锅炉水位控制系统设计(编辑修改稿)

锅炉水位控制系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

如下 ： 表 寄存器初始状态 特殊功能寄存器 初始态 特殊功能寄存器 初始态 ACC PSW 07H DPL IP IE TMOD SCON P0P3 00H 00H 00H 00H xxx00000B 0x00000B 00H xxxxxxxxB 1111111B B SP TH0 TL0 TH1 TL1 TCON SBUF PCON 00H 07H 00H 00H 00H 00H 00H 00H 0xxxxxxxB 8051 的复位方式 分为手动和自动复位。 RESET/Vpd是 一 个 复用脚， 在 Vcc掉电期间，可以使用后备电源使单片机 RAM数据不丢失。 8 0 5 1R E S E TR E S E T 8 0 5 1V c c V c cS W2 2 u1 K91 K4 7 0 R2 2 u9上 电 自 动 复 位 手 动 复 位 电 路 图 复位电路 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 系统硬件设计 8 Pin30:ALE/ 当访问外部程序器时， ALE(地址锁存 )的输 出用于锁存地址的低位字节。 而访问内部程序存储器时， ALE 端将有一个 1/6 时钟频率的正脉冲信号， 确定单片机是否工作， 也可以当作一个时钟向外输出。 而且 当访问外部程序存储器， ALE 会跳过一个脉冲。 如果单片机是 EPROM，在编程其间 ,prog 将用于输入编程脉冲。 Pin29: 当访问外部程序存储器时 ,此脚输出负脉冲选通信号， PC 的 16 位地址数据将出现在 P0 和 P2 口上，外部程序存储器则把指令数据放到 P0 口上，由 CPU 读入并执行。 在编程时， EA/Vpp脚还需加上 21V的编程电压。 液位传感器设计 在锅炉液位控制系统中 ,传感器的选择是非常重要的 ,传感器是能感受规定的被测量 ,并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置 ,它通常由敏感元件和转换元件组成 ,它的性能直接影响到整个检测系统 ,对检测精确度起着重要的作用。 传感器的种类很多 ,有温度传感器 ,加速度传感器 ,光学传感器 ,压力传感器的 ,本设计主要采用的是由高亮二级管和光敏三级管所组成的液位传感器来对液位进行控制，又用光电式传感器和压电式传感器来对温度和压力进行检测 ,在把检测的电信号输入到单片机进行分析 ,这个设计的 重点是液位的控制 ,所以下面我要对液位传感器进行设计。 采用的是四对高亮二极管和光敏三极管所组成的液位传感器，这种液位传感器如下图 1 2 3 4ABCD4321DCBALED1K1KGND设 计班 级指导教师日 期辽宁工程技术大学电气与控制工程学院曹 德 宝自动化 0 3 6阎 馨2020 年 6 月 24 日锅炉液位控制系统 图 液位传感器 由图 可知，液位传感器的主要元件是 高亮二极管和光敏三极管 ,它们都属于光电元件 ,光电元件主要采用的是 光电效应 ,光电效应分外光电效应、内光电效应和光生伏特效应 , 光电效应的原理是 PN 结加反向电压时，反向电流的大小取决于 P 区和 N 区中少数载流子的浓度，当光照 PN结时，光子能量 h大于材料的禁带宽度，在 PN 结及其附近产生光生电子、空穴对，从而使 P区和 N 区少数载流 子浓度增加， 载流子 在外加反向电压和 PN 结内电场作用下定向运动，分别在两个方向上渡越 PN结，使反向电流明显增攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 系统硬件设计 9 大。 如果入射光照 强 度变化，光生电子 及 空穴对的浓度将相应变动，通过外电路的光电流强度也会随之变动。 光敏二极管 的作用 就把光信号转换成了电信号。 图 光敏三极管的结构示意图 图 基本电路 而光敏三极管有两个 PN 结，因而可以获得电流增益，它比光敏二极管具有更高的灵敏度 ,也是把光信号转化成电信号。 光敏三级管是由高亮二极管进行发光 的 , 高亮二极管是一种把电能转变成光能的半导体器件。 它的原理和光敏二极管相似 ,也是产生光电效应。 只不过原理正好相反 ,当有电流导体内部产生光电流 ,照射在 PN结上 ,在内部产生光电流 , 它具有体积小、功耗低、寿命长、响应快、机械强度高等优点，并能和集成电路相匹配。 因此，广泛地用于计算机、仪器仪表和自动控制设备中。 水位检测是通过四对高亮二极管和光敏三极管分别安装在四个不同的位置，由上至下四个输出端口分别接单片机的 、 、 、 口，实时对锅炉里的水位进行检测。 当水位到达某一光敏三极管的位置时 ，其输出端口就向单片机输出高电平；当水位低于此光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出低电平。 由上至下的第一个位置为水位上限报警线，即当水位高于此位置时，开水房控制系统就会自动报警，提醒工作人员注意，加水电磁阀有可能出故障；第二个位置是自动停止加水线，即当水位高于此位置时，控制系统会自动关闭加水电磁阀，停止加水；第三个位置是自动加水线，即当水位低于此位置时，控制系统会自动接通加水电磁阀，开水加水；第四个位置是水位下限报警线，即当水位低于此位置时，开水房控制系统就会自动报警，提醒工作人员注意，加水电磁阀可 能出故障。 ADC0809A/D 转换器 A/D 是把模拟信号转换成数字信号 ,把由传感器传来的液位控制的模拟信号转换成数字信号 ,然后再通过 8051单片机的分析处理进行 LED显示和液位、压力和温度的报警。 D／ A 转换基本原理 D／ A 转换器的功能是将 数字信号转换成模拟信号。 使每一个二进制信号产生一个相应的电流 ，电流的大小 则 正比于相应的二进制位的权。 