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1、摘要本系统以单片机SST89E564为核心，设计了一个用于对冲天炉中温度的高精度自动调控和对料位、风压及风量等指标进行检测并显示的数据采集控制系统。在总结分析数据采集系统的基本构成、种类及其特点的基础上，本着方便、实用、可靠及经济等设计原则，详细介绍了将单片机数据采集应用到冲天炉中的具体实现步骤，设计开发了基于单片机SST89E564的数据采集系统。该系统能够对冲天炉传送过来的四路15V的模拟量进行采集，并对其进行监控，以判断冲天炉的当前工作状态是否正常，并在必要时给出相应的报警信息。此外，该系统配有能实时显示数据采集结果的LED显示器模块同时为了满足数据处理和传输的需要，系统还留出了串行通信
2、接口，可以通过RS-232C总线将采集到的数据发送到PC机显示和处理。数据的运算和处理都是由单片机SST89E564调用不同的多字节浮点数子程序来实现的。本设计当中，子程序主要有四字节浮点数加法、乘法、除法等。本系统借助51单片机集成开发环境MedWin来进行编程和离线仿真，这使得设计开发过程变得更方便、快捷。关键词：冲天炉，数据采集，单片机AbstractThis system bases on SST89E564 microcontroller. I have designed data collection system that it is used for regulating an
3、d controling temperature ,detecting feed place and wind pressure and measure. For the proper of the convenience, practical and dependable and economic etc, this paper designs principle in tallying up to analyze data collecting the system based on constitute, the foundation between category and its c
4、haracteristics. This paper detailed introduces the actually procedure of the single machine data to apply to the cupola. And design the data system based on single chip SST89E564.This system can collect 1-5v four-way simulation transmits by chongtian stove, it is also be supervised and gives as occa
5、sion arise to report to the police the information homogonously. In addition, this system has the LED display mold correspondence. .In order to satisfying the needs of data andling and transfer, the system has designed the serial communication interface, and it can ransmit the frequency to personal
6、computer by way of RS-232C bus. These accurate data handlings are all realized by the different multibyte float-point number broutines of SST89E564 microcontroller. In this design, subroutines chiefly have four bytes floating number addition, multiplication and division etc. This system proceeds to
7、weave the distance with off-line imitate true with the help of 51 single chip gather development environment MedWin.It makes the design evelopment process become more convenient and fast.Key Words：cupola、data collecting、single-chip目录摘 要 .IAbstract.II目 录 .III第一章 引言3第二章 数据采集系统的发展概况52.1 数据采集系统的基本概念52.2
