畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于單片機(jī)的小型開(kāi)水鍋爐控制系統(tǒng)

1、中南林業(yè)科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的小型開(kāi)水鍋爐控制系統(tǒng)摘要 本文介紹了一種基于單片機(jī)的小型開(kāi)水鍋爐控制系統(tǒng)，并給出了系統(tǒng)的工作原理、硬件結(jié)構(gòu)及軟件流程。本系統(tǒng)采用ATMEL公司單片機(jī)系列中的AT89S52為 CPU，采用雙線串行CMOS型電可檫寫(xiě)存取器AT24C02A記憶用戶的溫度設(shè)定值，采用固態(tài)繼電器SSR作為控制驅(qū)動(dòng)電路的開(kāi)關(guān)器件，用獨(dú)特的新型單線智能數(shù)字溫度傳感器DS18B20作為測(cè)溫元件，測(cè)溫精度可達(dá) 0.5，這種數(shù)字傳感器可以與單片機(jī)直接連接無(wú)需其它電路。此外在配上固態(tài)繼電器控制水泵的補(bǔ)水開(kāi)關(guān)，完成對(duì)水位的控制。本文還設(shè)計(jì)了三個(gè)控制按鍵和LCD1602顯示器。三個(gè)按鍵可實(shí)現(xiàn)開(kāi)

2、水房水溫的預(yù)置和實(shí)際溫度的切換。LCD1602顯示器可實(shí)時(shí)顯示水溫和水位，并能通過(guò)控制按鍵切換至預(yù)置溫度界面。實(shí)際使用證明該系統(tǒng)具有良好的控制效果。關(guān)鍵詞 單片機(jī) AT89S52，數(shù)字溫度傳感器DS18B20，水溫控制，水位控制Title Based on single-chip of small boiling water boiler control system Abstract:This article describes a new type of intelligent control system of automatic electric boilers, and g

3、ive the system's working principle, hardware structure and software flow. The system uses ATMEL Corporation AT89S52 single-chip series for the CPU, using two-wire serial CMOS-based electricity can be Sassafras Writing AT24C02A memory device users access to temperature settings, the use of SSR as

4、 a switching device, using a unique new one-way intelligent DS18B20 digital temperature sensor as a temperature measurement components, temperature measurement accuracy of up to 0.5 , such a digital sensor can be directly connected with the single-chip microcomputer without other circuits. In additi

5、on，Water pump relay control switch, water level control to achieve. This article has designed five controls pressed keys and LCD1602 monitor. Three pressed keys may realize the function of water temperature initialization and the actual temperature cutting as well as the cancellation reports to the

6、police.LCD1602 monitor may display the water temperature and water level in time, and can cut to the pre-placed temperature through the control pressed key. Actual use to prove that the system has good control effect.Keywords: Singlechip AT89S52, Water temperature control, Water level control, Digit

7、al Temperature Sensor1 緒論1.1 研究背景和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 當(dāng)前，節(jié)能與環(huán)保已成為人類(lèi)社會(huì)面臨的兩大課題。我國(guó)的鍋爐目前以煤為主要燃料，耗煤量接近全國(guó)煤產(chǎn)量的三分之一。在歐美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，石油和天然氣已成為第一能源，占能源消費(fèi)的60%左右，燃油和燃?xì)忮仩t已逐步取代燃煤鍋爐，對(duì)風(fēng)機(jī)和水泵等典籍的變頻控制已相當(dāng)成熟。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著大型可編程控制器、單片機(jī)的出現(xiàn)和模糊控制、自適應(yīng)控制等職能控制算法的發(fā)展應(yīng)用，鍋爐控制水平大大提高，已實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制。 國(guó)內(nèi)對(duì)鍋爐控制的研究起步較晚，始于80年代初期。國(guó)內(nèi)研究鍋爐控制比較成熟的企業(yè)有上海杜比公司、南京仁泰公司等。此外還

8、有一些科研院校和企業(yè)開(kāi)發(fā)的各種智能鍋爐控制系統(tǒng)，如清華大學(xué)動(dòng)力工程與控制學(xué)院為亞運(yùn)村北辰供熱廠熱水鍋爐的改造開(kāi)發(fā)的鍋爐控制系統(tǒng)，采用“一控四”方案，即一臺(tái)主機(jī)控制四臺(tái)鍋爐。隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展，電加熱控制系統(tǒng)的鍋爐正在興起。如今的北京，電鍋爐家族可謂越來(lái)越寵大了，國(guó)內(nèi)的國(guó)外的品牌應(yīng)有盡有，運(yùn)行效果最好的是美國(guó)的白浪電鍋爐。該設(shè)備為立式圓柱形，占地少，其體積最小的直徑，設(shè)備安裝很方便，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定且可同時(shí)提供采暖和生活用水。具有多種時(shí)段溫控，預(yù)設(shè)功能，可到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的，很多別墅項(xiàng)目一般采用電鍋爐取水。工業(yè)生產(chǎn)生活中，在很多方面都對(duì)溫度有不同的要求。如用于熱處理的加熱爐、用于熔化金屬的鍋

9、爐以及各種不同用途的加熱爐反應(yīng)爐，如用于水泥生產(chǎn)中的大型鍋爐和生活中的供開(kāi)水用小型鍋爐等，這樣溫度就成為了其對(duì)象中一種重要的被測(cè)控對(duì)象。在傳統(tǒng)的小型開(kāi)水鍋爐控制中，由于控制對(duì)象相對(duì)較小且又不重要，有相當(dāng)一部分還是采用人工控制或是繼電接觸式的控制方式，自動(dòng)化程度低，調(diào)節(jié)精度差，且單靠人工操作已不能適應(yīng)當(dāng)今高效、低耗、低勞動(dòng)強(qiáng)度的要求。因此，對(duì)這種控制系統(tǒng)進(jìn)行改造是適應(yīng)發(fā)展的需要的。1.2 研究意義和應(yīng)用發(fā)展 在我國(guó)，傳統(tǒng)的開(kāi)水鍋爐控制中多以燃煤和燃油為主，而且相當(dāng)一部分還是采用人工控制或是繼電接觸式的控制方式，自動(dòng)化程度低，調(diào)節(jié)精度差，給人們的生產(chǎn)和生活也帶來(lái)了巨大的危害。因此，對(duì)傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)

