-智能電鍋爐本科學位論文

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊XX大學畢業(yè)設計（論文）紙PAGEPAGEII目錄TOC\o"1-3"\u第1章緒論 11.1課題背景 11.2國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀 21.3使用單片機實現(xiàn)鍋爐控制的優(yōu)點 2第2章鍋爐控制系統(tǒng)的設計方案 32.1控制系統(tǒng)的設計指標 32.2控制系統(tǒng)的功能簡介及系統(tǒng)框圖 32.3研究方案及預期結(jié)果 42.3.1系統(tǒng)硬件總體方案 42.3.2軟件總體方案 42.3.3設計的研究進程 5第3章鍋爐控制系統(tǒng)的硬件電路設計 63.1單片機電路選擇 63.1.1AT89C52的特點與性能 63.1.2AT89C52的引腳功能與編程 73.2鍋爐儲水溫度采集及補償電路 123.3室內(nèi)供暖溫度采集電路 143.4缺水保護電路 143.5漏電及水過熱保護電路 153.6顯示電路的設計 163.7鍵盤電路設計 183.8A/D轉(zhuǎn)換電路 193.8.1ADC0809轉(zhuǎn)換器 193.8.2各引腳功能說明 193.8.3ADC0809工作過程描述 203.9AT89C52與AT24C01A的接口設計 213.10電源及繼電器板 213.10.1固態(tài)繼電器概述及特點 213.10.2固態(tài)繼電器主要參數(shù)與選用 213.11看門狗電路 233.12蜂鳴電路設計 263.13壓力檢測電路 26第4章爐控制系統(tǒng)的軟件設計 294.1系統(tǒng)程序流程圖 294.2主函數(shù)設計 294．3運行子函數(shù) 30第5章結(jié)論 32致謝 33參考文獻 34┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊XX大學畢業(yè)設計（論文）紙共34頁第3頁第1章緒論1.1課題背景目前我國的燃燒鍋爐的數(shù)量眾多,我國現(xiàn)有中、小型鍋爐30多萬臺,每年耗媒量占我國原煤產(chǎn)量的四分之一,目前大多數(shù)工業(yè)鍋爐仍處于能耗高、浪費大、環(huán)境污染嚴重的生產(chǎn)狀態(tài)。國家在第10到第11個五年計劃的科技創(chuàng)新指南中,對光電一體化、資源與環(huán)境、新能源與高效節(jié)能的指導性課題中明確指出:需要自動化程度高、節(jié)能潛力大、提高安全系數(shù)、減輕勞動強度、價格低的新型測控裝置。要求節(jié)約率達到百分之5以上,裝置投資的回收期在1年以內(nèi),采暖鍋爐為3年以內(nèi)。如小型鏈條式工業(yè)鍋爐用的是新型測控裝置。因此這個課題有現(xiàn)實的意義且市場的前景良好。鍋爐微機控制,是近年來新開發(fā)的一項新技術(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,工業(yè)鍋爐采用的是微機控制和原有的儀表控制,微機控制有以下明顯優(yōu)勢:直觀而集中的顯示鍋爐各運行參數(shù),能顯示液位、壓力、溫度狀態(tài)。在運行中可以隨時方便的修改各種各樣的運行參數(shù)的控制值,并修改系統(tǒng)的控制參數(shù),可以方便的改變液位、壓力、溫度的上限、下限。提高鍋爐的熱效率,采用計算機控制后熱效率可以比以前提高百分之5到百分之10,據(jù)統(tǒng)計,120噸的鍋爐,全年平均負荷為百分之70左右,以平均熱效率提高百分之5計算,全年節(jié)約800噸。鍋爐系統(tǒng)中包含鼓風機、引風機和給水泵等大功率電動機,由于鍋爐本身特性和選型的因素,這些風機大部分不會滿負荷輸出的,原有的方式采用閥門和擋板控制流量,浪費非常嚴重。通過對鼓風機、引風機和給水泵進行微機控制可以平均節(jié)電達到百分之30到百分之40左右。作為鍋爐控制系統(tǒng)裝置,其主要任務是保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行,減少勞動人員的勞動強度。采用計算機控制的鍋爐系統(tǒng)有十分周到的安全機制,可以置多點的聲光報警和自動連鎖停爐,杜絕人為疏忽造成的重大事故。綜合以上的種種優(yōu)點可以預見采用計算機控制系統(tǒng)是行業(yè)的大勢所趨。單片機是在一塊芯片上集成了一片微型計算機所需的CPU、存儲器、輸入、輸出等部件。單片機自問世以來,性能不斷提高和完善,體積小、速度快、功耗低的特點使它的應用領域日益廣泛。一般,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克服這些缺點,因此單片機在控制領域得到廣泛的應用,使用單片機控制鍋爐是很好的選擇。1.2國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀目前我國在單片機測控裝置研究、生產(chǎn)、應用中,取得了很大的成績,總結(jié)了很多經(jīng)驗,但是各行業(yè)仍處于發(fā)展期,經(jīng)調(diào)查,更多科研究所在這方面開展的工作更看重的是理論和算法,數(shù)年來這方面的研究的論文較多,著重生產(chǎn)實際的很少。在上海,新型的單片機測控裝置與系統(tǒng)研究的生產(chǎn)基礎較雄厚,在生產(chǎn)過程中需要新型的測控裝置與系統(tǒng),因此在不斷的努力研究與開發(fā)。上海的工程技術(shù)研究人員更著重的是生產(chǎn)實際研究,對理論、算法和成果的論文較少;深圳在研制新型的測控裝置與系統(tǒng)領域也比較有成就,盡管與其他國家比較尚有差距,但是,深圳的高校、研究院所的最大的特點就是實際,與生產(chǎn)實際應用項目無關的問題基本不去考慮,主要考慮選取什么材料,測控什么物理量,優(yōu)點是什么,與機器設備的通訊接口等等。一些發(fā)達國家在單片機新型系統(tǒng)研究、制造和應用上,已積累了很多經(jīng)驗,奠定了基礎,進入了國際市場。我國在新型測控裝置與系統(tǒng)研究、制造、應用和經(jīng)驗上,與其他發(fā)達國家相比還存在差距,但是我國的研究人員已經(jīng)克服很多困難,并在不斷的摸索中前進,有望在相關領域趕上甚至超過發(fā)達國家的技術(shù)水平,這是發(fā)展趨勢。1.3使用單片機實現(xiàn)鍋爐控制的優(yōu)點使用單片機實現(xiàn)鍋爐液位控制具有較高的實用價值和穩(wěn)定性好等特點。能更好地對鍋爐進行自動化控制,測量溫度時采取光電耦合器,實現(xiàn)光電隔離,避免了工作人員在現(xiàn)場進行檢測操控,方便了人員對液位系統(tǒng)的控制,控制方便且系統(tǒng)穩(wěn)定性能好；采用壓力傳感器對壓力進行測控，可簡化設計方案，系統(tǒng)性能也更穩(wěn)定；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)蒸汽與給水系統(tǒng)的自動控制與調(diào)節(jié)，將保證鍋爐正常供氣供暖，維持穩(wěn)定系統(tǒng)，保證安全經(jīng)濟運行。