單片機(jī)液位控制課程設(shè)計(jì)基于89c51的液位控制器設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)系統(tǒng)課 程 設(shè) 計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表設(shè)計(jì)課題 ： 基于89c51的液位控制器設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱(chēng) ： 專(zhuān)業(yè)班級(jí) ： 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指導(dǎo)教師 ： 設(shè)計(jì)地點(diǎn) ： 設(shè)計(jì)時(shí)間 ： 2013-12-162013-12-27 指導(dǎo)教師意見(jiàn)：成績(jī): 簽名： 年 月 日單片機(jī)系統(tǒng)課 程 設(shè) 計(jì)課程設(shè)計(jì)名稱(chēng)： 基于89c51的液位控制器設(shè)計(jì) 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) ： 學(xué) 生 姓 名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指 導(dǎo) 教 師 ： 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 課程設(shè)計(jì)時(shí)間： 2013-12-162013-12-27 單片機(jī)系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名專(zhuān)業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào) 題 目 基于89c51的液位控制器設(shè)計(jì)課題性質(zhì)工程設(shè)計(jì)課題來(lái)源自擬指導(dǎo)教師

2、主要內(nèi)容（參數(shù)）利用89c51實(shí)現(xiàn)以下的功能：1. 測(cè)量壓力，壓力過(guò)大或過(guò)小均發(fā)出警報(bào)。2. 液位由單片機(jī)控制，并且通過(guò)數(shù)碼管顯示液位。3. 通過(guò)單片機(jī)對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制來(lái)調(diào)節(jié)液位。 4.設(shè)計(jì)振蕩電路，使信號(hào)更穩(wěn)定。任務(wù)要求（進(jìn)度）第1-2天：熟悉課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求，查閱技術(shù)資料，確定設(shè)計(jì)方案。第3-4天：按照確定的方案設(shè)計(jì)單元電路。要求畫(huà)出單元電路圖，元件及元件參數(shù)選擇要有依據(jù)，各單元電路的設(shè)計(jì)要有詳細(xì)論述。第5-6天：軟件設(shè)計(jì)，編寫(xiě)程序。第7-8天：實(shí)驗(yàn)室調(diào)試。第9-10天：撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。要求內(nèi)容完整、圖表清晰、文理流暢、格式規(guī)范、方案合理、設(shè)計(jì)正確，篇幅合理。主要參考資料1 張迎新單片微

3、型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù)（第2版）M北京：國(guó)防工業(yè)出版社，20042偉福LAB6000系列單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)使用說(shuō)明書(shū)3 閻石數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）北京：高等教育出版社，2006 4朱勇. 單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù). 北京：清華大學(xué)出版社 2006 5李玉梅.單片機(jī)原理的應(yīng)用設(shè)計(jì). 北京：國(guó)防工業(yè)出版社 2006審查意見(jiàn)系（教研室）主任簽字： 年 月 日 目 錄1 概述41.1 研究背景41.2 設(shè)計(jì)思想及基本功能52 總體方案設(shè)計(jì)5設(shè)計(jì)思路52.2 系統(tǒng)框圖6 設(shè)計(jì)原理分析6 2.4 電路工作原理.83 硬件電路設(shè)計(jì)83.1 電源電路設(shè)計(jì)83.2 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)93.3 報(bào)警電路設(shè)計(jì)10液

4、位指示電路設(shè)計(jì)11壓力自動(dòng)控制模擬和手動(dòng)操作控制電路設(shè)計(jì) 15晶振電路163.7 復(fù)位電路174 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)184.1 軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明184.2主程序流程圖184.3液位控制程序流程圖195總結(jié)20參考文獻(xiàn)21附錄1匯編程序22附錄2 調(diào)試圖片.23附錄3 系統(tǒng)原理圖.25附錄4 機(jī)器碼.261概述 我國(guó)燃燒鍋爐的現(xiàn)象很普遍而且數(shù)量眾多，因此耗煤量巨大，十分浪費(fèi)資源。并且大多數(shù)鍋爐處于能耗大、浪費(fèi)大、環(huán)境污染嚴(yán)重的工作狀態(tài)。 鍋爐微機(jī)控制,是近年來(lái)新開(kāi)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,工業(yè)鍋爐采用的是微機(jī)控制和原有的儀表控制,微機(jī)控制有以下明

