锅炉水位仪设计锅炉水位仪设计.doc

内容提要 本文主要设计了一种基于单片机的锅炉液位控制系统，它以AT89S51单片机作为核心控制器，通过AT89S51单片机，电位器式传感器和模数转换器，数码管显示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. 本系统在设计中主要有水位检测、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液位控制。主要用液位传感器检测液位，用三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MOC3041双向可控硅来控制水泵的开关，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，即是否需要开启水泵，来实现对液位的控制,从而实现单片机自动控制液位的目的。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：AT89S51单片机,液位控制，显示，报警 目录 第一章 绪论 1 1.1锅炉液位控制的背景 1 1.2锅炉液位控制国内外发展概况 2 1.2.1国内发展概况 2 1.2.2国外发展概况 2 1.3本课题研究目的及意义 3 1.4 系统简介 3 第二章.主要芯片介绍 5 2.1单片机STC89C52介绍 5 2.1.1 STC89C52单片机的外部引脚说明 5 2.1.2 STC89C52RC单片机的中断系统 7 2.1.3 选择使用STC89C52RC的原因 9 2.2芯片74LS164介绍 9 2.2.1 74LS164的引脚图及引脚功能： 10 2.2.2 74LS164的内部功能图 10 2.2.3 74LS164的真值表 11 2.2.4 74LS164有如下特点： 11 2.3 模数转换器A/D0809 12 2.3.1 ADC0809的逻辑结构 12 2.3.2 ADC0809 的通道选择 12 2.3.3 ADC0809的引脚图及各引脚作用 13 2.4 温度传感器DS18B20 14 2.4.1 DS18B20的内部结构及管脚图 14 2.4.2 DS18B20技术性能描述 15 2.4.3 DS18B20的温度处理过程 16 2.5 LED数码管显示 17 2.5.1 LED数码管显示器的结构 18 2.5.2 LED数码管显示器的显示段码 18 2.5.3 LED显示器的参数 19 第三章．锅炉液位控制的硬件设计 21 3.1系统硬件设计的总体方案及框图 21 3.1.1系统硬件设计总体方案 21 3.1.2 系统设计的总体框图 21 3.2 键盘控制电路设计 22 3.3 复位电路设计 23 3.4 显示电路的设计 24 3.4.1静态显示 24 3.4.2 动态显示 25 3.4.3 该设计中显示电路的选择 25 3.5 液位控制电路的设计 26 3.5.1 液位控制电路的工作原理及液位控制状态图 26 3.5.2 液位控制的控制电路 27 3.5.3 液位控制中的“虚假水位” 28 3.6 测温电路及温度传感器的选择 31 3.6.1 温度传感器的选择 31 3.6.2 温度检测电路 32 第四章.软件设计及试验运行结果和讨论 33 4.1 系统的软件设计 33 4.2试验调试及运行结果 34 4.2.1硬件调试 34 4.2.2软件调试 35 4.2.3 软硬件实时调试 35 4.2.4系统实际调试结果 36 4.3试验中遇到的问题及讨论 36 论文小结 38 致谢 40 参考文献 41 附录一 设计程序清单 42 附录二 电路原理图 51 附录三 硬件实物图 52 第一章 绪论 1.1本课题研究目的及意义 在现代社会中，随着工业的发展，居民生活区的集中热力供应量的需求也越来越大，蒸汽锅炉的容量不断提高，对操作过程要求更加严格，锅炉的液位控制直接影响人们自身和设备的安全。液位过低可能使锅炉出现干烧现象，液位过高又会使锅炉蒸汽压力过高，发生危险，传统的液位控制不能进行远距离的集中控制，自动化程度低，调节精度差等缺点，且单靠人工操作已不能适应，控制系统改造的必要性随着科学技术的不断进步,被控对象越来越复杂,人们对控制精度的要求不断提高。由于被控对象和过程的非线性、时变性,多参数间的强耦合、随机干扰等因素,使得建立被控对象的精确数学模型变得很困难。在这些复杂的系统面前,传统的控制方法无法满足控制精度,而且系统稳定性差。更好地对锅炉进行自动化控制，同时随着单片机技术，自动控制技术的迅速发展，利用单片机及其外围芯片实现锅炉液位控制已经成为可能，而且也成为一种发展的趋势，单片机不仅有体积小，安装方便，功能较齐全等优点，