本文就是采用AT89C52單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。本系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)相比大大降低了使用成本,提高了控制運行速度。根據(jù)仿真模擬運行的結(jié)果表明,該系統(tǒng)能很好的克服“假水位”現(xiàn)象,將鍋爐控制在給定要求的范圍內(nèi),對壓力不足和壓力過大進行安全報警,穩(wěn)定性能好,容易操作和控制,保證了生產(chǎn)的正常進行。第2章鍋爐控制系統(tǒng)的設計方案2.1控制系統(tǒng)的設計指標本設計要求設計一個以單片機為核心的溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)以及水位控制系統(tǒng)，具體的技術(shù)指標如下：恒溫溫度控制在0-100℃之間，連續(xù)可調(diào)，誤差在±0.5℃之內(nèi)。LED實時顯示系統(tǒng)溫度，用鍵盤輸入設定的溫度。水位過高或過低時報警提示。具有供暖、熱水、定時啟動等功能。漏電、超溫、及報警功能。壓力范圍及誤差：0～2.5MPa；誤差：≤0.02MPa。本文需要完成以下工作：詳細分析課題任務，設計鍵盤電路，單片機系統(tǒng)，顯示電路，溫度檢測電路，水位檢測電路，壓力檢測電路，報警電路，數(shù)模轉(zhuǎn)換等系統(tǒng)。然后根據(jù)課題任務的要求設計出實現(xiàn)控制任務的硬件原理圖和軟件，并進行仿真調(diào)試。2.2控制系統(tǒng)的功能簡介及系統(tǒng)框圖整個控制系統(tǒng)主要由CPU主板繼電器分板以及控制面板組成以及控制面板組成CPU。主板實現(xiàn)溫度的采集、處理，水位的檢測、電源的監(jiān)視及報警電路等功能。繼電器板用于完成功能的切換及顯示功能。CPU主板如圖2.1所示。圖2.1CPU主板硬件框圖傳感器一般輸出的為模擬量，需要通過A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為單片機能夠接收的數(shù)字信號，若模擬信號太弱，還需經(jīng)過運算放大器放大信號。鍵盤輸入的是系統(tǒng)參數(shù)的上、下限極限值，若檢測到的信號值出現(xiàn)不在此極限區(qū)間的情況，單片機就會驅(qū)動蜂鳴器產(chǎn)生報警，此時就需要執(zhí)行機構(gòu)控制室內(nèi)環(huán)境相應的改變，使得環(huán)境參數(shù)重新回到理想?yún)^(qū)間。2.3研究方案及預期結(jié)果本設計是采用單片機為核心芯片,及其相關硬件來實現(xiàn)的鍋爐液位控制系統(tǒng),在用液位傳感器測液位的同時,又用光電式隔離器和壓力傳感器對鍋爐的溫度和壓力進行檢測，CPU循環(huán)檢測傳感器輸出狀態(tài),并用LED顯示示液位高度,檢測液位、溫度和壓力等數(shù)據(jù),實施報警安全提示,當鍋爐液位低于用戶設定的值時,系統(tǒng)自動打開泵上水,當水位到達設定值時,系統(tǒng)自動關閉水泵。2.3.1系統(tǒng)硬件總體方案系統(tǒng)的原理是通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809傳到單片機中,在通過6位七段LED顯示器顯示出液位的四種狀態(tài)及報警安全提示。用LED顯示是因為它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、光電轉(zhuǎn)換效能高、壽命長等特點，根據(jù)當前的液位值和用戶設定的水位決定是否進行開、關水泵,需要是否開啟和關閉驅(qū)動閥門的電動機。本設計運用了多種傳感器,在使用液位傳感器測液位的同時,我還選用了光電式傳感器和壓電式傳感器來對鍋爐的溫度和壓力進行測量,因為我們所提到的鍋爐常用于供暖,所以溫度的檢測很重要,至于選用壓力傳感器主要是出于安全考慮的,壓力過大有可能對鍋爐造成損害甚至造成爆炸,壓力過低會導致鍋爐控制系統(tǒng)無法正常運行。所以我在第三章著重介紹了這些傳感器。2.3.2軟件總體方案水位檢測是通過四對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不同的位置，由上至下四個輸出端口分別接單片機的I/O口，實時對鍋爐里的水位進行檢測。當水位到達某一光敏三極管的位置時，其輸出端口就向單片機輸出高電平；當水位低于此光敏三極管的位置時，其輸出端口就向單片機輸出低電平。由上至下的第一個位置為水位上限報警線，即當水位高于此位置時，開水閥控制系統(tǒng)就會自動報警，提醒工作人員注意，加水電磁閥有可能出故障；第二個位置是自動停止加水線，即當水位高于此位置時，控制系統(tǒng)會自動關閉加水電磁閥，停止加水；第三個位置是自動加水線，即當水位低于此位置時，控制系統(tǒng)會自動接通加水電磁閥，開水加水；第四個位置是水位下限報警線，即當水位低于此位置時，開水房控制系統(tǒng)就會自動報警，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,測量準確,大大簡化現(xiàn)場安裝,具有較高的性價比,有較大的工程應用價值,而且利用計算機與組態(tài)軟件技術(shù)對鍋爐生產(chǎn)過程進行自動控制有著重要的意義。其優(yōu)越性主要在于：首先，通過對鍋爐燃燒過程進行有效控制，使燃燒在充分的情況下進行，可以提高燃燒效率。由于工業(yè)鍋爐耗煤量大，燃燒熱效率每提高1％都會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。其次，鍋爐控制過程的自動化處理以及監(jiān)控軟件良好的人機界面，操作人員在監(jiān)控計算機上能根據(jù)控制效果及時修正運行參數(shù)，這樣能有效地減少工人的疲勞和失誤，提高生產(chǎn)過程的實時性、安全性。隨著計算機控制技術(shù)應用的普及、可靠性的提高及價格的下降，工業(yè)鍋爐的微機控制必將得到更加廣泛的應用。2.3.3設計的研究進程本設計三章對系統(tǒng)進行硬件分析,主要介紹了本設計所使用的核心芯片AT89C51,重要對其端口進行介紹,介紹其功能與用途,還介紹了溫度傳感器、數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC0809、執(zhí)行設備、LED顯示和報警裝置,介紹了他們的原理、結(jié)構(gòu)和電路連接。我著重介紹了本設計所使用的單片機和傳感器,單片機是整個系統(tǒng)的核心部分，傳感器的性能在整個系統(tǒng)中起著非常重要的作用,尤其對檢測精確度起著重要的作用,在其中我重點介紹了溫度傳感器,光電式傳感器和壓電式傳感器。第四章我介紹了整個系統(tǒng)的軟件設計。第3章鍋爐控制系統(tǒng)的硬件電路設計3.1單片機電路選擇圖3.1系統(tǒng)總框圖硬件元器件的選擇，必須考慮到功能的實現(xiàn)、器件的適時性、價格和通用性等幾個方面。在電路的設計中，在實現(xiàn)所要求功能的基礎上，盡量使電路簡單。計算機的產(chǎn)生加快了人類改造世界的步伐，但是它畢竟體積龐大。單片機（微控制器）就是在這種情況下誕生的。