5、顯優(yōu)勢(shì): 1）可以直觀(guān)地顯示鍋爐的運(yùn)行參數(shù)，顯示液位、壓力等狀態(tài)。 2）在運(yùn)行中可以修改各種各樣的運(yùn)行參數(shù)的初始值以及系統(tǒng)的控制參數(shù),還可以很方便的改變液位、壓力。3）可以提高鍋爐的熱效率，節(jié)約能源，符合國(guó)家的節(jié)能減排政策，有利于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。4）鍋爐系統(tǒng)中包含鼓風(fēng)機(jī)和水泵等大型電動(dòng)機(jī)，采用微機(jī)控制更加節(jié)約電能，可以節(jié)約成本。 5）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(jì)運(yùn)行,減少勞動(dòng)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。 綜合以上的種種優(yōu)點(diǎn)可以預(yù)見(jiàn)采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是行業(yè)的大勢(shì)所趨。單片機(jī)是在一塊芯片上集成了一片微型計(jì)算機(jī)所需的cpu、存儲(chǔ)器、輸入、輸出等部件。單片機(jī)自問(wèn)世以來(lái)，性能不

6、斷提高和完善，體積小、速度快、功耗低的特點(diǎn)使它的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。 在現(xiàn)代社會(huì)中，隨著工業(yè)的發(fā)展，居民生活區(qū)的集中熱力供應(yīng)量的需求量越來(lái)越大，蒸汽鍋爐的容量不斷高，對(duì)操作過(guò)程的要求也更加嚴(yán)格，鍋爐的液位控制直接影響人們自身和設(shè)備的安全。液位過(guò)低可能使鍋爐出現(xiàn)干燒現(xiàn)象，液位過(guò)高則又會(huì)使鍋爐蒸汽壓力過(guò)高發(fā)生危險(xiǎn)。傳統(tǒng)的液位控制自動(dòng)化程度低，調(diào)節(jié)精度差等缺點(diǎn)，而且單靠人工操作已不能適應(yīng)控制系統(tǒng)改造的必要性。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，被控對(duì)象越來(lái)越復(fù)雜，人們對(duì)控制精度的要求越來(lái)越高。隨著單片機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，利用單片機(jī)及外圍芯片實(shí)現(xiàn)鍋爐液位控制已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，單片機(jī)體積小，安裝方便，功能齊

7、全，性?xún)r(jià)比好，應(yīng)用前景廣，本系統(tǒng)即是基于AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)的，簡(jiǎn)單易行并且有著較高的實(shí)用價(jià)值和優(yōu)越性。 該設(shè)計(jì)是由單片機(jī)AT89C51控制的鍋爐水位控制器，它主要有硬件和軟件部分共同完成控制系統(tǒng)功能。其中硬件部分主要由水位檢測(cè)電路、驅(qū)動(dòng)電路、夜位指示電路以及壓力自動(dòng)控制模擬和手動(dòng)控制等部分組成；軟件部分主要由匯編語(yǔ)言所編寫(xiě)的程序組成。本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)液位報(bào)警、控制和壓力控制等功能，并對(duì)液位進(jìn)行數(shù)字顯示。2總體設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)思路：電路主要實(shí)現(xiàn)功能是液位檢測(cè)和報(bào)警，然后控制水泵的啟停。液位控制主要的控制的對(duì)象是水泵，容器是鍋爐，液位的檢測(cè)可根據(jù)探測(cè)器探測(cè)得到。液位正常情況下控制在一定測(cè)量點(diǎn)距

