鍋爐自動給水系統(tǒng)論文(楊洋)要點

1、好彈學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）鍋爐自動給水系統(tǒng)設(shè)計系 別：機械與電子工程系專業(yè)（班級）：電子信息工程09級2班作者（學(xué)號）：指導(dǎo)教師：完成日期：2013年5月18日蚌埠學(xué)院教務(wù)處制蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）目 錄1 引言 51.1 國內(nèi)外鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀 51.2 鍋爐溫度檢測與液位控制的背景及意義 61.3 單片機控制鍋爐的發(fā)展前景 62系統(tǒng)硬件電路設(shè)計82.1 系統(tǒng)控制模塊的設(shè)計82.1.1 單片機的最小系統(tǒng)設(shè)計 82.1.2 液位控制模塊的設(shè)計 112.2 系統(tǒng)檢測模塊的設(shè)計122.2.1 水溫檢測模塊的設(shè)計122.2.2 液位檢測模塊的設(shè)計 132.3 系統(tǒng)驅(qū)動模塊的設(shè)計 -13 -2.4

2、系統(tǒng)顯示模塊的設(shè)計 -15 -2.5 系統(tǒng)用口通信電路設(shè)計 183.系統(tǒng)軟件電路設(shè)計 20結(jié)論22謝辭-23 -參考文獻-24 -附錄：源程序設(shè)計代碼 -25 -15 -插圖清單圖2-1st89c52r腳圖錯誤！未定義書簽圖2-2單片機復(fù)位電路錯誤！未定義書簽圖2-3單片機最小系統(tǒng)錯誤！未定義書簽圖2-4時鐘電路錯誤！未定義書簽圖2-5液位控制系統(tǒng)框圖 錯誤！未定義書簽圖2-6水位檢測電路錯誤！未定義書簽圖2-7繼電器模塊錯誤！未定義書簽圖2-9uln2004引腳圖錯誤！未定義書簽圖2-10lcd1602a晶顯示器錯誤！未定義書簽圖2-11max23見腳圖 錯誤！未定義書簽圖3-1鍵盤輸入中斷

3、流程圖 錯誤！未定義書簽圖3-2溫度檢測主程序流程圖錯誤！未定義書簽鍋爐自動給水系統(tǒng)設(shè)計摘要:在當(dāng)今現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的諸多領(lǐng)域中，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動控制技術(shù) 越來越成熟，在生產(chǎn)建設(shè)中起著愈來愈重要的作用，隨著人們對物質(zhì)生活 的追求，人們對自動化水平的要求也越來越高。本設(shè)計的控制系統(tǒng)就是采 用自動控制技術(shù)來實現(xiàn)其功能的，這樣不僅大大提高了生產(chǎn)效率，而且降 低了危險系數(shù)，保障了人身安全。本設(shè)計采用stc89c52片機作為數(shù)據(jù)處 理與控制單元，在進行數(shù)據(jù)處理過程中，單片機控制溫度傳感器和液位傳 感器進行工作，并且把溫度信號和液位信號傳遞到單片機上。單片機進行 數(shù)據(jù)處理之后，發(fā)出控制信號來控制執(zhí)行模

4、塊的狀態(tài)，并能將當(dāng)前溫度和 液位高度發(fā)送到液晶顯示器進行顯示。此設(shè)計不僅可以實現(xiàn)溫度和液位信 號的采集與顯示，且能夠使用按鍵來設(shè)置溫度和液位限定值，通過對數(shù)據(jù) 的運算處理，發(fā)出控制信號達到控制液位的目的。本系統(tǒng)以stc89c52 核心，用溫度傳感器ds18b2耒采集溫度信號，同時用浮球式液位傳感器 來測量液位，并通過鍵盤來設(shè)定液位的最高值和最低值，從而達到自動控 制的目的。關(guān)鍵詞:單片機；溫度傳感器；液位傳感器；驅(qū)動電路design of boiler automatic watersupply systemabstract：in many fields of modern science a

5、nd technology, with the development of science and technology, automatic control technology becomes more mature, plays a more and more important role in the production and construction, with peoples pursuit of material life, people on the level of automation is more and more high. the control system

6、 of the design is the use of automatic control technology to realize its function, which not only greatly improves the production efficiency, but also reduces the danger coefficient, protect the personal safety. this design uses stc89c52 microcontroller as the data processing and control unit, data

7、processing, control the temperature sensor and the liquid level sensor, and pass the signal of temperature and liquid level signal to the microcontroller. after the single-chip microcomputer for data processing, sends a control signal to control the execution module state, and the temperature and li

8、quid level height is sent to the lcd display. acquisition and display this design can not only realize the temperature and liquid level signal, and can use the buttons to set the temperature and liquid level limit value, through the operation to the data processing, sends a control signal to control

9、 the liquid level of the objective. this system uses stc89c52 as the core, using the temperature sensor ds18b20 to collect temperature signal, at the same time with the ball float type liquid level sensor to measure liquid level, maximum and minimum value and through the keyboard to set the level, s

10、o as to achieve the purpose of automatic control.keywords:single chip microcomputer; temperature sensor; liquid level sensor; drive circuit鍋爐自動給水系統(tǒng)設(shè)計1引 言1.1 國內(nèi)外鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀鍋爐作為一種把煤，石油或天然氣等化石燃料所儲藏的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成水或水蒸氣的 熱能的重要設(shè)備，是現(xiàn)代生活中不可缺少的動力設(shè)備，長期以來在國家的工業(yè)生產(chǎn)和居 民的生活中都能起著極其重要的重用。它已經(jīng)有二百多年的歷史了，但是近幾十年鍋爐 工業(yè)才取得的巨大的進步，國外的鍋爐控

