基于傳感器的鍋爐液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)VIP

1、摘要 鍋爐是發(fā)電，煉油，化工等工業(yè)部門的重要能源設(shè)備。一臺(tái)鍋爐要能安全，可靠，有效的運(yùn)行，運(yùn)行參數(shù)能夠到達(dá)設(shè)計(jì)值，除了鍋爐本身設(shè)備和各種輔機(jī)完好外，還必須要求自動(dòng)化儀表工作正常和自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案正確。鍋爐微機(jī)控制,是近年來新開發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù),它是微型計(jì)算機(jī)軟件、硬件、自動(dòng)控制、鍋爐節(jié)能等幾項(xiàng)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物,本設(shè)計(jì)是采用單片機(jī)為核心芯片,及其相關(guān)硬件來實(shí)現(xiàn)的鍋爐液位控制系統(tǒng),在用液位傳感器測(cè)液位的同時(shí),又用壓電式傳感器對(duì)鍋爐的壓力進(jìn)行檢測(cè)，CPU循環(huán)檢測(cè)傳感器輸出狀態(tài),并用LED顯示示液位高度,檢測(cè)液位、溫度和壓力等數(shù)據(jù),實(shí)施報(bào)警安全提示,當(dāng)鍋爐液位低于用戶設(shè)定的值時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)打開泵上

2、水,當(dāng)水位到達(dá)設(shè)定值時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉水泵。本設(shè)計(jì)過程中主要采用了傳感技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、光報(bào)警技術(shù)。關(guān)鍵字: 液位控制 單片機(jī) 傳感器目錄摘要- 2 -一 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)- 4 -1.1 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)- 4 -1.2 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)- 4 -二 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)- 5 -2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)- 5 -2.2 ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器- 6 -2.2.1 DA轉(zhuǎn)換基本原理- 6 -2.2.2 ADC0809轉(zhuǎn)換芯片- 7 -2.3光報(bào)警電路的設(shè)計(jì)- 8 -2.4 傳感器的選擇設(shè)計(jì)- 9 -2.4.1 液位傳感器的設(shè)計(jì)- 9 -2.4.2 壓電式傳感器的設(shè)計(jì)- 10 -2.4.3 壓電效應(yīng)

3、和陶瓷壓電式傳感器選取- 10 -2.4.4壓電式傳感器的測(cè)量電路- 10 -三 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)- 12 -3.1 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)- 12 -3.2單片機(jī)源程序- 13 -3.1水位檢測(cè)主程序- 14 -四 結(jié)論- 16 -參考文獻(xiàn)- 17 -一 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)1.1 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)液位控制是利用由高亮二級(jí)管和光敏三級(jí)管所組成的液位傳感器把液位的狀態(tài)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào),再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器把輸出狀態(tài)直接接到單片機(jī)的I/O接口，單片機(jī)經(jīng)過運(yùn)算控制，輸出數(shù)字信號(hào)，輸出接口接LED進(jìn)行顯示,實(shí)現(xiàn)液位報(bào)警和鍵盤顯示與控制；其壓力控制是通過壓電傳感器將接受的信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換進(jìn)行轉(zhuǎn)換后與單片機(jī)接口相

4、連，使其與設(shè)定值相比較從而實(shí)現(xiàn)壓力報(bào)警和控制;其溫度檢測(cè)選用的是光電隔離器,實(shí)行光電隔離,有利于人員對(duì)溫度的檢測(cè),再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809進(jìn)行轉(zhuǎn)換后與8051單片機(jī)接口相連，使其與設(shè)定值相比較從而實(shí)現(xiàn)溫度報(bào)警； 而本設(shè)計(jì)主要是對(duì)液位進(jìn)行控制,下圖是鍋爐液位控制系統(tǒng)。CPULED顯示傳感器報(bào)警裝置控制執(zhí)行裝置圖1 基于單片機(jī)的鍋爐液位控制系統(tǒng)由上圖可觀察到傳感器通過對(duì)液面、溫度和壓力進(jìn)行測(cè)量，輸出模擬信號(hào)，再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器把輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過單片機(jī)的運(yùn)算控制，在通過LED進(jìn)行顯示,通過報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警,報(bào)警顯示之后再通過對(duì)閥門的開啟實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐的液位進(jìn)行調(diào)節(jié)控制,閥門的驅(qū)動(dòng)設(shè)