微控制器，亦稱單片機或者單片微型計算機。它是把中央處理器(CPU)、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、輸入/輸出端口(1/0)等主要計算機功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。它的結(jié)構(gòu)與指令功能都是按照工業(yè)控制的要求設計的，在智能控制系統(tǒng)中，微控制器得到了廣泛的應用。單片機目前己被廣泛地應用于家電、醫(yī)療、儀器儀表、工業(yè)自動化、航空航天等領域。市場上比較流行的單片機種類主要有Intel公司、Atmel公司和Philip公司的8051系列單片機，Motorola公司的M6800系列單片機，Intel公司的MCS96系列單片機,Microchip公司的PIC系列單片機等。各個系列的單片機各有所長，在處理速度、穩(wěn)定性、I/O能力、功耗、功能、價格等方面各有優(yōu)劣。這些種類繁多的單片機家族，給我們單片機的選擇也提供了很大的余地。本設計選用AT89C52單片機，它是一種低功耗、低價格，高性能8位微處理器。3.1.1AT89C52的特點與性能AT89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含8kbytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標準MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，功能強大的AT89C52單片機適合于許多較為復雜控制應用場合。AT89C52系列單片機主要性能參數(shù)如下：與MCS-51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容8k字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲器1000次擦寫周期全靜態(tài)操作：0Hz-24MHz三級加密程序存儲器256字節(jié)內(nèi)部RAM32個可編程I/O口線3個16位定時/計數(shù)器8個中斷源可編程串行UART通道低功耗空閑和掉電模式。AT89C52提供以下標準功能：8k字節(jié)Flash閃速存儲器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，3個16位定時/計數(shù)器，一個6向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。3.1.2AT89C52的引腳功能與編程引腳功能說明如圖3.2：Vcc：電源電壓GND：地P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口P0寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。圖3.2AT89C52單片機封裝圖P1口：P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。與AT89C51不同之處是，P1.0和P1.1還可分別作為定時/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和輸入（P1.1/T2EX），參見表1。引腳號功能特性P1.0T2(定時\計數(shù)器2外部計數(shù)脈沖輸入),時鐘輸出P1.1T2EX（定時\計數(shù)器2捕獲\重裝載觸發(fā)和方向控制表1Flash編程和程序校驗期間，P1接收低8位地址。P2口：P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口P2寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR指令）時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX@RI指令）時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。Flash編程或校驗時，P2亦接收高位地址和一些控制信號。P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表2所示：表2引腳P3口的第二功能端口引腳號第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INTO（外中斷0）P3.3/INT1（外中斷1）P3.4T0（定時/計數(shù)器0）P3.5T1（定時/計數(shù)器1）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）此外，P3口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE禁止位無效。PSEN：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖。此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H—FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。AT89C52的存儲器中斷寄存器：AT89C52有6個中斷源，2個中斷優(yōu)先級，IE寄存器控制各中斷位，IP寄存器中6個中斷源的每一個可定為2個優(yōu)先級。數(shù)據(jù)存儲器：AT89C52有256個字節(jié)的內(nèi)部RAM，80H-FFH高128個字節(jié)與特殊功能寄存器（SFR）地址是重疊的，也就是高128字節(jié)的RAM和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它們是分開的。當一條指令訪問7FH以上的內(nèi)部地址單元時，指令中使用的尋址方式是不同的，也即尋址方式?jīng)Q定是訪問高128字節(jié)RAM還是訪問特殊功能寄存器。如果指令是直接尋址方式則為訪問特殊功能寄存器。例如，下面的直接尋址指令訪問特殊功能寄存器0A0H（即P2口）地址單元。MOV0A0H，#data間接尋址指令訪問高128字節(jié)RAM，例如，下面的間接尋址指令中，R0的內(nèi)容為0A0H，則訪問數(shù)據(jù)字節(jié)地址為0A0H，而不是P2口（0A0H）。MOV@R0，#data堆棧操作也是間接尋址方式，所以，高128位數(shù)據(jù)RAM亦可作為堆棧區(qū)使用。定時器0和定時器1：AT89C52的定時器0和定時器1的工作方式與AT89C51的相同。定時器2：定時器2是一個16位定時/計數(shù)器。它既可當定時器使用，也可作為外部事件計數(shù)器使用，其工作方式由特殊功能寄存器T2CON的C/T2位選擇。定時器2有三種工作方式：捕獲方式，自動重裝載（向上或向下計數(shù)）方式和波特率發(fā)生器方式，工作方式由T2CON的控制位來選擇。波特率發(fā)生器：當T2CON中的TCLK和RCLK置位時，定時/計數(shù)器2作為波特率發(fā)生器使用。