11、制工業(yè)發(fā)展最快的時間在 5060年代，70年代 大致達到高峰，而我國的鍋爐工業(yè)卻僅在新中國成立后才開始著手建立和發(fā)展，195孫在上海才建立第一個鍋爐廠。從鍋爐給人們帶來的在生產(chǎn)和生活中所起的不同作用，鍋 爐可分為電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和生產(chǎn)鍋爐。電站鍋爐主要用于發(fā)電廠；工業(yè)鍋爐，主要 用于直接供給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或驅(qū)動機械能源；生產(chǎn)鍋爐，主要用于為居民提供熱水和供居 民取暖，我國的燃燒鍋爐的數(shù)量眾多，目前我國現(xiàn)有中小型鍋爐 55萬臺左右，由于我國 的能源結(jié)構(gòu)，除少數(shù)大都市及少數(shù)旅游城市開始采用清潔能源，如天然氣作為鍋爐的燃 料，絕大多數(shù)使用的一次能源以煤炭為主，因此我國的鍋爐總體上仍處于能耗高，浪費 大

12、，環(huán)境污染嚴(yán)重且安全系數(shù)低的生產(chǎn)狀態(tài)。就生產(chǎn)中鍋爐所出現(xiàn)的問題而言，應(yīng)該說鍋爐控制問題一直是伴隨著鍋爐，雖然鍋 爐控制問題在隨著控制領(lǐng)域的理論和技術(shù)的發(fā)展，鍋爐控制化問題一直在不斷地提高， 但是一直沒有得到很好的解決。目前國內(nèi)外對鍋爐水位的控制大部分采用常規(guī)pid控制，此方式是根據(jù)被控對象的數(shù)學(xué)模型建立，使鍋爐的給水量適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量，以為 此氣泡水位在規(guī)定的范圍內(nèi)，同時保持穩(wěn)定的給水流量，而氣泡水位是以一個重要的監(jiān) 控參數(shù)，反映了鍋爐蒸汽負荷與給水量之間的平衡關(guān)系，另外還有單沖量，雙沖量及三 沖量氣泡水位控制方式，其中市場上最先進鍋爐自動給水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法是三沖量給水 自動調(diào)節(jié)方法。但鍋爐汽

13、泡水位不僅受給水量和蒸發(fā)量的之間平衡關(guān)系的影響，同時還 受到其水循環(huán)管路，汽水容積變化影響，還有燃料量的變化，汽包壓力的變化，蒸汽 量的擾動等諸多因素對水位均會產(chǎn)生影響，就中國的具體情況而言，雖然三沖量的優(yōu)勢 相對與其它的控制方式有很大的優(yōu)勢，但基于三沖量實現(xiàn)的鍋爐自動給水系統(tǒng)的使用污 染性較大，耗能高的限制，使用范圍狹窄，燃料供應(yīng)量又難以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì) 需求，且不利于環(huán)境，因此低功耗，安全，價格低廉的鍋爐自動給水系統(tǒng)才能受到中國 及世界各國消費者的青睞。我國雖然在鍋爐控制領(lǐng)域發(fā)展較快，但整體技術(shù)水平和發(fā)達國家還是有一定的差距。1.2 鍋爐溫度檢測與液位控制的背景及意義隨著我國的國民經(jīng)

14、濟快速發(fā)展與人民生活水平質(zhì)量的迅速提高，國民對鍋爐的需求量日益增加。而我國的鍋爐總體上處于控制設(shè)備簡陋，技術(shù)落后，效率低的生產(chǎn)狀態(tài)， 不僅造成燃料的大量浪費，而且嚴(yán)重污染空氣，也不利于安全生產(chǎn)。而熱水鍋爐的控制 雖然沒有工業(yè)鍋爐復(fù)雜，精確度要求也沒工業(yè)要求高，但熱水鍋爐的應(yīng)用也十分廣泛， 如果要人工控制不僅需要很大的工作量，而且不能保證控制的準(zhǔn)確性和及時性，因此如 果采用自動檢測和控制，不僅大大減少工作量，而且準(zhǔn)確，既經(jīng)濟方便而又實惠。溫度檢測系統(tǒng)在現(xiàn)代化的工業(yè)設(shè)計、工程建設(shè)以及日常生活中的應(yīng)用越來越廣泛， 早期的溫度檢測主要應(yīng)用于工廠中，而如今，在人們的日常生活中，溫度檢測系統(tǒng)的應(yīng) 用也體現(xiàn)

15、的淋漓盡致，人們越來越離不開它。尤其是在單片機技術(shù)出現(xiàn)之后，由于它具 有極好的穩(wěn)定性，更快和更準(zhǔn)確的運算精度，它給現(xiàn)代工業(yè)控制測控領(lǐng)域帶來了極大的 方便。目前，單片機在工業(yè)控制系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計也是采 用單片機作為系統(tǒng)的控制核心，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的要求與要實現(xiàn)的功能，本次畢業(yè)設(shè)計采 用stc89c52rm片機為控制核心，通過ds18b20采集溫度，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換，與單 片機連接，并通過led1602顯示出來，同時把采集到的溫度信號與給定值比較，如果溫 度高于給定值的最高值或低于給定值的最低值時，系統(tǒng)就會自動的進行的停止加水和開始加水，從而實現(xiàn)熱水鍋爐溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計，本

