微機原理課程設(shè)計鍋爐水位計

PAGEPAGE17微機原理與接口課程設(shè)計題目名稱：鍋爐水位計專業(yè)班級：電信10（1）學生姓名：張宇正學生學號：2010508093指導教師：劉恩博完成日期：2013年1月目錄TOC\o"1-3"\h\u79101緒論 3255712硬件設(shè)計 4210722.1總體設(shè)計方案的確定 4302852.1.1設(shè)計方法 415872.2硬件選擇 5178872.2.1傳感器的選擇 5204692.2.2A/D轉(zhuǎn)換器的選擇 6206872.2.3控制芯片的選擇 7167982.2.4報警電路的設(shè)置 7253612..2.5控制電路的設(shè)計 8310492.2.6顯示電路的設(shè)計 811183軟件設(shè)計 94033.1程序模塊 9224063.2程序流程圖 9128463.3A/D8089轉(zhuǎn)換子程序 10320333.4報警子程序 12312833.5總程序 13238514實驗與調(diào)試 1625455總結(jié) 171緒論隨著計算機技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)的迅速發(fā)展，水位報警計已經(jīng)從普通型發(fā)展到智能化，而且水位報警計的功能日益趨向于完善。水位報警計是近年來開發(fā)的一項新技術(shù)，它是傳感器、硬件、軟件等幾項技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，它的作用是觀測和控制容器內(nèi)的介質(zhì)多少量，通過液面的高度來掌握體積的多少，從而達到防止超裝和掌握存液數(shù)量的目的，可用于很多地方進行工業(yè)控制。本次設(shè)計主要針對水塔，水庫等儲水設(shè)備進行自動檢測、自動報警等功能，其主要任務(wù)是保證儲水設(shè)備的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟的運行，減輕工作人員的勞動強度，由于我國水位報警操作水平落后，工作人員過多，但是現(xiàn)在水位報警計為水位控制開辟了廣闊的前景。對水位報警計研究，有利于滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)需求，通過將科學技術(shù)應(yīng)用到水位控制上從而使得人們真正體會到科技的發(fā)展給自己的現(xiàn)實生活所帶來的方便和舒適。因儲水設(shè)備里的水位會不斷變化，水位過低或過高都會出現(xiàn)各種情況發(fā)生。為了隨時了解儲水設(shè)備內(nèi)的水位，在儲水設(shè)備上都裝有水位計，水位計和儲水設(shè)備構(gòu)成一個連通器。通過安裝在儲水設(shè)備里面的傳感器和設(shè)計好的電路通過報警和控制來調(diào)控儲水設(shè)備里面的水位。目前國內(nèi)外液位計的種類很多，有雷達液位計、磁性浮子液位計、石英管液位計、智能雷達液位計、彩色石英管液位計和超聲波液位計等等。而生產(chǎn)液位計的公司有美國羅斯蒙特ROSEMOUNT、德國E+H、日本橫河YOKOGAWA、德國西門子SIEMENS、瑞士ABB、德國VEGA等等。這些只是常用而較熱門的品牌。對水位報警計研究，有利于滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)需求，通過將科學技術(shù)應(yīng)用到水位控制上從而使得人們真正體會到科技的發(fā)展給自己的現(xiàn)實生活所帶來的方便和舒適。2硬件設(shè)計2.1總體設(shè)計方案的確定設(shè)計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時在硬件方面的工作主要是根據(jù)系統(tǒng)要求，合理選好個單元器件及互相連接，以及完成輸入、輸出的設(shè)計。而數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計是根據(jù)系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能，經(jīng)接口對各個部分進行控制；對模擬多路輸入通道的選擇以保證選擇正確的通道；在正確的時刻取樣和保持以使ADC能正確完成轉(zhuǎn)換；對輸入的數(shù)字信息進行運算處理以及顯示、記錄和傳輸，對信息格式可能還要做變換工作，這些基本上都是通過編程來實現(xiàn)。基于上述的考慮本設(shè)計的整體思路如下:以8086cpu和8255a接口芯片為核心開始設(shè)計，選用合適的液位傳感器對儲水設(shè)備中的液位參數(shù)進行報警把檢測到的模擬信號轉(zhuǎn)換成電信號。本次設(shè)計采用的是變送器，它可以直接把液位信號轉(zhuǎn)化成標準的電信號，而不需要放大、整形、濾波等。對該電信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D與8255a相連，輸入到8255a，由8255a對其進行監(jiān)測和控制。在控制電路的控制下，最后經(jīng)過輸出端口與顯示電路相連通過所編的程序完成顯示功能。