8、 数据采集系统的基本构成52.3 数据采集系统的种类及其特点62.4 数据采集系统的发展趋势8第三章 系统设计方案选择93.1 方案选择93.1.1 模数转换电路93.1.2 微控制电路11第四章 系统硬件原理及设计144.1 硬件设计的主要步骤154.2 关键器件说明164.2.1 SST89E564164.2.2 ADC0809194.2.3 8279214.3 单片机模块电路224.3.1 时钟电路234.3.2 复位电路234.3.3 数据存储器电路244.3.4 地址分配244.4 光电隔离电路254.5 电源电路264.6 模/数转换电路264.7 人机交互部分电路284.7.1
9、键盘显示接口电路284.7.2 串行通讯接口电路29第五章 系统软件原理及设计305.1 软件设计的主要步骤305.2 软件主程序315.3 0809中断子程序325.4 键盘中断子程序335.5 显示中断子程序335.6 串行通讯子程序36第六章 系统的抗干扰及可靠性设计386.1 数据采集系统中的常见干扰现象386.2 数据采集系统常用的抗干扰措施39第七章 系统的主要性能指标41致谢42参考资料43附录 系统完整电路图44附录 单片机源程序清单45第一章 引言进入20 世纪90 代年，随着科技的发展和各行各业的激烈竞争，铸造业开始采用新技术、新材料和新设备，来增强自身的竞争能力。冲天炉熔
10、炼控制是获得优质铁水及铸件的必要条件。因此铸造工作者一直在不懈地研究冲天炉熔炼控制技术，来提高熔炼控制水平，促进铸造业发展。控制科学产生于本世纪30 年代，已经经历了60 年的发展历程。在上个世纪4060 年代，是经典控制理论发展阶段，但投入使用的较少。在6070 年代，由于计算机技术的发展，为求解高阶微分方程提供了方便，因而出现了现代控制理论。这两种控制理论都必须建立精确的数学模型。本世纪70 年代末，控制技术发展的新方向为“智能控制”，它研究和模拟人类智能活动及其控制与信息传递过程的规律，研制具有模仿人的智能控制系统。目前，世界各国铸铁熔炼仍以冲天炉为主，而且将来很长时期内仍将广泛地存在。
11、这是因为冲天炉熔炼效率高，生产成本低和适应性强，能大量使用价格低的废铁、废钢，可以连续生产。这些优点巩固了它在铸铁熔炼中的地位。多年来全世界各国都在大力发展冲天炉熔炼技术。冲天炉由前炉、后炉和送风系统三大部分组成的。后炉是主体，主要操作有加料口处加燃料于炉体底部，再加入铁料和溶剂，炉内燃料燃烧，并从风口处向炉内送风等。燃烧产生的热量使铁料融化成铁水。前炉是用于盛放铁水的，并可开炉出铁。后炉的铁水是通过“过桥”流入前炉的。若要提高铸件质量，铁水的温度是一个关键的因素，为了能做到对温度的调控，需要对料位、风压及风量等指标进行实时的检测和控制，这就需要把这些连续变化的物理量变成相应的数字量送入计算机
12、内进行加工，处理；反之，也需要将计算机计算结果的数字量转为连续变化的模拟量，用以控制，调节相对应的执行机构，实现对被控对象的控制，这就需要用到数据采集系统。第二章 数据采集系统的发展概况2.1 数据采集系统的基本概念在现代工业控制、自动检测技术及信号处理中，数据是指现场采集来的电压、电流、压力、流量、温度和角度等信号，此外还包括一些开关量信号。在微型计算机应用于智能化仪器仪表、信号处理和工业自动化等过程中，都存在着模拟量的测量与控制问题即将温度、压力、流量、位移及角度等模拟量转变为数字信号，再收集到微型机上进一步予以显示、处理、记录和传输，这个过程即称作“数据采集”2。相应的系统即为微机数据采
13、集系统。2.2 数据采集系统的基本构成一个典型的数据采集系统应该具备如下三部分:（1）数据采集器包括多路开关MUX、测量放大器IA、采样保持器及模数转换器等。可将多个现场模拟信号逐个采样再量化成为数字信号后送往微型计算机(单片机)。典型的数据采集器硬件框图如图2-1所示。 多路模拟开关模拟通道1模拟通道2模拟通道N.测量放大器采样保持器数模转换器 CPU控制逻辑图2-1 数据采集器原理框图（2）微机接口电路用来传送数据采集系统运行所需要的数据、状态信息以及控制信号等。（3）数模转换器将微机输出的数字信号再转换为模拟信号，以实现系统要求控制任务。一般将包含模数转换器和数模转换器的数据采集系统也称
14、为模拟输入与输出系统。可以从数字信号处理的观点来理解数据采集的全过程3:从输入端输入的模拟信号(时间、幅值均在连续范围内取值)，首先经过一个连续时间的预采样滤波器，由采样器每隔T秒读出一次数据，再由模数转换器转化为二进制数码，即微机可接受的数字信号。信号的采样脉冲应做得很窄，以便在脉冲空余时间可以进行多路复用。在微机输出端，利用数模转换器，可将数字信号再转换为模拟信号。在此转换过程中，二进制数首先转换为连续时间脉冲。脉冲之间空隙则利用“再建滤波器”填充恢复平滑。2.3 数据采集系统的种类及其特点一般的数据采集系统可分为四类：1、基于通用微型计算机(比如PC机)的数据采集系统这种系统主要功能是将
15、采集来的信号经过外部的采样和A/D转换后的数字信号通过接口电路送入微机内进行处理，然后再显示处理结果或经过D/A转换输出。它主要有以下几个特点：(1)系统较强的软、硬件支持。通用微型计算机系统所有的软、硬件资源都可以用来支持系统进行工作。(2)具有自开发能力。(3)系统的软硬件的应用/配置比较小，系统的成本较高，但二次开发时，软硬件扩展能力较好。(4)在工业环境中运行的可靠性差，对安放的环境要求较高，程序在RAM中运行，易受外界干扰破坏。2、基于单片机的数据采集系统它是由单片机及其一些外围芯片构成的数据采集系统，是近年来微机技术快速发展的结果，它具有如下特点:(1)系统不具有自主开发能力。因此，系
