鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)-論文

1、 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 44 頁 共 44 頁1 緒論在21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展中起著極為重要的作用的是智能控制技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)在重工廠、鍋爐廠、電子廠等中被廣泛應(yīng)用。在這些工廠的生產(chǎn)過程中主要采用的智能控制系統(tǒng)，智能控制技術(shù)使得工廠的生產(chǎn)效率得到了極大的提高，新型的智能控制技術(shù)帶來了技術(shù)革新，給工業(yè)化生產(chǎn)帶來了新的曙光。鍋爐是重要的動(dòng)力設(shè)備，其任務(wù)是提供合格穩(wěn)定的蒸汽，以滿足機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)。汽包水位是影響鍋爐安全運(yùn)行的重要參數(shù)，若水位過高，將會(huì)破壞汽水分離裝置的正常工作，還會(huì)導(dǎo)致蒸汽不純，含水量和含鹽量都過大，增加在管壁上的結(jié)垢，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)破壞過熱器，最終影響整個(gè)蒸汽機(jī)組的正常運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)指

2、標(biāo)。如果水位過低，則會(huì)使鍋爐正常的水循環(huán)被破壞，引起水冷壁管的破裂，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成干鍋，損壞汽包。所以鍋爐汽包水位過高過低都可能鍋爐無法正常工作，甚至可能導(dǎo)致生產(chǎn)事故。在鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)中被控量是汽包水位，而調(diào)節(jié)量則是供水流量，通過對(duì)供水流量的調(diào)節(jié)，使汽包水位達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，從而使汽包水位在安全范圍內(nèi)變化，保證鍋爐能夠安全運(yùn)行，避免工業(yè)生產(chǎn)事故的發(fā)生。因此，隨著鍋爐朝著大容量、高參數(shù)的發(fā)展，鍋爐汽包也隨著其發(fā)展而發(fā)展，這也給鍋爐汽包水位控制提出了更大的要求，鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)采用智能化控制已越來越成為一種不可逆趨勢，智能化控制系統(tǒng)能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的調(diào)整鍋爐汽包水位，保證鍋爐汽包水位處于安全范圍

3、內(nèi)，使鍋爐能安全穩(wěn)定的運(yùn)行，這也間接提高了鍋爐的運(yùn)行效率。由于采用智能化控制系統(tǒng)，所以減少了員工的工作量，也減少了一些不必要的人為因素對(duì)汽包水位控制產(chǎn)生不利的影響。無論從經(jīng)濟(jì)性方面，還是從實(shí)用性方面考慮，采用智能化控制技術(shù)對(duì)鍋爐汽包水位進(jìn)行控制。1.1 課題背景及意義由于智能化控制技術(shù)的日益成熟，在生產(chǎn)生活中的到越來越多的應(yīng)用。51單片機(jī)作為時(shí)下相當(dāng)流行的一種智能芯片，在很多智能控制系統(tǒng)中的到了很大的運(yùn)用，所以選用51單片機(jī)來作為控制鍋爐汽包水位的核心是十分明智的。鍋爐汽包水位極大影響了鍋爐是否能安全高效的運(yùn)作，這直接導(dǎo)致了工業(yè)生產(chǎn)能否高效的運(yùn)轉(zhuǎn)。采用智能控制系統(tǒng)可以對(duì)鍋爐汽包水位有一個(gè)全面的

4、調(diào)控，還可以很好的提高鍋爐的生產(chǎn)效率和安全系數(shù)。此次設(shè)計(jì)能更好的了解鍋爐汽包的工作原理，更好的對(duì)所學(xué)知識(shí)有更加深刻的了解和認(rèn)識(shí)。1.2 發(fā)展現(xiàn)狀汽包是鍋爐最重要的設(shè)備，它是加熱、蒸發(fā)、過熱三個(gè)環(huán)節(jié)的重要樞紐，在鍋爐汽水系統(tǒng)中有著重要的過渡作用。汽包是由被焊上很多管座，連接各種管子組成的長圓筒形容器。汽包多被懸于爐頂大梁之上，這有利于汽包均勻受熱。汽包的作用如下所述：汽包能很好的連接受熱面管道，水冷壁、省煤器、過熱器以及一些輔助管道等都與汽包相連，形成自然循環(huán)回路；汽包是鍋爐汽、水的集散地，有助于汽水的聚集；汽包能很好的存儲(chǔ)汽、水，可以緩解負(fù)荷波動(dòng)對(duì)氣壓的影響，減少鍋爐斷水對(duì)鍋爐的危害，有助于穩(wěn)

5、定鍋爐；由于汽包中安裝了汽水分離裝置、連續(xù)排污裝置和蒸汽清洗裝置等設(shè)備，可以有效的進(jìn)行汽水分離，保持爐水含鹽量的不變，清洗溶解在蒸汽中的鹽，加藥防止蒸發(fā)受熱面結(jié)垢；具有很好的蓄熱能力，能很好的適應(yīng)外界溫度的變化。鍋爐運(yùn)行最重要的一項(xiàng)安全性能指標(biāo)是保持鍋爐汽包水位在安全范圍內(nèi)，由于各種不同的因素，汽包水位會(huì)實(shí)時(shí)的發(fā)生變化。因此通過對(duì)汽包水位的監(jiān)視和調(diào)控，保證汽包水位在安全范圍內(nèi)，避免鍋爐燒干，損壞鍋爐。傳統(tǒng)的工業(yè)控制方法是采用PID控制，這種控制技術(shù)是采用可編程控制器（PLC）利用其閉環(huán)控制模塊來實(shí)現(xiàn)的。其利用的是比例、積分、微分控制，PID控制器的參數(shù)調(diào)整是PID控制核心，但無論什么方法得到的