8、離段之間，當(dāng)液位低于或高于正常水位段下限和上限是進(jìn)行光報(bào)警，若液位在正常液位時(shí)，則解除報(bào)警。當(dāng)液位低于液位下限時(shí)，水泵一直注水，而高于上限實(shí)則關(guān)閉水泵，并且當(dāng)液位處于不同探測(cè)電時(shí)，可顯示相應(yīng)數(shù)字來(lái)顯示液位。壓力檢測(cè)主要由一個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)模擬壓力的高低，并用指示燈的亮滅來(lái)模擬風(fēng)機(jī)的運(yùn)行和停止，另設(shè)手動(dòng)操作按鈕，用以人為啟動(dòng)水泵和風(fēng)機(jī)。（1） 當(dāng)液位低至給定的下限液位時(shí)，啟動(dòng)水泵對(duì)鍋爐進(jìn)行加水，同時(shí)光報(bào)警器和聲報(bào)警器都報(bào)警。（2）當(dāng)液位高至給定上限的液位時(shí)，停止水泵對(duì)鍋爐進(jìn)行加水，同時(shí)報(bào)警燈亮起。（3）當(dāng)液位高于上上限水位時(shí)，停止水泵加水，報(bào)警燈亮起并且聲報(bào)警器蜂鳴器開(kāi)始鳴叫。 系統(tǒng)框圖如圖2

9、.1所示：圖2.1 系統(tǒng)框圖S1、S2、S3、S4為四個(gè)開(kāi)關(guān)，用來(lái)傳遞液位變化的情況，其中S4表示下限液位，S2表示上限液位，S3表示處于正常液位，S1表示上限液位，在這里四個(gè)開(kāi)關(guān)表示的是四個(gè)光電液位傳感器，如下圖2.2開(kāi)關(guān)模擬電路。 圖2.2 開(kāi)關(guān)模擬電路 光電液位傳感器是利用光在兩種不同介質(zhì)界面發(fā)生反射折射原理而開(kāi)發(fā)的新型接觸式點(diǎn)液位測(cè)控裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位精度高;沒(méi)有機(jī)械部件，不需調(diào)試;靈敏度高及耐腐蝕;耗電少;體積小等諸多優(yōu)點(diǎn)而受到市場(chǎng)的逐漸認(rèn)可，廣泛應(yīng)用液位控制系統(tǒng)中。1、由于液位的輸出只與光電探頭是否接觸液面有關(guān)，與介質(zhì)的其它特性，如溫度、壓力、密度、電等參數(shù)無(wú)關(guān)，所以光電液

10、位傳感器檢測(cè)準(zhǔn)確、重復(fù)精度高;響應(yīng)速度快，液面控制非常精確，并且不需調(diào)校，就可以直接安裝使用。2、由于光電液位傳感器探頭體積相對(duì)小巧，可分開(kāi)安裝在狹小空間中適合特殊罐體或容器中使用。另外還可以在一個(gè)測(cè)量體上安裝多個(gè)光電探頭制成多點(diǎn)液位傳感器、變控器。3、由于對(duì)傳感器內(nèi)部的所有元器件進(jìn)行了樹(shù)脂澆封處理,傳感器內(nèi)部沒(méi)有任何機(jī)械活動(dòng)部件,因此光電液位傳感器可靠性高、壽命長(zhǎng)、免維護(hù)。 液位的情況則可以通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)，當(dāng)液位為下限時(shí)，數(shù)碼管顯示為1，當(dāng)液位為上限時(shí)數(shù)碼管顯示為3，當(dāng)液位為正常液位時(shí)數(shù)碼管顯示為2，當(dāng)液位為上上限水位時(shí)，數(shù)碼管顯示為4，從而根據(jù)不同的關(guān)系來(lái)控制輸出電路其具體邏輯關(guān)系如下

