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1、基于单片机的锅炉温度控制系统的设计摘 要在对目前采暖需求状况广泛调查的基本上，结合工程实际需要，针对小型家用燃气锅炉的特点，研制开发了基于MCS-51单片机的小型家用燃气锅炉温度控制系统，旨在使用燃煤锅炉集中采暖时所遇到的锅炉温度不易控制，改善家庭采暖的控制方式，提高采暖的经济性。运用 Protel99se电路设计软件，对智能控制器的电源电路、复位电路、时钟电路、报警电路、LCD液晶显示电路以及控制器的核心温度采集电路进行了设计。电源采用三端集成稳压器W7800 (W7900)系列元件7805,交流220 v电压转换为单片机所需要的5V电压；运用AT89S51作为控制器的核心器件；运用集成电路
2、温度传感器DS18B20测量锅炉水温;将测量的水温与设定值比较，单片机此外使用LCD液晶显示屏显示水位的上下限值、目前水位、预先设定的温度报警值和目前采集的温度值。当温度超过设定的报警温度值，系统会发出报警声音，同步关闭锅炉燃烧器。等待温度降到下限值，这时就可以重新锅炉燃烧器通电，继续加温，如此反复监控温度。这样就可以节省能源，提高能源的使用率。针对系统的规定和特点，在上述硬件电路及实现措施的基本上，运用汇编语言，设计了基于单片机的锅炉温度控制系统。控制软件重要涉及温度和温度采集子程序、水位控制程序、键盘扫描子程序和LCD液晶显示子程序等。通过对温度和水位的测试，可以发现所设计的控制系统可以满
3、足设计规定，达到了预期的效果。核心词：单片机；LCD；燃气锅炉；温度控制；DS18B20Microcontroller-based design of the boiler temperature control systemABSTRACTAccording to the market demand and the characteristics of domestic heating, this paper develops MCU intelligence controller for the minor gas-fired boiler which is domestic heatin
4、g equipment on the basis of investigation of heating demand widely. The research purpose is to change the inconvenience of temperature control bring by using coal fired boiler for centralized heating, to increase economics of heating.The software called Protel99se for circuit designed is used to dev
5、elop the hardware of the controller. The hardware includes the power supply circuit, the reset circuit,the clock circuit, the alarm circuit, the LCD display circuit, and the temperature collection which is the core of this controller. The three-pin integrated-circuit voltage regulator W7800 (7900) s
6、eries component 7805 is used for the power supply. The Atmel AT89S51 chip is the core chip of the controller. The integrated temperature sensor DS18B20 is used to measure water temperature in boiler. The key circuit is used to set the alerm temperature and analog water in or out. In addition, LCD is
7、 used to display water level bound, current water level, temperature alerm value by presupposition and current temperature. When water level beyond its bound or when current temperature beyond its alerm value, the system gives an alerm and makes boiler burner off. When water temperature is down, the
8、 system releases alerm and makes boiler burener on. The system does it again and again.So the system can save energy and improve energy utilization rate. Aim at the demand and characteristic of the system, on the basis of these hardware and implement method, using assemble language, system designs b