如果定時/計數(shù)器2作為發(fā)送器或接收器，其發(fā)送和接收的波特率可以是不同的，定時器1用于其它功能。若RCLK和TCLK置位，則定時器2工作于波特率發(fā)生器方式。波特率發(fā)生器的方式與自動重裝載方式相仿，在此方式下，TH2翻轉(zhuǎn)使定時器2的寄存器用RCAP2H和RCAP2L中的16位數(shù)值重新裝載，該數(shù)值由軟件設置。中斷：AT89C52共有6個中斷向量：兩個外中斷（INT0和INT1），3個定時器中斷（定時器0、1、2）和串行口中斷。這些中斷源可通過分別設置專用寄存器IE的置位或清0來控制每一個中斷的允許或禁止。IE也有一個總禁止位EA，它能控制所有中斷的允許或禁止。定時器2的中斷是由T2CON中的TF2和EXF2邏輯或產(chǎn)生的，當轉(zhuǎn)向中斷服務程序時，這些標志位不能被硬件清除，事實上，服務程序需確定是TF2或EXF2產(chǎn)生中斷，而由軟件清除中斷標志位。定時器0和定時器1的標志位TF0和TF1在定時器溢出那個機器周期的S5P2狀態(tài)置位，而會在下一個機器周期才查詢到該中斷標志。然而，定時器2的標志位TF2在定時器溢出的那個機器周期的S2P2狀態(tài)置位，并在同一個機器周期內(nèi)查詢到該標志。Flash存儲器的編程：AT89C52單片機內(nèi)部有8k字節(jié)的FlashPEROM，這個Flash存儲陣列出廠時已處于擦除狀態(tài)（即所有存儲單元的內(nèi)容均為FFH），用戶隨時可對其進行編程。編程接口可接收高電壓（+12V）或低電壓（Vcc）的允許編程信號。低電壓編程模式適合于用戶在線編程系統(tǒng)，而高電壓編程模式可與通用EPROM編程器兼容。AT89C52單片機中，有些屬于低電壓編程方式，而有些則是高電壓編程方式，用戶可從芯片上的型號和讀取芯片內(nèi)的簽名字節(jié)獲得該信息，見表3。表3頂面標記及簽名字節(jié)Vpp=12VVpp=5V頂面標記AT89C52XxxxyywwAT89C52xxxx-5yyww簽名字節(jié)(030H)=1EH(031H)=52H(032H)=FFH(030H)=1EH(031H)=52H(032H)=05HAT89C52的程序存儲器陣列是采用字節(jié)寫入方式編程的，每次寫入一個字節(jié)，要對整個芯片內(nèi)的PEROM程序存儲器寫入一個非空字節(jié)，必須使用片擦除的方式將整個存儲器的內(nèi)容清除。圖3.3AT89C52編程電路程程序序校驗：如果加密位LB1、LB2沒有進行編程，則代碼數(shù)據(jù)可通過地址和數(shù)據(jù)線讀回原編寫的數(shù)據(jù)，采用如圖3.3的電路。加密位不可直接校驗，加密位的校驗可通過對存儲器的校驗和寫入狀態(tài)來驗證。編程方法：在地址線上加上要編程單元的地址信號。在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。激活相應的控制信號。在高電壓編程方式時，將EA/Vpp端加上+12V編程電壓。每對Flash存儲陣列寫入一個字節(jié)或每寫入一個程序加密位，加上一個ALE/PROG編程脈沖。每個字節(jié)寫入周期是自身定時的，通常約為1.5ms。重復1—5步驟，改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，直到全部文件編程結(jié)束。Ready/Busy：字節(jié)編程的進度可通過“RDY/BSY輸出信號監(jiān)測，編程期間，ALE變?yōu)楦唠娖健癏”后，P3.4（RDY/BSY）端電平被拉低，表示正在編程狀態(tài)（忙狀態(tài)）。編程完成后，P3.4變?yōu)楦唠娖奖硎緶蕚渚途w狀態(tài)。芯片擦除：利用控制信號的正確組合并保持ALE/PROG引腳10mS的低電平脈沖寬度即可將PEROM陣列（4k字節(jié)）和三個加密位整片擦除，代碼陣列在片擦除操作中將任何非空單元寫入“1”3.2鍋爐儲水溫度采集及補償電路為了達到測量高精度的要求,選用溫度傳感器AD590,AD590具有較高精度和重復性(重復性優(yōu)于0．1℃,其良好的非線形可以保證優(yōu)于0．1℃的測量精度,利用其重復性較好的特點,通過非線形補償,可以達到0.1℃測量精度.)超低溫漂移高精度運算放大器將溫度一電壓信號進行放大,便于A／D進行轉(zhuǎn)換,以提高溫度采集電路的可靠性。AD590是電流型的集成溫度傳感器，AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：流過器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度（開爾文）度數(shù)，即：

=1mA/K（3-1）如（3-1）式中：-流過器件（AD590）的電流，單位mA;T-熱力學溫度，單位K。AD590的測溫范圍為-55℃～+150℃。AD590的電源電壓范圍為4V～30V。電源電壓可在4V～6V范圍變化，電流變化1mA，相當于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。輸出電阻為710MW。精度高。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在-55℃～+150℃范圍內(nèi)，非線性誤差為±0.3℃。由于AD590精度高、價格低、不需輔助電源、線性好，常用于測溫和熱電偶的冷端補償，廣泛應用于不同的溫度控制場合?？紤]到本系統(tǒng)的測溫范圍（0~100攝氏度）的特點，故選用AD590作為測溫元件。在實際應用中獲得了良好的效果。AD590測量的是開氏溫度，需要補償城攝氏溫度，且有傳感器過來的電壓信號較弱，需要放大后送入AD590溫度補償電路如圖3.4所示。圖3.4AD590溫度補償電路圖中，AD590輸出的電流信號經(jīng)（本系統(tǒng)取值為=10K）轉(zhuǎn)換成了10mV/℃的電壓輸出信號，,，，，，等構(gòu)成了溫度補償電路，調(diào)節(jié)使0℃時的電壓輸出=0，,,,構(gòu)成了放大電路其當打倍數(shù)為根據(jù)測量溫度范圍不同，調(diào)節(jié)電位器得到不同的放大倍數(shù)以防止放大器飽和。3.3室內(nèi)供暖溫度采集電路圖3.5溫度采集電路如圖3.5，室內(nèi)溫度采集電路原理如鍋爐才睡溫度補償電路相似。都是一AD590作為溫度采集元件對室溫進行采集，有調(diào)零放大的作用，再通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC0809進行溫度電流信號轉(zhuǎn)換，從而達到采集溫度，調(diào)控水溫的效果。其中放大器有把信號爭強和調(diào)節(jié)電流正反向的作用，都可以達到系統(tǒng)所要求的精度，從而實現(xiàn)對室內(nèi)溫度的控制。3.4缺水保護電路缺水保護電路原理圖如圖3.6所示，當鍋爐缺水時，若不及時切斷電源就會損壞加熱器甚至發(fā)生事故，系統(tǒng)設置了缺水自動保護電路，當不缺水時，達林頓管G1導通，則使得光電藕合器的輸出高電平，74LS06A輸出為低電平，系統(tǒng)正常工作，當鍋爐缺水時，即水位低于A點，水位傳感器的A,B倆點斷開，達林頓管不通，光耦斷開，74LS06A輸出高電平，此高電平信號去繼電器板以斷開SSR的電源，保證了人身安全，當發(fā)生漏電時，產(chǎn)生的高電平信號同時還進行了聲光報警以通知用戶采取緊急措施。