锅炉温度控制系统设计_毕业设计论文(编辑修改稿)

锅炉温度控制系统设计_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

较信号，重新 对继电器进行通电，锅炉重新加热。 主要器件的选择 Atmel 公司单片机 AT89S51。 SSR Dallas 半导体公司温度传感器 DS18B20 LCD1602 7805 辅助器件选择 燃烧器 型号 :GP300T 功率 (kg):7004000 伺服马达型号 :SQM 火焰探 测器型号 :QRA2 重量 (kg):320 燃烧器控制 :外置 系列 立式不锈钢多级泵 流 量：最大 22m3/h 环境温度：最高 +160℃ 液体温度： 50℃ ～ 120℃ 工作电压： 220V/380V 工作压力： 安徽建筑 大学 毕业设计（论文） 8 3 硬件电路设计 主控单片机 AT89S51 芯片介 绍 AT89S51 是一个低功耗，高性能 CMOS 8 位 单片机 ，片内含 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器，器件采用 ATMEL 公司 的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS51 指令系统及 80C51 引脚结构，芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元 ， AT89S51 在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。 AT89S51 单片机引脚图如图 所示。 图 AT89S51引脚图 主要性能特点 (1) AT89S51 主要功能如下： 8 位单芯片。 （ ROM 为 4KB）。 （ RAM 为 128B）。 （传统最高工作频率可至 12MHz）。 ，且每条均可以单独做 I/O 的控制。 安徽建筑 大学 毕业设计（论文） 9 16 位定时器。 AT89S51 管脚 说明 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口： P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。 当 P1口的管脚第一次写 1 时，被定义为 高阻 输入。 P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。 在 FIASH编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口： P1口是一个内部提供上拉电阻的 8位双向 I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1后，被内部上拉为高，可用作输入， P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH 编程和校验时， P1口作为第八位地址接收。 P2 口： P2口为一个内部上拉电 阻的 8位双向 I/O 口， P2口缓冲器可接收，输出4 个 TTL 门电流，当 P2口被写“ 1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。 这是由于内部上拉的缘故。 P2 口当用于外部程序存储器或 16位地址外部数据存储器进行存取时， P2口输出地址的高八位。 在给出地址“ 1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口： P3口管脚是 8个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4个 TTL门电流。 当 P3 口写入“ 1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平， P3 口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口除了作为普通 I/O 口，还有第二功能： /RXD（串行输入口） /TXD（串行输出口） /INT0（外部中断 0） 安徽建筑 大学 毕业设计（论文） 10 /INT1（外部中断 1） /T0（记时器 0 外部输入） /T1（记时器 1 外部输入） /WR（外部数据存储器写选通） /RD（外部 数据存储器读选通） P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 I/O 口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。 读端口时实际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。 只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线。 89C51 的 P0、 P P P3 口作为输入时都是准双向口。 除了 P1 口外 P0、 P P3 口都还有其他的功能。 RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问 外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位 字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时， ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE脉冲。 如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。 