2.1.1設(shè)計方法硬件電路的設(shè)計，對傳感器的選型，A/D轉(zhuǎn)換器，接口芯片的選型。為顯示的驅(qū)動電路、數(shù)碼管的選型。硬件設(shè)計大體可以分為4步：①用傳感器將非電量信號轉(zhuǎn)換成電量信號，而在設(shè)計中選用什么類型的傳感器，從經(jīng)濟性，可靠性和準確性的方面考慮。②用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后傳送到8255a里。③是控制電路的設(shè)計，即對水位報警系統(tǒng)的控制。④顯示、監(jiān)控電路的設(shè)計。硬件設(shè)計框圖，如圖1所示：8255a8255a芯片液位變送器（傳感器）A/D轉(zhuǎn)換器報警電路水位控制電路顯示電路圖12.2硬件選擇2.2.1傳感器的選擇首先要了解本次對于水位測量報警主要是位于水利方面的應(yīng)用，例如水庫，水塔等儲水設(shè)備。所以選擇浮力式液位計，價格較低，簡單易于操作，可用來遠傳和調(diào)節(jié)。適合用上述所說的設(shè)備上面。在本次設(shè)計中，準備選用液位傳感器為JBY系列L形普通投入式液位變送器。作為此次設(shè)計所使用的傳感器。投入式靜壓式液位變送器是基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，采用外國先進的隔離型擴散硅敏感元件，利用壓阻效應(yīng)，將靜壓轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過溫度補償和線性修正，轉(zhuǎn)化成標準電信號。JYB系列L形普通投入式液位變送器適用于較多行業(yè)各種介質(zhì)的液位報警。精巧的結(jié)構(gòu)，簡單的調(diào)校和靈活的安裝方式為用戶輕松地使用提供了方便。4～20mA、0～5V、0～10mA等標準信號輸出方式由用戶根據(jù)需要任選。用途與特點：可廣泛用于水廠，水庫，水罐等場所、抗過載能力強、防浪涌電壓，抗腐蝕性能優(yōu)良，具有過壓過流保護，反向極性保護，穩(wěn)定性高，抗干擾能力強，實用性強，安裝簡便。2.2.2A/D轉(zhuǎn)換器的選擇A/D轉(zhuǎn)換器的作用是把模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，以便于計算機進行處理。隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，A/D轉(zhuǎn)換器的新設(shè)計思想和制造技術(shù)層出不窮。為滿足各種不同的檢測及控制任務(wù)的需要，大量結(jié)構(gòu)不同，性能不同的A/D轉(zhuǎn)換芯片應(yīng)運而生。通過在轉(zhuǎn)換速度和抗干擾能力還有經(jīng)濟性等方面的比較，逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器比較適合。逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理就是將輸入的模擬信號與不同的參考電壓做多次比較，使轉(zhuǎn)換所得的數(shù)字量在數(shù)值上主次逼近輸入模擬量的對應(yīng)值。逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時間與其位數(shù)和時鐘脈沖頻率有關(guān)，位數(shù)越少，時鐘頻率越高，轉(zhuǎn)換時間就越短。這種A/D轉(zhuǎn)換器具有轉(zhuǎn)換速度快、精度高的特點。常用的集成逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器有ADC0808/0809系列（8）位、ADC0804(8位)和AD7810（10位）等。本設(shè)計采用A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809。ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器，由于輸出級有8位三態(tài)輸出鎖存器，因而0809的數(shù)據(jù)輸出端可以直接與單片機的數(shù)據(jù)總線連接。ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖2所示：圖2在本設(shè)計中使用到74LS373。74LS373是一種帶有三態(tài)門的8D鎖存器，其引腳如圖3所示：圖32.2.3控制芯片的選擇本次設(shè)計才用8255a芯片，8255a為可編程芯片，可用程序設(shè)定或改變其工作狀態(tài)，可直接與外設(shè)相連。其引腳圖如圖4示圖42.2.4報警電路的設(shè)置在儲水設(shè)備系統(tǒng)發(fā)生故障或處于某種緊急狀態(tài)時，系統(tǒng)能發(fā)出提醒人們警覺的報警信號或者提示信號，常見的報警信號為聲音報警。具體電路設(shè)置如圖5所示：圖52..2.5控制電路的設(shè)計控制電路在這里起到非常重要的作用，在水位報警中報警到水罐中水位的高度，當水位高于警戒水位時，電動機停轉(zhuǎn)，水泵停止對水罐供水；當水位低于警戒水位時，電動機起轉(zhuǎn)，水泵開始對水罐供水。