測控系統(tǒng)綜合設(shè)計課程設(shè)計鍋爐溫度檢測系統(tǒng)

1、提供全套畢業(yè)論文，各專業(yè)都有測控系統(tǒng)綜合設(shè)計課程設(shè)計題目：鍋爐溫度檢測系統(tǒng)院（系、部）：電氣與控制工程學(xué)院班 級：測控11-1班姓 名： 學(xué) 號：指導(dǎo)教師：完成日期：遼寧工程技術(shù)大學(xué)課 程 設(shè) 計 成 績 評 定 表學(xué) 期2014-2015(1)姓 名專 業(yè)測控班 級課程名稱測控系統(tǒng)綜合設(shè)計課程設(shè)計論文題目鍋爐溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計評 定 指 標(biāo)評定指標(biāo)分值得分知識創(chuàng)新性20理論正確性20內(nèi)容難易性15結(jié)合實(shí)際性10知識掌握程度15書寫規(guī)范性10工作量10總成績100評語：任課教師時 間2015年1月19日備 注 課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書一、設(shè)計題目 鍋爐溫度監(jiān)測系統(tǒng)二、設(shè)計任務(wù) 基于單片機(jī)設(shè)計一

2、個鍋爐溫度監(jiān)測系統(tǒng)，并詳細(xì)介紹其硬件和軟件設(shè)計。并且要求實(shí)現(xiàn)對鍋爐中的水溫進(jìn)行測量，并且能通過顯示裝置實(shí)現(xiàn)對測量溫度的實(shí)時顯示。設(shè)置報警裝置，實(shí)現(xiàn)超溫報警功能。三、設(shè)計計劃本設(shè)計共2周。第1-3天：針對選題查資料，確定設(shè)計方案；第4-6天：方案分析比較，電路原理設(shè)計，進(jìn)行元器件及參數(shù)選擇；選用芯片參考：at89c51單片機(jī)，ds18b20。第7-9天：編寫主程序流程圖和軟件程序；第10-12天：畫電路原理圖，以及各部分電路圖，系統(tǒng)框圖。繪制電子版軟件流程圖；第12-14天：編寫整理設(shè)計報告。四、設(shè)計要求1、 針對實(shí)際問題，設(shè)計解決方法2、 以軟件為主，可以進(jìn)行相關(guān)硬件內(nèi)容的設(shè)計3、 詳細(xì)說明設(shè)

3、計思路4、 形成設(shè)計報告指 導(dǎo) 教師：教研室主任： 時 間：2015年1月19日摘要鍋爐是人類供暖，取暖的主要來源。隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和對鍋爐容量，參數(shù)參數(shù)要求的不斷提高，鍋爐容量和技術(shù)得到迅速的發(fā)展，越來越智能化。本課程設(shè)計正是基于智能化這個目的，設(shè)計基于51單片機(jī)的鍋爐溫度監(jiān)測系統(tǒng)，旨在達(dá)到對不宜進(jìn)行溫度檢測與顯示的鍋爐溫度進(jìn)行溫度的監(jiān)測與顯示，以及其他相應(yīng)功輔助功能的實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計中利用ds18b20經(jīng)行溫度檢測并將采集到的溫度信息傳遞給單片機(jī)，由單片機(jī)通過lcd經(jīng)行準(zhǔn)確的溫度顯示。當(dāng)過鍋爐溫度超過警戒值時，警鈴響起提醒操作人員對鍋爐溫度進(jìn)行調(diào)整。通過本設(shè)計可以基本達(dá)到智能控制鍋爐內(nèi)的溫度，

4、相比操作人員對溫度進(jìn)行檢測更加方便和準(zhǔn)確，更加智能。而且，通過報警鈴提醒操作員，更加人性化。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；lcd；ds18b20目錄1.緒論12.系統(tǒng)的主要器件的選擇22.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總框圖22.2單片機(jī)的選擇22.3溫度傳感器的選擇32.4顯示元件的選擇32.5報警元件的選擇33.硬件電路的設(shè)計53.1單片機(jī)最小系統(tǒng)53.2溫度檢測電路53.3顯示電路63.4報警電路73.5取消報警電路73.6整體電路84.軟件設(shè)計94.1程序功能的概述94.2系統(tǒng)總程序流程圖94.3 ds18b20溫度采集程序流程圖104.4 lcd液晶顯示流程圖115.總結(jié)126.心得體會13參考文獻(xiàn)141.緒論鍋爐作