10、進(jìn)行改造是適應(yīng)今后發(fā)展的迫切需要。隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展，人們逐漸采用電加熱控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)就是針對(duì)燃煤和燃油鍋爐所存在的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了一種多功能智能的電鍋爐控制系統(tǒng)。本論文設(shè)計(jì)的小型開(kāi)水鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)中采用的就是以單片機(jī)作為控制中心，采用電力作為燃料，不僅能夠使控制系統(tǒng)具有精度高、功能強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好的特點(diǎn)，還節(jié)約能源，利于環(huán)保，在改善勞動(dòng)條件等方面都顯示了無(wú)比的優(yōu)越性。另外該設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)還具有超溫、高低水位保護(hù)、顯示及報(bào)警等功能，保證鍋爐正常安全的工作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。單片機(jī)作為自動(dòng)控制中的一個(gè)核心器件在小型自動(dòng)控制系統(tǒng)及信號(hào)采集方面已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，技術(shù)也相對(duì)較成熟，它不僅有體積小，安裝方便

11、，功能較齊全等優(yōu)點(diǎn)，而且有很高的性?xún)r(jià)比，應(yīng)用前景廣，在小型開(kāi)水鍋爐自動(dòng)控制中采用單片機(jī)作為控制中心，不但能夠使控制系統(tǒng)具有精度高、功能強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好的特點(diǎn)，即節(jié)約能源，還在改善勞動(dòng)條件等方面都顯示了無(wú)比的優(yōu)越性。2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成及方案論證小型開(kāi)水鍋爐控制系統(tǒng)主要由單片機(jī)模塊、溫度控制模塊、水位控制模塊、顯示模塊、按鍵模塊、加熱機(jī)構(gòu)、加水機(jī)構(gòu)等七大模塊組成。整個(gè)系統(tǒng)框圖如下： 圖2.1 系統(tǒng)組成框圖小型開(kāi)水鍋爐控制系統(tǒng)的工作原理如圖2.1所示。鍋爐采用電加熱的方式，水源由水泵供給，水溫可以通過(guò)按鍵預(yù)置，由溫度傳感器檢測(cè)出出水口處水的溫度并送給單片機(jī)，然后單片機(jī)將實(shí)際水溫送至LCD1602液晶顯示，

12、同時(shí)單片機(jī)將采集到的實(shí)際水溫與預(yù)置溫度相比較，若實(shí)際溫度在預(yù)置溫度范圍內(nèi)，就關(guān)閉電熱絲；若實(shí)際水溫不在預(yù)置溫度范圍內(nèi)，就接通電熱絲給鍋爐加熱，若超過(guò)預(yù)置溫度極限，控制系統(tǒng)就會(huì)報(bào)警。根據(jù)連通器原理，同鍋爐相連的玻璃管中的水位與鍋爐里的水位相同，由74LS04和74LS244組成的水位檢測(cè)電路的四個(gè)探針來(lái)檢測(cè)水位并將采集到的信息送給單片機(jī)，當(dāng)水位高于最高水位時(shí)，就關(guān)閉水泵；當(dāng)水位低于下限水位時(shí)，就打開(kāi)水泵；當(dāng)水位低于或高于極限水位時(shí)，就會(huì)報(bào)警。溫度傳感器數(shù)據(jù)處理加熱電熱絲2.1 溫度檢測(cè)與控制 圖2.2 溫度控制流程圖如圖2.2所示，溫度傳感器將鍋爐出水口水溫資料檢測(cè)出來(lái)并傳給單片機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)再將

13、此數(shù)據(jù)處理后送給顯示電路，并判斷是否接通電熱絲給鍋爐加熱。傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量高居各種傳感器之首。近百年來(lái)，溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：(1)傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器(含敏感組件)；(2)模擬集成溫度傳感器控制器；(3)智能溫度傳感器。 在實(shí)際溫度檢測(cè)過(guò)程中，如何選用傳感器顯得至關(guān)重要。國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。目前，集成溫度傳感器在溫度檢測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用越來(lái)越多，而其輸出信號(hào)形式大致有電壓、電流和數(shù)字三類(lèi)。方案一：采用輸出電壓式集成溫度傳感器AN6700S電壓

14、式溫度傳感器AN6700S是日本松下公司研制的一種具有靈敏度高、線性度好、高精度和快速響應(yīng)的特點(diǎn)的電壓輸出型集成溫度傳感器，它有四個(gè)引腳，(a)正電源供電 （b）負(fù)電源供電 （c）輸出極性顛倒圖2.3 AN6700S的連接方式其接線方式有三種：正電源供電、負(fù)電源供電、輸出極性顛倒，如圖2.3所示。其中1、2腳為輸出端， 3、4接外部校正電阻RC，用來(lái)調(diào)整25°C下的輸出電壓，使其等于5V，RC的阻值在330kW范圍內(nèi)。這時(shí)靈敏度可達(dá)109+110mV/°C，在-1080°C范圍內(nèi)基本誤差不超過(guò)±1°C，溫度的分辨率可達(dá)0.1°C。這種