6、參數(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中隨著裝置的磨損，消耗，參數(shù)都有可能發(fā)生變化，需要重新計(jì)算，這就給在實(shí)際的生產(chǎn)控制中帶來了不便，所以全新的智能化控制技術(shù)得到了原來越多的發(fā)展。由傳感器實(shí)時(shí)采集模擬信號(hào)，通過轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)為數(shù)字信號(hào)給PC，然后PC通過與預(yù)設(shè)的值的對(duì)比，進(jìn)行判斷，來實(shí)時(shí)調(diào)控機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)。智能化控制技術(shù)能更好的提供對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的控制，所以智能化控制是未來工業(yè)生產(chǎn)的必然趨勢。1.3 課題的任務(wù)鍋爐汽包水位控制的任務(wù)是通過實(shí)時(shí)監(jiān)控汽包水位情況，控制汽包水位在工藝允許的安全范圍內(nèi)。采用以單片機(jī)為主，設(shè)計(jì)鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的硬件電路，以達(dá)到對(duì)鍋爐汽包水位的智能控制。2 總體方案論證本設(shè)計(jì)中對(duì)鍋爐汽包水位進(jìn)行實(shí)時(shí)的

7、監(jiān)控和控制。首先采集水位信號(hào)，通過電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可以處理的數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過程序運(yùn)行，得出水位的高度，將實(shí)時(shí)水位高度與預(yù)設(shè)安全水位高度進(jìn)行對(duì)比，判斷水位是否處于安全范圍內(nèi)，然后再將其數(shù)字信號(hào)利用A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，通過電機(jī)控制電路對(duì)鍋爐汽包水位進(jìn)行控制，從而保證鍋爐汽包水位處于安全范圍內(nèi)。2.1 系統(tǒng)方案2.1.1 設(shè)計(jì)要求（1）系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)；（2）設(shè)計(jì)顯示電路和輸出電路；（3）編寫信號(hào)采集、處理、顯示、輸出程序；（4）以STC89C52單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)。2.1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)以單片機(jī)為控制核心，設(shè)計(jì)一個(gè)能顯示水位高度，可以根據(jù)水位變化對(duì)水位進(jìn)行調(diào)整

8、，且對(duì)水位有預(yù)警功能的鍋爐汽包水位控制裝置。使用時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況來設(shè)定水位的安全范圍，設(shè)置報(bào)警電路。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)框圖如圖2.1所示。鍋爐汽包水位采集電路單片機(jī)STC89C52電機(jī)控制電路液晶顯示電路顯示電路報(bào)警電路圖2.1 系統(tǒng)框圖基于單片機(jī)的鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是以STC89C52單片機(jī)為核心部件，由LCD電路、報(bào)警電路、電機(jī)控制電路等組成。工作過程如下：水位高度由滑動(dòng)變阻器模擬，滑動(dòng)變阻器將信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)，由單片機(jī)輸出，傳至LCD顯示水位高度。當(dāng)水位不在安全范圍內(nèi)時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警電路，控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)水位處于安全范圍內(nèi)。2.2 設(shè)計(jì)方案的基本原理鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的基本原

9、理是：單片機(jī)STC89C52通過檢測到的鍋爐汽包水位信號(hào)，根據(jù)系統(tǒng)的不同要求編寫相應(yīng)的單片機(jī)工作程序進(jìn)行處理。得出結(jié)果后，判斷是否要啟動(dòng)或停止電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)電機(jī)以達(dá)到對(duì)鍋爐汽包水位的控制，同時(shí)驅(qū)動(dòng)顯示電路來顯示當(dāng)前水位所處的狀態(tài)。首先，電路采用接觸式來拾取水位信號(hào)，在鍋爐中安裝壓力傳感器來了解水位的變化，通過壓力變送器來轉(zhuǎn)換采集的鍋爐汽包水位信號(hào)輸入給單片機(jī)。然后由單片機(jī)STC89C52對(duì)測得的水位信號(hào)進(jìn)行判斷，根據(jù)判斷結(jié)果，單片機(jī)輸出相應(yīng)的控制信號(hào)控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停止。當(dāng)鍋爐的水位下降，達(dá)到下限時(shí)，報(bào)警電路預(yù)警，需要正轉(zhuǎn)電機(jī)給鍋爐供水；當(dāng)鍋爐的水位達(dá)到上限后，報(bào)警電路預(yù)警，反轉(zhuǎn)電

10、機(jī)給鍋爐排水。鍋爐汽包水位變化的全程都有液晶顯示器顯示相應(yīng)的水位，顯示電路可以反映出實(shí)時(shí)的水位。3 硬件設(shè)計(jì)硬件電路由鍋爐汽包水位采集電路，電機(jī)控制電路，液晶顯示電路，鍵盤控制電路，報(bào)警電路等組成。3.1 鍋爐汽包水位采集電路該電路的目的是產(chǎn)生單片機(jī)可以接收的輸入信號(hào)，將該電路設(shè)計(jì)成由水位的上升、下降使壓力傳感器接受實(shí)時(shí)信號(hào)。主要是通過壓力傳感器將水產(chǎn)生的壓力輸入給單片機(jī)，通過單片機(jī)來控制整個(gè)電路的工作。3.1.1 壓力變送器的選擇變送器的作用是分別將各種不同的模擬變量轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的電氣變量，這樣便于信號(hào)的輸入輸出。本設(shè)計(jì)中采用的壓力變送器為WT-1151GP型電容式壓力變送器，它是一種新型產(chǎn)品

11、，因其能夠很好的轉(zhuǎn)換各種模擬信號(hào)，所以在現(xiàn)在的工業(yè)生產(chǎn)中得到了很大程度的推廣使用1。WT-1151GP型電容式壓力變送器主要特點(diǎn)：（1）智能電子部件僅有一塊板組成、體積小、重量輕；（2）精準(zhǔn)度高；（3）具有良好的可靠性；（4）量程為0KPa42000KPa，量程調(diào)節(jié)的可調(diào)節(jié)范圍大，而且?guī)в姓?fù)遷移機(jī)構(gòu)；（5）過載性能好；（6）具有可調(diào)阻尼裝置，可用于脈動(dòng)流體的測量；（7）變送器可分為普通型、隔爆型和本質(zhì)安全型；（8）符合HART協(xié)議，可用HART通訊器268、275與本智能表進(jìn)行雙向通訊而不中斷輸出信號(hào)；（9）在采用HART協(xié)議的分散控制系統(tǒng)中同主機(jī)進(jìn)行雙向通訊；（10）具有自我診斷和遠(yuǎn)方診斷

