去執(zhí)行每種狀態(tài)所對應的功能并繼續(xù)檢測，如果信號越過報警限并開始報警，按下按鍵系統(tǒng)會進入中斷處理程序；在中斷處理程序中，將會先判斷是否有液位極限低或極高信號輸入，如果有聲光報警則消除報警并停止鍋爐的自動運行改為手動操作，如果沒有就繼續(xù)進行檢測。首先打開CUP中斷，即將EA置位，即EA=1；本系統(tǒng)用到串行口中斷因此開串行口中斷，即ES=1；要用到INTO中斷，因此需要先設置這個中斷允許位，即INTO=1；用到定時器/計數(shù)器中斷，因此開定時器/計數(shù)器中斷，即ETO=1。硬件調試比較簡單，首先用萬用表檢查硬件電路的焊接是否正確，是否有短路、斷路、虛焊等。若亮度不理想，可以調整P0口的電阻大小。在軟件調試過程中，我們用到了KeiluVision和SLISP_V1605兩個軟件。SLISP_V1605是一個編程器可以用于燒錄軟件，用于將目標代碼通過傳輸線燒錄到單片機中，完成軟硬件的結合。 （2）新建一個文件。 （4）程序編寫完成后，先保存，再進行編譯，系統(tǒng)會自行檢查程序中的語法錯誤，并將錯誤類型羅列在界面下方的Out Windows中,以便于用戶修改。 （6）軟件編譯結束。 軟硬件實時調試 在硬件調試和軟件編譯通過后，進行軟硬件聯(lián)合調試。硬件電路是系統(tǒng)功能實現(xiàn)的物質基礎，因此，在軟硬件聯(lián)合調試之前必須仔細檢查硬件，只有硬件電路檢查無誤，整個系統(tǒng)的調試才有可能成功，而且，排除了所有的硬件錯誤后，進入聯(lián)合調試，一旦出現(xiàn)問題，就可以迅速排除硬件上的錯誤，集中精力檢查軟件。軟硬件聯(lián)合調試時，可以將程序分成了幾個模塊，一個個進行調試，在各個模塊都調試成功以后，再將它們組合起來，這樣成功的概率就大了許多。消除報警，系統(tǒng)復位，用于緊急停止；（3）三位數(shù)碼顯示器，第一位、第二位、第三位分別顯示溫度值的百位、十位和個位。（3）溫度傳感器DS18B20實現(xiàn)了測溫，并且能隨現(xiàn)場溫度的變化而變化，三位數(shù)碼顯示器能準確顯示溫度，測量精度可達到1℃。整個調試就是出現(xiàn)問題和解決問題不斷重復的過程。解決：供電電源與數(shù)碼管的電源沒有共地，兩個電源共地后主電路工作正常。解決：①導線焊接不穩(wěn)，出現(xiàn)松動甚至脫落的現(xiàn)象，重新焊接穩(wěn)定即可解決問題。三個數(shù)碼管的公共端接地后，由于串口不斷送數(shù)，刷新太快所以呈現(xiàn)亂碼，把三個數(shù)碼管的公共端一起接到一個I/O口上即可解決問題。（4）問題：按下功能鍵，不能實現(xiàn)相應的功能。（5）問題：DS18B20可以采集到溫度值，但顯示的是不斷變化的亂碼。（6）問題：蜂鳴器的響聲太小 解決：起初加三極管驅動，但三極管基極被始終拉低，接一個非門后再接到三極管基極，這樣既解決了問題。經過運行調試，該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)液位的控制，溫度和壓力的顯示，但沒能解決“虛假液位”的問題?，F(xiàn)得出以下結論： （1）該液位控制系統(tǒng)使用STC89C52作為控制核心，利用單片機本身強大的數(shù)據(jù)處理功能完成了液位控制中各種狀態(tài)所對應的不同功能的實現(xiàn)。 （2）通過對電位器的調節(jié)，改變其電壓值，鍋爐的模擬液位可以得到相應的控制。但在實驗過程中考慮到液位傳感器很難買到，MOC3041控制的水泵只有開與關倆中狀態(tài)，水流量沒有辦法體現(xiàn)，鑒于以上原因將系統(tǒng)改為用電位器來取代液位傳感器，從而模擬其不同狀態(tài)，用三個發(fā)光二極管來模擬水泵的不同水流量。 （4）由于資金不足以及液位、壓力傳感器等在市場上很難買到，使得設計中只能采用電位器來模擬液位變換，實驗中僅是通過改變電位器的電壓來表示液位的狀態(tài)；而對于壓力的測試，只能在單片機內部設置一個固定的壓力值來體現(xiàn)鍋爐壓力，這樣使得沒能很好的與實際系統(tǒng)相照應。由于虛假液位在設計中無法模擬，加之要通過軟件中的PID算法來實現(xiàn)，比較麻煩，故只做設計中的考慮軟件中沒有這部分的實現(xiàn)。如今，這個課題已經有了比較成熟的研究成果及系統(tǒng)的理論知識，因此，這個課題的研究目的是為了使我們對學過的計算機控制技術、過程控制系統(tǒng)、單片機應用等相關專業(yè)知識進行更深層的理解和掌握。作為硬件設計部分，從硬件電路設計方案的確定，到元件的選擇就需要考慮到電路的可行性、可靠性、器件成本以及與軟件配合等因素。而最后的調試階段則需要硬件與軟件相配合才能實現(xiàn)預期的功能，這就需要同組同學具有良好的團隊合作精神。 我即將完成本科階段的學習，畢業(yè)設計不僅僅是我在本科階段接受的最后一次考核，也是對我大學四年學習的一次總結。經過一個學期的學習，最后終于完成了整個設計及論文，努力為自己的本科階段畫一個完滿的句號。王老師治學嚴謹，工作認真負責，在平時的學習過程中不僅對我嚴格要求，也給予了精心的指導，同時積極地為我提供良好的試驗條件，對我得到的結論進行總結，并提出新的問題，使得我的畢業(yè)設計課題能夠深入地進行下去，也使我接觸到了許多理論和實際上的新問題，使我做了許多有益的思考。謹以此文獻給關心我的老師、家人、同學及朋友們。 uchar tplsb,tpmsb。unsigned char dispbuf[3]={1,2,3}。float x1,x2,x3,dianya。sbit DQ = P2^0。sbit anjian0=P1^0。sbit OE=P3^7。sbit 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