5、為一種把煤、石油或天然氣等化石燃料所儲藏的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成水或水蒸氣的熱能的重要設(shè)備，長期以來在工業(yè)生產(chǎn)和居民生活中都能扮演著極其重要的角色。它己經(jīng)有二百多年的歷史了，但是鍋爐工業(yè)的迅猛發(fā)展卻是近幾十年的事情。國外的鍋爐控制工業(yè)5060年代發(fā)展最快，70年代達(dá)到高峰。我國的鍋爐工業(yè)是在新中國成立后才建立和發(fā)展起來的，1953年在上海首創(chuàng)了上海鍋爐廠。從其在生產(chǎn)和生活中所起的作用不同，鍋爐可分為電站鍋爐，主要用于發(fā)電廠；工業(yè)鍋爐，主要用于直接供給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或驅(qū)動機(jī)械能源；生產(chǎn)鍋爐，主要用于為居民提供熱水和供居民取暖。溫度檢測系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計、工程建設(shè)及日常生活中的應(yīng)用越來越廣泛，早期的溫度檢測主要

6、應(yīng)用于工廠中，在人們的日常生活中，溫度檢測系統(tǒng)的應(yīng)用和作用也體現(xiàn)到了各個方面。特別是單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)，它給現(xiàn)代工業(yè)控制測控領(lǐng)域帶來了一次新的革命。目前，單片機(jī)在工業(yè)控制系統(tǒng)諸多領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用。特別是其中的51系列單片機(jī)的出現(xiàn)，由于它具有極好的穩(wěn)定性，更快和更準(zhǔn)確的運(yùn)算精度。本次設(shè)計就是要通過以51系列單片機(jī)為控制核心，通過溫度采集， lcd顯示，實(shí)現(xiàn)熱水鍋爐溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計。2.系統(tǒng)的主要器件的選擇2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總框圖 鍋爐溫度檢測系統(tǒng)的主控部分由單片機(jī)組成。通過溫度傳感器接收到的溫度值與設(shè)定好的警報值進(jìn)行比較，在溫度未達(dá)到警報值時持續(xù)監(jiān)測并將測量得到的溫度值通過液晶屏顯示出來。當(dāng)

7、監(jiān)測到的溫度超過警報值時，開始打開報警鈴進(jìn)行報警，提示操作員鍋爐溫度過高要及時處理。操作員可以通過按下報警取消按鍵停止報警鈴的報警響聲。如圖2-1是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。2-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.2單片機(jī)的選擇at89c51是一種帶4k字節(jié)flash存儲器（fperomflash programmable and erasable read only memory）的低電壓、高性能cmos 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。at89c2051是一種帶2k字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用atmel高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-5

8、1指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲器組合在單個芯片中，atmel的at89c51是一種高效微控制器，at89c2051是它的一種精簡版本。at89c51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。故選擇at89c51單片機(jī)進(jìn)行方案設(shè)計。2.3溫度傳感器的選擇ds18b20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而改變其外觀。封裝后的ds18b20可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機(jī)房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。耐磨耐碰，體

9、積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。故選擇ds18b20作為設(shè)計中的測溫元件。2.4顯示元件的選擇1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個5x7或者5x11等點(diǎn)陣字符位組成，每個點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義cgram，顯示效果也不好）。1602lcd是指顯示的內(nèi)容為16x2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于hd44780液

10、晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于hd44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。故原則1602lcd作為顯示元件。2.5報警元件的選擇蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母“h”或“ha”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“fm”、“l(fā)b”、“jd”等）表示。在單片機(jī)應(yīng)用的設(shè)計上，很多方案都會用到蜂鳴器，大部分都是使用蜂鳴器來做提示或報警，比如按鍵按下、開始工作、工作結(jié)束或是故障等等。故選擇蜂鳴器作為

11、報警元件。3.硬件電路的設(shè)計3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，指的是用最少的元件組成的單片機(jī)并且可以正常工作的系統(tǒng)。最小系統(tǒng)一般包括：單片機(jī)，晶振電路以及復(fù)位電路。圖3-1為單片機(jī)最小系統(tǒng)電路。3-1單片機(jī)最小系統(tǒng)3.2溫度檢測電路采用ds18b20進(jìn)行溫度檢測，檢測完成的溫度值傳入單片機(jī)p3.3引腳。圖3-2為ds18b20測溫模塊電路。3-2 ds18b20測溫模塊3.3顯示電路3-3 lcd1602液晶顯示電路 采用lcd1602液晶作為溫度顯示，lcd1602操作簡單顯示內(nèi)容更加豐富。圖3-3為lcd1602液晶顯示電路3.4報警電路 采用蜂鳴器最為警鈴，當(dāng)測量溫度超過警戒值時，