12、的功能；（11）帶有EPROM非易失性存儲(chǔ)器不怕斷電丟失數(shù)據(jù)。壓力變送器的工作原理：壓力變送器被測介質(zhì)的兩種壓力通過高低兩壓力室，作用在敏感元件的兩側(cè)隔離膜片上，通過隔離膜片和元件內(nèi)的填充液傳送到量測膜片量測。量測膜片和量測絕緣片上的電極各組成一個(gè)電容器。當(dāng)兩側(cè)壓力不一致時(shí)，導(dǎo)致量測膜片產(chǎn)生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側(cè)電容量就不等，通過振蕩和解調(diào)環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)變成于壓力成正比的信號(hào)。壓力變送器和差壓變送器的原理相同，所不同的是低壓室壓力是大氣壓或真空。A/D轉(zhuǎn)換器將解調(diào)器的電流轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，其值被微處理器用來判定輸入壓力值。微處理器控制變送器的工作。另外，它進(jìn)行傳感器線性化。重置測量范圍。

13、工程單位換算、阻尼、開方、傳感器微調(diào)等運(yùn)算以及診斷和數(shù)字通信。本微處理器中有16字節(jié)程序的RAM，并有3個(gè)16位數(shù)字器，其中之一執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在EEPROM內(nèi)，及時(shí)斷電也保存完整。數(shù)字通信線路為變送器提供一個(gè)于外部設(shè)備的連接接口。D/A轉(zhuǎn)換器吧微處理器來的并進(jìn)行校正過的數(shù)字信號(hào)微調(diào)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可用變送器軟件來修改。此線路檢測疊加在4mA20mA信號(hào)的數(shù)字信號(hào)，并通過回路傳送所需要耳朵信號(hào)。采用移頻控制FSK技術(shù)2。3.1.2 A/D轉(zhuǎn)換電路本設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換電路選用PCF8591轉(zhuǎn)換芯片，PCF8591是一個(gè)單片集成、單獨(dú)供電、低功耗、8-bit CMOS數(shù)據(jù)獲取器件。PCF8591

14、具有4個(gè)模擬輸入、1個(gè)模擬輸出和1個(gè)串行I²C總線接口。PCF8591的3個(gè)地址引腳A0、 A1和A2可用于硬件地址編程，允許在同個(gè)I²C總線上接入8個(gè)PCF8591器件，而無需額外的硬件。在PCF8591器件上輸入輸出的地址、控制和數(shù)據(jù)信號(hào)都是通過雙線雙向I²C總線以串行的方式進(jìn)行傳輸。PCF8591的功能包括多路模擬輸入、內(nèi)置跟蹤保持、8-bit模數(shù)轉(zhuǎn)換和8-bit數(shù)模轉(zhuǎn)換。PCF8591的最大轉(zhuǎn)化速率由I²C總線的最大速率決定。下面是PCF8591的一些特性:（1）采用獨(dú)立供電方式；（2）PCF8591的操作電壓范圍2.5V6V；（3）低待機(jī)電流；

15、（4）通過I²C總線串行輸入/輸出；（5）PCF8591通過3個(gè)硬件地址引腳尋址；（6）PCF8591的采樣率由I²C總線速率決定；（7）4個(gè)模擬輸入可編程為單端型或差分輸入；（8）自動(dòng)增量頻道選擇；（9）PCF8591的模擬電壓范圍從VSS到VDD；（10）PCF8591內(nèi)置跟蹤保持電路；（11）8-bit逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器；（12）通過1路模擬輸出實(shí)現(xiàn)DAC增益。PCF8591引腳功能表如表3.1所示。表3.1 PCF8591引腳功能表引腳名稱引腳功能定義AIN0AIN3模擬信號(hào)輸入端A0A3引腳地址端VDD、VSS電源端（2.5V6V）SDA、SCLI²C

16、總線的數(shù)據(jù)線、時(shí)鐘線OSC外部時(shí)鐘輸入端，內(nèi)部時(shí)鐘輸出端EXT內(nèi)部、外部時(shí)鐘選擇線，使用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)EXT接地AGND模擬信號(hào)地AOUTD/A轉(zhuǎn)換輸出端VREF基準(zhǔn)電源端由PCF8591構(gòu)成的A/D轉(zhuǎn)換電路如圖3.1所示。圖3.1 A/D轉(zhuǎn)換電路3.2 電機(jī)控制電路隨著嵌入式系統(tǒng)在日常生活中的廣泛應(yīng)用，步進(jìn)電機(jī)在各行各業(yè)的使用也日益增加。3.2.1 單片機(jī)的選擇單片機(jī)也可稱為單片微控制器（MCU），是一種把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成在一塊芯片上的微機(jī)。芯片內(nèi)包含了微處理器（CPU）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行I/O口、并行I/O口、中斷控制、系統(tǒng)時(shí)鐘及系統(tǒng)總線等3。在設(shè)

17、計(jì)中選用的單片機(jī)是51系列單片機(jī)中的STC89C52，STC89C52是51系列單片機(jī)中的一種型號(hào)，它是由宏晶公司生產(chǎn)采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，片內(nèi)含有8K的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），能夠與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)兼容，具有低電壓，高性能的優(yōu)點(diǎn)。STC89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，但卻不可以在線編程。因其功能強(qiáng)大，實(shí)用性強(qiáng)，所以在很多的控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用4。STC89C52的主要功能特性：（1）兼容MCS-51指令系統(tǒng)；（2）8k可反復(fù)擦寫（>1000次）Flash ROM；（3）32個(gè)雙向I/O口，2

18、56×8bit內(nèi)部RAM；（4）3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷 ,時(shí)鐘頻率0MHz24MHz；（5）2個(gè)串行中斷；（6）可編程UART串行通道；（7）2個(gè)外部中斷源；（8）共8個(gè)中斷源；（9）2個(gè)讀寫中斷口線；（10）3級(jí)加密位；（11）低功耗空閑和掉電模式；（12）軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能。3.2.2 STC89C52單片機(jī)的引腳功能MCS-51系列單片機(jī)一般采用40個(gè)引腳，雙列直插式封裝，用HMOS工藝制造，單片機(jī)引腳圖如圖3.2所示。圖3.2 單片機(jī)引腳圖（1）主電源引腳Vcc（40腳）：接5V電源正端Vss（20腳）：接5V電源地端一般Vcc和Vss間應(yīng)接高頻去耦電容和低頻濾

