储粉仓粉位高度控制系统

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1、冻M电力*橹课程设计说明书学生：学号：学院：自动化工程学院班级：题目：储粉仓粉位高度控制系统指导教师：职称:2015年6月2日目录一、设计方案1二、工作原理错误！未定义书签。2.1流程框图错误 沬定义书签。 2.2工作原理错误！未定义书签。三、硬件设计错误！未定义书签。3.1传感器错误！未定义书签。3.2 单片机电路设计33.2.1 AT89C51功能及引脚分布3振荡方式的选择5复位电路的设计63.3 AD转换电路的设计63.3.1 ADC0809主要信号引脚的功能73.3.2 ADC0809与AT851单片机的连接7转换数据的传送83.4键盘输入电路的设计93.4.1 按键去抖9键盘扫描方法

2、103.5数显输出电路的设计11四、软件设计部分错误味定义书签。4.1原理图的绘制错误!未定义书签。4.2流程图的设计错误!未定义书签。五、参考文献 错误!未定义书签。1.设计方案利用单片机为控制核心，设计一个对锅炉煤粉粉位进行监控的系统。根据监 控对象的特征，要时检测煤粉的粉位高度，并与开始预设定值做比较，由单片机 控制固态继电器的开断进行粉位的调整， 最终达到粉位的预设定值。检测值若高 于上限设定值时，要求报警，断开继电器，控制送粉器停止送粉；检测值若低于 下限设定值，要求报警，开启继电器，控制送粉器开始送粉。现场实时显示测量 值，从而实现对煤粉粉位的监控。2.1流程框图图1锅炉粉位自动控

3、制系统工作流程框图2.2工作原理基于单片机实现的液位控制器是以 AT8C951芯片为核心，由键盘、数码显示、 A/ D转换、传感器，电源和控制部分等组成。工作过程如下：煤粉粉位位发生 变化时，由测量粉位的传感器 ZNZC煤粉仓重锤料位计测出，并转化为 4-20MA 标准信号送入A/ D转换器，A/ D转换器把模拟信号变成数字信号量，由单片机 进行实时数据采集，并进行处理，根据设定要求控制输出，同时数码管显示粉位 高度。通过键盘设置粉位高、低和限定值以及强制报警值。该系统控制器特点是 直观地显示粉位高度，可任意控制粉位高度。3.硬件设计液位控制器的硬件主要包括由传感器（带变送器）、单片机、键盘电

4、路、数码 显示电路、A/ D转换器和输出控制电路等。3.1传感器ZNZC重锤式料位计主要用于测量料仓及各种储料罐中的物料高度 ，使用户可靠 的掌握料仓中的料位.可用来测量各种复杂环境料仓的料位，包括粉状，颗粒状及 块状物料等介质广泛应用于化工，食品，冶金，水电，水泥，塑料，采矿及其他工业领 域.。总览重锤式料位计由机械传动部分，仪表控制部分，探测锤三部分组成。特点 设计结构新颖，功能强大.可实现24小时自动测量。表1 ZNZC传感器参数参考操作条件环境温度：-5C+60C最小介质密度：300g/L（更小密度需定制）最小测量时间间隔：测量高度5m3m测量高度10m6m测量高度20m12m测量高度

5、30m18m机械传动部分测量围:最大30m测量精度：土 0.08m测量速度:0.15m/s钢丝绳直径：2mm钢丝绳材质：304不锈钢 探测锤重量：2Kg整机重量:30Kg仪表控制部分供电电压:AC220V,50Hz 功耗:75W信号输出：420mA显示:4位LCD重量:3Kg图1 ZNZC弓I脚图3.2单片机电路设计3.2.1 AT89C51功能及引脚分布本次课程设计基于AT89C5单片机，AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可 擦除只读存储器的低电压，高性能 CMOS位微处理器，俗称单片机。AT89C2051 是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存 储器

6、可以反复擦除100次。该器件采用ATME高密度非易失存储器制造技术制造， 与工业标准的MCS-5指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CP和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATME的AT89C5是一种高效微控制器。AT89（单片机为很 多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。引脚分布如下图 所 示：PDIPP1OLPI.1LPI.3C PLJC 一4 匚P1.5-CP.*CPI./C nsrrr (RJCCOFS.Ot COCgi EP 匚 liNTm P3JEPS.iE CTOJF3N 匚R3.5 匚 迺亘虚匚 (RWPS.rrKIW 1 匚OND匚 vec POjOIAMO1 POP

7、 (AD1J Hwao PD 冷(AD30 PO4 (AIM1 POA (AMI po J tADJj H tAPP吐匕西g PEH ra.7 pm 帥 J P2S |AgJ R2.5殴1旳 pa皆i謝 P2ri (AH 1 P22 10)TLP2.1 IAS图3.2.1 AT89C51及引脚分布VCC供电电压。GND接地。P0口： P0口为一个8位漏级开路双向I/O 口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1 口 的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它 可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH进行校验时，P0输出原