12、蜂鳴器開始工作從而開始實(shí)現(xiàn)報警。圖3-4為蜂鳴器的報警電路3-4報警電路3.5取消報警電路當(dāng)操作人員聽到警報鈴響起，鍋爐溫度超過警戒值時，可以通過按下按鍵s2停止蜂鳴器工作。從而起到取消報警的功能，以防止報警鈴在鍋爐溫度過高時持續(xù)響鈴。圖3-5為取消報警電路3-5取消報警電路3.6整體電路圖3-6為系統(tǒng)的整體電路圖。3-6整體電路圖4.軟件設(shè)計4.1程序功能的概述寫程序時，調(diào)用程序前既系統(tǒng)運(yùn)行之前要首先對系統(tǒng)進(jìn)行初始化。然后lcd顯示初始內(nèi)容，并且開始測溫。接下來將測得的溫度值與警戒值進(jìn)行比較，若超過警戒值擇報警，消零件按下后警鈴?fù)Ｖ箞缶?。然后進(jìn)行循環(huán)檢測。4.2系統(tǒng)總程序流程圖圖4-1為 系

13、統(tǒng)總程序流程圖。4-1 系統(tǒng)總程序流程圖4.3 ds18b20溫度采集程序流程圖 ds18b20有嚴(yán)格的協(xié)議來確保其數(shù)據(jù)的完整性。協(xié)議包括幾種單線信號類型：復(fù)位脈沖，存在脈沖，寫1，寫0，讀1，讀0。所有這些信號類型除存在脈沖以外，其他信號均由總線主機(jī)產(chǎn)生。開始寫ds18b20進(jìn)行任何通信都需要對其進(jìn)行初始化，在接收到復(fù)位脈沖后，再對ds18b20進(jìn)行正確的rom命令和存儲器操作命令。在總線主機(jī)初始化過程，主機(jī)通過拉高單總線，以產(chǎn)生復(fù)位脈沖。接著，在主機(jī)釋放總線，進(jìn)入接收模式。當(dāng)總線被釋放后，上拉電阻將總線拉高。在單總線器件檢測到上升沿后，接著產(chǎn)生延時，接著拉低總線以產(chǎn)生脈沖。圖4-2為溫度采

14、集程序流程圖。4-2溫度采集程序流程圖4.4 lcd液晶顯示流程圖 單片機(jī)對其初始化，然后將需要顯示的字符在lcd存儲的地址和要求在lcd顯示的地址送出。在檢測lcd是否處在忙碌不能接受命令或數(shù)據(jù)的狀態(tài)。檢測到lcd空閑狀態(tài)時就可以寫數(shù)據(jù)顯示了。圖4-3為lcd液晶顯示流程圖。4-3 lcd液晶顯示流程圖5.總結(jié)本設(shè)計通過單片機(jī)的控制，基本實(shí)現(xiàn)了對鍋爐溫度的測量以及顯示，并且可以實(shí)現(xiàn)超溫暖報警的功能。同時增加了有報警取消功能的按鍵，可以實(shí)現(xiàn)人為取消報警的功能。系統(tǒng)中采用at89c51芯片作為控制芯片，采用一總線的溫度傳感器ds18b20，用lcd1602液晶顯示模塊顯示溫度值，這些都使硬件電路

15、變得簡單，性能得到提高。而且加上了蜂鳴器報警裝置和報警取消按鍵，讓本設(shè)計在應(yīng)用上更加安全和人性化。6.心得體會 通過本次鍋爐溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計，我不僅鞏固了有關(guān)單片機(jī)，溫度傳感器等以前系統(tǒng)學(xué)過的知識。而且還加強(qiáng)學(xué)習(xí)了有關(guān)1602液晶和其他液晶的相關(guān)知識，也與在本次設(shè)計之前相比更好的使用1602液晶。同時，也對鍋爐，這個與我們生活密切相關(guān)的設(shè)備有了一定簡單的了解。而且，本次設(shè)計的設(shè)計思路與之前的設(shè)計相比更加清晰，在一些相關(guān)的軟件的運(yùn)用上也有了一些接觸。但遺憾的是，本次設(shè)計沒有制作出實(shí)物或者用軟件仿真，并不清楚本設(shè)計中是否有隱藏的問題，或者一些設(shè)計上需要進(jìn)行修改的問題。希望以后可以利用軟件進(jìn)行仿真，不僅可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的問題，還可以學(xué)習(xí)仿真軟件，一舉兩得。在本次設(shè)計中，查找了很多資料，了解和學(xué)習(xí)到了很多在課堂上沒有進(jìn)行細(xì)致講解的知識點(diǎn)。 總之，在本次設(shè)計中學(xué)會了很多知識，也鞏固加強(qiáng)了許多以前學(xué)習(xí)過的知識，收獲了很多。參考文獻(xiàn)1李元春. 計算機(jī)控制系統(tǒng)m.北京:高等教育出版社, 2013.2周杏鵬. 現(xiàn)代檢測技術(shù)m.北京:高等教育出版社, 2013.3郭天祥. 新概念51單片機(jī)c語言教程入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略 m. 電子工業(yè)出版社, 2009.4張仁青，李彥，朱傳堂等.燃油，燃煤氣，