15、集成傳感器在靜止空氣中的時(shí)間常數(shù)為24s，在流動(dòng)空氣中為11s。電源電壓在515V間變化，所引起的測(cè)溫誤差一般不超過(guò)±2°C。整個(gè)集成電路的電流值一般為0.4mA，最大不超過(guò)0.8mA（RL=時(shí)）。實(shí)驗(yàn)證明：如果環(huán)境溫度為20°C，當(dāng)RC=1kW時(shí)，AN6700S輸出電壓為3.189V；當(dāng)RC=10 kW時(shí)，AN6700S輸出電壓為4.792V；當(dāng)RC=100 kW時(shí)，AN6700S輸出電壓為6.175V。因此，使用AN6700S檢測(cè)一般環(huán)境溫度時(shí)，適當(dāng)調(diào)整校正電阻RC，不用放大器可直接將輸出信號(hào)送入A/D轉(zhuǎn)換器，再給微處理器進(jìn)行處理、顯示、打印或存儲(chǔ)等。AN67

16、00S雖然靈敏度高，響應(yīng)速度快，但用于測(cè)量水溫，相對(duì)測(cè)溫范圍過(guò)窄。方案二：采用輸出數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20DS18B20溫度傳感器是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫組件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20的性能特點(diǎn)如下： 獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信； 多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能； 無(wú)須外部器件； 可通過(guò)資料線供電，電壓范圍為3.05.5V; 零待機(jī)功耗； 溫度以9或者說(shuō)12位數(shù)字量讀出； 用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置

17、； 報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件； 負(fù)電壓性，電源杉性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。DS18B20采用3腳PR-35封裝或8腳SOIC封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2.4所示。其特點(diǎn)是：可將被測(cè)溫度直接轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的9到12位（最高位為符號(hào)位，即“1”為正溫度，“2”為負(fù)溫度）二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)輸出；精度高；信息傳送只需一根信號(hào)線；每個(gè)DS18B20包括一個(gè)全球唯一的64位長(zhǎng)的序列號(hào)，其中開(kāi)始的8位是產(chǎn)品的類(lèi)型編號(hào)（28H），接著的48位是每個(gè)器件唯一的序號(hào)，最后的8位是前56位的CRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)）碼；且有數(shù)據(jù)總線供電和外部供電（電源電壓范圍為3

18、.05.5V）兩種供電方式。單線式數(shù)字溫度傳感器DS18B20測(cè)溫范圍為-55125°C，精度為±2°C，而在-1085°C范圍內(nèi)，其精度為±0.5°C，其轉(zhuǎn)換時(shí)間與溫度分辨率設(shè)置組合關(guān)系如表2.1.1所示。圖2.4 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu) 表2.1 分辨率設(shè)置與轉(zhuǎn)換時(shí)間關(guān)系R1R2分辨率設(shè)置轉(zhuǎn)換時(shí)間(ms)009位93.750110位187.51011位3751112位750 DS18B20的測(cè)溫原理如圖2.5 所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響極小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨變化其振蕩頻率明

19、顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩呂來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將-55C所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1、溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被在-55C所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將圖2.5重新被裝入，計(jì)數(shù)器1重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。斜率累加器預(yù)

20、置減法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)比較器減到0預(yù)置低溫度系數(shù)振蕩器高溫度系數(shù)振蕩器減法計(jì)數(shù)器2減到0溫度寄存器圖2.5 DS18B20測(cè)溫原理2.2 水位檢測(cè)與控制所謂水位控制，是通過(guò)判定水位，實(shí)現(xiàn)當(dāng)鍋爐里實(shí)際水位低于預(yù)定的水位下限時(shí)自動(dòng)加水和當(dāng)實(shí)際水位高于設(shè)定的水位上限時(shí)自動(dòng)停水的功能，其控制過(guò)程如圖2.6所示。 水位傳感器數(shù)據(jù)處理執(zhí)行機(jī)構(gòu)圖2.6 水位控制過(guò)程方案一：用壓力傳感器檢測(cè) 用壓力傳感器來(lái)檢測(cè)鍋爐里的水位，需要機(jī)械輔助部件，而機(jī)械部件結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜。方案二：利用水的導(dǎo)電性檢測(cè)采用74LS04和74LS244芯片組成水位檢測(cè)電路，檢測(cè)原理如下：當(dāng)水箱中無(wú)水時(shí)，4個(gè)非門(mén)均被上拉電阻上拉成高電平，所以圖中

21、各“非”門(mén)輸出均為低電平。當(dāng)水位高于“非”門(mén)1的輸入探針時(shí)，由于水導(dǎo)電作用，使“非”門(mén)1的輸入變?yōu)榈碗娖?，所其輸出變?yōu)楦唠娖剑来祟?lèi)推。隨著位的上升，各“非”門(mén)輸出相繼為高電平。這里要注意的是上拉電阻不能選擇太，因?yàn)樗碾娮柙?00 kO左右，所以上拉電阻擇太小的話，將在水位升高時(shí)，無(wú)法把“非”門(mén)端拉成低電平。為了使單片機(jī)隨時(shí)能夠讀出當(dāng)前的水位情況，這里選用74LS244作為狀態(tài)輸入緩沖器。圖2.7 水位檢測(cè)電路2.3 單片機(jī)選擇單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、可靠性高、價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，而且種類(lèi)很多，可以有以下幾種方案。 方案一：采用8051作為小型開(kāi)水鍋爐控制系統(tǒng)的單片機(jī)8051片內(nèi)有4k