圖3.6缺水保護電路3.5漏電及水過熱保護電路圖3.7漏電及過水位保護電路漏電及過水位保護電路如圖3.7所示，加熱器是否漏電直接關系到用戶的人身安全問題，本系統(tǒng)采用了雙重保護。一是直接在加熱器的主電路中串接漏電斷路器。二是在控制電路中設計了漏電保護電路，當有漏電發(fā)生時，通過電位器W1，運放TL084輸出電壓信號，若此電壓信號大于負端的電壓參考值時，比較器LM393輸出高電平信號，此高電平信號直接連向繼電器板，通過中間繼電器切斷SSR的+5V電源，從而使加熱信號與220V交流電源斷開，本系統(tǒng)能夠保護只要漏電流ID>10mA時，即可迅速切斷主電路，從而保證了人身安全，當發(fā)生漏電時，產(chǎn)生的高電平信號同時還進行聲光報警以通知用戶采取緊急措施。為了保證鍋爐中的水不至于沸騰，本系統(tǒng)限定水溫不應大于100攝氏度。當微機系統(tǒng)檢測到水溫高于100攝氏度時，馬上發(fā)出一高電平到74LS32的輸入端，通過中間繼電器立即切斷加熱器電源，同時進行聲光報警，帶用戶排除故障后，人工按動復位鍵使系統(tǒng)重新投入正常的運行狀態(tài)。設計系統(tǒng)正常工作時，水不會過熱。3.6顯示電路的設計圖3.8顯示電路74HC595不僅可以用來驅(qū)動發(fā)光二極管,而且能夠用來驅(qū)動LED顯示器。在I/O口較為緊張的情況下,對產(chǎn)品的體積要求不高,并且希望降低成本時,采用這種方案較為理想。74HC595芯片是一種串入并出的芯片,在電子顯示屏制作當中有廣泛的應用。LED數(shù)碼管簡介發(fā)光二極管LED是能將電信號轉(zhuǎn)換成光信號的發(fā)光器件，7段LED數(shù)碼管則是在一定形狀的絕緣材料上，利用單只LED組合排列成的“8”字型，分別引出它們的電極，點亮相應的筆段來顯示出0-9的數(shù)字。LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)與特性LED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解這些特性，對編程是很重要的，不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。共陰和共陽極數(shù)碼管的外形及內(nèi)部電路如圖3.9所示，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是電源極性不同。將多只LED的陰極連在一起即為共陰式，而將多只LED的陽極連在一起即為共陽式。以共陰式為例，若把陰極接地，在相應段的陽極接上正電源，該段即會發(fā)光。

圖3.9數(shù)碼管外形和內(nèi)部電路LED數(shù)碼管的主要特點如下：能在低電壓、小電流條件下驅(qū)動發(fā)光，能與CMOS、TTL電路兼容；發(fā)光響應時間極短(<0.1μs)，高頻特性好，單色性好，亮度高；體積小，重量輕，抗沖擊性能好；壽命長，使用壽命在10萬小時以上，甚至可達100萬小時，成本低。LED數(shù)碼管被廣泛用作數(shù)字儀器儀表、數(shù)控裝置、計算機的數(shù)顯器件。LED數(shù)碼管中各段發(fā)光二極管的伏安特性和普通二極管類似，只是正向壓降較大，正向電阻也較大。在一定范圍內(nèi)，其正向電流與發(fā)光亮度成正比。由于常規(guī)的數(shù)碼管用電電流只有1～2mA，最大極限電流也只有10～30mA，所以它的輸入端在5V電源或高于TTL高電平(3.5V)的電路信號相接時，一定要串加限流電阻，以免損壞器件。74HC595是具有8位移位寄存器和一個存儲器，三態(tài)輸出功能。移位寄存器和存儲器是分別的時鐘。數(shù)據(jù)在SHCP的上升沿輸入，在STCP的上升沿進入到存儲寄存器中去。如果兩個時鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個脈沖。移位寄存器有一個串行移位輸入（DS），和一個串行輸出（Q7’），和一個異步的低電平復位（MR），存儲寄存器有一個并行8位的，具備三態(tài)的總線輸出，當使能OE時（為低電平），存儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。Arduino采用的ATmega168芯片帶12個數(shù)字I/O管腳，其中每個都可以對一個數(shù)字量進行控制，從而實現(xiàn)類似于點亮一個發(fā)光二極管這樣的功能。在實際的工程應用里，有時我們可能會遇到需要對更多的數(shù)字量進行控制的場合，比如同時控制16個發(fā)光二極管，這時Arduino自帶的數(shù)字I/O管腳就不夠用了，必須進行相應的擴展。其中一種可行的辦法就是借助74HC595這樣一個8位串入并出移位寄存器，這個芯片能夠多個級連起來一起使用，因此理論上能夠通過Arduino上有限的幾個管腳（最少三個）產(chǎn)生任意多個的數(shù)字輸出。Arduino上有限的幾個管腳（最少三個）產(chǎn)生任意多個的數(shù)字輸出。74HC595同數(shù)據(jù)相關的引腳可以分為三類：DS：串行數(shù)據(jù)輸入，接Arduino的某個數(shù)字I/O引腳。Q0~Q7：8位并行數(shù)據(jù)輸出，可以直接控制七段數(shù)碼管的8個引腳。Q7′：級聯(lián)輸出端，與下一個74HC595的DS相連，實現(xiàn)多個芯片之間的級聯(lián)。74HC595同控制相關的引腳一共有四個：SRCLK：移位寄存器的時鐘輸入。上升沿時移位寄存器中的數(shù)據(jù)依次移動一位，即Q0中的數(shù)據(jù)移到Q1中，Q1中的數(shù)據(jù)移到Q2中，依次類推；下降沿時移位寄存器中的數(shù)據(jù)保持不變。

RCLK：存儲寄存器的時鐘輸入。上升沿時移位寄存器中的數(shù)據(jù)進入存儲寄存器，下降沿時存儲寄存器中的數(shù)據(jù)保持不變。應用時通常將ST_CP置為低點平，移位結(jié)束后再在ST_CP端產(chǎn)生一個正脈沖更新顯示數(shù)據(jù)。：重置（RESET），低電平時將移位寄存器中的數(shù)據(jù)清零，應用時通常將它直接連高電平（VCC）。E：輸出允許，高電平時禁止輸出（高阻態(tài)）。引腳不緊張的情況下可以用Arduino的一個引腳來控制它，這樣可以很方便地產(chǎn)生閃爍和熄滅的效果。實際應用時可以將它直接連低電平（GND）。單片機與74LS595(8位輸出鎖存移位寄存器)的使用方法：74LS595的數(shù)據(jù)端：QA--QH:八位并行輸出端，可以直接控制數(shù)碼管的8個段。QH':級聯(lián)輸出端。我將它接下一個595的SI端。SI:串行數(shù)據(jù)輸入端。74LS595的控制端說明：(10腳):低點平時將移位寄存器的數(shù)據(jù)清零。通常我將它接Vcc。SRCLK(11腳)：上升沿時數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)移位。