输入二进制数据 D7～ DO 控制 电子开关组，当某 一位为 “1” 时，则电子开关闭合，基准电压 Vin 接电阻解码网络，使μ AEV+I Φ结构示意图和图形符号 基本电路a ) b)EU 0ceIcR LNNPa)结构示意图 b)基本电路μ AEV+I Φ结构示意图和图形符号 基本电路a )b)EU 0ceIcR LNNPa)结构示意图 b)基本电路攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 系统硬件设计 10 某一支路电阻上有电流流过。 当某一位为 “ 0” 时，则电子开关断开，该支路电阻上无电流流过。 加权电阻解码网络各支路的电阻值与二进制数据 D7～ DO 的 “ 权 ” 相对应，“ 权 ” 大的电阻值小， “ 权 ” 小的电阻值大。 因此各支路的电流不仅决定于输入数字量的值 (0或 1)，还决定于 “ 权 ” ，各支路的电流如下： 式（ ） 因此，总电流为 Iou 70 1 2 3 4 5 6 7 8 0 2 ( 2 4 )2 r e f io u t iiVI I I I I I I I I DR             该总电流经电流转换器后有 : 708 0 22 r e f io u t o u t iiVV R I D E N        其中 70 8 0, 2 (2 6)2ref i iiVE N D 由式（ ）看出，尽管使用的网络结构不同，但对于 D／ A转换器的输入输出来说是等效的。 就 8位 D／ A 转换器而言，每一数字输入位所代表的输出模拟量是其相邻的 2倍，这样就组成二进制数字量到模拟量的转换器。 0008811 1 178222222r e f r e fr e f r e fVVIDRRVVI D DRR     12 2 268222re f re fVVI D DRR   33 3 35844 4 44855 5 53866 6 62877 7 718222222.222.2.222re f re fre f re fre f re fre f re fre f re fVVI D DRRVVI D DRRVVI D DRRVVI D DVVI D DRR           式（ ） 式（ ） 式（ ） 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 系统硬件设计 11 D／ A转换芯片的主要性能指标如下 : ① 分辨率。 信号的敏感程度 数字量的数位表示 ， 分辨率为 n 位的 D／ A 转换器，可以对满量程的 1／ 2n的增量做出 反馈。 ② 相对精度。 在 校准前提下有效刻度内模拟量的输出与理论值之差，用 ISB来表示和该偏差相对满刻度的百分比。 ③ 转换时间。 数字变化量是满刻度时，达到终值 177。 LSB ／ 2 所需要的时间，通常为几十纳秒至几微秒。 ④ 非线性误差。 通常给出在一定温度下的最大非线性度，一般为 ％～ ％。 其工作 步骤 是：比较开始时，首先对二进制计数器的最高位置 “1” ，然后进行转换 和 比较判断。 如果 模拟输入 Uin 大于 Ui，比较器输出为 1，输出锁存器的最高位保持为 1。 依照此方法从低到高依次进行比较。 将数字信号转换成模拟信号来完成 A/D 转换。 总共需要重复这种过程 n次。 ADC0809 转换芯片 本次设计 的 A／ D 转换实验硬件是由 ADC0809 转换芯片和四个可变电位器组成的。 ADC0809 是 8 位 8 通路逐次逼近式 A／ D转换器，输入电压在 (O～ 5)V，最大不可调误差小 177。 1LSB。 ADC0809 芯片的引脚图如图 26 所示。 8 路模拟通道 要 能 正常 工作，首先通过地址译码锁存器选通所要开通的 8路模拟通道中的一路开关，将模拟信号 进行 A/D的转换，转换后的数据放到三态数据锁存器中 ，由 CPU 读取 后由 CPU 启动新一次 的地址译码，重复以上完成新一次的 A/D转换。 下图为 ADC0809 芯片的引脚图。 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN u m b e r R e vi s i o nS i z eL e t t e rD a t e : 1 9 J u n 2 00 7 S he e t o f F i l e : E : \ 曹德宝 \ 2 2\ B A C K U P ~ 1 11 11 . B k p D r a w n B y :I N 026m s b2 1212 220I N 1272 3192 418I N 2282 582 615I N 312 714l s b 2 817I N 42E O C7I N 53A D D A25I N 64A D D B24A D D C23I N 75A L E22r e f ( )16E N A B L E9S T A R T6r e f ( + )12C L O C K10A D C 0 80 9 图 ADC0809 芯片的引脚图 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 系统硬件设计 12 键盘及显示接口 采用三位 7段 LED 显示器， LED 显示器是单片机应用中最常用的输出部件，它是由若干发光二极管组成，当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔画发光，不同组合的二极管导通，就能显示出各种字符。 用 LED 是因为它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、光电转换效能高、寿命长的特点。 LED（发光二极管）最早出现在 19 世纪 60年代，现在我们可以经常在 电气和电子设备上看到这些二极管作为指示灯来用。 在微型机系统中， LED常用的显示方法有两种。 一种是静。