22、ROM，無(wú)需外接內(nèi)存和邏輯電路373，更能體現(xiàn)“單片”的簡(jiǎn)練。但是我們編寫(xiě)的程序無(wú)法自己燒寫(xiě)到其ROM中，只有將程序交芯片廠代我們燒寫(xiě)，并且是一次性的，今后我們和芯片廠都不能改寫(xiě)其內(nèi)容。方案二：采用AT89C51作為小型開(kāi)水鍋爐控制系統(tǒng)的單片機(jī)在眾多的51系列單片機(jī)中，要算ATMEL 公司的AT89C51更實(shí)用，因他不但和8051指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的4K程序內(nèi)存是FLASH工藝的，這種工藝的內(nèi)存用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫(xiě)，一般專(zhuān)為ATMEL AT89Cx 做的均帶有這些功能。顯而易見(jiàn)，這種單片機(jī)對(duì)開(kāi)發(fā)設(shè)備的要求很低，開(kāi)發(fā)時(shí)間也大大縮短。寫(xiě)入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密，這又很

23、好地保護(hù)了你的勞動(dòng)成果。何況，AT89C51目前的售價(jià)比8031還低，市場(chǎng)供應(yīng)也很充足。單對(duì)AT89C51來(lái)說(shuō)，在實(shí)際電路中可以直接互換8051或8751，替換8031只是第31腳有區(qū)別，8031因內(nèi)部沒(méi)有ROM，31腳需接地（GND），單片機(jī)在啟動(dòng)后就到外面程序內(nèi)存讀取指令；而8051、8751和AT89C51因內(nèi)部有程序內(nèi)存，31腳接高電平（VCC），單片機(jī)啟動(dòng)后直接在內(nèi)部讀取指令。也就是51芯片的31腳控制著單片機(jī)程序從內(nèi)部讀取還是從外部讀取，31腳接電源，程序從內(nèi)部讀取，31腳接地，程序從外部讀取。其它無(wú)須改動(dòng)。另外，AT89C51替換8031后因不用外內(nèi)存，不必安裝原電路的外內(nèi)存和3

24、73芯片。方案三：采用AT89S852作為小型開(kāi)水鍋爐控制系統(tǒng)的單片機(jī)單片機(jī)AT89S52是ATMEL公司在單片機(jī)AT89C51的基礎(chǔ)上推出的更新產(chǎn)品。 以前的開(kāi)發(fā)要用EPROM，需要編程器把程序?qū)懭隕PROM中。重新寫(xiě)入時(shí)，需要用紫外線燈（EPROM擦除器）擦除，擦完后還要校驗(yàn)，非常不便?，F(xiàn)在片內(nèi)帶有EEPROM的單片機(jī)AT89S52開(kāi)發(fā)起來(lái)真是方便多了，EEPROM既像靜態(tài)RAM那樣讀寫(xiě)簡(jiǎn)便，又在掉電時(shí)資料不會(huì)丟失的，大大簡(jiǎn)化應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。另外一般EPROM中的程序很容易被復(fù)制，OTP單片機(jī)可以把保密熔絲燒斷以保密，而有的EEPROM單片機(jī)有種“鎖”，使別人無(wú)法讀取其中的程序，若要讀，EE

25、PROM中原來(lái)的信息會(huì)自動(dòng)銷(xiāo)毀，就達(dá)到了保密的目的。目前很多單片機(jī)都支持在系統(tǒng)編程。8051系列單片機(jī)支持在系統(tǒng)編程的也很多，但大多數(shù)是支持通過(guò)PC機(jī)的串口對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程。這樣有四個(gè)不方便的地方：一是項(xiàng)目本身與PC機(jī)串行通信不方便；二是要增加1片MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片；三是有的芯片要按特定的步驟進(jìn)入下載模式，編程過(guò)程需要手工干預(yù)；四是有的芯片需要固件（定制的程序）的支持，如果不小心損壞了固件，則芯片的在系統(tǒng)編程功能也沒(méi)有了。而AT89S52可通過(guò)SPI接口在系統(tǒng)串行編程。經(jīng)過(guò)仔細(xì)比較，ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S52是一種比較理想的芯片。此芯片有如下特點(diǎn)： 與8051兼容； 內(nèi)含4KB的

26、Flash程序內(nèi)存； 可通過(guò)SPI接口在系統(tǒng)串行編程，與8051兼容； 串行編程時(shí)有自動(dòng)擦寫(xiě)周期，在調(diào)試大程序時(shí)可以分段下載，節(jié)約時(shí)間； 低電壓下載，無(wú)需12V編程電壓。2.4 顯示模塊用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)碼顯示應(yīng)具有顯示器件，顯示器件是人與開(kāi)水鍋爐控制系統(tǒng)溝通的重要媒介，目前比較常見(jiàn)的顯示器件有LED顯示模塊和LCD顯示模塊。方案一：采用LED顯示模塊在單片機(jī)系統(tǒng)中，通常用LED數(shù)碼顯示模塊來(lái)顯示各種數(shù)字或符號(hào)。由于它具有顯示清晰、性能好、亮度高、使用電壓低、光電轉(zhuǎn)換效能高、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)， 因此使用非常廣泛。圖2.8 八段數(shù)碼管結(jié)構(gòu)示意圖LED數(shù)碼顯示模塊又稱(chēng)七段數(shù)碼管，習(xí)慣上說(shuō)是七段，實(shí)際含小數(shù)

27、點(diǎn)是八段。八段LED顯示器由八個(gè)發(fā)光二極管組成，其結(jié)構(gòu)如圖2.4.1(a)所示?；?個(gè)長(zhǎng)條形的發(fā)光管排列成“日”字形，另一個(gè)圓點(diǎn)形的發(fā)光管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點(diǎn)用。它能顯示各種數(shù)字及部份英文字母。LED顯示器有兩種不同的形式：一種是八個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極都連在一起的，稱(chēng)之為共陽(yáng)極LED顯示器，其連接方式如圖2.4.1(b)所示；另一種是八個(gè)發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱(chēng)之為共陰極LED顯示器，其連接方式如圖2.4.1(c)所示。共陰和共陽(yáng)結(jié)構(gòu)的LED顯示器各筆劃段名和安排位置是相同的。當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的筆劃段發(fā)亮，由發(fā)亮的筆劃段組合而顯示的各種字符。八個(gè)筆劃段h、g、f、e、d、