QA-->QB-->QC-->...-->QH；下降沿移位寄存器數(shù)據(jù)不變。（脈沖寬度：5V時，大于幾十納秒就行了。我通常都選微秒級）RCLK(12腳)：上升沿時移位寄存器的數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)存儲寄存器，下降沿時存儲寄存器數(shù)據(jù)不變。通常我將RCK置為低電平，當移位結(jié)束后，在RCK端產(chǎn)生一個正脈沖（5V時，大于幾十納秒就行了。我通常都選微秒級），更新顯示數(shù)據(jù)。E(13腳):高電平時禁止輸出（高阻態(tài)）。如果單片機的引腳不緊張，用一個引腳控制它，可以方便地產(chǎn)生閃爍和熄滅效果。比通過數(shù)據(jù)端移位控制要省時省力。3.7鍵盤電路設計鍵盤是計算機不可缺少的輸入設備，是實現(xiàn)人機對話的紐帶，借助鍵盤可以向計算機系統(tǒng)輸入程序、置數(shù)、送操作命令、控制程序的執(zhí)行走向等，所以應用極為廣泛。面板上有7個薄膜按鍵，設定/運行鍵用于控制系統(tǒng)處于控制狀態(tài)或設定狀態(tài)。在設定狀態(tài)下，用戶可以通過溫度的增減鍵來提高或降低供暖溫度或熱水溫度，還可以通過時間的增減鍵來設定定時開啟的時間。供暖/熱水鍵用于設定系統(tǒng)處于供暖狀態(tài)或熱水狀態(tài)，另外還有一個復位鍵以進行人工復位。操作面板上還設有報警指示燈和系統(tǒng)運行狀態(tài)指示燈。4位顯示器用來顯示供暖溫度、熱水溫度或者定時開啟時間。3.8A/D轉(zhuǎn)換電路ADC0809是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進行?！獢?shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個8通道多路開關，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換。3.8.1ADC0809轉(zhuǎn)換器ADC0809概述主要特性8路輸入通道，8位A／D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。轉(zhuǎn)換時間為100μs(時鐘為640kHz時)，130μs（時鐘為500kHz時）單個＋5V電源供電模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點和滿刻度校準。工作溫度范圍為-40～＋100攝氏度低功耗，約15mW。ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器，它由8路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關樹型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近。3.8.2各引腳功能說明ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖3.10所示。下面說明各引腳功能。IN0～IN7：8路模擬量輸入端。2-1～2-8：8位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。START：A／D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換）。EOC：A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。REF（+）、REF（-）：基準電壓。Vcc：電源，＋5V。GND：地。圖3.10ADC0809引腳圖3.8.3ADC0809工作過程描述首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復位。下降沿啟動A／D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。直到A／D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖剑甘続／D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當OE輸入高電平時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應及時傳送給單片機進行處理。數(shù)據(jù)傳送的關鍵問題是如何確認A/D轉(zhuǎn)換的完成，因為只有確認完成后，才能進行傳送。為此可采用下述三種方式。定時傳送方式對于一種A/D轉(zhuǎn)換其來說，轉(zhuǎn)換時間作為一項技術(shù)指標是已知的和固定的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時間為128μs，相當于6MHz的MCS-51單片機共64個機器周期。可據(jù)此設計一個延時子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動后即調(diào)用此子程序，延遲時間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進行數(shù)據(jù)傳送。查詢方式A/D轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查詢方式，測試EOC的狀態(tài)，即可卻只轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進行數(shù)據(jù)傳送。中斷方式把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號（EOC）作為中斷請求信號，以中斷方式進行數(shù)據(jù)傳送。不管使用上述那種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號有效時，OE信號即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機接受。3.9AT89C52與AT24C01A的接口設計由于CPU同一條總線上可尋址8個AT24C01A,各設備地址分別由A0，A1和A2來確定，此處僅需要一片AT24C01A，故設定其設備地址為000，即0號設備，所以A0，A1，A2都接地。當SCK管腳上跳沿變化時，數(shù)據(jù)輸入到AT24C01A設備當中去，當SCK管腳下跳沿變化時，數(shù)據(jù)從AT24C01A輸出。AT24C01A是一雙線串行CMOS型可擦寫的存儲器，主要用來存儲用戶的設定的室溫值、水溫值及定時開啟的時間，即使突然停電，由于AT24C01A的記憶功能，來電后系統(tǒng)能按著原來設定值正常地運行，極大地方便了用戶。3.10電源及繼電器板繼電器板上分別裝有供微機使用的專用開關電源以及供模擬電路部分使用的專用電源模塊。在此板上還裝有倆個中間繼電器。