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1、吉林电子信息职业技术学院 毕业设计论文 题 目 基于单片机的锅炉液位自动调节系统 姓 名 官安廷 专业班级 生产过程自动化技术 指导教师 梁 玉 文 完成时间 2010 年 6 月 II 摘 要 本文主要设计了一种锅炉液位控制器 它以 8051 作为控制器 通过 8051 单片机 压力传感器和模数转换器等硬件系统和软件设计方法实现具有液位检测报警和控制双 重功能 同时也具有压力报警和显示控制的功能 并对液位和压力值进行显示 本系统是基于单片机的水暖锅炉控制 在设计中主要有水位检测 温度检测 压 力检测 按键控制 水位控制 显示部分 故障报警等几部分组成来实现供暖控制 主要用水位传感器检测水位
2、用光纤温度传感器来检测水温 用六个控制按键来实现 按健控制 用三位 7 段 LED 显示器来完成显示部分 用变频器来控制循环泵的转速 用压力传感器检测锅炉内部压力 并且通过模数转换把这些信号送入单片机中 把这 些信号与单片机中内部设定的值相比 以判断单片机是否需要进行相应的操作 即是 否需要开启补水泵 来实现对液面的控制 从而实现单片机自动控制液面的目的 本设 计用单片机控制易于实现锅炉液位 温度和压力的控制 而且有造价低 程序易于调试 一部分出现故障不会影响其他部分的工作 维修方便 等优点 关键词 锅炉 8051 单片机 模数转换 水位控制 自动控制 III Boiler Iiquid Le
3、vel Control System ABSTRACT Have introduced a kind of automobile muti function warning apparatus based on single chip microcomputer It can guard against the oil pressure of the lubricate system atmospheric pressure of the braking system temperature of the cool system tyre owing to press and the thie
4、f of automobile and to carry out automatic detection and sends out the alarm signal when discovering unusual conditions Have elaborated the design ideological hardware composition and software train of thought of the alarm system The systemic design bases controller of CMS water heating of a boiler
5、it mostly makes up of measuring water level measuring a water temperature controlling a keys press controlling a water temperature controlling water level controlling circulate controlling pressure showing a part giving an alarm order to realize heating controller the design adopts Single Chip Micro
6、computer to control boiler heating It mostly uses a temperature sensor to measure water temperature uses water level sensor to measure water level uses a transducer to control cycle pump s rotate speed uses five keys press to control key press uses three light emitting diodes display to finish a dis
7、play parts uses a transducer to control rotate speed of cycle pump uses a press transducer to measure press in the boiler It sends those signals to SCM through modulus and hold those signals to compare with enactment in the SCM to judge whether SCM need to carry through relevant operation namely whe
8、ther it needs to open a fan whether it needs to turn on a water pump whether it needs to quicken rotate speed of a cycle pump and so on Consequently it finishes an aim of SCM auto controller The design makes use of the SCM to control boiler which is easy to realize boiler heating it is cheap to manu
9、facture it is easy to debug its procedure When a part is in trouble it does not infect others and it is convenience to mend it is widely to use many of areas Key words Boiler 8051 Single chip microcomputer Digital to analogue changes water level control Auto control IV 目 录 摘摘 要要 ABSTRACTABSTRACT 第一章
10、第一章 前言前言 1 1 1 1 课题背景 1 1 2 国内外研究的现状 2 1 3 使用单片机实现供暖锅炉温度控制的优点 2 1 4 研究方案及预期结果 2 1 4 1 系统的建立 3 1 4 2 系统总体方案 3 1 4 3 设计的研究进程 4 第二章第二章 系统硬件设计系统硬件设计 5 5 2 1 核心芯片 8051 单片 机 6 2 2 液位传感器设计 9 2 3 DAC0832 D A 转换器和 ADC0809 A D 转换 器 10 2 3 1 D A 转换基本原理及特征 11 2 3 2ADC0809 转换芯片 13 2 4 键盘及显示接口 14 2 5 报警装置 16 第三章第
11、三章 传感器的选择设计传感器的选择设计 17 17 3 1 液位传感器的选择 17 3 1 1 光电式传感器 17 3 1 2 光电式传感器的基本特征 20 3 2 温度式传感器的选择 21 3 3 压电式传感器的设计 23 3 3 1 压电效应和陶瓷压电式传感器选取 23 3 3 2 压电式传感器的测量电路 24 第四章第四章 软件的设计软件的设计 27 27 4 1 单片机源程序 28 V 4 2 水位检测主程序 29 4 3 水位检测子程序 31 第五章第五章 结论结论 34 34 致谢致谢 35 35 参考文献参考文献 36 36 1 第第 1 1 章章 前前 言言 1 1 课题背景
12、目前我国的燃烧锅炉的数量众多 我国现有中 小型锅炉 30 多万台 每年耗媒量占 我国原煤产量的四分之一 目前大多数工业锅炉仍处于能耗高 浪费大 环境污染严重 的生产状态 国家在第 10 到第 11 个五年计划的科技创新指南中 对光电一体化 资源 与环境 新能源与高效节能的指导性课题中明确指出 需要自动化程度高 节能潜力大 提高安全系数 减轻劳动强度 价格低的新型测控装置 要求节约率达到百分之 5 以 上 装置投资的回收期在 1 年以内 采暖锅炉为 3 年以内 如小型链条式工业锅炉用的 是新型测控装置 因此这个课题有现实的意义且市场的前景良好 锅炉微机控制 是近年来新开发的一项新技术 它是微型计
13、算机软件 硬件 自动 控制 锅炉节能等几项技术紧密结合的产物 工业锅炉采用的是微机控制和原有的仪表 控制 微机控制有以下明显优势 1 直观而集中的显示锅炉各运行参数 能显示液位 压力 温度状态 2 在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的控制值 并修改系统的控制 参数 可以方便的改变液位 压力 温度的上限 下限 3 提高锅炉的热效率 采用计算机控制后热效率可以比以前提高百分之 5 到百分之 10 据统计 120 吨的锅炉 全年平均负荷为百分之 70 左右 以平均热效率提高百分之 5 计算 全年节约 800 吨 4 锅炉系统中包含鼓风机 引风机和给水泵等大功率电动机 由于锅炉本身特性和 选
14、型的因素 这些风机大部分不会满负荷输出的 原有的方式采用阀门和挡板控制流量 浪费非常严重 通过对鼓风机 引风机和给水泵进行微机控制可以平均节电达到百分 之 30 到百分之 40 左右 5 作为锅炉控制系统装置 其主要任务是保证锅炉的安全 稳定 经济运行 减少 劳动人员的劳动强度 采用计算机控制的锅炉系统有十分周到的安全机制 可以置多点 的声光报警和自动连锁停炉 杜绝人为疏忽造成的重大事故 综合以上的种种优点可以预见采用计算机控制系统是行业的大势所趋 单片机是 在一块芯片上集成了一片微型计算机所需的 CPU 存储器 输入 输出等部件 单片机 自问世以来 性能不断提高和完善 体积小 速度快 功耗低
15、的特点使它的应用领域日 益广泛 一般 工业控制系统的工作环境差 干扰强 利用单片机控制就能克服这些缺点 因 此单片机在控制领域得到广泛的应用 使用单片机控制锅炉是很好的选择 1 2 国内外研究的现状 2 目前我国在单片机测控装置研究 生产 应用中 取得了很大的成绩 总结了很多 经验 但是各行业仍处于发展期 经调查 更多科研究所在这方面开展的工作更看重的是 理论和算法 数年来这方面的研究的论文较多 着重生产实际的很少 在上海 新型的单 片机测控装置与系统研究的生产基础较雄厚 在生产过程中需要新型的测控装置与系统 因 此在不断的努力研究与开发 上海的工程技术研究人员更着重的是生产实际研究 对理 论
16、 算法和成果的论文较少 深圳在研制新型的测控装置与系统领域也比较有成就 尽 管与其他国家比较尚有差距 但是 深圳的高校 研究院所的最大的特点就是实际 与生 产实际应用项目无关的问题基本不去考虑 主要考虑选取什么材料 测控什么物理量 优 点是什么 与机器设备的通讯接口等等 一些发达国家在单片机新型系统研究 制造和应用上 已积累了很多经验 奠定了 基础 进入了国际市场 我国在新型测控装置与系统研究 制造 应用和经验上 与其 他发达国家相比还存在差距 但是我国的研究人员已经克服很多困难 并在不断的摸索 中前进 有望在相关领域赶上甚至超过发达国家的技术水平 这是发展趋势 1 3 使用单片机实现锅炉液位控制的优点 使用单片机实现锅炉液位控制具有较高的实用价值和稳定性好等特点 采用高亮 二极管和光敏三级管所组成的液位传感器测量水位 可有效保证水位的自动控制 保 证水质无污染 能更好地对锅炉进行自动化控制 测量温度时采取光电耦合器 实现光 电隔离 避免了工作人员在现场进行检测操控 方便了人员对液位系统的控制 控制方便 且系统稳定性能好 采用压力传感器对压力进行测控 采取压电陶瓷传感器 可大大简 化设