28、c、b、a對(duì)應(yīng)于一個(gè)字節(jié)（八位）的D7、D6、D5、D4、D3、D2、 D1、D0，于是用八位二進(jìn)制代碼就可以表示欲顯示字符的字形代碼。方案二：采用LCD顯示模塊液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在各類(lèi)儀表和低功耗系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。只是其價(jià)格稍高于LED顯示模塊。根據(jù)顯示內(nèi)容可以分為字符型液晶，圖形液晶。根據(jù)顯示容量又可以分為單行16字，2行16字，兩行20字等。可以和單片機(jī)AT89S52直接接口。這是一種通用模塊。與數(shù)碼管相比該模塊有如下優(yōu)點(diǎn)：1.位數(shù)多，可顯示32位，32個(gè)數(shù)碼管體積相當(dāng)龐大了；2.顯示內(nèi)容豐富，可顯示所有數(shù)字和大、小寫(xiě)字母；3.程序簡(jiǎn)單，

29、如果用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，會(huì)占用很多時(shí)間來(lái)刷新顯示，而1602自動(dòng)完成此功能。圖2.9 1602指令碼綜上論證，本設(shè)計(jì)采用了LCD顯示模塊。3 硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.1 電路總體原理圖單片機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)小型開(kāi)水鍋爐控制系統(tǒng)的核心，他既是整個(gè)系統(tǒng)工作的控制器，又是資料的處理器。設(shè)計(jì)中DXP軟件進(jìn)行系統(tǒng)電路圖的設(shè)計(jì)與繪制，使用KEIL軟件，進(jìn)行程序的編寫(xiě)與調(diào)試，通過(guò)利用protues來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的模擬仿真，確保系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。單元電路分為單片機(jī)最小系統(tǒng)電路，水位監(jiān)測(cè)電路，溫度傳單器電路，溫度顯示電路，繼電器控制上水電路，繼電器控制加熱電路，按鍵和報(bào)警電路等模塊。具體電路如圖3.1所示。圖3.1

30、單片機(jī)系統(tǒng)控制電路圖3.2 溫度控制模塊DS18B20有三腳TO-92封裝和八腳SOIC封裝兩種，本設(shè)計(jì)所用的DS18B20為T(mén)O-92封裝。由于其輸出是數(shù)字信號(hào)，且是TTL電平，因此，使用非常方便。圖14以MCS51系列單片機(jī)為例，畫(huà)出了DS18B20與微處理器的典型連接。圖 圖3.5(a)外接電源方式 圖3.5(b)寄生電源方式3.5（b）中DS18B20采用寄生電源方式，其VDD和GND端均接地，圖3.5（a）中DS18B20采用外接電源方式，其VDD端用3V5.5V電源供電。本設(shè)計(jì)采用寄生電源方式，由單片機(jī)的P1.7口與DS18B20組成溫度檢測(cè)系統(tǒng)，具體電路如圖3.3所示。3.3 水

31、位檢測(cè)模塊水位檢測(cè)模塊由芯片74LS04和芯片74LS244及其附加電路組成。具體電路如圖3.6所示。四個(gè)探針?lè)謩e接在鍋爐連通器從下到上的四個(gè)位置，當(dāng)水位為0時(shí)，四個(gè)探針全被懸空，74LS04的四個(gè)輸入端全被上拉電阻拉成高電平，經(jīng)過(guò)非門(mén)之后變?yōu)榈碗娖剑俳?jīng)過(guò)緩沖芯片74LS244輸送給單片機(jī)。此時(shí)，單片機(jī)認(rèn)為水位為百分之零，并在液晶顯示屏上顯示。當(dāng)水位上升到探針1處時(shí)，由于水的導(dǎo)電性，使74LS04的A1輸入端為低電平，經(jīng)過(guò)非門(mén)之后變?yōu)楦唠娖?，再?jīng)過(guò)緩沖芯片74LS244輸送給單片機(jī)。此時(shí)，單片機(jī)認(rèn)為水位為百分之二十五，并在液晶顯示屏上顯示。以此類(lèi)推，單片機(jī)會(huì)依次檢測(cè)到的水位是百分之五十，百分

32、之七十五，百分之白。完成對(duì)水位的檢測(cè)。圖3.6 水位信號(hào)采集電路3.4 顯示模塊系統(tǒng)采用LCD1602液晶來(lái)作為溫度和水位的人機(jī)界面交流窗口，具體連接方式與電路如圖3.7所示。其中R3用來(lái)調(diào)節(jié)屏幕亮度。單片機(jī)通過(guò)信息采集和處理，把當(dāng)前溫度和水位分別顯示在LCD的第一行和第二行。3.5 執(zhí)行模塊小型開(kāi)水鍋爐控制系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)繼電器來(lái)控制加熱電熱絲和水泵來(lái)實(shí)現(xiàn)水位和水溫的自動(dòng)控制，具體加水控制電路如圖3.8所示。加熱控制類(lèi)似加水控制，不再贅述。3.6 電源模塊本控制系統(tǒng)采用5V直流穩(wěn)壓電源供電，即220V電壓經(jīng)變壓器降壓，然后整流、濾波，最后經(jīng)7860管穩(wěn)壓后給系統(tǒng)供電，從而實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電，如