19、波電容。（2）外接晶體引腳XTAL1（19腳）：接外部晶振的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，此引腳應(yīng)接地。XTAL2（18腳）：接外部晶振的另一個(gè)引腳。在片內(nèi)接至反相放大器的輸出端和內(nèi)部時(shí)鐘電路的輸入端。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，此腳作為外部振蕩信號(hào)的輸出端。（3）控制信號(hào)線RST/（9腳）：RST就是RESET，是備用電源，該引腳是復(fù)位信號(hào)輸入端或復(fù)位/掉電時(shí)內(nèi)部RAM的備用電源輸入端。ALE/（30腳）：允許地址鎖存/編程脈沖輸入。在對(duì)片外程序存儲(chǔ)期間，用ALE鎖存從P0口輸出的低8位地址；在對(duì)片內(nèi)EPROM編程期間，編程脈沖由此引

20、腳輸入。（29腳）：作為外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)的輸入端，對(duì)低電平有效。/（31腳）：允許訪問外部存儲(chǔ)器/編程電壓輸入。為高電平時(shí)，訪問內(nèi)部存儲(chǔ)器；低電平時(shí)，只訪問外部存儲(chǔ)器。（4）多功能I/O口引腳8051單片機(jī)設(shè)有4個(gè)雙向I/O口（P0、P1、P2、P3），每一組I/O口線都可以獨(dú)立地用作輸入或輸出口，其中：（a）P0口（3239腳）雙向口，可作為輸入/輸出口，可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL門電路。在實(shí)際應(yīng)用中，P0口常作為分時(shí)使用的地址/數(shù)據(jù)總線口，在對(duì)外部程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址時(shí)和低8位地址與數(shù)據(jù)總線分時(shí)使用P0口。（b）P1口（18腳）準(zhǔn)雙向口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL門電路。用作輸入線時(shí)，口鎖存器

21、必須由單片機(jī)先寫入“1”，每一位都可編程為輸入或輸出線。對(duì)于52子系列，P1.0和P1.1還有第二功能。（c）P2口（2128腳）準(zhǔn)雙向口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL門電路?？勺鳛檩斎?輸出口，實(shí)際應(yīng)用中一般作為地址總線的高8位，與P0口一起組成16位地址總線，用于對(duì)片外外部存儲(chǔ)器的接口電路進(jìn)行尋址。（d）P3口（1017腳）準(zhǔn)雙向口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL門電路。雙功能口，作為第一功能使用時(shí)，與P1口一樣；作為第二功能使用時(shí)，每一位都有特定用途，其特殊用途如表3.2所示5。表3.2 P3口第二功能表端口引腳第二功能注 釋P3.0串行口數(shù)據(jù)接收端P3.1串行口數(shù)據(jù)發(fā)送端P3.2外部中斷0請求輸入端P3

22、.3外部中斷1請求輸入端P3.4T0定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部計(jì)數(shù)信號(hào)輸入端P3.5T1定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部計(jì)數(shù)信號(hào)輸入端P3.6外部RAM寫選通信號(hào)輸出端P3.7外部RAM讀選通信號(hào)輸出端3.2.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)是由單片機(jī)、程序存儲(chǔ)器、復(fù)位電路和時(shí)鐘電路組成的。單片機(jī)最小系統(tǒng)是指能使單片機(jī)正常運(yùn)行程序，進(jìn)行工作的最簡單電路系統(tǒng)，能保障單片機(jī)正常工作的必備電路，其組成部分必須全部擁有。因?yàn)镾TC89C52單片機(jī)片內(nèi)自帶存儲(chǔ)器，所以對(duì)于STC89C52單片機(jī)而言，這類單片機(jī)最小系統(tǒng)只要包含STC89C52單片機(jī)，復(fù)位端接復(fù)位電路，時(shí)鐘端接時(shí)鐘電路就可以了6。單片機(jī)復(fù)位電路單片機(jī)通常有上電復(fù)

23、位和按鈕復(fù)位兩種方式。上電復(fù)位即是指在單片機(jī)接通電源的瞬間，要在單片機(jī)的9腳即RST引腳上出現(xiàn)大于10ms的正脈沖，從而使單片機(jī)進(jìn)入到復(fù)位狀態(tài)。按鈕復(fù)位是指按下“復(fù)位”按鈕后，使得單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)的一種復(fù)位方式7。在圖3.3中則選用的是按鈕復(fù)位。單片機(jī)時(shí)鐘電路單片機(jī)片內(nèi)時(shí)鐘分為內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘。當(dāng)選用內(nèi)部時(shí)鐘方式時(shí)，片內(nèi)高增益反相放大器通過XTAL1、XTAL2外接作為反饋元件的晶體（呈感性）與電容組成的并聯(lián)諧振回路，構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器向內(nèi)部時(shí)鐘電路提供振蕩時(shí)鐘。振蕩器的頻率主要取決于晶體的振蕩頻率，一般晶體可在1.2MHz12MHz之間任選；電容的值則有微調(diào)的作用，通常選擇30pF左右8

24、。在圖3.3中時(shí)鐘電路選用的晶體Y1為12MHz，電容C2、C3為30pF。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖3.3所示。圖3.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)3.2.4 電機(jī)的選擇步進(jìn)電機(jī)是一種專門用于速度和位置精確控制的特種電機(jī)，它可以將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移或線位移，其步距角和轉(zhuǎn)速不受電壓波動(dòng)、負(fù)載變化、溫度變化等因素的影響，它旋轉(zhuǎn)是以固定角度（步距角）運(yùn)行的，常用于要求較高的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。步進(jìn)電機(jī)因其良好的性能和抗干擾能力，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。步進(jìn)電機(jī)的特性（1）三相步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角度為7.5度，一圈360度，需要48個(gè)脈沖完成。（2）步進(jìn)電機(jī)具有瞬間啟動(dòng)和急速停止的優(yōu)越特性。（3）改變脈沖的順序，可以方便