9、oiler temperature control system design based on singlechip. This software includes temperature and water level monitor main program, temperature collection subprogram, analoy water in and out subprogram, keyboard scan subprogram, LCD display subprogram etc. Use practicality to validate systems depe
10、ndability and stability, and the system can operate successfully.Keywords:MCU; Liquid Crystal Display; Gas boiler; Temperature control;DS18B20目录1 绪论11.1课题背景及研究意义11.2系统的总体设计思想22 系统方案论证及工作原理42.1 设计方案论证42.2 系统构造框图42.2.1重要器件的选择62.2.2 锅炉辅助器件选择63 硬件电路设计83.1 主电路83.2 单片机选择设计93.3 单片机最小系统113.3.1时钟电路设计113.3.2
11、复位电路123.4温度检测电路设计及温度传感器选择123.4.1 DS18B20简介123.4.2温度采集电路143.5 温度控制电路设计143.6 水位控制电路153.6 显示电路设计173.7 报警电路设计213.8 稳压电源电路设计223.9按键电路设计224 系统软件设计244.1主流程图设计244.2中断程序程序254.3 DS18B20温度采集子程序设计254.4 LCD液晶显示子程序设计27总 结28致 谢29参照文献30附 录31附件A:总程序311 绪论1.1 课题背景及研究意义锅炉是一种热能转换设备，由锅和路两大主体和保证其安全经济持续运营的附件，仪表附属设备，自控和保护系
12、统构成，水在锅（锅筒）中不断被炉里燃料燃烧释放出来的能量加热，温度升高并产生带压蒸汽，由于水的沸点随压力的升高而升高，锅是密封的，水蒸气在里面的膨胀受到限制而产生压力形成热动力（严格的说锅炉的水蒸气是水在锅筒中定压加热至饱和水再汽化形成的）作为一种能源广泛使用。锅炉广泛用于生产和生活之中。中小型锅炉作为供暖设备用于提供热水，取暖方面得到了广泛应用。目前，取暖多采用集中供暖方式。集中供暖，一般都是按一种采暖季每平方（建筑面积）来收费的，对北方地区来说，天气比较冷，需要供暖时间长，应当集中供暖省钱。指集中集团式供暖的一种形式。从能源运用方面讲，集中供暖一次性投资大，运营费用高，无论与否需要，暖气始
13、终全天供热，因楼层不同而导致温度不均，若遇到供暖偏热，居民只有开窗降温，使珍贵的能源白白挥霍。 这种供暖方式从原理上而言，效率较高。集中供暖的锅炉大多数是燃媒锅炉，锅炉燃烧时污染大，已经带来了严重的环境污染问题。由于这些顾客采用集中取暖，给个别顾客带来不便的缺陷。基于这种状况，近年来采用以天然气，液化石油气为燃料的中小型燃气锅炉具有高效、环境污染小，发热量大甚至无污染等特点，受到普遍欢迎。特别在国外，燃气锅炉目前已得到了普遍应用。家用燃气锅炉常用的是套管式燃气锅炉、板换式燃气锅炉、冷凝式燃气锅炉。随着科技的发展以及多种客观条件的具有，生活采暖用燃气锅炉的应用也必将得到进一步的发展与推广。随着燃
14、料不断补给，燃料充足，都市燃气管网逐渐完善，燃气使用率逐渐会提高。市场经济的发展与开放，国有公司享有国家能源补贴的取消，住房逐渐私有化，供热管网费、采暖费所有由个人支付。会有越来越多的人放弃集中供热方式而采用分散采暖方式。而小型家用燃气锅炉的使用作为集中供暖的一种较好补充或替代它必将被越来越多的人关注和选用成为趋势。目前市场上家用燃气锅炉为进口，价格高，售后服务不够完善，不利于燃气锅炉的推广使用，研制燃气锅炉的公司亦相对较少。因此研制开发小型家用燃气锅炉就具有现实的意义与客观的市场价值。本设计将结合小型家用燃气锅炉实际的需要，运用MCS-51系列单片机为核心器件构成温度控制系统，采用温度采集技
15、术，通过运营和分析研究，以期对的结识和全面理解运用单片机实现温度采集技术在过程控制中的应用。1.2 系统的总体设计思想目前，世界计算机市场上浮现了专门用于工业控制的单片机系列产品，单片机以其体积小、重量轻、功耗低、价格便宜、功能强的特点，在工业控制的实践中得到越来越广泛的应用单片机不仅可以实现多种常规的控制，还可以根据被控对象的特性，充足运用控制理论的最新研究成果，采用更完善的控制方式，以获得更好的控制效果。目前，由于家用锅炉属于批量生产，并且每台锅炉需要一套完整的控制系统，针对这些特点，特别从产品成本角度出发，以MCS-51为核心器件构成的控制系统是比较抱负的选择。此外，MCS-51系列单片
16、机运算能力、完备的控制功能、加上完善的外部接口电路，对中小型锅炉控制系统完全可以胜任。在外围芯片选用时，尽量选用典型的、易于扩展和替代的芯片和电路，并本着节省成本的思想。选用基于单总线的数字温度传感器DS18B20和LCD液晶显示屏。DS18B20温度传感器采用美国DALLAS公司生产的DS18B20可组网数字温度传感器芯片封装而成，具有耐磨耐碰，体积小，使用以便，封装形式多样，合用于多种狭小空间设备数字测温和控制领域；LCD液晶显示屏为平面超薄的显示设备，它由一定数量的彩色或黑白像素构成，放置于光源或者反射面前方。液晶显示屏功耗很低，因此倍受工程师青睐，合用于使用电池的电子设备。它的重要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。它们两者与单片机的接口比较简朴，并且编程强度不