33、圖3.9所示。圖3.7 1602液晶顯示電路圖3.8 執(zhí)行模塊（加水）原理圖圖3.9 電源模塊原理圖3.7 按鍵模塊三個(gè)控制按鍵用按鈕開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖3.10所示。標(biāo)“C”字母的按鍵用來(lái)使系統(tǒng)切換至溫度設(shè)置界面，進(jìn)入預(yù)設(shè)溫度狀態(tài)；當(dāng)再次按下改按鍵時(shí)，退出設(shè)圖3.10 按鍵模塊置界面，回到溫度顯示和水位顯示界面。標(biāo)“+”號(hào)的按鍵用來(lái)增加預(yù)設(shè)溫度。標(biāo)“-”號(hào)的按鍵用來(lái)減少預(yù)設(shè)溫度。這兩個(gè)按鍵的步進(jìn)值均為一攝氏度。3.8 元器件介紹3.1.1 單片機(jī)AT89S52 本設(shè)計(jì)采用AT89S52作為中央處理單元，它是是一個(gè)低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié) Fla

34、sh，256字節(jié)RAM，32 位 I/O 口線，看門(mén)狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許 RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 圖 3.1 單片機(jī)引腳圖VCC：供電電壓 GND：接地 P0 口：P0 口是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯電

35、平。對(duì) P0 端口寫(xiě)“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0 口也被作為低 8 位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0 具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash 編程時(shí)，P0 口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校時(shí)，需要外部上拉電阻。 P1 口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì) P1 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0 和 P1.2 分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)

36、輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如下表所示。 P2 口：P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì) P2 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR）時(shí)，P2 口送出高八位地址 P3 口：P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì) P3 端口

37、寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。RST: 復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，RST 腳持續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位?？撮T(mén)狗計(jì)時(shí)完成后，RST 腳輸出 96 個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無(wú)效。DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在 flash 編程時(shí)，此引腳（PR

38、OG）也用作編程輸入脈沖。一般ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE 脈沖將會(huì)跳過(guò)。PSEN:外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（PSEN）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng) AT89S52 從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，PSEN 在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN 將不被激活。EA/VPP:訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，EA 必須接 GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA 應(yīng)該接 VCC。在 flash 編程期間，EA 也接收 12 伏 V

39、PP 電壓。XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。3.1.2 溫度傳感器DS18B20本系統(tǒng)采用的是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器DS18B20，它可以把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號(hào)供單片機(jī)處理，采用單線接口，僅需一根口線與MCU相連，無(wú)需外圍元件。其突出優(yōu)點(diǎn)是:將被測(cè)溫度直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出。它在測(cè)溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面都比DS1820有所改進(jìn)。在解決各種誤差、可靠性和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化等方面，有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。（）寄生電源寄生電源由二極管VD1、VD2和寄生電容C組成。電源檢測(cè)電路用于判

40、定供電方式。寄生電源供電時(shí)，VDD端接地，器件從單線總線上獲取電源。在DS線呈低電平時(shí)，改由C上的電壓繼續(xù)向器件供電。該寄生電源有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：第一，檢測(cè)遠(yuǎn)程溫度時(shí)無(wú)需本地電源；第二，缺少正常電源時(shí)也能讀ROM。若采用外部電源VDD，則通過(guò)VD2向器件供電。（） 溫度測(cè)量原理 DS18B20測(cè)量溫度時(shí)使用特有的溫度測(cè)量技術(shù)。其測(cè)量電路框圖3.2所示。DS18B20內(nèi)部的低溫度系數(shù)振蕩器能產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號(hào)f0，高溫度系數(shù)振蕩器則將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)f。當(dāng)計(jì)數(shù)門(mén)打開(kāi)時(shí)，DS18B20對(duì)f0計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)門(mén)開(kāi)通時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。芯片內(nèi)部還有斜率累加器，可對(duì)頻率的非線性予以被償。測(cè)量結(jié)果存入溫

41、度寄存器中。一般情況下的溫度值應(yīng)為9位（符號(hào)點(diǎn)1位），但因符號(hào)位擴(kuò)展成高8位，故以16位被碼形式讀出，表3.1給出了溫圖3.2 DS18B20測(cè)溫原理度和數(shù)字量的關(guān)系。（）64位激光ROM64位ROM的結(jié)構(gòu)圖如圖3.3，開(kāi)始8位是產(chǎn)品類(lèi)型的編號(hào)（DS1820為10H），接著是每個(gè)器件的唯一的序號(hào)，共有48位，最后8位是前56位的CRC校驗(yàn)碼，這也是多個(gè)DS1820可以采用一線進(jìn)行通信的原因。主機(jī)操作ROM的命令有五種，如表3.2所示。表3.1 溫度和輸出數(shù)字的對(duì)應(yīng)關(guān)系溫度/數(shù)字輸出（二進(jìn)制數(shù)）數(shù)字輸出（十六進(jìn)制）+1250000 0111 1001 0000B07D0H+250000 0001

42、 1001 0001B0191H+0.50000 0000 0000 1000B0008H00000 0000 0000 0000B0000H-0.51111 1111 1111 1000BFFF8H-251111 1110 0111 0000BFE70H-551111 1100 1001 0000BFC90H圖3.3 64位ROM的結(jié)構(gòu)圖表3.2 存儲(chǔ)器操作命令指  令說(shuō)  明讀ROM（33H）讀DS1820的序列號(hào)匹配ROM（55H）繼讀完64位序列號(hào)的一個(gè)命令，用于多個(gè)DS1820時(shí)定位跳過(guò)ROM（CCH）此命令執(zhí)行后的存儲(chǔ)器操作將針對(duì)在線的所有DS1820搜ROM（