25、的改變轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。（4）步進(jìn)電機(jī)必須加驅(qū)動(dòng)才可以運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)必須為脈沖信號(hào)，沒有脈沖的時(shí)候，步進(jìn)電機(jī)靜止，如果加入適當(dāng)?shù)拿}沖信號(hào)，就會(huì)以一定的角度（稱為步角）轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和脈沖的頻率成正比。3.2.5 電機(jī)驅(qū)動(dòng)選擇步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器是一種能使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的功率放大器，能把控制器發(fā)來的信號(hào)轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的角位移，電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比，所以控制脈沖頻率可以精確調(diào)速，控制脈沖數(shù)就可以精確定位。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器按照單片機(jī)發(fā)來的脈沖或方向指令對(duì)步進(jìn)電機(jī)的線圈電流進(jìn)行控制，從而控制步進(jìn)電機(jī)的位置和速度。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器由ULN2003構(gòu)成，ULN2003具有電流增益高，工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，

26、可以直接處理原先需要用標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)，適用于各種要求的大功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它是功率驅(qū)動(dòng)電路中重要的組成部分。選用由ULN2003構(gòu)成的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器可以很好的對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，步進(jìn)電機(jī)穩(wěn)定正常的工作運(yùn)行。3.2.6 電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)電機(jī)控制電路是整個(gè)電路設(shè)計(jì)中最重要也是最難的地方。其最主要目的就是要控制電機(jī)的工作，通過控制電機(jī)的工作來控制鍋爐汽包水位處于安全范圍內(nèi)，這也就是本實(shí)驗(yàn)的最主要設(shè)計(jì)目的9。電機(jī)控制電路是由單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和步進(jìn)電機(jī)組成。單片機(jī)從信號(hào)采集電路中得到的信號(hào)，進(jìn)過處理，顯示出水位高度，判斷水位高度情況，根據(jù)水位變化情況從而控制電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停止，保證水位

27、處于安全范圍內(nèi)。當(dāng)水位到達(dá)安全范圍下限時(shí)，報(bào)警電路預(yù)警，電機(jī)工作正轉(zhuǎn)，鍋爐汽包進(jìn)水；當(dāng)水位處于安全范圍內(nèi)時(shí)，電機(jī)不轉(zhuǎn)；當(dāng)水位達(dá)到安全范圍上限時(shí)，報(bào)警電路預(yù)警，電機(jī)工作反轉(zhuǎn)，鍋爐汽包出水。這樣就能控制鍋爐汽包水位在安全范圍內(nèi)。電機(jī)控制電路圖如圖3.4所示。圖3.4 電機(jī)控制電路3.3 液晶顯示電路液晶是一種高分子材料，因?yàn)樗哂刑厥獾奈锢?，化學(xué)和光學(xué)特性，20世紀(jì)中期開始廣泛應(yīng)用于輕薄型顯示器上。3.3.1 顯示器的選擇液晶顯示器的主要原理是以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點(diǎn)，線，面并配合背部燈管構(gòu)成畫面。通常各種液晶顯示器也都被直接叫做液晶。在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用液晶顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）

28、由于液晶顯示器每個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種彩色和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器那樣需要不斷刷新亮點(diǎn)，因此，液晶顯示質(zhì)量高且不會(huì)閃爍；（2）數(shù)字式接口和單片機(jī)系統(tǒng)的連接更加簡單可靠，操作更加方便；（3）液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，從而使得自身體積小、重量輕；（4）由于液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。但是它有一個(gè)致命的缺點(diǎn)，它使用的溫度范圍很小，通用型液晶正常工作的溫度范圍是0+55，存儲(chǔ)溫度范圍是-20+60,即使是寬溫級(jí)液晶，它的正常工作溫度范圍也僅僅只有-20+70,存儲(chǔ)溫度范圍是-30+80，

29、因此在設(shè)計(jì)相應(yīng)產(chǎn)品時(shí)，要考慮周全，選取合適的液晶使用。市場上LCD1602液晶并行操作方式居多，但也有串口，并口操作方式共存的，用戶可以選用并口或串口操作方式。（1）LCD1602液晶顯示器主要技術(shù)參數(shù)如表3.3所示。表3.3 LCD1602主要技術(shù)參數(shù)顯示容量16×2個(gè)字符芯片工作電壓4.5V5.5V工作電流20mA（5.0V）模塊最佳工作電壓5.0V字符尺寸2.95×4.35（W×H）mm（2）LCD1602液晶顯示器的引腳定義如表3.4所示。表3.4 LCD1602引腳功能引腳號(hào)引腳名稱引腳功能定義1VSS電源接地引腳（GND）2VDD電源正極引腳（VCC）

30、3VO液晶顯示驅(qū)動(dòng)電源（0V5V），可接滑動(dòng)變阻器4RS數(shù)據(jù)指令選擇控制端，RS=0：命令/狀態(tài)；RS=1：數(shù)據(jù)5RW讀寫控制線，高讀低寫6E數(shù)據(jù)讀寫操作控制位，E線向LCD發(fā)送一個(gè)脈沖，LCD與單片機(jī)之間將進(jìn)行一次數(shù)據(jù)交換714DB0DB7數(shù)據(jù)線，可以用8位連接，也可以只用高四位連接，節(jié)約單片機(jī)資源15A背光電源正極16K背光電源負(fù)極3.3.2 顯示電路設(shè)計(jì)LCD1602液晶顯示器的D0D7口分別和單片機(jī)的P0.0P0.7相連，數(shù)據(jù)指令選擇控制端RS與單片機(jī)端口P1.0相連，讀寫控制線RW與單片機(jī)端口P1.1相連，數(shù)據(jù)讀寫操作控制端E與單片機(jī)端口P1.2相連，這就形成了由單片機(jī)和LCD160

31、2組成的顯示電路。顯示電路如圖3.5所示。圖3.5 顯示電路3.4 鍵盤控制電路該電路通過用鍵盤調(diào)節(jié)汽包水位，設(shè)置不同的汽包水位安全范圍以適應(yīng)不同規(guī)格的鍋爐，這樣才能使設(shè)計(jì)的裝置能在不同規(guī)格的鍋爐中使用，保持鍋爐汽包水位在安全范圍內(nèi)，使鍋爐能安全的使用10。通常在單片機(jī)應(yīng)用時(shí)，有兩種設(shè)置按鍵的方式，一種是獨(dú)立式，一種是行列式（矩陣式）。這兩種方式各有特點(diǎn)。獨(dú)立式按鍵電路通常是每個(gè)獨(dú)立的按鍵只占用單片機(jī)的一個(gè)輸入或輸出口，并且每個(gè)按鍵相互獨(dú)立互不影響。獨(dú)立按鍵的優(yōu)點(diǎn)就在于按鍵較少，成本較低，總體來說就是簡單實(shí)用，但對(duì)于較復(fù)雜的設(shè)計(jì)來說，這種方式就不能滿足要求，在這種情況下，本設(shè)計(jì)選用行列式按鍵電