5、備是電動(dòng)機(jī)。1.2 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)水位檢測(cè)是通過四對(duì)高亮二極管和光敏三極管所組成的液位傳感器分別安裝在四個(gè)不同的位置，由上至下四個(gè)輸出端口分別接單片機(jī)的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口，實(shí)時(shí)對(duì)鍋爐里的水位進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)水位到達(dá)某一光敏三極管的位置時(shí)，其輸出端口向單片機(jī)輸出高電平；當(dāng)水位低于此光敏三極管的位置時(shí)，其輸出端口向單片機(jī)輸出低電平。由上至下的第一個(gè)位置為水位上限報(bào)警線，即當(dāng)水位高于此位置時(shí)，開水閥控制系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提醒工作人員注意，加水電磁閥有可能出故障；第二個(gè)位置是自動(dòng)停止加水線，即當(dāng)水位高于此位置時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉加水電磁閥，停止加水；第三個(gè)位置是自動(dòng)加水線，即當(dāng)水

6、位低于此位置時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)接通加水電磁閥，開水加水；第四個(gè)位置是水位下限報(bào)警線，即當(dāng)水位低于此位置時(shí)，開水房控制系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提醒工作人員注意，加水電磁閥可能出故障。本系統(tǒng)所使用的傳感器性能穩(wěn)定,測(cè)量準(zhǔn)確,安裝方便,性價(jià)比較高,有較大的工程應(yīng)用價(jià)值,而且利用計(jì)算機(jī)與組態(tài)軟件技術(shù)對(duì)鍋爐生產(chǎn)過程進(jìn)行自動(dòng)控制有著重要的意義。二 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)AT89C2051是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含2k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和128bytes的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失

7、性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大at89c2051單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合。 本設(shè)計(jì)中單片機(jī)采用AT89C2051，它是一種高性能低價(jià)格單片機(jī)。引腳(20個(gè))和指令系統(tǒng)與8031單片機(jī)完全兼容。片內(nèi)有2 K字節(jié)的閃速程序存儲(chǔ)器(采用電擦除編程, 可重復(fù)編程1000次,數(shù)據(jù)可保10年),除沒有P0口、P2口外,具有8031所有功能結(jié)構(gòu),即一片AT89C2051相當(dāng)于8031、373 、2716 組成的最小系統(tǒng)。用它構(gòu)成的測(cè)量、控制系統(tǒng)具有電路簡(jiǎn)單、可靠性好、體積小和成本低等優(yōu)點(diǎn)。AT89C2051 的P1 口為八位

8、雙向I/ O 口, P1.2P1.7有內(nèi)部上拉電阻, P1.0與P1.1無內(nèi)部上拉電阻。P1.0與P1.1具有第二功能, 分別作為片內(nèi)精密比較器的同相、反相輸入端。P1 口輸出驅(qū)動(dòng)器能提供20mA 的灌電流驅(qū)動(dòng)能力, 其鎖存器寫1 時(shí)可作為輸入口。AT89C2051 的P3 口為七位雙向I/ O 口, 有內(nèi)部上拉電阻, P3 口輸出驅(qū)動(dòng)器能提供20mA 灌電流驅(qū)動(dòng)能力, 其鎖存器寫1 時(shí)可作輸入口。P316作為輸入線與片內(nèi)精密比較器輸出端在片內(nèi)相連, 故無引出線, 但可讀該位的值。P310 P315的第二功能與8031 P3 口相應(yīng)口線的第二功能完全相同。綜上所述, P1 和P3 口中的各口線

9、可直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管, 不用再配置發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路,P1.0與P1.1具有第二功能, 不用再配置比較器, 從而簡(jiǎn)化了控制電路的結(jié)構(gòu)。2.2 ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器A/D是把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),把由傳感器傳來的液位控制的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),然后再通過8051單片機(jī)的分析處理進(jìn)行LED顯示和液位、壓力和溫度的報(bào)警。2.2.1 DA轉(zhuǎn)換基本原理DA轉(zhuǎn)換接口技術(shù)是應(yīng)用系統(tǒng)后向通道典型應(yīng)用技術(shù)之一。它涉及了D/A轉(zhuǎn)換芯片的選擇參考電壓源的配置、數(shù)字輸入碼與模擬輸出電壓的極性等問題，而其中最核心的問題是DA轉(zhuǎn)換芯片的選擇與應(yīng)用問題。DA轉(zhuǎn)換器的基本功能是將一個(gè)用二進(jìn)制表示的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的