3.10.1固態(tài)繼電器概述及特點固態(tài)繼電器是一種兩個接線端為輸入端，另兩個接線端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實現(xiàn)輸入輸出的電隔離。固態(tài)繼電器按負載電源類型可分為交流型和直流型。按開關型式可分為常開型和常閉型。按隔離型式可分為混合型、變壓器隔離型和光電隔離型，以光電隔離型為最多。3.10.2固態(tài)繼電器主要參數(shù)與選用功率固態(tài)繼電器的特性參數(shù)包括輸入和輸出參數(shù)，下面以北京科通繼電器總廠生產(chǎn)的GX-10F繼電器為例，列出輸入、輸出參數(shù)，根據(jù)輸入電壓參數(shù)值大小，可確定工作電壓大小。如采用TTL或CMOS等邏輯電平控制時，最好采用有足夠帶載能力的低電平驅(qū)動，并盡可能使“0”電平低于0.8V。如在噪聲很強的環(huán)境下工作，不能選用通、斷電壓值相差小的產(chǎn)品，必需選用通、斷電壓值相差大的產(chǎn)品，(如選接通電壓為8V或12V的產(chǎn)品)這樣不會因噪聲干擾而造成控制失靈。輸出參數(shù)的項目較多，現(xiàn)對主要幾個參數(shù)說明如下：額定輸入電壓它是指定條件下能承受的穩(wěn)態(tài)阻性負載的最大允許電壓有效值。如果受控負載是非穩(wěn)態(tài)或非阻性的，必需考慮所選產(chǎn)品是否能承受工作狀態(tài)或條件變化時(冷熱轉(zhuǎn)換、靜動轉(zhuǎn)換、感應電勢、瞬態(tài)峰值電壓、變化周期等)所產(chǎn)生的最大合成電壓。例如負載為感性時，所選額定輸出電壓必須大于兩倍電源電壓值，而且所選產(chǎn)品的阻斷(擊穿)電壓應高于負載電源電壓峰值的兩倍。如在電源電壓為交流220V、一般的小功率非阻性負載的情況下，建議選用額定電壓為400V—600V的SSR產(chǎn)品；但對于頻繁啟動的單相或三相電機負載，建議選用額定電壓為660V—800V的SSR產(chǎn)品。額定輸出電流和浪涌電流額定輸出電流是指在給定條件下(環(huán)境溫度、額定電壓、功率因素、有無散熱器等)所能承受的電流最大的有效值。一般生產(chǎn)廠家都提供熱降額曲線。如周圍溫度上升，應按曲線作降額使用。浪涌電流是指在給定條件下(室溫、額定電壓、額定電流和持續(xù)的時間等)不會造成永久性損壞所允許的最大非重復性峰值電流。交流繼電器的浪涌電流為額定電流的5-10倍(一個周期)，直流產(chǎn)品為額定電流的1.5-5倍(一秒)。在選用時，如負載為穩(wěn)態(tài)阻性，SSR可全額或降額10%使用。對于電加熱器、接觸器等，初始接通瞬間出現(xiàn)的浪涌電流可達3倍的穩(wěn)態(tài)電流，因此，SSR降額20%-30%使用。對于白織燈類負載，SSR應按降額50%使用，并且還應加上適當?shù)谋Ｗo電路。對于變壓器負載，所選產(chǎn)品的額定電流必須高于負載工作電流的兩倍。對于負載為感應電機，所選SSR的額定電流值應為電機運轉(zhuǎn)電流的2—4倍，SSR的浪涌電流值應為額定電流的10倍。固態(tài)繼電器對溫度的敏感性很強，工作溫度超過標稱值后，必須降熱或外加散熱器，例如額定電流為10A的JGX—10F產(chǎn)品，不加散熱器時的允許工作電流只有10A。固態(tài)繼電器選型先了解必要的條件控制電路的電源電壓，能提供的最大電流；被控制電路中的電壓和電流；被控電路需要幾組、什么形式的觸點。選用繼電器時，一般控制電路的電源電壓可作為選用的依據(jù)?？刂齐娐窇芙o繼電器提供足夠的工作電流，否則繼電器吸合是不穩(wěn)定的。查閱有關資料確定使用條件后，可查找相關資料，找出需要的繼電器的型號和規(guī)格號。若手頭已有繼電器，可依據(jù)資料核對是否可以利用。最后考慮尺寸是否合適。注意器具的容積。若是用于一般用電器，除考慮機箱容積外，小型繼電器主要考慮電路板安裝布局。對于小型電器，如玩具、遙控裝置則應選用超小型繼電器產(chǎn)品.繼電器選用線圈直流電壓為12V的。觸點額定電壓為交流220V，額定電流為5V可直接焊接在電路板上的小型中間繼電器。其中一個繼電器用于控制循環(huán)泵的啟停，另一個繼電器用來在緊急情況下切斷電源，以避免事故發(fā)生。3.11看門狗電路當程序因受到干擾而彈飛到一個臨時構(gòu)成的死循環(huán)中時，系統(tǒng)將完全癱瘓。本系統(tǒng)采用MAX813L芯片構(gòu)成WATCHOG系統(tǒng)。在上電過程、瞬間電壓降壓和瞬間干擾脈沖時，WATCHOG電路都能正確地給出復位脈沖信號，使系統(tǒng)恢復正常的運行狀態(tài)。MAX813L中具有看門狗計時器，若CPU在1.6內(nèi)不能觸發(fā)WDI，那么WDO則變低，RESET端發(fā)出復位脈沖使CPU復位，防止了由于意外干擾而引起的程序失控，保證了咕嚕的正常運轉(zhuǎn)。圖3.11看門狗電路MAX813L芯片及其工作原理MAX813L芯片特點加掉電以及供電電壓下降情況下的復位輸出復位脈沖寬度值200ms。獨立的看門狗輸出，如果看門狗輸入在1．6s內(nèi)未被觸發(fā)，其輸出將變?yōu)楦唠娖健?.25V門限值檢測器，用于電源故障報警、電池低電壓檢測或＋5V以外的電源。門限電壓為4.65V低電平有效的手動復位輸入。8引腳DIP封裝。MAX813L的引腳及功能MAX813L芯片引腳排列見圖3.12圖3.12芯片引腳排列圖引腳功能及工作原理說明手動復位輸入端（）當該端輸入低電平保持140ms以上，MAX813L就輸出復位信號.該輸入端的最小輸入脈寬要求可以有效地消除開關的抖動。與TTL/CMOS兼容。工作電源端（VCC）：接+5V電源。電源接地端（GND）：接0V參考電平。電源故障輸入端（PFI）當該端輸入電壓低于1．25V時，5號引腳輸出端的信號由高電平變?yōu)榈碗娖?。電源故障輸出端?電源正常時，保持高電平，電源電壓變低或掉電時，輸出由高電平變?yōu)榈碗娖??？撮T狗信號輸入端（WDI）程序正常運行時，必須在小于1．6s的時間間隔內(nèi)向該輸入端發(fā)送一個脈沖信號，以清除芯片內(nèi)部的看門狗定時器。若超過1．6s該輸入端收不到脈沖信號，則內(nèi)部定時器溢出，8號引腳由高電平變?yōu)榈碗娖?。復位信號輸出端（RST）上電時，自動產(chǎn)生200ms的復位脈沖；手動復位端輸入低電平時，該端也產(chǎn)生復位信號輸出?？撮T狗信號輸出端（）正常工作時輸出保持高電平，看門狗輸出時，該端輸出信號由高變?yōu)榈碗娖?。MAX813L典型電路設計基本工作原理工業(yè)環(huán)境中的干擾大多是以窄脈沖的形式出現(xiàn)，而最終造成微機系統(tǒng)故障的多數(shù)現(xiàn)象為“死機”。究其原因是CPU在執(zhí)行某條指令時，受干擾的沖擊，使它的操作碼或地址碼發(fā)生改變，致使該條指令出錯。這時，CPU執(zhí)行隨機拼寫的指令，甚至將操作數(shù)作為操作碼執(zhí)行，導致程序“跑飛”或進入“死循環(huán)”。為使這種“跑飛”或進入“死循環(huán)”的程序自動恢復，重新正常工作，一種有效的辦法是采用硬件“看門狗”技術(shù)。用看門狗程序的運行。若程序發(fā)生“死機”，則看門狗產(chǎn)生復位信號，引導單片機程序重新進入正常運行。