8、码，此时P0外部必须被拉高。P1 口： P1 口是一个部提供上拉电阻的8位双向I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL门电流。P1 口管脚写入1后，被部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉 为低电平时，将输出电流，这是由于部上拉的缘故。在 FLASH程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。P2口: P2口为一个部上拉电阻的8位双向I/O 口，P2口缓冲器可接收，输出4 个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被部上拉电阻拉高，且作为输入。并 因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于部上拉的缘故。 P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，

9、P2 口输出地 址的高八位。在给出地址“ 1”时，它利用部上拉优势，当对外部八位地址数据 存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的容。P2 口在FLASH程和校验 时接收高八位地址信号和控制信号。P3口: P3口管脚是8个带部上拉电阻的双向I/O 口，可接收输出4个TTL门电流。 当P3口写入“ 1”后，它们被部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外 部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL ）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C5的一些特殊功能口，如下表所示：管脚备选功能P3.0 RXD （串行输入口）P3.1 TXD （串行输出口）P3.2 /INTO （外部中断0）P

10、3.3 /INT1 （外部中断1）P3.4 T0 （记时器0外部输入）P3.5 T1 （记时器1外部输入）P3.6 /WR （外部数据存储器写选通）P3.7 /RD （外部数据存储器读选通）P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RS脚两个机器周期的高电平 时间。ALE/PROG当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASHY程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存

11、储器时，将 跳过一个ALE永冲。如想禁止ALE勺输出可在SFR8E地址上置0。此时，ALE只有 在执行MOV，MOV指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理 器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个 机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN言号 将不出现。/EA/VPP:当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH， 不管是否有部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将部锁定为RESET当/EA端保 持高电平时，此间部程序存储器。在FLASH编程期间，此

12、引脚也用于施加12V编程 电源（VPP。XTAL1反向振荡放大器的输入及部时钟工作电路的输入。XTAL2来自反向振荡器的输出。振荡方式的选择 本次设计用到的是部振荡方式，这种方式下在X1和X2两端跨接石英 晶体及两个电容，如下图所示，这样就和部的反响放大器构成稳定的 自己振荡器。电容C1和C2通常取30pF,可稳定频率并对正当频率有微调作用。接线图如下:XTAL2XTA11GNC图部振荡方式复位电路的设计复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。图

13、1所示的RC复位电 路可以实现上述基本功能，图3为其输入-输出特性。但解决不了电源毛刺（A点） 和电源缓慢下降（电池电压不足）等问题 而且调整RC常数改变延时会令驱动能 力变差。左边的电路为高电平复位有效右边为低电平 Sn为手动复位开关Ch可避 免高频谐波对电路的干扰。电路图如下：图复位电路3.3 AD转换电路的设计本次课程设计使用AD专换器件是ADC0809 ADC080是8路模拟信号的分时采 集，片有8路模拟选通开关，以及相应的通道抵制锁存用译码电路，其转换时间 为100卩s左右，ADC080芯片为28引脚为双列直插式封装，其引脚分布图如下：AD0809引脚图巩SZ砂叫叫IN.-INS 氓

14、 码一 START EOC一% CE CLOCK 一性tefl GND 图3.33.3.1 A/DC0809主要信号引脚的功能IN7IN0模拟量输入通道ALE地址锁存允许信号。对应ALE上跳沿，A B C地址状态送入地址锁 存器中。STAR转换启动信号。STAR上升沿时，复位ADC0809 STAR下降沿时启 动芯片，开始进行A/D转换；在A/D转换期间，STAR应保持低电平。本信号有时 简写为ST.A B C地址线。通道端口选择线，A为低地址，C为高地址，引脚图中 为ADDA ADD和 ADDC其地址状态与通道对应关系见表 9-1。CLK时钟信号。ADC080的部没有时钟电路，所需时钟信号由

15、外界提供， 因此有时钟信号引脚。通常使用频率为 500KHZ勺时钟信号EOC转换结束信号。EOC=0正在进行转换；EOC=1转换结束。使用中该 状态信号即可作为查询的状态标志，又可作为中断请求信号使用。DDb数据输出线。为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接 相连。D0为最低位，D7为最高OE输出允许信号。用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数 据。OE=0输出数据线呈高阻；OE=1输出转换得到的数据。Vcc+5V电源。Vref 参考电源参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼近的基准。其典型值为 +5V（Vref（+）=+5V, Vref（-）=-5V）.3.3.2 A/DC0809与AT851单片机的连接电路连接主要涉及两个问题。一是8路模拟信号通道的选择，二是A/D转换完成后转换数据的传送。ADC080与AT89C5单片机的连