10、模擬量。實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的基本方法是對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制的每一位，產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的電流，而這個(gè)電流的大小正比于相應(yīng)的二進(jìn)制位的權(quán)。DA轉(zhuǎn)換芯片的主要性能指標(biāo)如下:1)分辨率。表征DA轉(zhuǎn)換器對(duì)微小輸入量的敏感程度，通常用數(shù)字量的數(shù)位表示，如8位、12位、14位等。分辨率為10位的DA轉(zhuǎn)換器，表示它可以對(duì)滿量程的11024的增量做出反應(yīng)。2)相對(duì)精度。在滿刻度已校準(zhǔn)的前提下，在整個(gè)刻度范圍內(nèi)，對(duì)于任一數(shù)碼的模擬量輸出與它的理論值之差。通常用偏差幾個(gè)ISB來表示和該偏差相對(duì)滿刻度的百分比表示。3)轉(zhuǎn)換時(shí)間。數(shù)字變化量是滿刻度時(shí)，達(dá)到終值±LSB2所需要的時(shí)間，通常為幾十納秒至幾微秒。4)非線性誤差。通常

11、給出在一定溫度下的最大非線性度，一般為0.l0.03。其工作過程是：比較開始時(shí)，首先對(duì)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器(輸出鎖存器)的最高位置“1”，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)換、比較判斷。若模擬輸入U(xiǎn)in大于Ui，比較器輸出為1，則使輸出鎖存器的最高位保持為1。然后對(duì)較低的位依次按照該辦法進(jìn)行比較和調(diào)整，無論哪種情況，均應(yīng)繼續(xù)比較下一位，直到最末位為止。此時(shí)DA轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入(輸出鎖存器內(nèi)容)即為對(duì)應(yīng)模擬輸入信號(hào)的數(shù)字量。將此數(shù)字量輸出就完成了AD轉(zhuǎn)換過程。這種方法好比用天平稱一個(gè)物體的重量，第一次放最大的砝碼，若不合適，就改放小一號(hào)的，依次類推。一旦天平指示砝碼太重說明剛才放進(jìn)去的那個(gè)應(yīng)當(dāng)取走，顯然對(duì)于n位的轉(zhuǎn)換器，總共需

12、要重復(fù)這種過程n次。2.2.2 ADC0809轉(zhuǎn)換芯片本開發(fā)系統(tǒng)的AD轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)硬件主要是由ADC0809轉(zhuǎn)換芯片和四個(gè)可變電位器組成的。ADC0809是8位8通路逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換器，輸入電壓在(O5)V，最大不可調(diào)誤差小±1LSB，它具有高速、高精度、溫度依賴度低以及在長(zhǎng)期工作條件下能耗小、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。ADC0809芯片的引腳圖如圖2-4所示。由圖2-4可看芯片主要是由一個(gè)8位AD轉(zhuǎn)換器、8路模擬輸入選通開關(guān)、地址鎖存及譯碼電路工作和三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器組成。為實(shí)現(xiàn)8路模擬通道能有條不紊地工作，首先通過地址譯碼鎖存器選通所要開通的8路模擬通道中的一路開關(guān)，將模擬信號(hào)送入A/D轉(zhuǎn)換

13、器中實(shí)現(xiàn)A/D的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)放到三態(tài)數(shù)據(jù)鎖存器中等待CPU來取，取后由CPU啟動(dòng)新一次的地址譯碼，重復(fù)以上完成新一次的A/D轉(zhuǎn)換。ADC0809芯片提供了高轉(zhuǎn)換速度、高精密度、環(huán)境影響小和低功耗等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。下圖2-4為ADC0809芯片的引腳圖。ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及與微型計(jì)算機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件，其轉(zhuǎn)換方法為逐次逼近型。在A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)部含有一個(gè)高阻抗斬波穩(wěn)定比較器，一個(gè)帶有模擬開關(guān)樹組的256電阻分壓器，以及一個(gè)逐次逼近型寄存器。8路的模擬開關(guān)由地址鎖存器和譯碼器控制，可以在8個(gè)通道中任意訪問一個(gè)通道的模擬信號(hào)。由于多路