11、表所示。表2.3 工作原理表光報(bào)警（P1.5）聲報(bào)警（P1.7）數(shù)碼管顯示（P2）上上限0111報(bào)警報(bào)警4上限0011報(bào)警不報(bào)警3正常0001不報(bào)警不報(bào)警2下限0000報(bào)警報(bào)警1通過(guò)數(shù)碼管顯示的數(shù)值，人們可以清楚地知道鍋爐的液位狀況，方便工作人員時(shí)刻監(jiān)控鍋爐的運(yùn)行情況，再加上聲報(bào)警和光報(bào)警裝置的配合，則會(huì)使工作更加得心應(yīng)手，從而避免事故的發(fā)生，保證人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。 電路工作原理 當(dāng)通電后系統(tǒng)開(kāi)始工作，并且水位在下限時(shí)這時(shí)水位太低都為“0”“1”其他皆為“0”，此時(shí)水泵繼續(xù)工作。當(dāng)“1”其它的為“0”正常水位之上，因此端口值變?yōu)椤?”P(pán)1.0為“0”這時(shí)水位超過(guò)了正常水位水泵停止工作同時(shí)啟動(dòng)

12、報(bào)警燈，“1”，進(jìn)而來(lái)控制鍋爐的液位高度。3 硬件電路設(shè)計(jì)3.1 電源電路設(shè)計(jì)單片機(jī)正常工作電壓為5V，因此設(shè)計(jì)的電源電路主要是提供單片機(jī)工作電壓。圖是為單片機(jī)提供電壓的電源電路。在這個(gè)電路中采用了三端集成穩(wěn)壓器LM7805，可以輸出5V的直流電壓以供給單片機(jī)，如3.1電源電路。圖 電源電路32驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路用開(kāi)關(guān)來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)，當(dāng)開(kāi)關(guān)S5按下時(shí)電動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作，即水泵開(kāi)始抽水，表示水泵在工作；當(dāng)開(kāi)關(guān)沒(méi)有被按下時(shí)，電動(dòng)機(jī)則會(huì)根據(jù)液位的變化選擇工作或者不工作，即水泵抽水還是不抽水，如下圖3.2所示。 圖3.2 模擬驅(qū)動(dòng)電路33報(bào)警電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)用到兩個(gè)報(bào)警電路。光報(bào)警電路通過(guò)89C51輸出端口的

13、報(bào)警信號(hào)驅(qū)動(dòng)一只紅色的發(fā)光二極管進(jìn)行光報(bào)警它使用低電平驅(qū)動(dòng)。當(dāng)鍋爐內(nèi)液位不正常時(shí)，即液面過(guò)低或過(guò)高，發(fā)光二極管LED就會(huì)亮起，工作人員通過(guò)該發(fā)光二極管是否點(diǎn)亮，就可以知道鍋爐內(nèi)的液位狀況，既而知道是否需要對(duì)鍋爐進(jìn)行人工加水，從而保證鍋爐的正常運(yùn)行，避免財(cái)產(chǎn)損失，如下圖3.3所示。 圖3.3 光報(bào)警電路圖，如下圖3.4聲報(bào)警電路圖。 圖3.4 聲報(bào)警電路圖34液位指示電路設(shè)計(jì)LED顯示器是一種由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件，也可稱(chēng)為數(shù)碼管。單片機(jī)系統(tǒng)中通常使用8段LED數(shù)碼顯示器，8段LED顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管組成。其中7個(gè)長(zhǎng)條形的發(fā)光二極管排列成“日”字形，另一個(gè)圓點(diǎn)形的發(fā)光二極管在顯示器的

14、右下角作為顯示小數(shù)點(diǎn)用，通過(guò)不同的組合可用來(lái)顯示各種數(shù)字，包括AF在內(nèi)的部分英文字母和小數(shù)點(diǎn)“ ”等字樣。LED顯示器有兩種不同的形式：一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極都連在一起構(gòu)成公共陽(yáng)極，使用時(shí)公共陽(yáng)極接+5V,每個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極通過(guò)電阻與輸入端相連。當(dāng)陰極端輸入低電平時(shí)，段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入高電平時(shí)不點(diǎn)亮。稱(chēng)為共陽(yáng)極LED顯示器；另一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陰極都連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時(shí)公共陰極接地，每個(gè)發(fā)光二極管的陰極通過(guò)電阻與輸入端相連。當(dāng)陽(yáng)極端輸入高電平時(shí)，段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入低電平時(shí)不點(diǎn)亮。稱(chēng)為共陰極LED顯示器。本系統(tǒng)可采用共陽(yáng)極的LED顯示器，如圖3.5所示。

15、圖3.5 共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示電路圖LED數(shù)碼管顯示器的顯示段碼： 為了顯示字符，要為L(zhǎng)ED顯示器提供顯示段碼（或稱(chēng)字形代碼），組成一個(gè)“8”字形字符的7段，再加上1個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)8段，因此提供給LED顯示器的顯示段碼為1個(gè)字節(jié)。各段碼位的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表3.6所示： 表3.6 段碼位關(guān)系表段碼位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0顯示段dp g f e d c b a共陽(yáng)結(jié)構(gòu)的LED顯示器各筆劃段名和安排位置：當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的筆劃段發(fā)亮，由發(fā)亮的筆劃段組合從而顯示各種字符。8個(gè)筆劃段dpgfedcba對(duì)應(yīng)于1B（8位）的D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0，于是用8位

16、二進(jìn)制碼就可以表示欲顯示字符的字形代碼，如下表3.7所示。 表3.7 共陽(yáng)極常用字形表（1） LED靜態(tài)顯示： 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱(chēng)直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二十進(jìn)位器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是顯示組件間連線(xiàn)非常簡(jiǎn)潔，編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，調(diào)試檢修也很方便；缺點(diǎn)是占用I/O多，如驅(qū)動(dòng)3個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要×824根I/O來(lái)驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89C51單片機(jī)可用的I/O才32個(gè)。故實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬體電路的復(fù)雜性。 采用LED靜態(tài)顯示，除了驅(qū)動(dòng)多個(gè)數(shù)碼管需要的I/O多或者需要驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)之外，還有非常

17、重要的一點(diǎn)就是，LED靜態(tài)顯示不節(jié)能，功耗相對(duì)較大。另外，LED靜態(tài)顯示的制作成本也相對(duì)較高。盡管如此，但LED靜態(tài)顯示在驅(qū)動(dòng)少量數(shù)碼管時(shí)，還是具有一定的優(yōu)勢(shì)，連線(xiàn)簡(jiǎn)單，程序設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，方便調(diào)試與維修，性能可靠，并且亮度也高。（2）LED動(dòng)態(tài)顯示： 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃"a、b、c、d、e、f、g、dp "的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨(dú)立的I/O線(xiàn)控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單

18、片機(jī)對(duì)位元選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位元就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。 通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)LED數(shù)碼管的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位元數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示資料，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O口，而且功耗更低。 LED動(dòng)態(tài)顯示優(yōu)點(diǎn)是顯示驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單,成本較低。各種尺寸的LED可直接與主控板.驅(qū)動(dòng)板.擴(kuò)展板連接，甚至可不

19、采用PCB板。采用分時(shí)掃描顯示方式，功耗只有靜態(tài)顯示的1/5，功耗低。缺點(diǎn)是LED至驅(qū)動(dòng)板間的連線(xiàn)較多(共8+LED個(gè)數(shù)根)，因此當(dāng)位數(shù)較多時(shí),連線(xiàn)及檢修不便。 如下圖所示，則是使用輸出端口的信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示，根據(jù)信號(hào)的不同，即光電式液位傳感器所反饋回來(lái)的信號(hào)，也就是鍋爐內(nèi)液面的高度，數(shù)碼管將顯示不同的數(shù)字：1，2，3，4，從而表示鍋爐的液位狀態(tài)是否正常。通過(guò)數(shù)碼管顯示的數(shù)字，工作人員就可以輕松地知道鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)，減輕工作人員的負(fù)擔(dān)，進(jìn)而提高工作效率。圖3.8 數(shù)碼管顯示電路圖3.5壓力自動(dòng)控制模擬和手動(dòng)操作控制電路設(shè)計(jì) 如圖可用開(kāi)關(guān)S7模擬高低壓，而風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)S6代替手動(dòng)操作部分設(shè)

20、置一控制按鈕圖,D4代表壓力報(bào)警。當(dāng)按下開(kāi)關(guān)S7時(shí)，表示鍋爐內(nèi)壓力過(guò)高，此時(shí)LED4會(huì)點(diǎn)亮，進(jìn)行壓力報(bào)警，如圖3.10所示。從而引起工作人員的注意，及時(shí)檢查故障并排除，從而保證鍋爐的正常運(yùn)行。按下開(kāi)關(guān)S6時(shí)，則代表風(fēng)機(jī)開(kāi)始工作，為鍋爐的燃燒提供保障。圖3.9 壓力模擬電路圖3.6 晶振電路電路中的晶振即石英晶體震蕩器。由于石英晶體震蕩器具有非常好的頻率穩(wěn)定性和抗外界干擾的能力，所以，石英晶體震蕩器是用來(lái)產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率的。通過(guò)基準(zhǔn)頻率來(lái)控制電路中的頻率的準(zhǔn)確性。同時(shí)，它還可以產(chǎn)生振蕩電流，向單片機(jī)發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)。下圖是單片機(jī)的晶振電路。片內(nèi)電路與片外器件就構(gòu)成一個(gè)時(shí)鐘產(chǎn)生電路，CPU的所有操作均在時(shí)

21、鐘脈沖同步下進(jìn)行。片內(nèi)振蕩器的振蕩頻率非常接近晶振頻率，一般多在1.2MHz24MHz之間選取。C1、C2是反饋電容，其值在20pF100pF之間選取，典型值為30pF。本電路選用的電容為30pF，晶振頻率為12MHz。振蕩周期； 機(jī)器周期 指令周期。XTAL1接外部晶體的一個(gè)引腳，XTAL2接外晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時(shí)，對(duì)HMOS單片機(jī)，該引腳接外部振。在石英晶體的兩個(gè)管腳加交變電場(chǎng)時(shí)，它將會(huì)產(chǎn)生一定頻率的機(jī)械變形，而這種機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)，上述物理現(xiàn)象稱(chēng)為壓電效應(yīng)。一般情況下，無(wú)論是機(jī)械振動(dòng)的振幅，還是交變電場(chǎng)的振幅都非常小。但

22、是，當(dāng)交變電場(chǎng)的頻率為某一特定值時(shí)，振幅驟然增大，產(chǎn)生共振，稱(chēng)之為壓電振蕩。這一特定頻率就是石英晶體的固有頻率，也稱(chēng)諧振頻率。石英晶振起振后要能在XTAL2線(xiàn)上輸出一個(gè)3V左右的正弦波，以便使89C51片內(nèi)的OSC電路按石英晶振相同頻率自激振蕩。通常，OSC的輸出時(shí)鐘頻率fOSC為，典型值為12MHz或者。電容C1和C2可以幫助起振，典型值為30pF，調(diào)節(jié)它們可以達(dá)到微調(diào)fOSC的目的，如圖3.11所示。圖3.11 晶振電路3.7復(fù)位電路復(fù)位電路的主要功能是使單片機(jī)進(jìn)行初始化，在初始化的過(guò)程中需要在復(fù)位引腳上加大于2個(gè)機(jī)器周期的高電平。復(fù)位后的單片機(jī)地址初始化為0000H，然后繼續(xù)從0000H

23、單元開(kāi)始執(zhí)行程序。在復(fù)位電路中提供復(fù)位信號(hào)，等到系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，再撤銷(xiāo)復(fù)位信號(hào)。但是為了在復(fù)位按鍵穩(wěn)定的前提下，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷(xiāo)復(fù)位信號(hào)，以防在按鍵過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位，如圖3.12所示。圖3.12 復(fù)位電路圖4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明 軟件組要有主程序和液位控制程序兩部分組成，通過(guò)數(shù)碼管顯示檢測(cè)到的狀態(tài)，不同的狀態(tài)執(zhí)行不同的功能，從而達(dá)到控制液位的目的。 系統(tǒng)開(kāi)始后進(jìn)行初始化，然后系統(tǒng)去檢測(cè)并開(kāi)始接受檢測(cè)信號(hào)，如果信號(hào)沒(méi)有越過(guò)我們?cè)O(shè)定的報(bào)警限，那么系統(tǒng)會(huì)顯示檢測(cè)到的液面值，并判斷現(xiàn)在所處于哪一種狀態(tài)，去執(zhí)行每種狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的功能并繼續(xù)檢測(cè)， 如下圖4.1所示。 圖

