基于单片机液位锅炉控制系统

《基于单片机液位锅炉控制系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机液位锅炉控制系统（17页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、 基于单片机液位锅炉控制系统（电路硬件部分）专业名称测控技术与仪器班级学号 学生姓名指导教师 宋爱娟16 目录一、前言.32、 系统的工作原理.42.1 系统组成.42.2 装置说明.42.3 工作原理.4三、硬件设计.53.1硬件总体说明.53.2输入通道设计.63.3输出通道设计.74、 软件设计.84.1工作流程.94.2程序设计.105、 程序清单. 115.1 键盘显示子程序清单.115.2 键盘扫描子程序清单.115.3 报警子程序清单.135.4 INTO中断服务程序清单.145.5 数据采集子程序清单.145.6 中断服务程序清单.145.7 主程序清单.156、 参考文献.1

2、6七、课设总结.17八、附录.18 基于单片机液位锅炉控制系统一、前言 锅炉液位控制的稳定与否，是关系到生产安全的重要原因之一。液位太高，容易使供出的蒸汽带水，高温高速的蒸汽水珠会损坏工艺设备，而液位太低，就会造成锅炉水烧干的危险，可见如何将锅炉液位较好的稳定在一个波动比较小的位置上将是我们研究的重点，基于此我们设计了一套稳定的锅炉液位控制系统。图1是我们常见的锅炉控制系统： 图1 锅炉液位控制 我们考虑到基于单片机的液位测量装置具有测量准确、重复性好、功耗低、使用寿命长的特点，是广泛采用的技术。通过我们小组的学习和讨论，我们在基于单片机的液位测量装置基础上，扩展实时监控、数据采集、液位校准等

3、功能，从而能够通过科学的方法将液位测量与统计科学结合，合理调度水资源，降低能源消耗。本系统介绍了单片机进行锅炉液位控制工作原理、硬件设计和软件设计，该装置由80C51单片机、四片电位器式传感器、8位AD转换器ADC0809、双向可控硅驱动电路、电磁阀等组成能够可靠的完成锅炉液位自动控制。本文介绍的锅炉液位控制设计，确保了水位自动控制装置可靠运作，当水罐液位低时，可以变送器反馈调节，打开电磁阀，向锅炉里注水；当液位过高时，液位传感器检测到高于报警值，发出液位报警，并将数值发送到数码管，同时相应的执行器关闭电磁阀或减小进水量，从而达到设定的液位值，图2为常见的过程控制系统方框图： 图2 过程控制系

4、统方框图 二、系统的工作原理2.1系统组成 本装置主要有有80C51、四片电位式传感器、AD转换器ADC0809、双向可控硅等电路组成，此外还要键盘、显示电路、报警输出电路等，它们的原理方框图如图3所示。报警显示键盘 电磁阀执行机构 单片机 给定值r eADC0809 传感器 锅炉 图3 系统原理方框图2.2 装置说明 本装置主要涉及液位控制，在锅炉整个工作过程中，还有温度、压力等需要，只需要再安装一个温度传感器和压力传感器即可。四片电位器式传感器分别安装在锅炉的四个水位处，即极低水位、低水位、高水位和极高水位，以此来采集液位信号。2.3 工作原理 该液位控制系统实现的功能是：当液位低至给定的

5、液位时，启动电磁阀对锅炉进行加水，同时丹麦泵正常工作指示灯，呈红色，表明水泵正常工作；当液位高至给定液位时停止水泵对锅炉进行加水，水泵正常工作指示灯不亮，表明水泵停止工作；一旦由于某种原因，液位低于低水位时，仍没有启动水泵进行加水，则达到极低水位时，再次启动水泵进行加水，并进行报警；同样，达到极高水位时，停止泵进行加水，并进行报警；操作人员听到报警，消除报警，急停锅炉工作，并对锅炉参数进行修正。极高水位和极低水位对锅炉起到了保护作用。 它的工作原理是：首先，有电位式传感器每隔五秒钟对水位对水位进行采样，并输出05V的模拟信号，在经过A/D转换器变成相应的数字信号，送入到AT89S51单片机进行