此外，工業(yè)現(xiàn)場由于諸多大型用電設備的投入或撤出電網(wǎng)運行，往往造成系統(tǒng)的電源電壓不穩(wěn)，當電源電壓降低或掉電時，會造成重要的數(shù)據(jù)丟失，系統(tǒng)不能正常運行。若設法在電源電壓降至一定的限值之前，單片機快速地保存重要數(shù)據(jù)，將會最大限度地減少損失。單片機的掉電工作方式電路原理當PD設置為1時，激活掉電方式，此時＝0，與非門輸出為低電平，時鐘發(fā)生器停止工作，單片機內(nèi)所有運行狀態(tài)均被停止，只有片內(nèi)RAM和SFR中的數(shù)據(jù)被保存起來。在單片機系統(tǒng)中可借助于一定的外部附加電路監(jiān)測電源電壓，并在電源發(fā)生故障時及時通知單片機（如通過引發(fā)中斷來實現(xiàn)）快速保存重要數(shù)據(jù)，且斷開外圍設備用電電源，使整個應用系統(tǒng)的功耗降到最少。當電源恢復正常時，取消掉電工作方式，通過復位單片機，使系統(tǒng)重新正常工作。圖3.13MAX813L在單片機系統(tǒng)中的典型應用線路圖硬件實現(xiàn)電路圖圖3.13給出了MAX813L在單片機系統(tǒng)中的典型應用線路圖。此電路可以實現(xiàn)上電、瞬時掉電以及程序運行出現(xiàn)“死機”時的自動復位和隨時的手動復位；并且可以實時地*電源故障，以便及時地保存數(shù)據(jù)。本電路巧妙地利用了MAX813L的手動復位輸入端。只要程序一旦跑飛引起程序“死機”，端電平由高到低，當變低超過140ms，將引起MAX813L產(chǎn)生一個200ms的復位脈沖。同時使看門狗定時器清0和使引腳變成高電平。也可以隨時使用手動復位按鈕使MAX813L產(chǎn)生復位脈沖，由于為產(chǎn)生復位脈沖端要求低電平至少保持140ms以上，故可以有效地消除開關抖動。該電路可以實時地*電源故障（掉電、電壓降低等）。圖3.13中R1的一端接未經(jīng)穩(wěn)壓的直流電源。電源正常時，確保R2上的電壓高于1．26V，即保證MAX813L的PFI輸入端電平高于1.26V。當電源發(fā)生故障，PFI輸入端的電平低于1．25V時，電源故障輸出端電平由高變低，引起單片機中斷，CPU響應中斷，執(zhí)行相應的中斷服務程序，保護數(shù)據(jù)，斷開外部用電電路等。圖3.13MAX813L在單片機系統(tǒng)中的典型應用線路圖3.12蜂鳴電路設計下列四種情況發(fā)生系統(tǒng)報警。1)當鍋爐達到上限極限水位時報警，爐內(nèi)的水位到達上限水位時系統(tǒng)報警；2)鍋爐內(nèi)壓力過高報警，壓力傳感器檢測到鍋爐內(nèi)壓力過高時報警;3)鍋爐內(nèi)壓力過低報警，壓力傳感器檢測到鍋爐內(nèi)壓力過低時報警;4)循環(huán)泵故障報警，當循環(huán)泵開啟后，出水與回水溫度的差值很大，認為循環(huán)泵故障，報警系統(tǒng)報警。3.13壓力檢測電路因為要對壓力過大或壓力不夠?qū)嵭袌缶?所以要對壓力進行測量,我采用的是壓電式傳感器來對壓力進行檢測,壓電式傳感器是以某些晶體受力后在其表面產(chǎn)生電荷的壓電效應為轉(zhuǎn)換原理的傳感器。所謂壓電效應是某些晶體，在一定方向受到外力作用時，內(nèi)部將產(chǎn)生極化現(xiàn)象，相應地在晶體的兩個表面產(chǎn)生符號相反的電荷；當外力作用除去時，又恢復到不帶電狀態(tài)。當作用力方向改變時，電荷的極性也隨著改變，這種現(xiàn)象稱為壓電效應。具有壓電效應的物質(zhì)很多，如石英晶體、壓電陶瓷、壓電半導體等。它可以測量最終能變換為力的各種物理量，例如力、壓力、加速度等。圖3.14壓力檢測電路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。近年來壓電測試技術(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用越來越廣泛。壓電效應和陶瓷壓電式傳感器選?。簤弘娛絺鞲衅鞯幕驹硎俏镔|(zhì)的壓電效應。壓電效應是某些晶體，在一定方向受到外力作用時，內(nèi)部將產(chǎn)生極化現(xiàn)象，相應的在晶體的兩個表面產(chǎn)生符號相反的電荷；當外力作用除去時，又恢復到不帶電狀態(tài)。當作用力方向改變時，電荷的極性也隨著改變。具有壓電效應的物質(zhì)很多，如石英晶體、壓電陶瓷、壓電半導體等。選取合適的壓電材料是壓電式傳感器的關鍵，一般應考慮以下主要特性進行選擇：1)具有較大的壓電常數(shù)。2)壓電元件的機械強度高、剛度大并具有較高的固有振動頻率。3)具有高的電阻率和較大的介電常數(shù)，以減少電荷的泄漏以及外部分布電容的影響。4)具有較高的壓電性能破壞時的溫度轉(zhuǎn)變點。轉(zhuǎn)變電高可以得到較寬的工作溫度范圍。5)壓電材料的壓電特性隨時間蛻變，有較好的時間穩(wěn)定性。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。在無外電場作用時，各個電疇在晶體中無規(guī)則排列，它們的極化效應互相抵消。因此，在原始狀態(tài)壓電陶瓷呈現(xiàn)中性，不具有壓電效應。當在一定的溫度條件下，對壓電陶瓷進行極化處理，即以強電場使電疇規(guī)則排列，這時壓電陶瓷就具有了壓電性，在極化電場去除后，電疇基本上保持不變，留下了很強的剩余極化。第4章爐控制系統(tǒng)的軟件設計本系統(tǒng)采用C語言編程，提高了開發(fā)效率及控制的靈活性，本系統(tǒng)軟件設計包括主函數(shù)和若干個子函數(shù)。由于篇幅所限不能一一說明，支隊主函數(shù)和部分子函數(shù)驚醒簡要分析。4.1系統(tǒng)程序流程圖系統(tǒng)主要由單片機電路模塊，鍵盤顯示電路模塊，A/D轉(zhuǎn)換電路模塊，報警電路模塊，顯示模塊，記憶模塊等等組成。主程序主要對CPU及記憶元件進行初始化，讀出記憶存儲的設定值，點亮相應的指示燈，從而進入主循環(huán)。在進入主循環(huán)后先對MAX813L進行復位，清零內(nèi)部計時器，使計數(shù)器開始工作。調(diào)鍵盤掃描子程序，若無則不修改AT24C01A;若有則修改。然后根據(jù)存儲的設備狀態(tài)進入相應的子程序。主程序流程圖如4.1所示。圖4.1程序流程圖4.2主函數(shù)設計主函數(shù)主要是對AT89C52和AT24C01A進行初始化。根據(jù)AT24C01A存儲的設備狀態(tài)點亮相應的指示燈。在進入主循環(huán)后，首先對MAX813L復位，清零內(nèi)部定時器，使計數(shù)器開始計數(shù)，調(diào)鍵盤掃描子函數(shù)，判斷有無按鍵按下，若無，則不修改AT24C01A；若有，則修改AT24C01A，然后根據(jù)存儲的設備狀態(tài)進入設定子函數(shù)。在主程序中首先給定PID算法的參數(shù)值,然后通過循環(huán)顯示當前溫度,并且設定鍵盤外部中斷為最高優(yōu)先級,以便能實時響應鍵盤處理;軟件設定定時器T0為5秒定時,在無鍵盤響應時每隔5秒響應一次,以用來采集經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換的溫度信號;設定定時器T1為嵌套在T0之中的定時中斷,初值由PID算法子程序提供。在主程序中必須