14、開關(guān)的地址輸入部分能夠進(jìn)行鎖存和譯碼，而且三態(tài)TTL輸出也可以鎖存，所以它易于與微型計(jì)算機(jī)接口。圖2 ADC0809 芯片的引腳圖2.3光報(bào)警電路的設(shè)計(jì)發(fā)光二極管（LED）是用半導(dǎo)體材料制作的正向偏置的PN結(jié)二極管。其發(fā)光機(jī)理是當(dāng)在PN結(jié)兩端注入正向電流時(shí)，注入的非平衡載流子（電子空穴對(duì)）在擴(kuò)散過程中復(fù)合發(fā)光，這種發(fā)射過程主要對(duì)應(yīng)光的自發(fā)發(fā)射過程。按光輸出的位置不同，發(fā)光二極管可分為面發(fā)射型和邊發(fā)射型。發(fā)光二極管的發(fā)光原理同樣可以用PN結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)來解釋。制作半導(dǎo)體發(fā)光二極管的材料是重?fù)诫s的，熱平衡狀態(tài)下的N區(qū)有很多遷移率很高的電子，P區(qū)有較多的遷移率較低的空穴。由于PN結(jié)阻擋層的限制，在常態(tài)

15、下，二者不能發(fā)生自然復(fù)合。，而當(dāng)給PN結(jié)加以正向電壓時(shí)，溝區(qū)導(dǎo)帶中的電子則可逃過PN結(jié)的勢(shì)壘進(jìn)入到P區(qū)一側(cè)。于是在PN結(jié)附近稍偏于P區(qū)一邊的地方，處于高能態(tài)的電子與空穴相遇時(shí)，便產(chǎn)生發(fā)光復(fù)合。這種發(fā)光復(fù)合所發(fā)出的光屬于自發(fā)輻射，輻射光的波長(zhǎng)決定于材料的禁帶寬度Eg。本電路采用不同顏色的發(fā)光二極管來表示不同的情況。即紅燈亮，他兩燈不亮表示是鍋爐達(dá)到上限極限水位，；綠燈亮，其他兩燈不亮表示鍋爐內(nèi)壓力過高，壓力傳感器檢測(cè)到鍋爐內(nèi)壓力過高與設(shè)定值時(shí)發(fā)出報(bào)警；黃燈發(fā)亮，其他兩燈不亮為鍋爐內(nèi)壓力過低，壓力傳感器檢測(cè)到鍋爐內(nèi)壓力過低與設(shè)定值時(shí)發(fā)出報(bào)警，三燈閃爍表示循環(huán)泵故障報(bào)警，當(dāng)循環(huán)泵開啟后，出水與回水溫

16、度的差值很大，認(rèn)為循環(huán)泵故障，報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警。圖3 光報(bào)警電路的原理圖此電路采用的是共陽(yáng)極的，所以只有當(dāng)單片機(jī)給發(fā)光二極管為低電平時(shí)才能推動(dòng)發(fā)光二極管點(diǎn)亮。其中R14、R15、R16為上拉電阻起限壓控流作2.4 傳感器的選擇設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中,傳感器的選擇是非常重要的,傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置,它通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成,它的性能直接影響到整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng),對(duì)檢測(cè)精確度起著重要的作用。本設(shè)計(jì)主要采用的是電容式傳感器、光電式傳感器和壓電式傳感器來對(duì)液位、溫度和壓力進(jìn)行檢測(cè),在把檢測(cè)的電信號(hào)通過ADC0809入到單片機(jī)進(jìn)行分析,在由LED進(jìn)行顯示和鍵盤控制

17、,實(shí)行對(duì)液位、溫度和壓力的報(bào)警。2.4.1 液位傳感器的設(shè)計(jì)我設(shè)計(jì)的液位傳感器主要是由高亮二極管和光敏三極管所組成的設(shè)備。水位檢測(cè)是通過四對(duì)高亮二極管和光敏三極管分別安裝在四個(gè)不同的位置，由上至下四個(gè)輸出端口分別接單片機(jī)的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口，實(shí)時(shí)對(duì)鍋爐里的水位進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)水位到達(dá)某一光敏三極管的位置時(shí)，其輸出端口就向單片機(jī)輸出高電平；當(dāng)水位低于此光敏三極管的位置時(shí)，其輸出端口就向單片機(jī)輸出低電平。由上至下的第一個(gè)位置為水位上限報(bào)警線，即當(dāng)水位高于此位置時(shí)，開水房控制系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提醒工作人員注意，加水電磁閥有可能出故障；第二個(gè)位置是自動(dòng)停止加水線，即當(dāng)水位高于此位置時(shí)