24、4.1 主程序流程圖如果信號(hào)越過(guò)報(bào)警限則開(kāi)始報(bào)警，若鍋爐液面低于下限，此時(shí)數(shù)碼管顯示的數(shù)字為1，則電動(dòng)機(jī)馬上開(kāi)始工作，即水泵開(kāi)始向鍋爐加水；若鍋爐液面高于上限，此時(shí)數(shù)碼管顯示的數(shù)字為3，則電動(dòng)機(jī)馬上停止工作，不再像鍋爐加水；如果電動(dòng)機(jī)繼續(xù)工作，導(dǎo)致鍋爐內(nèi)液面繼續(xù)上升，此時(shí)數(shù)碼管顯示的數(shù)字為4，并且聲報(bào)警和光報(bào)警都啟動(dòng)，關(guān)閉電動(dòng)機(jī)，即停止向鍋爐加水，隨后鍋爐液面顯示正常,數(shù)碼管顯示的數(shù)字將變?yōu)?，系統(tǒng)進(jìn)行正常運(yùn)作狀態(tài)，如此循環(huán)下去，并時(shí)刻檢測(cè)信號(hào)，如下圖4.2所示。圖4.2 液位控制程序流程圖5總結(jié) 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)壓力的檢測(cè)控制，介紹了89C51單片機(jī)在鍋爐控制系

25、統(tǒng)中的應(yīng)用，介紹了它的引腳和在系統(tǒng)中的電路圖，本設(shè)計(jì)還采用了多種傳感器來(lái)對(duì)液位和壓力的信號(hào)采集，利用數(shù)碼管來(lái)進(jìn)行信號(hào)的輸出顯示,本系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,系統(tǒng)精度高，具有良好的人機(jī)交互功能,并設(shè)有光報(bào)警和聲報(bào)警，有問(wèn)題立即就能發(fā)現(xiàn)，能使問(wèn)題或故障得到及時(shí)的處理與解決。 通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)控制液位并實(shí)現(xiàn)鍋爐內(nèi)溫度和水位的報(bào)警，液位控制在設(shè)定值上正常運(yùn)行不需要人工干預(yù)，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度小。 采用單片機(jī)設(shè)計(jì)出的工業(yè)鍋爐控制器,能夠針對(duì)水位的不同狀態(tài)和不同外界條件進(jìn)行控制,水位運(yùn)行穩(wěn)定、控制品質(zhì)良好、控制效果明顯改善;系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)大大提高了控制系統(tǒng)的抗干擾能力,保證了工業(yè)鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行。控制裝置具有成本低、抗干擾能力強(qiáng)、控制性能好等優(yōu)點(diǎn),且系統(tǒng)硬、軟件維護(hù)簡(jiǎn)單方便,尤其適用于工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng),具有良好的應(yīng)用前景。 本系統(tǒng)所采用的傳感器性能穩(wěn)定,測(cè)量準(zhǔn)確,大大簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)安裝,具有較高的性?xún)r(jià)比,有較大的工程應(yīng)用價(jià)值,并且利用計(jì)算機(jī)單片機(jī)技術(shù)對(duì)鍋爐生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制有著重要的意義。其次，鍋爐控制過(guò)程的自動(dòng)化處理以及監(jiān)控軟件良好的人機(jī)界面，操作人員在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上能根據(jù)控制效果及時(shí)修運(yùn)行參數(shù)，這樣能有效地減少工作人員的疲勞和失誤，提高生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)性、安全性。綜述，本系統(tǒng)硬件電路簡(jiǎn)單，系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)，性能很可靠；軟件編寫(xiě)也很方便，能對(duì)液位的初始值進(jìn)行修改；能夠很好地做到對(duì)液面的控