此时， ALE 只有在执行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 PSEN：外部程序存储器的选通信 号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。 在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN 信号将不出现。 EA/VPP：当 /EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1 时， /EA 将内部锁定为 RESET；当 /EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 安徽建筑 大学 毕业设计（论文） 11 单 片机最小系统 单片机最小系统指的是由最基本的电路元件组成的，外接部分简单的电路就能独立成一定的工作任务的单片机系统。 51 单片机的最小系统由单片机芯片、电源、时钟电路、和复位电路组成 ，如图 所示。 图 最小单片机系统 时钟电路 AT89S51 的时钟可由内部产生也可以由外部产生。 在这个设计中只是用了内部产生。 利用芯片内部振荡电路，在 XTAL1， XTAL2（ 18， 19 脚）的引脚上外接定时 元件，内部振荡器便能产生自激振荡，用示波器便可观察到 XTAL2 输出的正弦波，定时元件可以采用石英晶体和电容组成的并联谐振电路，它与单片机的接法的如图 32所示。 晶体可以在 ~12MHz 之间所选，电容可以在 20~60pF 之间所选，通常选择 33pF 左右，电容 C6， C7 的大小对振荡频率有微小的影响，可起频率微调作用。 在设计印制板时，晶体和电容应尽可能与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，保证振荡器可靠工作，一般采用瓷片电容。 安徽建筑 大学 毕业设计（论文） 12 复位电路 单片机上电后，在其 9 脚（ RESET）出现 24 个振荡 周期以上的高电平 后 ，单片机 内 部 初始 复位。 为了确保单片机正常复位，必需使其 第 9 脚上出现的高电平保持 2μs以上。 复位电路 与单片机接法 如图 所示。 系统的复位电路是由 RC 电路组成 ，外加一个手动复位按钮。 刚上电 时或者触动按钮后 C5 两端的电压为 0， 这时 RST 为高电平， 而其 高 电平保持时间是由 R 和 C的时间常 数决定， 由公式 (31)可知， C 充电的时间常数 τ等于 ，远远大于 2μs，即使 RST 高电平的时间 保持 2μs以上 ，确保了单片机正常复位。 τ＝ R*C (31) 温度控制电路 设计 本系统采用继电器进行对燃烧器工作方式控制，从而锅炉控制温度。 当 P 口输出高电平时，经反相驱动器 7406 变为低电平，使发光二极管发光，从而使光敏三极管导通，进而 使 Q3 导通，因而继电器的线 圈通电 ,接通锅炉燃烧器。 本部分电路与单片机的接口 如 图 所示。 输出低电平时，燃烧器断电 ， 不进行加热处理。 输出高电平时，燃烧器通电，进行加热处理。 图 温度控制电路 安徽建筑 大学 毕业设计（论文） 13 按键电路设计 为符合 本系统的 实际要求，进入系统之前首先对温度报警值的设置。 本系统有三个按键分别为 K1,K2,K3. 如图 所示。 (1) K1 设置锅炉温度报警值的温度值增 加按键。 K1 每按下一次，温度报警值显示比上一次值增加一度。 (2) K2 设置锅炉温度报警值的温度值减少按键。 K2 每按下一次，温度报警值显示比上一次值减少一度。 (3) K3 温度报警值确定值。 图 按键电路 设计 水位 检测 电路 设计 锅炉在正常加温工作情况下，同时对锅炉液位检测。 当锅炉的水位满足条件时开始工作。 本系统设计利用普通水的导电性质 ， 采用不绣钢管作为测量液位的器件，放于锅炉上下限的金属棒是否正在导电的 情况判断锅炉的水位是不是在上下限范围之间，单片机通过采集的水位变化的信号，发出对给水泵控制的命令，控制锅炉内水位符合条件。 如图 ，金属棒 1放于水位上限位置，金属棒 2放于水位下限位置，金属棒 3放于水位以下比较远点的位置。 其中金属棒 1和金属棒 2用限流电阻分别与单片机相连接，金属棒 3接 +5v的电源。 单片机不断的检测单片机端口 的电平情况。 安徽建筑 大学 毕业设计（论文） 14 图 水位检测电路 (1)当 ＝高电平和 ＝高电平时，即实际水位在水位上限以上的位置，这时系统发出报警命令 ,系统停止工作。 (2)当 ＝低电平和 ＝低电平时，即实际水位在下限以下的位置，这时系统控制给水泵工作，锅炉开始加水，并报警。 (3)当 ＝高电平和 ＝低电平时，即实际水位在水位上限和水位下限之间的位置，单片机不进行处理，即保持给水泵的状态不变。 稳压电源电路设计 集成稳压电源又称三端集成稳压器，它是指将功率调整管、取样电阻、基准电压、误差放大、启动及保护电路等全部集成在一块芯片上，具有特定输出电 压的稳压集成电路。 三端是指电压输入端、电压输出端和公共接地端。 三端 IC 稳压器按性能与用途可分为固定输出正稳压器、固定输出负稳压器、可调输出正稳压器、可调输出负稳压器 4 类。 这类稳压器的输出为固定电压。 国内外厂家均将此系列稳压器命名为 78系列，如 780 7812 等。 其中“ 78”后面的数字代表该稳压器输出的正电压数值，以伏特为单位。 例如 7805 即表示稳压输出为 5V， 7812 表示稳压输出为 12V 等。 有时会安徽建筑 大学 毕业设计（论文） 15 发现型号 78前面和后面还有一个或几个英文字母，如 W7 AN7 L78 CV 等。 前面的字 母称“前缀”，一般是各生产厂（公司）的代号；后。