32、路。行列式按鍵電路是采用I/O排列成行與列交叉的結(jié)構(gòu)，按鍵就設(shè)置在行與列的交叉點(diǎn)上11。本設(shè)計(jì)采用的是獨(dú)立式按鍵電路，因?yàn)樵O(shè)計(jì)較為簡單，需要的按鍵不多，只需要加減按鍵。按鍵電路如圖3.6所示，圖中K1實(shí)現(xiàn)設(shè)置功能，K2實(shí)現(xiàn)UP功能，K2實(shí)現(xiàn)DOWN功能。圖3.6 按鍵電路3.5 報(bào)警電路蜂鳴器是采用一種直流電壓供電的一體化結(jié)構(gòu)電子發(fā)聲器，在電腦，各種報(bào)警器，電話，電子手表等常見的電子產(chǎn)品中作為簡單的發(fā)聲裝置，在日常生活中的得到了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)采用的蜂鳴器為電磁式蜂鳴器。電磁式蜂鳴器是由振蕩器、磁鐵、電磁線圈、振動(dòng)膜片以及外殼等組成。電磁式蜂鳴器基本原理：在電源接通后，在電磁線圈和磁鐵的相互

33、作用下，振蕩膜片周期性的振動(dòng)發(fā)聲。因?yàn)榉澍Q器通常工作電流較大，但是單片機(jī)的I/O口輸出的電流很小驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，所以還得選用NPN型三極管來驅(qū)動(dòng)蜂鳴器12。當(dāng)鍋爐汽包水位不在安全范圍內(nèi)時(shí)，報(bào)警電路就會(huì)預(yù)警。報(bào)警電路可以讓工作人員及時(shí)的了解鍋爐汽包水位是否處于安全范圍內(nèi)，這樣有助于更及時(shí)的控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而保證鍋爐汽包水位處于安全范圍內(nèi)，保證鍋爐的安全使用，報(bào)警電路如圖3.7所示。圖3.7 報(bào)警電路4 軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)是否能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)控制最重要的部分是能否編輯正確的軟件程序。軟件程序要根據(jù)已經(jīng)確定的硬件原理圖來繪制相應(yīng)的流程圖，主要包括程序的初始化、信息的采集、程序的處理、譯碼和驅(qū)動(dòng)程序以及顯

34、示程序。當(dāng)然最主要目的是控制單片機(jī)系統(tǒng)按照預(yù)定操作方式運(yùn)轉(zhuǎn)，完成對(duì)預(yù)定任務(wù)的實(shí)現(xiàn)和既定的顯示13。軟件設(shè)計(jì)主要采用C語言進(jìn)行編程，運(yùn)用Keil軟件編寫程序，在Keil中調(diào)試運(yùn)行程序，最重要的程序模塊是顯示部分和單片機(jī)對(duì)電機(jī)的控制部分14。將鍋爐汽包水位采集電路的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳到STC89C52，STC89C52中燒錄程序的比較語句對(duì)鍋爐汽包的水位做出判斷，執(zhí)行該水位狀態(tài)下相應(yīng)的程序，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，控制電機(jī)執(zhí)行正反轉(zhuǎn)或停止指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐汽包水位的智能化控制。4.1 電機(jī)控制部分流程圖和程序4.1.1 電機(jī)控制部分流程圖通過信號(hào)采集電路將輸入信號(hào)到單片機(jī)，根據(jù)輸入的信號(hào)判斷，然后

35、控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，控制進(jìn)水還是出水，從而達(dá)到控制鍋爐汽包水位在安全范圍內(nèi)。電機(jī)控制流程圖如圖4.1所示。不啟動(dòng)電機(jī)開始初始化讀取鍋爐汽包水位顯示鍋爐汽包水位設(shè)定鍋爐汽包水位預(yù)警值水位>預(yù)設(shè)值？水位>預(yù)設(shè)值10mm？水位<預(yù)設(shè)值10mm？啟動(dòng)電機(jī)電機(jī)正轉(zhuǎn)電機(jī)反轉(zhuǎn)NNYYY啟動(dòng)報(bào)警N結(jié)束圖4.1 電機(jī)控制流程圖4.1.2 電機(jī)控制部分程序#define MotorData P2 /步進(jìn)電機(jī)控制接口定義uchar phasecw4 =0x01,0x02,0x04,0x08;/反轉(zhuǎn) 電機(jī)導(dǎo)通相序 D-C-B-Auchar phaseccw4=0x08,0x04,0x02,0x01;/

36、正轉(zhuǎn) 電機(jī)導(dǎo)通相序 A-B-C-D/順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)void MotorCW（void）static uchar i; /for（i=0;i<4;i+）/ MotorData=phasecwi; i+; if（i=4） i=0;/ /逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)void MotorCCW（void）static uchar i; /for（i=0;i<4;i+）/ MotorData=phaseccwi; i+; if（i=4） i=0;/ /停止轉(zhuǎn)動(dòng)void MotorStop（void）MotorData=0x00;以上程序控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和停止。4.2 LCD1602顯示流程圖和程序4.2.1 LC

37、D1602顯示流程圖初始化液晶顯示LCD1602，先延時(shí)一段時(shí)間，通過輸入的數(shù)據(jù)顯示模擬量高度，通過觀察高度，對(duì)比觀察電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)從而知道鍋爐進(jìn)水還是出水。這樣能更好的控制鍋爐中汽包的水位，從而保護(hù)鍋爐的安全。LCD1602顯示流程圖如圖4.2所示。入口對(duì)1602初始化寫入顯示設(shè)置命令延時(shí)一段時(shí)間檢查標(biāo)志BF7？N設(shè)置字符顯示位置向1602中寫入數(shù)據(jù)LCD顯示內(nèi)容返回主程序Y是圖4.2 LCD1602顯示流程圖4.2.2 LCD1602顯示程序（1）1602初始化函數(shù)：void lcd_init（） lcd_wcom（0x38）; /選擇8位數(shù)據(jù)接口，兩行顯示，選用5×7字形 lcd_