18、，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉加水電磁閥，停止加水；第三個(gè)位置是自動(dòng)加水線，即當(dāng)水位低于此位置時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)接通加水電磁閥，開水加水；第四個(gè)位置是水位下限報(bào)警線，即當(dāng)水位低于此位置時(shí)，開水房控制系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提醒工作人員注意，加水電磁閥可能出故障。2.4.2 壓電式傳感器的設(shè)計(jì)因?yàn)橐獙?duì)壓力過大或壓力不夠?qū)嵭袌?bào)警,所以要對(duì)壓力進(jìn)行測(cè)量,我采用的是壓電式傳感器來對(duì)壓力進(jìn)行檢測(cè),壓電式傳感器是以某些晶體受力后在其表面產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)為轉(zhuǎn)換原理的傳感器壓電式傳感器具有體積小、重量輕、頻帶寬、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。近年來壓電測(cè)試技術(shù)發(fā)展迅速，特別是電子技術(shù)的迅速發(fā)展，使壓電式傳感器的應(yīng)用越來越廣泛。 2.4.

19、3 壓電效應(yīng)和陶瓷壓電式傳感器選取壓電式傳感器的基本原理是物質(zhì)的壓電效應(yīng)。壓電效應(yīng)是某些晶體，在一定方向受到外力作用時(shí)，內(nèi)部將產(chǎn)生極化現(xiàn)象，相應(yīng)的在晶體的兩個(gè)表面產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷；當(dāng)外力作用除去時(shí)，又恢復(fù)到不帶電狀態(tài)。當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性也隨著改變，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。具有壓電效應(yīng)的物質(zhì)很多，如石英晶體、壓電陶瓷、壓電半導(dǎo)體等。它可以測(cè)量最終能變換為力的各種物理量，例如力、壓力、加速度等。我采用的是壓電陶瓷是一種多晶鐵電體，它是具有電疇結(jié)構(gòu)的壓電材料。電疇是分子自發(fā)形成的區(qū)域，它有一定的極化方向。在無外電場(chǎng)作用時(shí)，各個(gè)電疇在晶體中無規(guī)則排列，它們的極化效應(yīng)互相抵消。因此，在原始狀

20、態(tài)壓電陶瓷呈現(xiàn)中性，不具有壓電效應(yīng)。當(dāng)在一定的溫度條件下，對(duì)壓電陶瓷進(jìn)行極化處理，即以強(qiáng)電場(chǎng)使電疇規(guī)則排列，這時(shí)壓電陶瓷就具有了壓電性，在極化電場(chǎng)去除后，電疇基本上保持不變，留下了很強(qiáng)的剩余極化。2.4.4壓電式傳感器的測(cè)量電路1)等效電路 壓電傳感器在受外力作用時(shí)，在兩個(gè)電極表面將要聚集電荷，且電荷量相等，極性相反。這時(shí)它相當(dāng)于一個(gè)以壓電材料為電介質(zhì)的電容器，其電容量為 （2-1） 式中，0為真空介電常數(shù)：為壓電材料的相對(duì)介電常數(shù)；h為壓電元件的厚度；A為壓電元件極板面積。因此可以把壓電式傳感器等效成一個(gè)與電容相并聯(lián)的電荷源，如圖3所示 圖4 壓電式傳感器并聯(lián)電荷源 壓電傳感器與測(cè)量?jī)x表聯(lián)接

21、時(shí)，還必須考慮電纜電容CC，放大器的輸入電阻Ri和輸入電容Ci以及傳感器的泄漏電阻Ra。 2)基本測(cè)量電路 壓電傳感器的內(nèi)阻抗很高，而輸出的信號(hào)微弱，因此一般不能直接顯示和記錄。QCaCcCiRaRiCfRfN壓電傳感器要求測(cè)量電路的前級(jí)輸入端要有足夠高的阻抗，這樣才能防止電荷迅速泄漏而使測(cè)量誤差變大。壓電傳感器的前置放大器有兩個(gè)作用：一是把傳感器的高阻抗輸出變換為低阻抗輸出；二是把傳感器的微弱信號(hào)進(jìn)行放大。壓電傳感器的發(fā)大電路有電壓放大器和電荷放大器,而我采用的是電荷放大電路。電荷放大器是一種輸出電壓與輸入電荷量成正比的前置放大器。它實(shí)際上是一個(gè)具有反饋電容的高增益運(yùn)算放大器。圖3-6是電荷

22、放大器連接的等效電路。 圖5 電荷放大器等效電路如果忽略電阻Ra、Ri及Rf的影響，則輸入到放大器的電荷量為 （2-2）式中，A為開環(huán)放大系數(shù)。所以有 （2-3）故放大器的輸出電壓為 （2-4） 當(dāng)A>>1，而(1+A)Cf>>時(shí)，放大器輸出電壓可以表示為 （2-5）由式中可以看出，由于引入了電容負(fù)反饋，電荷放大器的輸出電壓僅與傳感器產(chǎn)生的電荷量及放大器的反饋電容有關(guān)，電纜電容等其他因素對(duì)靈敏度的影響可以忽略不計(jì)。電荷放大器的靈敏度為 （2-6） 放大器的輸出靈敏度取決于Cf。在實(shí)際電路中，是采用切換運(yùn)算放大器負(fù)反饋電容Cf的辦法來調(diào)節(jié)靈敏度的。Cf越小則放大器的靈敏度

23、越高。為了放大器的工作穩(wěn)定，減小零漂，在反饋電容Cf兩端并聯(lián)了一反饋電阻，形成直流負(fù)反饋，用以穩(wěn)定放大器的直流工作點(diǎn)。三 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)下圖為軟件設(shè)計(jì)流程圖圖6軟件設(shè)計(jì)流程圖 該系統(tǒng)硬件系統(tǒng)完全，但系統(tǒng)的運(yùn)算與控制必須靠軟件支持，本控制系統(tǒng)采用的是控制，由于模糊控制量的求取是采用查表法，因此軟件程序較簡(jiǎn)單，整個(gè)軟件部分分為以下幾個(gè)部分。3.2單片機(jī)源程序ORG 0000H AJMP MAINORG 0003hAJMP MAINORG 000bhAJMP MAIN ORG 0013hAJMP MAINORG 001bhAJMP MAINORG 0023H AJMP MAIN

24、 ORG 0030HMAIN: CLR p3.6 MOV p0,#0ffh ACALL QL; MOV 3BH ,#95MAIN1: MOV 3bh,#95 ACALL SHUICPM ;水位檢測(cè)子程序 ACALL BAOJING ;報(bào)警子程序 ACALL DELAY2 AJMP MAIN1; BBB1: MOV A,37H ADD A,#10 CLR C SUBB A,3BH JNC OK2; CLR P2.1; MOV A,37H ADD A,#20 CLR C SUBB A,3BH JNC OK2 CLR P2.1; SETB 20H.0 RETok2: CLR 20H.0 RET3.1

25、水位檢測(cè)主程序這是程序運(yùn)行的主要程序段，主要實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)ADC0809轉(zhuǎn)換器，并從A/D轉(zhuǎn)換器采集信號(hào)。SHUICPM:MOV A,P1 ANL A,#0FH MOV 30H,#0FH ;00001111 CJNE A,30H,AAA1 SETB P2.0 SETB 20H.1 ;setb水位狀態(tài)標(biāo)志位 AJMP OUT2AAA1: MOV 30H,#0EH ;00001110 CJNE A,30H,AAA2 SETB P2.0 CLR 20H.1 AJMP OUT2AAA2: MOV 30H,#0CH ;00001100 CJNE A,30H,AAA3 CLR 20H.1 CLR p2.0 AJ

26、MP OUT2AAA3: MOV 30H,#08H ;00001000 CJNE A,30H,AAA4 CLR P2.0 CLR 20H.1 AJMP OUT2AAA4: MOV 30H,#00H ;00000000 CJNE A,30H,AAA5 setb P2.0 SETB 20H.1 AJMP OUT2AAA5: SETB 20H.2 RETOUT2: CLR 20H.2 RETBAOJING: JB 20H.3,OUT6 MOV A,20H MOV 30H,#00H CJNE A,30H,OUT5 AJMP OUT6OUT5: SETB P3.6 JB 20H.4,OUT9 SETB

27、P0.1OUT10: JB 20H.2,OUT11 SETB P0.2OUT12: JB 20H.1,OUT13 SETB P0.3OUT14: JB 20H.0,OUT15 SETB P0.4OUT16: RETOUT6: CLR P3.6 RET OUT9: CLR P0.1 AJMP OUT10 OUT11: CLR P0.2 AJMP OUT12 OUT13: CLR P0.3 AJMP OUT14 OUT15: CLR P0.4四 結(jié)論本系統(tǒng)主要介紹了鍋爐的液位檢測(cè)控制，還介紹了對(duì)溫度和壓力的檢測(cè)控制，介紹了單片機(jī)和其它一些單片機(jī)在鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，介紹了它們的引腳和在系統(tǒng)中的電路圖，本設(shè)計(jì)還采用了多種傳感器來對(duì)液位、溫度和壓力的信號(hào)采集，利用LED來進(jìn)行信號(hào)的輸出顯示,我設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,系