电厂省煤器出口温度测量系统设计.doc

课 程 设 计  目录 1设计目的和要求 1 2设计内容 2 2.1总体设计 2 2.2工作原理分析 2 2.2.1 热电偶测温原理 2 2.2.2调理电路原理 3 2.2.3单片机原理 4 2.2.4 A/D0809转换原理 5 3原理图设计 8 3.1测温和放大电路的原理图 8 3.2单片机最小系统设计 8 3.3 ADC0809转换图设计 9 3.4 键盘电路设计 9 3.5 整体框图设计 10 3.6总的电路图设计 11 4系统软件设计 12 图13 报警设置流程图 13 5设计心得和体会 16 参考文献 17 附录1单片机程序 18 附录2 整体电路图 20 附录3 上位机原理图 21 1设计目的和要求 目的： 1．提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力。2．了解并掌握 3．掌握。1．2．3．LabVIEW、C++ Builder、VB等）。 2设计内容 2.1总体设计 随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。这次课程设计以单片机为控制核心,由温度传感器热电偶测温原理测得省煤器出口温度，并且经过信号处理电路的处理，送给单片机进行数模转换，继而进行远传，上位机处理后进行显示。从而构成电厂锅炉省煤器出口水温检测系统的整体设计。该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间，进行实时显示省煤器出口温度。系统设计了相关的硬件电路和相关应用程序。硬件电路主要包括热电偶测温的信号处理电路、单片机的信号处理电路、A/D转换电路以及通讯模块电路等。用户通过按键设定温度上下限报警后，当前水温经过温度传感器测量并送给单片机, 单片机经过PID算法校正后输出信号控制, 最终对水温进行一下调节。 2.2工作原理分析 2.2.1 热电偶测温原理 将两种不同材料的导体 A 和 B 串接成一个闭合回路，当两个接点 1 和 2 的温 度不同时，如果 T ＞ T 0 （如上图 12-1热电效应）， 在回路中就会产生热电动势， 在回路中产生一定大小的电流，此种现象称为 热电效应 。热电动势记为 EAB ，导体 A 、 B 称为热电极。接点 1 通常是焊接在一起的， 测量时将它置于测温场所感受被测温度，故称为测量端（或工作端，热 端）。接点2 要求温度恒定，称为参考端（或冷端）。 图1热电偶原理 热电效应:导体 A 和 B 组成的热电偶闭合电路在两个接点处分别由eAB (T) 与 eAB (T0 )两个接触电势 ，又因为 T ＞ T0 ，在导体 A 和 B 中还各有一 个温差电势。所以闭合回 路总热电动势 EAB (T,T0 ) 应为接触电动势和温差电势的代数和，即：闭合回路总热电动势.对于已选定的热电偶，当参考温度恒定时，总热电动势就变成测量端温度 T 的单值函数，即 EAB ( Ｔ , T 0 )= f ( T ) 。这就是热电偶测量温度的基本原理。在实际测温时，必须在热电偶闭合回路中引入连接导线和仪表。如果热电偶的两根热电极由两种均质导体组成，那么，热电偶的热电动势仅与两接点的温度有关，与热电偶的温度分布无关； 如果热电极为非均质电极，并处于具有温度梯度的温场时，将产生附加电势，如果仅从热电偶的热电动势大小来判断温度的高低就会引起误差。 2.2.2调理电路原理 实际电路中，从热电偶输出的信号最多不过几十毫伏（30mV），且其中包含工频、静电和磁偶合等共模干扰，对这种电路放大就需要放大电路具有很高的共模抑制比以及高增益、低噪声和高输入阻抗，因此宜采用测量放大电路。测量放大器又称数据放大器、仪表放大器和桥路放大器，它的输入阻抗高，易于与各种信号源匹配，而它的输入失调电压和输入失调电流及输入偏置电流小，并且温漂较小。由于时间温漂小，因而测量放大器的稳定性好。由三运放组成测量放大器，差动输入端R1和R2分别接到A1和A2的同相端。输入阻抗很高，采用对称电路结构，而且被测信号直接加到输入端，从而保证了较强的抑制共模信号的能力。A3实际上是一差动跟随器，其增益近似为1。测量放大器的放大倍数为：AV=V0/（V2-V1），AV=Rf/R[1+(Rf1+Rf2)/RW]。在此电路中，只要运放A1和A2性能对称(主要指输入阻抗和电压增益)，其漂移将大大减小，具有高输入阻抗和共模抑制比，对微小的差模电压很敏感，适宜于测量远距离传输过来的信号，因而十分易于与微小输出的传感器配合使用。RW是用来调整放大倍数的外接电阻，在此用多圈电位器。 图2 调理电路 2.2.3单片机原理 单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等