6、数据处理。单片机经过运算后测得液位值HX，与设定值(极低液位H1、低液位H2、高液位H3、极高液位H4)四个设定值进行比较；1、 若HX=H1，则表示此时液位达到极低液位，启动报警器报警。2、 若HX=H4，则表示此时液位达到极高液位，启动报警器报警。3、 若HX=H2，则表示此时液位达到低液位，启动丹麦泵供水，水泵指示灯亮，呈红色。4、 若HX=H3，则表示此时液位达到高液位，关闭丹麦泵，水泵指示灯不亮。5、 若H2<HX<H3，则表示此时液位正常，水位指示灯亮，呈红色。注：如果报警器启动后，设有报警消除按钮，消除报警；有手动和自动转换按钮；有急停按钮，在任何情况下可以停止锅炉工

7、作，也可以关闭电源启动按钮。三、 硬件设计3.1 硬件总体说明 单片机的系统硬件电路图如图4所示： 图4 电路主题部分 本系统以80C51单片机为核心，它有4K的可编程制度储存器EPROM，因此没必要再外扩展EPROM，这样可以利用P1.0口作为按键输入口，输入口接有中断式独立式按键电路，向单片机输入命令、功能切换，可以对单片机进行人工干预；另外对串行输入口P3.0扩展接口，使用移位寄存器作为锁存或输入信号的接口，可以方便的扩展并行输入口，这种方法不占用片外地址，便于操作适合于速度较慢、适时性要求不高的场所，它是利用一片74LS165与51单片机的3根端口线相连，可扩展8根并行输入线，在电位器

8、式传感器采集信号，A/D转换器转换信号，将信号输入到此接口，如图5所示： 80C51P1.0P3.0P3.1 74LS165D0D1D2 S/LD3 D4 QHD5D6 CLKD7 SER ADC 0809四路传感器驱动电路 图5 串行输出口扩展结构框图由于输出接口比较多，可扩展一片8255可编程接口芯片，利用指令设置各口的工作方式，8255内部有三个并行的8位I/O接口，分别为A口、B口、C口，8255是8位芯片，有8位数据线，数据线接于51单片机的P0接口，可以用于实现8255与51单片机的数据传输，需要注意的一点是，使用8255芯片时，首先要对它初始化，也就是对8255的3个端口的工作方

9、式预先设置，扩展口接有4位74LS164驱动显示器，并有一个报警器（用来极低水位，极高水位的报警）和三个发光二极管指示灯（用来电源显示、水泵上水显示、水位显示），并行输出口接有双向可控硅驱动电路，来控制电机启动停止。3.2 输入通道设计 该部分主要完成对液位信号的采集、转换工作，分别由电位器式传感器和A/D转换器ADC0809完成。电位器式传感器结构简单，价格便宜，用在此有非常大的优势。A/D转换器ADC0809，它是采用CMOS工艺制成的8位8通道逐次逼近式模数转换器，可实现8路模拟信号的分时进行转换，可用单一电源供电，此时模拟电压输入范围为05V，无需调零和满刻度调整；三态锁存输出，低功耗

10、型。经过采集、转换信号，将转换器输出的8位数字信号输入到扩展的并行输入口线。在过程控制和智能化仪表中通常是微控制器进行适控制和数据处理的，为实现人机对话，键盘是个必不可少的功能装置，所以输入通道接有独立式按键电路，向单片机输入数据、传送命令、功能切换，可以对单片机进行人工干预。 图6 键盘电路部分 如图所示为电路中的键盘电路，这是简单的键盘电路，各个键盘相互独立，每个按键独立的与一根数据输入线相连接，其中两路是中断方式，任何一个按键按下时通过门电路都会向CPU申请中断，在中断的服务程序中，读入P1.0口的值，从而判断是哪一个按键被按下；另外六路为查询方式，在平时，所有的数据输入线都通过上拉电阻

11、被连接成高电平，当任何一个按键被按下时与之连接的数据输入线将被拉成低电平，要判断是否有按键被按下，只要用位处理指令即可。对按键是否被按下，需要用软件消除抖动的方法，以消除按键在闭合时和断开瞬间所伴随有一连串的抖动所带来的不稳定因素以及不利的影响。这种键盘的优点是结构简单、使用方便，但随着键盘增加所占用的I/O口线增加。在使用键盘不多的单片机系统中，使用这种键盘非常方便。3.3 输出通道设计 在输出通道中，有显示电路、报警输出电路、驱动电路等，但最重要的是通知水泵启动停止的双向可控硅驱动电路，下面我们着重介绍双向可控硅驱动电路MOC3041电路。 过去，我们在设计输出通道时往往选用继电器，但由于