38、wcom（0x0c）; /開啟顯示屏，關(guān)光標(biāo)，光標(biāo)不閃爍 lcd_wcom（0x06）; /顯示地址遞增，即寫一個(gè)數(shù)據(jù)后，顯示位置右移一位，畫面不移動(dòng) lcd_wcom（0x01）; /清屏 （2）延時(shí)函數(shù)static void delayms（unsigned int n）unsigned int x,y;for（x=n;x>0;x-）for（y=110;y>0;y-）;（3）1602寫數(shù)據(jù)函數(shù)void lcd_wdat（unsigned char dat） rs=1; /選擇數(shù)據(jù)寄存器 rw=0; /選擇寫 P0=dat; /把要顯示的數(shù)據(jù)送入P2 delayms（5）; /延

39、時(shí)一小會(huì)兒，讓1602準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù) en=1; /使能線電平變化，數(shù)據(jù)送入1602的8位數(shù)據(jù)口 en=0; 5 仿真與調(diào)試在制作實(shí)物之前先做仿真可以避免在制作實(shí)物是出現(xiàn)問題，在做仿真時(shí)出現(xiàn)問題可以很好的直接進(jìn)行糾正，做實(shí)物時(shí)出現(xiàn)問題糾正較為困難，可能導(dǎo)致前面做的部分一起修改，之前的努力就都白費(fèi)了，最重要的就是仿真能很好的模擬顯示實(shí)物要達(dá)到的效果，修改方便15。5.1 仿真制作在調(diào)試階段出現(xiàn)過一些問題，例如：顯示部分顯示的是電壓不是高度，通過修改模擬量，改為高度，單位毫米，這樣可以更直觀的知道鍋爐汽包水位的情況；還有就是由于成本問題，在實(shí)物上信號(hào)采集電路中并沒有采用WT-1151GP型電容式壓力

40、變送器，這個(gè)成本太高，實(shí)物設(shè)計(jì)時(shí)就用的滑動(dòng)變阻器代替采集來的信號(hào)，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來改變輸入的信號(hào)大小，從而達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的效果。5.2 仿真調(diào)試及其結(jié)果仿真調(diào)試步驟：在仿真軟件中首先雙擊STC89C52芯片，在彈出的Edit Component菜單中找到Program File選項(xiàng)，然后加載由Keil編譯生成的HEX文件，最后加載后點(diǎn)擊OK即可完成準(zhǔn)備工作，點(diǎn)擊主界面左下角的黑色三角形按鈕或點(diǎn)擊調(diào)試中的開始/重新開始調(diào)試按鈕，再點(diǎn)擊執(zhí)行按鈕即可開始仿真。本設(shè)計(jì)的鍋爐汽包水位的安全范圍在預(yù)設(shè)值上下10mm之間，超過或達(dá)到臨界點(diǎn)都會(huì)觸發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)節(jié)水位高低，使其在安全范圍內(nèi)。開啟電源，

41、當(dāng)前預(yù)設(shè)值為50mm，液晶顯示當(dāng)前水位高度如圖5.1所示和滑動(dòng)變阻器當(dāng)前的位置如圖5.2所示。圖5.1 液晶顯示當(dāng)前水位高度圖5.2 滑動(dòng)變阻器當(dāng)前的位置當(dāng)前情況下，電機(jī)不轉(zhuǎn)，因?yàn)樗惶幱诎踩秶鷥?nèi)。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使模擬水位高度達(dá)到29mm，滑動(dòng)變阻器模擬水位高度低于預(yù)設(shè)值10mm以下，處于安全范圍外，液晶顯示當(dāng)前水位高度如圖5.3所示，滑動(dòng)變阻器處于當(dāng)前位置圖5.4所示。圖5.3 液晶顯示當(dāng)前水位高度圖5.4 滑動(dòng)變阻器處于當(dāng)前位置此時(shí)的電機(jī)反轉(zhuǎn)，表示正在向鍋爐中進(jìn)水，保證水位的上升，使水位控制在安全范圍內(nèi)。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使模擬水位達(dá)到58mm，滑動(dòng)變阻器模擬水位高度處于當(dāng)前位置，此時(shí)的

42、水位在安全范圍內(nèi)，液晶顯示安全范圍內(nèi)如圖5.5所示，滑動(dòng)變阻器處于當(dāng)前位置如圖5.6所示。圖5.5 液晶顯示安全范圍內(nèi)圖5.6 滑動(dòng)變阻器處于當(dāng)前位置此時(shí)的電機(jī)不轉(zhuǎn)，表示不往鍋爐中進(jìn)水，也不從鍋爐中排水。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使模擬水位達(dá)到97mm，電位器模擬水位高度處于當(dāng)前位置，此時(shí)水位處于安全范圍以外，液晶顯示當(dāng)前水位高度如圖5.7所示，滑動(dòng)變阻器處于當(dāng)前位置如圖5.8所示。圖5.7 液晶顯示當(dāng)前水位高度圖5.8 滑動(dòng)變阻器處于當(dāng)前位置此時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，表示從鍋爐中排水，保證水位下降，使其處于安全范圍內(nèi)，避免事故的發(fā)生，確保安全生產(chǎn)。由于在實(shí)際成產(chǎn)中不同廠家生產(chǎn)的鍋爐汽包的規(guī)格不同，所以此次設(shè)計(jì)的鍋

43、爐汽包水位控制系統(tǒng)中增加了可調(diào)節(jié)控制汽包安全水位的按鍵，這樣的設(shè)計(jì)有助于這個(gè)自動(dòng)化調(diào)節(jié)裝置在不同型號(hào)的鍋爐汽包中得到運(yùn)用。本次設(shè)計(jì)的實(shí)物圖如圖5.9所示。圖5.9 實(shí)物圖按鍵控制可以設(shè)置預(yù)設(shè)值為40mm，上水位到達(dá)56mm時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，出水。實(shí)物顯示水位在56mm如圖5.10所示。圖5.10 實(shí)物顯示水位結(jié)束語基于單片機(jī)的鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是以STC89C52單片機(jī)為核心部件，水位高度由滑動(dòng)變阻器模擬，滑動(dòng)變阻器將信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)，由單片機(jī)輸出信號(hào)，傳至LCD顯示電路水位高度，根據(jù)單片機(jī)的輸出信號(hào)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。通過Keil軟件和Proteus軟件的聯(lián)機(jī)并用，完成對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)的仿真

44、。仿真可實(shí)現(xiàn)顯示水位高度的變化。此次對(duì)鍋爐汽包水位控制的設(shè)計(jì)，使我更加深刻的掌握了單片機(jī)軟、硬件設(shè)計(jì)的一些基本思路與設(shè)計(jì)原則，同時(shí)對(duì)Keil、Proteus等軟件的使用更加熟練。對(duì)于此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我先從很多地方尋找相關(guān)的資料有從網(wǎng)上找的，有從圖書館借的書中看的，看網(wǎng)上的相關(guān)視頻等，然后設(shè)計(jì)相關(guān)的方案，在拿方案給指導(dǎo)老師看，指導(dǎo)老師指出其中的一些問題，我再回去查資料，和同學(xué)討論修改，然后再去詢問指導(dǎo)老師，最終拿出一份比較完美的設(shè)計(jì)方案。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中運(yùn)用了很多大學(xué)四年來所學(xué)的理論知識(shí)，以及從圖書館查閱的圖書，還有指導(dǎo)老師提出的建議，這使整個(gè)設(shè)計(jì)過程有一個(gè)良好的環(huán)境。通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)使我更加完

45、善和總結(jié)了在大學(xué)四年來所學(xué)的知識(shí)，更讓我深刻的認(rèn)識(shí)到學(xué)以致用的真正含義，也讓我更加珍惜這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，更加努力的去完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。本文在設(shè)計(jì)時(shí)可能還有一些我沒發(fā)現(xiàn)的不足，希望各位老師可以批評(píng)指正，我將認(rèn)真聽取，并加以改正。致 謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下，同組同學(xué)的幫助下和自己的努力下完成的。因此首先要感謝指導(dǎo)老師孔令榮老師，他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，求實(shí)的科研作風(fēng)，和藹的待人態(tài)度給我很深的影響。而我也通過這次設(shè)計(jì)，鞏固了基礎(chǔ)知識(shí)，受益匪淺，在這個(gè)過程中不斷的發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題，學(xué)到了不少知識(shí)，提高了理論與實(shí)踐相結(jié)合的本領(lǐng)。最后，向擔(dān)任本次畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)審工作的各位老師們表示衷心的感謝！

46、參 考 文 獻(xiàn)1 王化祥. 傳感器原理及應(yīng)用M. 天津：天津大學(xué)出版社，1998.2 來清民. 傳感器與單片機(jī)接口及實(shí)例M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2008.3 張俊芳，張忠民，劉利民. 智能單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)J. 遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，6（23）：6971.4 房小翠. 單片機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)M. 北京：國防工業(yè)出版社，1999.5 彭偉. 單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例M. 北京：電子工業(yè)出版社，2009.6 何立民. 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1999. 7 沙占友，王彥朋，孟志永. 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)M. 北京：電子工業(yè)出版社，2003

47、.8 吳國經(jīng). 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)M. 北京：中國電力出版社，2004.9 吳金戊，沈慶陽，郭庭吉. 8051單片機(jī)實(shí)踐于應(yīng)用M. 北京：高等教育出版社，2004.10 賴麒文. 8051單片機(jī)C語言徹底應(yīng)用M. 北京：科學(xué)出版社，2002.11 張毅剛. MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)M. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004.12 張重雄. 微機(jī)化測試系統(tǒng)M. 南京：南京理工大學(xué)，1998.13 舒懷林. 單片機(jī)原理與接口技術(shù)M. 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001.14 竇振中. 模糊邏輯控制技術(shù)及其應(yīng)用M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005. 15 侯寶玉. 基于Proteus的51系列單片機(jī)

48、設(shè)計(jì)與仿真M. 北京：電子工業(yè)出版社，2001.附錄A 本設(shè)計(jì)整體電路圖附錄B 程序清單#include<reg52.h>#include<intrins.h>#include "lcd1602.h"#include"motor.h"#define uchar unsigned char#define uint unsigned int #define Write_PCF8591 0x90#define Read_PCF8591 0x91#define Control_Byte 0x40sbit SCL=P32;sbit SDA=

49、P33;sbit key1=P36;sbit key2=P34;sbit key3=P35;int k;uchar temp,temp1;uchar m;uchar num="000mm"uchar motor=0;bit flag=1;float flt=0.0;uchar max=50;bit flg=1;bit wt=1;void delay()_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();uchar getkey()if(key1=0)delayms(15);if(key1=0)whi

50、le(!key1);return 1;if(key2=0)delayms(15);if(key2=0)while(!key2);return 2;if(key3=0)delayms(15);if(key3=0)while(!key3);return 3;return 0;void init_IIC()SDA=1;delay();SCL=1;delay();void start()SDA=1;delay();SCL=1;delay();SDA=0;delay();void stop()SDA=0;delay();SCL=1;delay();SDA=1;delay();void ack()ucha

51、r i=0;SCL=1;delay();while(SDA=1)&&(i<250) i+;SCL=0;delay();void noack()SDA=1;delay();SCL=1;delay();SCL=0;delay();void Write_Byte(uchar dat)uchar i;for(i=0;i<8;i+)SCL=0;delay();if(dat&0x80)SDA=1;elseSDA=0;dat=dat<<1;SCL=1;delay();SCL=0;delay();SDA=1;delay();uchar Read_Byte()uchar i,dat;SCL=0;delay();SDA=1;delay();for(i=0;i<8;i+)SCL=1;delay();dat=dat<<1;if(SDA)dat+;SCL=0;delay();return dat;void DAC_PCF8591(uchar add,uchar dat)start();Write_Byte(add);ack();Write_Byte(Control_Byte);ack();Write_Byte(dat);ack();stop();uchar ADC_Re