16、設(shè)計還采用浮球式液位傳感器檢測 鍋爐內(nèi)的水位，并利用單片機來控制水泵，從而達到控制液位的目的。1.3 單片機控制鍋爐的發(fā)展前景采用單片機控制鍋爐，是近年來新研究的一項技術(shù)，它是微型計算機軟件、硬件、 自動控制、鍋爐節(jié)能等幾項技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，鍋爐采用的是微機控制和原有的儀表 控制，微機控制優(yōu)勢明顯，作為鍋爐控制系統(tǒng)裝置：其主要任務(wù)是保證鍋爐的安全、穩(wěn) 定、經(jīng)濟運行，并減少勞動人員的勞動強度和提高安全系數(shù)。采用計算機控制鍋爐系統(tǒng) 有十分良好的安全機制?？梢灶A(yù)想在不久的將來采用計算機控制系統(tǒng)是必然的趨勢。單片機又稱單片微控制器，是典型的微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系

17、統(tǒng)集 成在一個芯片上。單片機由運算器，控制器，存儲器，輸入輸出設(shè)備構(gòu)成，相當(dāng)于一個微型的計算機，起著有人類大腦作用，它若出了毛病，整個裝置就癱瘓了。單片機自問 世以來，隨著時間的推移，性能不斷提高和完善，由于單片機的體積小、速度快、功耗 低，成本低，易于產(chǎn)品化等優(yōu)點，并能方便的組裝成各種智能式控制設(shè)備以及各種智能 儀表，從而使它的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛。一股如果工業(yè)控制系統(tǒng)的工作環(huán)境差，干擾強， 利用單片機控制就能有效的克服這些缺點，而且還能減小危險程度。此時若使用單片機 控制鍋爐是個非常好的選擇。目前我國在單片機測控裝置的研究生產(chǎn)、應(yīng)用中都取得了很大的進步，總結(jié)了很多 經(jīng)驗，各行各業(yè)都取得了驕人的

18、成績。現(xiàn)實生活中所用電子產(chǎn)品中幾乎都會集成有單片 機，如計算機、游戲機、微波爐、飛機、以及電子手表等電子產(chǎn)品中都會含有單片機，汽車上的單片機一般配備都達到40多片，一些復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至都達到數(shù)百片單 片機，我們現(xiàn)代化生活中使用的單片機的數(shù)量甚至比人類的數(shù)量還要高。目前單片機的 發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在一下方面，第一，制程工藝cmos,更小的光刻工藝提高了集成度， 從而使芯片更小，成本更低，工作電壓更低，功耗更低。第二，cpu勺改進。采用雙cpu結(jié)構(gòu)，增加數(shù)據(jù)總線的寬度，提高數(shù)據(jù)處理的速度和能力。第三，增大存儲容量，片內(nèi) eprome2prom,程序的保密化。第四，提高并行口驅(qū)動能力，以減少外

19、圍驅(qū)動芯片， 增加外圍i/o 口邏輯功能和控制的靈活性。第五，以串行方式為主的外圍擴展。第六， 外圍電路的內(nèi)裝化。第七，互聯(lián)網(wǎng)連接已是一種明顯的走向。第八，可靠性及應(yīng)用水平 越來越高?，F(xiàn)在一些發(fā)達國家在單片機新型系統(tǒng)研究、制造和應(yīng)用上，已積累了很多經(jīng) 驗，較早的進入了國際市場。而我國在單片機測控裝置的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用上，雖然也 取得了驕人的成績，做到了很大的改善，但與其他發(fā)達國家相比還存在一定的差距，但 是我國的研究人員已經(jīng)克服了很多困難，并在不斷的摸索中前進，相信在不遠的將來定 能趕上甚至超過發(fā)達國家的技術(shù)水平，這就是當(dāng)今的發(fā)展趨勢。2系統(tǒng)硬件電路設(shè)計硬件電路是系統(tǒng)功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)，本設(shè)計是在

20、硬件電路的基礎(chǔ)上，通過軟件來完善 系統(tǒng)的功能。一般在軟件可以完成硬件功能的情況下，盡量用軟件來實現(xiàn)，從而使系統(tǒng) 硬件電路盡可能簡單，如下便對系統(tǒng)的硬件電路進行詳細介紹。2.1 系統(tǒng)控制模塊的設(shè)計本設(shè)計是以單片機作為系統(tǒng)的控制核心，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的要求與要實現(xiàn)的功能，可 選用的單片機有多種，而本次畢業(yè)設(shè)計選用 stc89c52片機作為系統(tǒng)的控制核心。2.1.1 單片機的最小系統(tǒng)設(shè)計stc89c52儂片機是以8051的經(jīng)典結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)延伸出來的芯片， 雖然其內(nèi)部工藝和 部分?jǐn)U展功能不同，但指令和引腳基本上可以通用，具有類似的部件組成，它仍有中央處理單元、寄存器、程序存儲器，、串行輸入 /輸出口、并行輸

21、入/輸出口（ io 口）、 定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、時鐘電路等構(gòu)成。其基本結(jié)構(gòu)依舊是在cput再添加外圍芯片的結(jié)構(gòu)模式。但對各種功能部件的控制卻是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。 stc89c52rc片機弓i腳圖如圖2-1 ,其引腳其功能如下：1-8腳：通用i/o接口9腳:resets位鍵10, 11腳:rx邛口輸入txd串口輸出12-19:i/o p3 接口（12,13 腳 int0 中斷0, int1 中斷）6,17: wr寫控制，rd讀控制輸出端18,19:晶振諧振器20地線21-28 p2 接口 高8位地址總線29:psent外ro睡通端，單片機對片外romm乍時，29腳（psen

22、肺出低電平 30:ale/prog地址鎖存器31:ea row指令控制器，高電平片內(nèi)取，低電平片外取32-39:（注意此接口的順序與其他i/o接口不同，與引腳號的排列順序相反） 40:電源+5vu1fj-octvetpl.l/tpi tp).cpl jpllf3.4p),jp .5pap .6p) 4f1 stc8pc52rcj-rsta?npm2j持4鄒37$北3f*m塔321。proro fj.fikd pjjixtc f?3txtipsf5-5ii_ 百f返 fjjxtai2xtal1cadeaxtplejog ?sznk.7 kj6p2.1 kj k,?p2.1p2.t3111j。73

23、rj 4一1b工li坦ri1?-jhit21節(jié)222二21con3圖 2-1 stc89c52rc弓|腳圖單片機的復(fù)位方式通常有上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位兩種。最簡單的上電自動復(fù) 位的實現(xiàn)方式是由電容的充放電來實現(xiàn)除了上面所說的上電自動復(fù)位方式之外，有時按鍵手動復(fù)位也會用到。手動電平方式和脈沖方式是常見的兩種按鍵手動復(fù)位方式，而電平復(fù)位是由rst5端將電阻與電源vc援通，從而實現(xiàn)此功能的。單片機的時鐘電路由通常由兩個電容和一個晶振而組成， 本設(shè)計的單片機復(fù)位電路如下圖2-2所示，單片機最小系統(tǒng)如圖2-3所示：圖2-2單片機復(fù)位電路單片機最小系統(tǒng)gedxi i?州krtil 1 . 3j rs/

24、 jav ml疝9 xiahstcec5ieep3.0exd euw 吃 ltxdp3 w a1etoebje7tt 將取圖2-3 單片機最小系統(tǒng)stc89c52一款低功耗，高性能的cmos8微控制器。它使用經(jīng)典的 mcs-5內(nèi)核， 再此基礎(chǔ)上做了很多的改進，使得芯片具有傳統(tǒng) 51單片機不具備的功能。在單芯片上， 不僅具有靈巧的8位cpu而且具有系統(tǒng)可編程flashy力，使得stc89c52決了很多嵌入 式控制系統(tǒng)中所面臨的問題，得到了人們的普遍應(yīng)用。它具有以下主要結(jié)構(gòu)：8k?節(jié)flash 512字節(jié)ram 32位i/o 口線，看門狗定時器，4kbeprom,max810電路，16位 定時器/

25、計數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工用行口等。另外當(dāng) stc89c5降至0hzi態(tài)邏輯操作時，支持兩種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，cpuf止工作，此時允許ram定時器/計數(shù)器、串口、中斷仍可連續(xù)工作。掉電保護模式下， ramj容將被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位 為止。其最高運作頻率35mhz 6t/12t可選。stc89c52樣具有32個通用i/o 口，復(fù)位后 為p0/p1/p2/p3是準(zhǔn)雙向口，p妙漏極開路輸出，作為總線擴展使用時不需加上拉電阻， 但作為i/o使用時需加上拉電阻。stc89c52rc部有一個高增益的反相放大器，可用于振蕩

26、器。其輸入端引腳是rxd而txdw是其輸出端引腳。時鐘電路的產(chǎn)生方式有內(nèi)部或外部兩種方式。其內(nèi)部方式的 時鐘電路產(chǎn)生方式是在rx口txdsi腳上外接定時元器件，此時內(nèi)部振蕩器將會產(chǎn)生自激 震蕩，從而滿足要求。定時元件的并聯(lián)諧振回路通常選用石英晶體和電容組成。根據(jù)所 實際選用的電容的大小值，從而達到對頻率的微調(diào)作用。本設(shè)計的時鐘電路如圖2-4所示：22 pf門口振x t晶x2c9 22pf晶振圖2-4 時鐘電路復(fù)位是單片機的初始化操作，具重要功能是把 pcj始化為0000h,是單片機從0000h 單元開始執(zhí)行程序。出了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運行出錯或操作錯誤 使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，

27、也需要復(fù)位鍵重新啟動。除 pcs外，復(fù)位操作還對其它一些寄 存器有影響，他們的復(fù)位狀態(tài)如表2-1所示：表2-1 單片機復(fù)位狀態(tài)寄存器pcaccpswspdptrp0-p3復(fù)位狀態(tài)0000h00h00h07h0000hffh寄存器tcontl0th0tl1th1scon復(fù)位狀態(tài)00h00h00h00h00h00hrs-ti腳是復(fù)位信號的輸入端，復(fù)位信號是高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù)24個振蕩周期（即二個周期）以上。2.1.2液位控制模塊的設(shè)計液位傳感器有雷達液位傳感器、超聲波液位傳感器、浮球式液位傳感器等，本系統(tǒng) 采用浮球式液位傳感器（優(yōu)點：在界面測量方面有穩(wěn)定的性能，缺點：精度不高），實 驗時

28、浮球式液位傳感器在鍋爐的上下各一個， 當(dāng)水位低于最低水位時液位傳感器將收集 來的信號發(fā)送至單片機，單片機控制水泵對鍋爐將自動進行加水，同理，當(dāng)加水到達最 高水位時，單片機接收到信號時，控制水泵自動停止進行加水使用單片機實現(xiàn)鍋爐液位控制具有較高的實用價值和穩(wěn)定性好等優(yōu)點。采用由液位傳感器所組成的傳感器測量水位，可有效保證水位的自動控制，保證水質(zhì)無污染，可以 很好的對鍋爐進行自動化控制，而且控制方便且系統(tǒng)穩(wěn)定性能好；單片機不僅有體積小，安裝方便，功能較齊全等優(yōu)點，而且有很高的性價比，應(yīng)用前景廣，同時有助于發(fā)現(xiàn)可能存在的故障，通過微機實現(xiàn)給水系統(tǒng)的自動控制與調(diào)節(jié)，將保證鍋爐正常供水供暖，維持穩(wěn)定系統(tǒng)

29、，保證安全經(jīng)濟運行。本文就是采用 stc89c52片機為核心芯片的一種鍋爐控制系統(tǒng)具有較高的實用價值和優(yōu)越性。其液位控制框圖如2-5所示：圖2-5液位控制系統(tǒng)框圖2.2系統(tǒng)檢測模塊的設(shè)計本次畢業(yè)設(shè)計的檢測模塊主要采用了水溫檢測模塊和液位檢測模塊，其中水溫檢測模塊采用溫度傳感器ds18b20液位檢測模塊采用液位傳感器進行檢測功能。溫度傳感 器和液位傳感器可以時刻將信息發(fā)送給單片機，并通過單片機進行控制。2.2.1 水溫檢測模塊的設(shè)計通過對系統(tǒng)大致程序量的估計和系統(tǒng)工作速度的估計以及i/o 口需求量的估計，考慮價格因素、元器件市場等等因素，本設(shè)計選用了stc89c52i片機作為系統(tǒng)的主要控制芯片。

30、各種模擬信號均需通過 a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，考慮到被測量的有效位數(shù)及 其精度，而且鍋爐內(nèi)的溫度還有可能超過 100c,選用溫度傳感器ds18b20乍為本設(shè)計 的溫度傳感器,ds18b20勺主要特征如下：(1)全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出。(2)先進的單總線數(shù)據(jù)通信。(3)最高12位分辨率，精度可達0.5攝氏度。(4) 12位分辨率時的最大工作周期為 750毫秒。(5)可選擇寄生工作方式。(6) 檢測溫度范圍為-55 c +125c ( 6rf +257 f)(7)內(nèi)置eeprom,限溫報警功能。(8) 64位光刻rom,內(nèi)置產(chǎn)品序列號，方便多機掛接。(9)多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)1。本設(shè)計同

31、時采用了 lcd1602夜晶顯示器作為顯示所測的數(shù)據(jù)，由溫度傳感器ds18b20k集溫度信號，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入單片機，由單片機控制led顯示出來.2.2.2 液位檢測模塊的設(shè)計在熱水鍋爐應(yīng)用中，檢測液位有很多種方法，本設(shè)計是采用浮球式液位傳感器來檢測鍋爐內(nèi)的水位，誤差精確度為 2cm該系統(tǒng)還可以用按鍵設(shè)定液位的最高值和最低值，并通過單片機來控制，水位低于最低值時系統(tǒng)將自動注水，高于最高值時，自動停 止加水。浮球式液位傳感器是一種結(jié)構(gòu)簡單，使用方便的液位控制零件，它設(shè)有復(fù)雜的 電路，不會受到干擾，只要材質(zhì)選擇正確，任何性質(zhì)液體、壓力、溫度皆可以使用。但在使用浮球液位控制器時必須考慮液體介質(zhì)性

32、質(zhì)與浮球的關(guān)系： a.液體比重不同時，浮 球的位置將有所變動，一般sg匕水小時，浮球浸在液體中部分將相對增多。b.浮球開關(guān) 產(chǎn)品參考比重以水（sg=1 ,所以使用時在選用浮球時必須考慮液位的比重 sg 一定大 于浮球規(guī)格所標(biāo)示，否則，浮球開關(guān)無法浮動。本設(shè)計的水位監(jiān)測電路如圖 2-6所示：圖2-6水位檢測電路2.3 系統(tǒng)驅(qū)動模塊的設(shè)計驅(qū)動電路的主要作用實現(xiàn)單片機與繼電器通信來控制外圍電路，本設(shè)計的驅(qū)動模塊采用繼電器驅(qū)動，繼電器就起在電路中的作用，他是以一定的輸入信號（如電流、電 壓、或其他熱、光、非電信號）實現(xiàn)自動切換電路的開關(guān)，在電路中起著自動調(diào)節(jié)，減 小危險系數(shù)，轉(zhuǎn)換電路等作用，所以它是一

33、種自動遠動電器元件，另外，繼電器也不單 是作為一個簡單的開關(guān)使用。它還有其他的控制作用，通常都用于自動化的電路。當(dāng)繼電器作為一種電控制電器來使用時，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）兩個系統(tǒng)，繼電器之所以能夠起到控制作用是因為當(dāng)輸入量 （激 勵量）的變化達到規(guī)定要求時，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍，本設(shè)計中 的繼電器模塊如下圖：繼電器模塊中的主要作用是當(dāng)水位達到一定高度時，繼電器發(fā)生跳躍，繼電器觸發(fā)指示燈點亮，以達到自動給水的任務(wù)。本設(shè)計繼電器模塊如圖2-8所示:圖2-7繼電器模塊本設(shè)計中以芯片uln200先成繼電器白驅(qū)動，而uln200建一款高耐壓，大電流的

34、達 林頓管驅(qū)動器，包含7個npns林頓管，uln20041必不可少的鉗位二極管，用于電感性 負載開關(guān)，它主要應(yīng)用于繼電器驅(qū)動，電燈驅(qū)動和顯示器（led驅(qū)動，如圖2-8,其主要特性如下：（1）輸出電流（單通道輸出）：500maj2u1（2）高輸出擊穿電壓：50v （最?。?6 relay】 ie relay三 i :閑 13 relays 12 ti i。-5v圖2-8 uln2004勺引腳圖（3）輸出鉗位二極管蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）(4)輸入兼容多種邏輯(5)封裝 ap: dip-16腳(6)封裝af州：sol-16卻2.4 系統(tǒng)顯示模塊的設(shè)計在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生。液晶

35、顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的 通過器件，如在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主 要是數(shù)字、專用符號和圖形。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種： 發(fā)光管、led數(shù)碼管、液晶顯示器。本次畢業(yè)設(shè)計我們選用的是液晶顯示器。(1)液晶顯示原理液晶顯示的原理是液晶是一種呈液體狀的化學(xué)物質(zhì)，和磁場中的金屬有同樣的特 點，當(dāng)受到外界電場影響時，其分子會產(chǎn)生精確的有序排列。如果對分子的排列加以適 當(dāng)?shù)目刂?，液晶分子將會允許光線穿越，從而在屏幕上顯示出來。它是一種被動式的顯 示器，即液晶本身并不發(fā)光，而是利用液晶經(jīng)過處理后能改變光線通過方向的特性，從 而達到白底黑字或黑

36、底白字顯示的目的，液晶顯示器具有機身薄、節(jié)省空間，功耗低， 無輻射，抗干擾能力強，畫面柔和不傷眼等特點。正是因為這些優(yōu)點，目前已經(jīng)被廣泛 應(yīng)用在計算機，通訊，工業(yè)控制，家庭娛樂，廣告，儀表眾多領(lǐng)域。(2)液晶顯示器的分類當(dāng)前市場上液晶顯示器的種類繁多，按排列形狀可分為字段式、點陣字符型、點陣 圖形等。字段型。它是以長條形狀組成字符顯示。該類顯示器主要用于數(shù)字顯示，也可用 于顯示西文字母或某些字符，已廣泛用于電子表、計算器、數(shù)字儀表中。液晶顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點點陣字符型。它專門用于顯示字母，數(shù)字、符號等。它由若干5x7或5x10的點陣組成，每一個點陣顯示一個字符，此類顯示模塊廣泛應(yīng)用

37、在各類單片機應(yīng)用系統(tǒng)中點陣圖形型。它是在平板上排列多行或多列，形成矩陣式的晶格點，點的大小可 根據(jù)顯示的清晰度來設(shè)計。這類液晶顯示器可廣泛應(yīng)用與圖形顯示，如用于筆記本電腦， 彩色電視和游戲機等。2液晶顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：顯示質(zhì)量高由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而 不像陰極射線管顯示器（crt）那樣需要不斷刷新亮點。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不 會閃爍。數(shù)字式接口液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。 體積小、重量輕，液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達到顯示的目的， 在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示

38、器要輕得多。功耗低相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動ic上，因而耗電量比其它顯示器要少得多3正是因為液晶顯示屏具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點，可以根據(jù)自己的 需求，顯示自己所需要的。當(dāng)需要顯示的數(shù)據(jù)比較復(fù)雜的時候， 它的優(yōu)點就突現(xiàn)出來了， 并且當(dāng)硬件設(shè)計完成時，可以通過軟件的修改來不斷擴展系統(tǒng)顯示能力。外圍驅(qū)動電路 設(shè)計比較簡單，顯示能力的擴展將不會涉及到硬件電路的修改，可擴展性很強。字符型 液晶顯示屏已經(jīng)成為了單片機應(yīng)用設(shè)計中最常用的信息顯示器件之一。本次設(shè)計所使用的液晶顯示器為lcd160和圖2-9所示，其主要技術(shù)參數(shù)如下：顯示容量：16x2個字符芯片工作電壓：

39、4.55.5v工作電流：2.0ma（5.0v）模塊最佳工作電壓:5.0v字符尺寸:2.95 m.35（wxh）mm引腳功能說明lcd1602采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明 如表2-2所示：-19 -圖2-9 lcd1602液晶顯示器表2-2 引腳接口說明表編r符號引腳說明編r符號引腳說明1gnd電源地9d2數(shù)據(jù)2vcc電源正極10d3數(shù)據(jù)3vo液晶顯示偏壓11d4數(shù)據(jù)4rs數(shù)據(jù)/命令選擇12d5數(shù)據(jù)5r/w讀/寫控制13d6數(shù)據(jù)6e使能信號14d7數(shù)據(jù)7d0數(shù)據(jù)15bg vcc背光源正極8d1數(shù)據(jù)16bg gnd背光源負極2.5系統(tǒng)串口通信電路設(shè)計本設(shè)計采用m

40、ax232其引腳圖如圖2-11 ,將單片機的tx國腳接至max232t1in, max232r2out引腳接至單片機的rxd單片機范圍為05v,00.5v為低電平，3.55v 為高電平，max23盅平范圍為-1212v, -12-3為低電平，-312v%高電平，單片機 通過引腳txdt輸數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為max232低電平。max23主要是實現(xiàn)電平之間的轉(zhuǎn)換作 用，將rs23班平轉(zhuǎn)化為ttl電平（05v單片機工作電壓），傳輸數(shù)據(jù)時由于電腦的輸出 電壓很高，直接與單片機相連會燒毀單片機，所以需要用max232現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，保證單片機正常通信。單片機的引腳介紹如下：c1+ 11615c1 3iic2+ 4

41、c2- 5v- 6izoutmax202emax232e1312iii0vccgnd“outrunri outtun17 inr2in圖2-10 max232引腳圖第一部分是電荷泵電路。由 1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn) 生+12v和-12v兩個電源，提供給 rs-232串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由 7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個數(shù) 據(jù)通道。其中 13 腳（r1in）、12 腳（r1out、11 腳（t1in）、14 腳（t1out 為第數(shù)據(jù)通道。8 腳（r2in）、9 腳（r2out、10 腳（t2in ）、7 腳（t2out 為第二數(shù)據(jù)通

42、 道。ttl/cmosr據(jù)從t1in、t2in輸入轉(zhuǎn)換成 rs-232數(shù)據(jù)從t1out t2outx到電 腦db9插頭；db9插頭的rs-232數(shù)據(jù)從r1in、r2in輸入轉(zhuǎn)換成 ttl/cmosr據(jù)后 從 r1out r2out俞出。蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)第三部分是供電。15腳gnd 16腳vcc(+5v)。5max232的主要特點如下 ：符合所有的 rs-232c技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)只需要單一 +5v電源供電+10v 和-10v片載電荷泵不僅具有升壓和電壓極性的反轉(zhuǎn)能力，且能夠產(chǎn)生電壓v+、v-功耗低，典型供電電流5ma內(nèi)部集成2個rs-232c驅(qū)動器內(nèi)部集成兩個rs-232c接收器-21 -蚌

43、埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）3系統(tǒng)軟件電路設(shè)計在進行微機控制系統(tǒng)設(shè)計時，除了大量的系統(tǒng)硬件設(shè)計外，還有一個至關(guān)重要的工 作就是如何根據(jù)每個生產(chǎn)對象的實際需要來設(shè)計相應(yīng)的應(yīng)用程序。因此，軟件設(shè)計在微 機控制系統(tǒng)設(shè)計中占著舉足輕重的重要地位。對于本系統(tǒng)，軟件更是必不可少的。，在 單片機控制系統(tǒng)中，一般可以分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個基本類型。數(shù)據(jù)處理包括： 數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字傳遞、標(biāo)度變換等。本設(shè)計的輸入中斷流程圖和溫度檢測主程序流程 圖分別如圖3-1和圖3-2所示：圖3-1鍵盤輸入中斷流程圖-35 -圖3-2溫度檢測主程序流程結(jié) 論本次畢業(yè)設(shè)計首先簡要介紹了鍋爐自動給水系統(tǒng)的組成，單片機的工作原理以及

44、系統(tǒng)的硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、程序流程圖設(shè)計等。針對該系統(tǒng)本身的特點和對系統(tǒng)的功能 要求，選用了 stc89c52b片彳乍為cpu ds18b20乍為溫度傳感器，max232 uln2004 lcd160邱作為輔助設(shè)計，并對各個芯片做了必要的介紹。在整個設(shè)計過程中同時還用 到了 protel、visual c+、keiluvision4 、stc-isp-v480 等相關(guān)軟件,不僅加強了我 對這些軟件的熟悉程度，而且我們在運用c語言編程，protel繪圖基礎(chǔ)上，還進一步學(xué) 習(xí)了線路設(shè)計、安裝、調(diào)試、檢錯等多種實用技術(shù)，既學(xué)習(xí)了不少新的知識和技術(shù)，也 改變了原來看問題比較片面的缺點。另外本設(shè)計的控制

45、系統(tǒng)是采用自動控制技術(shù)實現(xiàn)鍋 爐自動給水的功能的，與傳統(tǒng)的控制方式相比，不僅大大提高了生產(chǎn)效率，降低了工人 的勞動強度，而且保證了鍋爐安全經(jīng)濟地運行，降低了危險系數(shù)，保障了人身安全。本次畢業(yè)設(shè)計中遇到了以下一些問題，比如元器件的誤差，溫度的影響，人為操作 不良導(dǎo)致的誤差，軟件導(dǎo)致的誤差等。此外除了受誤差的影響外，仍然有不足之處，例 如該系統(tǒng)沒有故障自動檢測功能，在某種特殊的情況下，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，工作人員 并不知道，仍然認為系統(tǒng)處于正常狀態(tài)，此時若系統(tǒng)能及時檢測，并通過語言報警系統(tǒng) 報告，專業(yè)人員進行及時維修，則實際效果將得到很到的提高。因此該系統(tǒng)還有待進一 步的修改完善。相信隨著科技的發(fā)展

46、，以及人類在單片機控制領(lǐng)域的不斷研究發(fā)展，相信在不遠的將來，人類能夠研究出更好的控制方法來完善鍋爐自動給水系統(tǒng)，使之更加經(jīng)濟、節(jié)約,安全。謝 辭在本次畢業(yè)設(shè)計中，我學(xué)到了很多平時學(xué)不到的東西，雖然在設(shè)計期間，我也遇到 了不少的問題，但通過去圖書管查閱資料和請教老師，把問題基本都解決了，獲得了不 少的專業(yè)知識。特別是在畢業(yè)設(shè)計整個過程中，高老師對我進行了盡心盡力地指導(dǎo)，他認真負責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的專業(yè)知識令我受益匪淺，終身難忘。無 論在理論上還是在實踐中，他都給予了我極大的幫助，這期間學(xué)到的知識，對我將來的 工作和學(xué)習(xí)都起到了很大的幫助，感謝他細心而又耐心的指導(dǎo)。另外，畢業(yè)設(shè)計的

47、過程中我的同學(xué)也給予了我不少的幫助，幫我解決了不少的問題，這次畢業(yè)設(shè)計能夠順利的完成，和他們的幫助是分不開的，這里一起表示感謝。此次畢 業(yè)設(shè)計的經(jīng)歷也讓我懂得了不少的人生道理， 我覺得無論是做什么事情，只要用心去做， 虛心求教，沒有完不成的工作。要懂得不學(xué)習(xí)就不會提高，永遠停留在原來的水平上， 永遠不會突破。這次設(shè)計使我在在綜合素質(zhì)提高、專業(yè)理論知識學(xué)習(xí)和工作實踐能力等 方面受益匪淺。這次設(shè)計是將我人生的一次寶貴經(jīng)歷。回顧大學(xué)四年感慨萬分，自己能順利畢業(yè)和學(xué)校良好的學(xué)習(xí)環(huán)境， 老師的辛勤教育， 同學(xué)們的熱心幫助是分不開的。為此我要向蚌埠學(xué)院的所有的老師和同學(xué)道聲謝謝了。最后，祝賀母校蚌埠學(xué)院，

48、光輝歷程更輝煌，人才輩出代代強，桃李滿天揚四海，碩果 累累振中華。參考文獻1喬建濱.基于嵌入式技術(shù)的老年健康服務(wù)平臺的研究與實現(xiàn)d.20122張毅剛、彭喜元、彭宇.單片機原理及應(yīng)用m.高等教育出版社.2003,123鄒斌.基于dsp的數(shù)字電視收視率調(diào)查系統(tǒng)d.20094柴睿.液壓沖擊器的智能控制系統(tǒng)研究d .20095朱璇.面向生物質(zhì)熱風(fēng)采暖爐的模糊 pid控制器及性能測量系統(tǒng)研究m.20106孔亮，張毅.電站鍋爐燃燒優(yōu)化控制技術(shù)綜述j.電力設(shè)備，2006,7.7易繼楷，侯媛彬.智能控制技術(shù)m.北京；北京工業(yè)大學(xué)出版社，2003,128吳宇，工業(yè)鍋爐汽包水位智能控制系統(tǒng)的設(shè)計d.上海；電子與自

49、動化，1999,29居滋培主編，過程控制系統(tǒng)及其應(yīng)用m.北京；機械工業(yè)出版社，2005,510李玲玲.工業(yè)鍋爐水位三沖量控制系統(tǒng)的改進r.河北工業(yè)大學(xué)報.2000,1211李士勇等.模糊控制和智能控制理論與應(yīng)用m.哈爾濱；哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 1991,712諸靜等.模糊控制原理與應(yīng)用m.北京：機械工業(yè)出版社，2001,913聞偉.超(變)頻電磁感應(yīng)鍋爐電源的研究與設(shè)計d.北京；北京工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位 論文，2009,914林文孚，胡燕編著.單元機組自動控制技術(shù)m.。北京；中國電力出版社，2003,615喬博瑛.鍋爐自動給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)實施及應(yīng)用j.2008,1016黃金波，郭立春.可編程控制器在

50、自動給水系統(tǒng)的應(yīng)用j.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報， 2002,617 application of fuzzy logic in boiler control. vjekoslav galzina;tomislav ?ari?;roberto luji? technical gazette 20084 hrcakj18 electron beam technology for multipollutant emissions control from heavy fuel oil-fired boiler.chmielewski andrzej g;ostapczuk anna;licki janu

51、sz journal of the air & waste management association (1995) 2010-8 pubmedj19 in hot water north carolina hospital saves energy with new boilers. health facilities management 2009-1 pubmedj附錄：源程序設(shè)計代碼#include #include /液晶端口定義#define lcd_io p1 / 硬件已更改為 p20 p21 p22sb /p21sbit lcden=p2 it rs=p2a7;/p22sbi

52、t wr=p2a6” p20/sbits2=p3a6;/sbits1=p3a7;sbitj1=p0a1; /繼電器j1進水sbitj2=p0a2; /繼電器j2出水sbitj3=p0a3; /繼電器j3 /加熱sbitup=p0a4; /上限限位開關(guān)sbitdown=p0a5; /下限限位開關(guān)sbitkey1=p3a4; /出水sbitkey2=p3a2; /溫度加sbitkey3=p3a3; /溫度減uchar a=0,b=0;/a標(biāo)志進水過程/b標(biāo)志放水過程uchar kechu=0;uchar detemp=30; / 預(yù)設(shè)出水溫度 /float temp;bit flago;uchar display2;