具體電路設(shè)置如圖6所示：圖62.2.6顯示電路的設(shè)計系統(tǒng)中經(jīng)常用到LED數(shù)碼管作為顯示輸出設(shè)備。LED數(shù)碼管顯示器雖然顯示信息簡單，但它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長、接口方便等特點，基本上能滿足單片機應(yīng)用系統(tǒng)的需要，所以在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中經(jīng)常用到。在設(shè)計中，所設(shè)計的液位報警計，顯示電路是對液位和報警等的顯示，它所需的精度要求不是很高，而且從價格上綜合考慮，應(yīng)選用LED數(shù)碼管和LED燈作為輸出設(shè)備。3軟件設(shè)計3.1程序模塊軟件的設(shè)計，采用匯編語言編程，這里面包含定時對檢測電路數(shù)據(jù)采集，輸出信號驅(qū)動數(shù)碼管顯示等。水位系統(tǒng)采用模塊化程序結(jié)構(gòu)，可以分成以下程序模塊：系統(tǒng)初始化程序②主程序MAIN③顯示子程序DISPLAY3.2程序流程圖如圖7所示：開始開始程序初始化水位過高嗎YN顯示正常水位燈報警燈亮蜂鳴器響水位控制圖73.3A/D8089轉(zhuǎn)換子程序把傳感器測得的數(shù)據(jù)輸入進入AD轉(zhuǎn)換器，把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號;A/D轉(zhuǎn)換CODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:CODE,ES:CODEORG3390HAD:JMPSTARTZXKEQU0FFDCHZWKEQU0FFDDHLEDDB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90HDB88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFH,0CH,0DEH,0F3HBUFDB?,?,?,?,?,?ADPORTEQU0FFE0HSTART:MOVBUF,00H;DISPLAY080900MOVBUF+1,08HMOVBUF+2,00HMOVBUF+3,09H;DISPLAY080900MOVBUF+4,00HMOVBUF+5,00HP5:MOVAL,00H;IN0MOVDX,ADPORTOUTDX,ALCALLDISMOVDX,ADPORTINAL,DXmovdx,0ffe4h;newadd-->138Y1notal;newaddoutdx,al;newaddnotal;newaddCALLADSJMPP5ADS:MOVAH,ALANDAL,0FHMOVBUF+5,ALANDAH,0F0HMOVCL,4SHRAH,CLMOVBUF+4,AHRET;DIS:MOVCL,20HMOVBX,OFFSETBUFDIS1:MOVAL,[BX]PUSHBXMOVBX,OFFSETLEDXLATPOPBXMOVDX,ZXKOUTDX,ALMOVAL,CLMOVDX,ZWKOUTDX,ALPUSHCXMOVCX,0100HDELAY:LOOP$POPCXCMPCL,01HJZEXITINCBXSHRCL,1JMPDIS1EXIT:MOVAL,00HMOVDX,ZWKOUTDX,ALRETCODEENDSENDAD3.4報警子程序當水位過低或者過高的時候進行報警，應(yīng)對水位進行控制，使得其水位一直處于一個正常的水平。;報警子程序codesegmentassumecs:code,ds:codeorg3490hstart:movdx,0ffdbhmoval,88houtdx,almoval,00hmovdx,0ffdahoutdx,alwaite:inal,dxtestal,80hjzl2moval,01houtdx,al;輸出pc0=1l1:movcx,0ffffhloopl1l2:inal,dxtestal,40hjzwaitemoval,02houtdx,aljmpwaitecodeendsendstart3.5總程序?qū)崿F(xiàn)水位測量，當過高或者過低的時候進行報警。codesegmentassumecs:code,ds:codeorg3390hstart:movdx,0ffdbhmoval,80houtdx,alads:movdx,ADPORTmoval,00houtdx,almovcx,20loop$inal,dxmovah,alpushaxandal,0fhleabx,TABLExlatmovdx,ZXKoutdx,almovdx,ZWKmoval,01houtdx,almovcx,0100hloop$movcl,04hshrah,clmoval,ahxlatmovdx,ZXKoutdx,almovdx,ZWKmoval,02houtdx,alpopaxcmpal,0ffhjaealertcmpal,00hjbealertmovdx,0ffd8hmoval,0fdhoutdx,alback:jmpadsalert:movdx,0ffd8hmoval,0fehoutdx,alcalldelaymoval,0ffhoutdx,alcalldelaymovdx,0ffdbhmoval,00houtdx,almovcx,0ffffh