43、F0H）識(shí)別總線上各器件的編碼，為操作各器件作好準(zhǔn)備報(bào)警搜索（ECH）僅溫度越限的器件對(duì)此命令作出響應(yīng)（）高速暫存器它由便箋式RAM和非易失性電擦寫(xiě) EERAM組成，后者用于存儲(chǔ)TH、TL值。數(shù)據(jù)選寫(xiě)入RAM，經(jīng)校驗(yàn)后再傳給EERAM。便箋式EAM點(diǎn)9個(gè)字節(jié)，包括溫度信息（第1、2字節(jié)）、TH和TL值（3、4字節(jié)）、計(jì)數(shù)寄存器（7、8字節(jié)）、CRC（第9字節(jié)）等，第5、6字節(jié)不用。暫存器的命令共6條，見(jiàn)表3.3所列。在正常測(cè)溫情況下，DS1820的測(cè)溫分辨力為0.5，可采用下述方法獲得高分辨率的溫度測(cè)量結(jié)果：首先用DS1820提供的讀暫存器指令（BEH）讀出以0.5為分辨率的溫度測(cè)量結(jié)果，然后

44、切去測(cè)量結(jié)果中的最低有效位（LSB），得到所測(cè)實(shí)際溫度的整數(shù)部分Tz，然后現(xiàn)用BEH指令取計(jì)數(shù)器1的計(jì)數(shù)剩余值Cs和每度表3.3 DS18B20的存儲(chǔ)控制命令指 令說(shuō) 明溫度轉(zhuǎn)換（44H）啟動(dòng)在線DS1820做溫度A/D轉(zhuǎn)換讀數(shù)據(jù)（BEH）從高速暫存器讀9bits溫度值和CRC值寫(xiě)數(shù)據(jù)（4EH）將數(shù)據(jù)寫(xiě)入高速暫存器的第2和第3字節(jié)中復(fù)制（48H）將高速暫存器中第2和第3字節(jié)復(fù)制到EERAM讀EERAM（B8H）將EERAM內(nèi)容寫(xiě)入高速暫存器第2和第3字讀電源供電方式（B4H）了解DS1820的供電方式計(jì)數(shù)值CD?？紤]到DS1820測(cè)量溫度的整數(shù)部分以0.25、0.75為進(jìn)位界限的關(guān)系，實(shí)際溫度

45、Ts可用下式計(jì)算：Ts=（Tz-0.25）+(CD-Cs)/CD （1）3.1.3 固態(tài)繼電器SSR固態(tài)繼電器英文名稱(chēng)為Solid State Relay，簡(jiǎn)稱(chēng)SSR，它是一種性能優(yōu)越的新型無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)器件。其輸入端要求很小的控制電流，輸出回路采用雙向可控硅或大功率晶體管接通或斷開(kāi)負(fù)載電流。輸入與輸出之間采用光電耦合，通斷無(wú)可動(dòng)接觸部件，因此工作可靠，具有開(kāi)關(guān)速度快，無(wú)噪聲、壽命長(zhǎng)、體積小等特點(diǎn)。該電路采用的SSR的型號(hào)是MOC3063。該電路由輸入恒流控制電路、光電耦合隔離電路和輸出功率開(kāi)關(guān)電路三部分走成。該類(lèi)型的固態(tài)繼電器的輸出功率開(kāi)關(guān)由兩只雙向可控硅并聯(lián)擔(dān)任，負(fù)載電流可高達(dá)90A。輸入

46、控制電壓可在3V32V間的范圍變化。4 軟件設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)總體軟件流程圖 系統(tǒng)總體軟件流程圖如圖4.1所示。系統(tǒng)初始化之后進(jìn)入while循環(huán)，然后依次進(jìn)入按鍵掃描函數(shù)、LCD界面顯示函數(shù)、水位控制函數(shù)、加熱控制函數(shù)。圖4.1系統(tǒng)主流程圖開(kāi)始初始化水位控制函數(shù)按鍵掃描LCD1602狀態(tài)界面顯示函數(shù)加熱控制函數(shù)control_flag=0？LCD1602設(shè)置界面顯示函數(shù)NOYES進(jìn)入while(1)循環(huán)4.2 溫度顯示部分溫度部分程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20的測(cè)量溫度值，溫度測(cè)量每1S進(jìn)行一次。其程序流程圖見(jiàn)圖4.。YNYN圖4.2 DS18B20溫度部分流程圖調(diào)

47、用顯示子程序初次上電？讀出溫度值溫度計(jì)算處理顯示資料刷新發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令返回1S到？初始化4.3 按鍵控制部分按鍵控制模塊，通過(guò)判斷由單片機(jī)P0口是否檢測(cè)有按鍵按下，來(lái)進(jìn)入LCD修改界面修改設(shè)定溫度，其軟件流程圖如圖4.6所示。Flag=0Flag標(biāo)志位加1Control鍵是 否按下？Flag>=2?LCD1602界面修改函數(shù)YNNY進(jìn)入子程序返回圖4.3 按鍵控制函數(shù)流程圖5 仿真與調(diào)試?yán)胮rotues軟件進(jìn)行仿真，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，如圖5.1，系統(tǒng)能夠正常顯示當(dāng)前鍋爐狀態(tài)，在第一行顯示當(dāng)前溫度，第二行顯示當(dāng)前水位。當(dāng)按下圖中S1按鍵時(shí)，LCD1602進(jìn)入溫度設(shè)置界面，如圖5.2，

