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基于單片機(jī)的鍋爐液位控制裝置設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2011-07-20 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:文章主要了一種器,它以8051作為。通過8051、傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器等硬件系統(tǒng)和軟件方法,實(shí)現(xiàn)具有檢測報(bào)警和的雙重功能,同時(shí)也具有報(bào)警和顯示的功能,并對(duì)液位和壓力值進(jìn)行顯示。本系統(tǒng)是的水暖控制系統(tǒng),在中主要有水位檢測、溫度檢測、按鍵控制、水位控制、顯示部分、故障報(bào)警等幾部分組成來實(shí)現(xiàn)供暖控制。
關(guān)鍵詞:液位控制;單片機(jī);壓力傳感器;模數(shù)轉(zhuǎn)換器

0 引言
目前我國燃燒鍋爐的數(shù)量眾多,現(xiàn)有中、小型鍋爐30多萬臺(tái),每年耗煤量占我國原煤產(chǎn)量的四分之一,目前大多數(shù)工業(yè)鍋爐仍處于能耗高、浪費(fèi)大、環(huán)境污染嚴(yán)重的生產(chǎn)狀態(tài)。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,工業(yè)鍋爐采用的是微機(jī)控制和原有的儀表控制。由于被控對(duì)象和過程的非線性、時(shí)變性,多參數(shù)間的強(qiáng)耦合、隨機(jī)干擾等因素,使得建立被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型變得很困難。在這些復(fù)雜的系統(tǒng)面前,傳統(tǒng)的控制方法無法滿足控制精度,而且系統(tǒng)穩(wěn)定性差。更好地對(duì)鍋爐進(jìn)行自動(dòng)化控制,并利用單片機(jī)及其外圍芯片實(shí)現(xiàn)鍋爐液位控制已經(jīng)成為可能。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
1.1 核心芯片8051單片機(jī)
整個(gè)系統(tǒng)電控部分以ATMEL公司的8051為核心芯片,控制信號(hào)采集、處理、輸出三個(gè)過程。這種芯片內(nèi)置4kEPROM,因?yàn)橄到y(tǒng)要求控制線較多,如果采用8031外置EPROM程序控制結(jié)構(gòu),則造成控制線不夠;而8051卻可以利用P0、P2口作控制總線,大大簡化硬件結(jié)構(gòu),并可以直接控制鍵盤參數(shù)輸入、LED數(shù)據(jù)顯示,方便現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù),使整個(gè)系統(tǒng)的通用性和智能化得到了很大的提高。
本設(shè)計(jì)采用MCS-8051單片機(jī)來控制系統(tǒng)報(bào)警。MCS-51系列單片機(jī)中的8051采用40Pin封裝的雙列直插結(jié)構(gòu)。其40個(gè)引腳中,正電源和地線兩根,外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根,4組8位共32個(gè)I/O口,中斷口線與P3口線復(fù)用。
1.2 模擬信號(hào)的采集和處理
為了實(shí)現(xiàn)鍋爐在爐內(nèi)液位過高或低液位時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警,本系統(tǒng)決定采用傳感器來采集爐內(nèi)壓力,傳感器輸出的模擬信號(hào)均接放大器輸入端,經(jīng)過放大后送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),然后把數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行處理。
所用ADC是0809。該芯片使用逐次逼近法能換開關(guān)CD4511將輸入擴(kuò)展成十五路。ADC0809內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路,故用8051的ALE為其提供時(shí)鐘脈沖信號(hào)。0809要求的時(shí)鐘脈沖頻率不能超過640kHz(否則轉(zhuǎn)換精度下降,甚至不能工作),所以又接一74LS74將8051ALE的1MHz輸出二分頻成500kHz再送入0809。ADC0809的選通信號(hào)Y2由74LS138將8051的P2.5至P2.7輸出譯碼提供。
1.3 A/D轉(zhuǎn)換器
我們采用常見的ADC0809。ADC0809是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器。它由一個(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道,允許8路模擬量分時(shí)輸入,共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖存器用于鎖存A/D
轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量,當(dāng)OE端為高電平時(shí),才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。
ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8位多路開關(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。
A/D轉(zhuǎn)換電路在控制器中起主導(dǎo)作用,用它將傳感器輸出的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能處理的數(shù)字量。該控制器采用CMOS工藝制造的逐次逼近式8位A/D轉(zhuǎn)換器芯片ADC0809。在使用時(shí)可選擇中斷、查詢和延時(shí)等待3種方式編制A/D轉(zhuǎn)換程序。A/D轉(zhuǎn)換部分在接線時(shí)先經(jīng)過運(yùn)算放大器和分壓電路把傳感器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),然后輸入到A/D轉(zhuǎn)換器。
1.4 傳感器
傳感器使用SY-9411L-D型變送器,它內(nèi)部含有1個(gè)壓力傳感器和相應(yīng)的放大電路。壓力傳感器是美國SM公司生產(chǎn)的555-2型OEM壓阻式壓力傳感器,具有全溫度補(bǔ)償功能。傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或,它通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。壓力是工業(yè)生產(chǎn)中的重要參數(shù)之一,為了保證生產(chǎn)正常運(yùn)行,必須對(duì)壓力進(jìn)行檢測和控制,當(dāng)被測壓力達(dá)到極限值需報(bào)警的,則應(yīng)選用附帶報(bào)警的各類壓力計(jì)。
1.5 液位顯示電路
液位顯示采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示,范圍從0~999(單位可自定),選擇的數(shù)碼管是7段共陰極連接,型號(hào)是LDS18820。在這里使用到了74LS373,它是一個(gè)8位的D觸發(fā)器,在單片機(jī)系統(tǒng)中經(jīng)常使用,可以作地址數(shù)據(jù)總線擴(kuò)展的鎖存器,也可以作為普通的LED的驅(qū)動(dòng)器件,由于單獨(dú)使用CD4511七段譯碼驅(qū)動(dòng)顯示器來完成數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)顯示,因此74LS373在這里只用作擴(kuò)展的緩沖。


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