48、按下S2按鈕一次可實(shí)現(xiàn)設(shè)置溫度加一攝氏度。按下S3按鈕一次可實(shí)現(xiàn)設(shè)置溫度減一攝氏度。當(dāng)再次按下S1按鍵時(shí)，系統(tǒng)重新恢復(fù)圖5.1界面。在完成仿真之后進(jìn)行電路板的焊接與調(diào)試，如圖5.3所示。經(jīng)調(diào)試，各項(xiàng)功能均能夠很好的實(shí)現(xiàn)，包括溫度的控制和水位的自動(dòng)調(diào)節(jié)。圖5.1 溫度與水位顯示界面仿真圖圖5.2 溫度設(shè)置顯示界面仿真圖圖5.3 焊接實(shí)物圖結(jié) 論本設(shè)計(jì)介紹了基于單片機(jī)的小型開(kāi)水鍋爐系統(tǒng)，采用單片機(jī)AT89S52作為控制器，使系統(tǒng)既能滿足精度要求，又能兼顧顧客的價(jià)格需要。該系統(tǒng)主要體現(xiàn)了對(duì)水溫和水位的兩路控制，采用數(shù)字溫度傳感器和74LS04探針對(duì)水位監(jiān)測(cè)，用LCD1602作為顯示模塊，界面清晰直觀

49、，溫度按鍵控制靈敏。使系統(tǒng)硬件大為簡(jiǎn)化，系統(tǒng)動(dòng)作準(zhǔn)確，提高了資源的利用率，大有推廣應(yīng)用的價(jià)值。由于該系統(tǒng)是針對(duì)無(wú)壓力熱水鍋爐的設(shè)計(jì)，但如果是壓力熱水鍋爐，其壓力控制部分也是至關(guān)重要的。壓力控制可采用機(jī)械重位式而無(wú)需電子線路控制。由于該系統(tǒng)的場(chǎng)合不確定，干擾信號(hào)也不一樣，在抗干擾方面的努力，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守工作，減小操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約人力資源。致 謝對(duì)于這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)和撰寫(xiě)，最需要感謝的是我的指導(dǎo)老師岳老師。她在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中都給了我充分的幫助與支持，她不僅耐心的幫我指出論文中的不足之處，而且還對(duì)論文改進(jìn)提出了很多寶貴的建議，是她對(duì)我自始至終的指導(dǎo)下，我的論文設(shè)計(jì)才得以順利完成。在

50、此借論文之際，表示由衷的感謝與敬意！還要感謝大學(xué)幾年各科的指導(dǎo)老師的教導(dǎo)，是他們?cè)谶@四年來(lái)對(duì)我的培養(yǎng)，使我學(xué)到了基礎(chǔ)知識(shí)，只有在這些知識(shí)的基礎(chǔ)上，我才能使自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)順利完成；感謝我大學(xué)四年來(lái)所有幫助我關(guān)心我的老師和同學(xué)，謝謝他們所付出的的辛勤勞動(dòng)和幫助。參 考 文 獻(xiàn)1魏慶濤.單片機(jī)在爐溫控制中的應(yīng)用J.現(xiàn)代電子技術(shù)，2006，7，119-1202李小玲.傳感器與檢測(cè)技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用J .現(xiàn)代電子技術(shù)，2006，1，121-1223劉星平.基于PLC及其網(wǎng)絡(luò)的智能爐溫控制系統(tǒng)J.電氣應(yīng)用，2006.3 20-224張洪潤(rùn)，張亞凡.傳感技術(shù)與應(yīng)用教程M.清華大學(xué)出版社，20055

51、李光飛，樓然苗.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)M.北京航空航天大學(xué)出版社，20046金偉正.單線數(shù)字溫度傳感器的原理及用M.電子工業(yè)出版社，20007松井邦彥日著，梁瑞林 譯.傳感器實(shí)用電路設(shè)計(jì)制作M .科學(xué)出版社，20058李 明，徐向東.用容錯(cuò)技術(shù)提高鍋爐控制系統(tǒng)的可靠性J.清華大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，(39)3，88-919Leonhard W.Control of Electrical DrivesM.Springer-Verlag,198510王永平，陳建華.基于S7200PLC的高性能電熱鍋爐控制系統(tǒng)J.儀表技術(shù)與傳感器，2002，(3)26-2811吳春旺，陳 霞.鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)設(shè)

52、計(jì)J.電工技術(shù)，2006，3，71-7212MEATON.Controller tuning methods for industrialboilersJ.Industrial Electronics Society,2000,2(26):1457-1462.13楊 智，明麗萍,呂雪艷.21世紀(jì)燃?xì)忮仩t在中國(guó)的發(fā)展前景J.鍋爐制造，2001，714宋書(shū)中，葛 玻.通用型工業(yè)過(guò)程控制器及在溫控中的應(yīng)用J.電氣自動(dòng)驗(yàn)化，2000，6，34-3615袁希光等.傳感器技術(shù)手冊(cè)M.北京國(guó)防工業(yè)出版社,198616張洪潤(rùn)，張亞凡.傳感技術(shù)與應(yīng)用教程M.清華大學(xué)出版社，200517南京傲屹電子有限公司.AT

53、命令手冊(cè),EB/OL, 2009附錄一：系統(tǒng)整體電路圖若需要請(qǐng)聯(lián)系作者：郵箱1583544046歡迎參考，嚴(yán)禁全本抄襲，否則一切后果自行承擔(dān)，作者保留對(duì)本作品的版權(quán)第 49 頁(yè)附錄二：程序 #include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit DQ=P33;/ds18b20與單片機(jī)連接口sbit alarm=P36;/蜂鳴器與單片機(jī)連接口sbit jidian1=P37;/水位控制繼電器與單片機(jī)連接口sbit jidianqi2 = P10;sbit RS=P20;sbit RW=P21;sbit EN=P22;sbit control = P16;sbit add_key = P17;sbit sub_key = P34;uchar control_flag = 0;uint wendu = 350;unsigned char code str1="T:"unsigned char str2="C: