毕业设计锅炉液位控制系统

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毕业设计(论文)目录摘要………………………………………………………………………………ⅠAbstract……………………………………………………………………………Ⅱ1前言……………………………………………………………………………11.1课题背景………………………………………………………………………11.2国内外研究的现状……………………………………………………………21.3使用单片机实现供暖锅炉温度控制的优点…………………………………21.4研究方案及预期结果………………………………………………………31.4.1系统的建立…………………………………………………………………31.4.2系统总体方案………………………………………………………………31.4.3设计的研究进程……………………………………………………………42系统硬件设计…………………………………………………………………52.1核心芯片8051单片机………………………………………………………52.2液位传感器设计……………………………………………………………82.3DAC0832D/A转换器和ADC0809A/D转换器…………………………102.3.1D/A转换 基本原理及特征………………………………………………112.3.2ADC0809转换芯片………………………………………………………122.4键盘及显示接口………………………………………………………………142.5报警装置……………………………………………………………………153传感器的选择设计……………………………………………………………173.1液位传感器的选择……………………………………………………………173.1.1光电式传感器……………………………………………………………17 毕业设计(论文)3.1.2光电式传感器的基本特征………………………………………………193.2温度式传感器的选择………………………………………………………223.3压电式传感器的设计………………………………………………………233.3.1压电效应和陶瓷压电式传感器选取……………………………………233.3.2压电式传感器的测量电路………………………………………………254软件的设计……………………………………………………………………285技术经济分析…………………………………………………………………346结论……………………………………………………………………………35致谢………………………………………………………………………………36参考文献…………………………………………………………………………37附录A译文……………………………………………………………………38附录B外文摘要………………………………………………………………42 毕业设计(论文)摘要本文主要设计了一种锅炉液位控制器，它以8051作为控制器，通过8051单片机，压力传感器和模数转换器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，同时也具有压力报警和显示控制的功能,并对液位和压力值进行显示。本系统是基于单片机的水暖锅炉控制，在设计中主要有水位检测、温度检测、压力检测、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供暖控制。主要用水位传感器检测水位，用光纤温度传感器来检测水温，用六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，用变频器来控制循环泵的转速，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，即是否需要开启补水泵，来实现对液面的控制,从而实现单片机自动控制液面的目的。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：锅炉;8051单片机;模数转换;水位控制;自动控制 毕业设计(论文)AbstractHaveintroducedakindofautomobilemuti_functionwarningapparatusbasedonsinglechipmicrocomputer.Itcanguardagainsttheoilpressureofthelubricatesystem、atmosphericpressureofthebrakingsystem、temperatureofthecoolsystem、tyreowingtopressandthethiefofautomobile,andtocarryoutautomaticdetection,andsendsoutthealarmsignalwhendiscoveringunusualconditions.Haveelaboratedthedesignideological、hardwarecompositionandsoftwaretrainofthoughtofthealarmsystem.ThesystemicdesignbasescontrollerofCMSwaterheatingofaboiler,itmostlymakesupofmeasuringwaterlevel,measuringawatertemperature,controllingakeys-press,controllingawatertemperature,controllingwaterlevel,controllingcirculate,controllingpressure,showingapart,givinganalarmordertorealizeheatingcontroller,thedesignadoptsSingle-ChipMicrocomputertocontrolboilerheating.Itmostlyusesatemperaturesensortomeasurewatertemperature,useswaterlevelsensortomeasurewaterlevel,usesatransducertocontrolcyclepump’srotatespeed,usesfivekeys-presstocontrolkey-press,usesthreelight-emittingdiodesdisplaytofinishadisplayparts,usesatransducertocontrolrotatespeedofcyclepump,usesapresstransducertomeasurepressintheboiler.ItsendsthosesignalstoSCMthroughmodulus,andholdthosesignalstocomparewithenactmentintheSCMtojudgewhetherSCMneedtocarrythroughrelevantoperationnamely,whetheritneedstoopenafan,whetheritneedstoturnonawaterpump,whetheritneedstoquickenrotatespeedofacyclepumpandsoon.Consequently,itfinishesanaimofSCMauto-controller.ThedesignmakesuseoftheSCMtocontrolboilerwhichiseasytorealizeboilerheating,itischeaptomanufacture,itiseasytodebugitsprocedure.Whenapartisintrouble,itdoesnotinfectothersanditisconveniencetomend,itiswidelytousemanyofareas.Keywords：Boiler;8051Singlechipmicrocomputer;Digital-to-analoguechanges;waterlevelcontrol;Auto-control 毕业设计(论文)1前言1.1课题背景目前我国的燃烧锅炉的数量众多,我国现有中、小型锅炉30多万台,每年耗媒量占我国原煤产量的四分之一,目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态。国家在第10到第11个五年计划的科技创新指南中,对光电一体化、资源与环境、新能源与高效节能的指导性课题中明确指出:需要自动化程度高、节能潜力大、提高安全系数、减轻劳动强度、价格低的新型测控装置。要求节约率达到百分之5以上,装置投资的回收期在1年以内,采暖锅炉为3年以内。如小型链条式工业锅炉用的是新型测控装置。因此这个课题有现实的意义且市场的前景良好。锅炉微机控制,是近年来新开发的一项新技术,它是微型计算机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物,工业锅炉采用的是微机控制和原有的仪表控制,微机控制有以下明显优势:1)直观而集中的显示锅炉各运行参数,能显示液位、压力、温度状态。2)在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的控制值,并修改系统的控制参数,可以方便的改变液位、压力、温度的上限、下限。3)提高锅炉的热效率,采用计算机控制后热效率可以比以前提高百分之5到百分之10,据统计,120吨的锅炉,全年平均负荷为百分之70左右,以平均热效率提高百分之5计算,全年节约800吨。4)锅炉系统中包含鼓风机、引风机和给水泵等大功率电动机,由于锅炉本身特性和选型的因素,这些风机大部分不会满负荷输出的,原有的方式采用阀门和挡板控制流量,浪费非常严重。通过对鼓风机、引风机和给水泵进行微机控制可以平均节电达到百分之30到百分之40左右。5)作为锅炉控制系统装置,其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行,减少劳动人员的劳动强度。采用计算机控制的锅炉系统有十分周到的安全机制,可以置多点的声光报警和自动连锁停炉,杜绝人为疏忽造成的重大事故。 毕业设计(论文)综合以上的种种优点可以预见采用计算机控制系统是行业的大势所趋。单片机是在一块芯片上集成了一片微型计算机所需的CPU、存储器、输入、输出等部件。单片机自问世以来,性能不断提高和完善,体积小、速度快、功耗低的特点使它的应用领域日益广泛。一般,工业控制系统的工作环境差,干扰强,利用单片机控制就能克服这些缺点,因此单片机在控制领域得到广泛的应用,使用单片机控制锅炉是很好的选择。1.2国内外研究的现状目前我国在单片机测控装置研究、生产、应用中,取得了很大的成绩,总结了很多经验,但是各行业仍处于发展期,经调查,更多科研究所在这方面开展的工作更看重的是理论和算法,数年来这方面的研究的论文较多,着重生产实际的很少。在上海,新型的单片机测控装置与系统研究的生产基础较雄厚,在生产过程中需要新型的测控装置与系统,因此在不断的努力研究与开发。上海的工程技术研究人员更着重的是生产实际研究,对理论、算法和成果的论文较少;深圳在研制新型的测控装置与系统领域也比较有成就,尽管与其他国家比较尚有差距,但是,深圳的高校、研究院所的最大的特点就是实际,与生产实际应用项目无关的问题基本不去考虑,主要考虑选取什么材料,测控什么物理量,优点是什么,与机器设备的通讯接口等等。一些发达国家在单片机新型系统研究、制造和应用上,已积累了很多经验,奠定了基础,进入了国际市场。我国在新型测控装置与系统研究、制造、应用和经验上,与其他发达国家相比还存在差距,但是我国的研究人员已经克服很多困难,并在不断的摸索中前进,有望在相关领域赶上甚至超过发达国家的技术水平,这是发展趋势。1.3使用单片机实现锅炉液位控制的优点使用单片机实现锅炉液位控制具有较高的实用价值和稳定性好等特点。采用高亮二极管和光敏三级管所组成的液位传感器测量水位，可有效保证水位的自动控制，保证水质无污染，能更好地对锅炉进行自动化控制,测量温度时采取光电耦合器,实现光电隔离,避免了工作人员在现场进行检测操控,方便了人员对液位系统的控制,控制方便且系统稳定性能好；采用压力传感器对压力进行测控，采取压电陶瓷传感器,可大大简化设计方案，系统性能也更稳定；单片机不仅有体积小，安装方便，功能较齐全等优点，而且有很高的性价比，应用前景广，同时有助于发现可能存在的故障，通过微机实现蒸汽与给水系统的自动控制与调节，将保证锅炉正常供气供暖，维持稳定系统，保证安全经济运行。本文就是采用8051单片机为核心芯片的一种锅炉控制系统，具有较高的实用价值和优越性。本系统与PLC 毕业设计(论文)控制系统相比大大降低了使用成本,提高了控制运行速度。根据仿真模拟运行的结果表明,该系统能很好的克服“假水位”现象,将锅炉汽包液位控制在给定的范围内,对压力不足和压力过大进行安全报警,稳定性能好,容易操作和控制,保证了生产的正常进行。1.4研究方案及预期结果本设计是采用8051单片机为核心芯片,及其相关硬件来实现的锅炉液位控制系统,在用液位传感器测液位的同时,又用光电式隔离器和压力传感器对锅炉的温度和压力进行检测，CPU循环检测传感器输出状态,并用3位七段LED显示示液位高度,检测液位、温度和压力等数据,实施报警安全提示,当锅炉液位低于用户设定的值时,系统自动打开泵上水,当水位到达设定值时,系统自动关闭水泵。1.4.1系统硬件总体方案系统的原理是采用高亮二极管和光敏三级管所组成的液位传感器对液面进行控制,通过四对传感器分别安装在锅炉内四个不同的位置，由上至下测量锅炉液位值,。并把这四个液位状态通过模数转换器ADC0809传到单片机中,在通过3位七段LED显示器显示出液位的四种状态及报警安全提示。用LED显示是因为它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、光电转换效能高、寿命长等特点，根据当前的液位值和用户设定的水位决定是否进行开、关水泵,需要是否开启和关闭驱动阀门的电动机。本设计运用了多种传感器,在使用液位传感器测液位的同时,我还选用了光电式传感器和压电式传感器来对锅炉的温度和压力进行测量,因为我们所提到的锅炉常用于供暖,所以温度的检测很重要,至于选用压力传感器主要是出于安全考虑的,压力过大有可能对锅炉造成损害甚至造成爆炸,压力过低会导致锅炉控制系统无法正常运行。所以我在第三章着重介绍了这3种传感器。1.4.2软件总体方案水位检测是通过四对高亮二极管和光敏三极管所组成的液位传感器分别安装在四个不同的位置，由上至下四个输出端口分别接单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口，实时对锅炉里的水位进行检测。当水位到达某一光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出高电平；当水位低于此光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出低电平。由上至下的第一个位置为水位上限报警线，即当水位高于此位置时，开水阀控制系统就会自动报警，提醒工作人员注意，加水电磁阀有可能出故障；第二个位置是自动停止加水线，即当水位高于此位置时，控制系统会自动关闭加水电磁阀，停止加水；第三个位置是自动加水线，即当水位低于此位置时，控制系统会自动接通加水电磁阀，开水加水；第四个位置是水位下限报警线，即当水位低于此位置时，开水房控制系统就会自动报警，提醒工作人员注意，加水电磁阀可能出故障。 毕业设计(论文)本系统所使用的传感器性能稳定,测量准确,大大简化现场安装,具有较高的性价比,有较大的工程应用价值,而且利用计算机与组态软件技术对锅炉生产过程进行自动控制有着重要的意义。其优越性主要在于：首先，通过对锅炉燃烧过程进行有效控制，使燃烧在充分的情况下进行，可以提高燃烧效率。由于工业锅炉耗煤量大，燃烧热效率每提高1％都会产生巨大的经济效益。其次，锅炉控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修正运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性。随着计算机控制技术应用的普及、可靠性的提高及价格的下降，工业锅炉的微机控制必将得到更加广泛的应用。1.4.3设计的研究进程本设计第二章对系统进行硬件分析,主要介绍了本设计所使用的核心芯片8051,重要对其端口进行介绍,介绍其功能与用途,还介绍了液位传感器、数模转换ADC0809、执行设备、LED显示和报警装置,介绍了他们的原理、结构和电路连接。第三章我着重介绍了本设计所使用的传感器,因为传感器的性能在整个系统中起着非常重要的作用,尤其对检测精确度起着重要的作用,在其中我重点介绍了液位传感器,光电式传感器和压电式传感器。第四章我介绍了整个系统的软件设计。 毕业设计(论文)2系统硬件设计锅炉自动控制包括对锅炉的液位，压力，温度等的控制，本系统只侧重于介绍锅炉的液位控制。液位控制是利用由高亮二级管和光敏三级管所组成的液位传感器把液位的状态转换成模拟信号,再通过模数转换器ADC0809把输出状态直接接到单片机的I/O接口，单片机经过运算控制，输出数字信号，输出接口接LED进行显示,实现液位报警和键盘显示与控制；其压力控制是通过压电传感器将接受的信号转变成电信号，通过模数转换ADC0809进行转换后与8051单片机接口相连，使其与设定值相比较从而实现压力报警和控制;其温度检测选用的是光电隔离器,实行光电隔离,有利于人员对温度的检测,再通过模数转换器ADC0809进行转换后与8051单片机接口相连，使其与设定值相比较从而实现温度报警；而本设计主要是对液位进行控制,下图是锅炉液位控制系统。CPULED显示传感器报警装置控制执行装置图2-1基于单片机的锅炉液位控制系统Fit2-1singlerchip-basedboilercontorlssystermblockplan由上图可观察到传感器通过对液面、温度和压力进行测量，输出模拟信号，再通过模数转换器把输入的模拟信号转换成数字信号，通过8051单片机的运算控制，在通过LED进行显示,通过报警装置进行报警,报警显示之后再通过对阀门的开启实现对锅炉的液位进行调节控制,阀门的驱动设备是电动机。2.1核心芯片8051单片机 毕业设计(论文)计算机芯片MCS-51是一个电脑晶片,英特尔公司生产系列。它是在MCS-48系列的基础上发展的高性能的8位单片机。所出的系列产品有8051、8031、8751。其代表就是8051。其他系列的单片机都以它为核心,所以本设计采用的核心芯片是8051单片机。CPU是它的核心设备,从功能上看,CPU包括两个部分:运算器和控制器,它执行对输入信号的分析和处理。整个系统电控部分以ATMEL公司的8051为核心芯片，控制信号采集、处理、输出三个过程。这种芯片内置4KEPROM，因为系统要求控制线较多，如果采用8031外置EPROM程序控制结构，则造成控制线不够；而8051却可以利用P0、P2口作控制总线，大大简化了硬件结构，并可以直接控制键盘参数输入、LED数据显示，方便现场调试和维护，使整个系统的通用性和智能化得到了很大的提高。系统的原理是采用液位式传感器测量锅炉液位值,通过单片机的转换与分析在LED上显示及输出控制;根据当前的液位值和用户设定的水位决定是否进行开关水泵,以及是否到达危险高、低水位,需要关闭阀门。图2-28051引脚图Fit2-2diagramof8051pins上图是8051的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明： 毕业设计(论文)Pin40:正电源脚，正常工作或对片内EPROM抄写程序时，接+5V电源。Pin19:时钟XTAL1脚，片内振荡电路的输入端。Pin18:时钟XTAL2脚，片内振荡电路的输出端。8051的时钟有两种方式，一种是片内时钟振荡方式，但需在18和19脚外接石英晶体(2-12MHz)和振荡电容,振荡电容的值一般取10p-30p。另外一种是外部时钟方式，即将XTAL1接地，外部时钟信号从XTAL2脚输入。本设计采用外部时钟电路，外接晶振和电容组成振荡器。输入输出(I/O)引脚：Pin39-Pin32为P0.0-P0.7输入输出脚，Pin1-Pin1为P1.0-P1.7输入输出脚,Pin21-Pin28为P2.0-P2.7输入输出脚，Pin10-Pin17为P3.0-P3.7输入输出脚。在对单片机设计中，P0口作为程序存储器扩展口，且是扩展并行输入/输出接口的接口，另外也作为模数转换的数据传输口,P2口为程序存储器扩展口的高八位地址总线口，P1口为输入/输出口。Pin9:RESET/Vpd复位信号复用脚，当8051通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指钟写入07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态，8051的初始态如下表2-1寄存器初始状态Chart2-1register’soriginalstate特殊功能寄存器初始态特殊功能寄存器初始态ACCPSW07HDPLIPIETMODSCONP0-P300H00H00H00Hxxx00000B0x00000B00HxxxxxxxxB1111111BBSPTH0TL0TH1TL1TCONSBUFPCON00H07H00H00H00H00H00H00H0xxxxxxxB 毕业设计(论文)8051的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见图2-3。此外，RESET/Vpd还是一复用脚，Vcc掉电期间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失,此设计采用自动复位电路。图2-3复位电路Fit2-3resetcircuitPin30:ALE/当访问外部程序器时，ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时，ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲。如果单片机是EPROM，在编程其间,prog将用于输入编程脉冲。Pin29:当访问外部程序存储器时,此脚输出负脉冲选通信号，PC的16位地址数据将出现在P0和P2口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上，由CPU读入并执行。在编程时，EA/Vpp脚还需加上21V的编程电压。2.2液位传感器设计 毕业设计(论文)在锅炉液位控制系统中,传感器的选择是非常重要的,传感器是能感受规定的被测量,并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置,它通常由敏感元件和转换元件组成,它的性能直接影响到整个检测系统,对检测精确度起着重要的作用。传感器的种类很多,有温度传感器,加速度传感器,光学传感器,压力传感器的,本设计主要采用的是由高亮二级管和光敏三级管所组成的液位传感器来对液位进行控制，又用光电式传感器和压电式传感器来对温度和压力进行检测,在把检测的电信号输入到单片机进行分析,这个设计的重点是液位的控制,所以下面我要对液位传感器进行设计。我采用的是四对高亮二极管和光敏三极管所组成的液位传感器，这种液位传感器如下图图2-4液位传感器Fit2-4leveltransducer由图2-4可知，液位传感器的主要元件是高亮二极管和光敏三极管,它们都属于光电元件,光电元件主要采用的是光电效应,光电效应分外光电效应、内光电效应和光生伏特效应,光电效应的原理是PN结加反向电压时，反向电流的大小取决于P区和N区中少数载流子的浓度，无光照时P区中少数载流子(电子)和N区中的少数载流子(空穴)都很少，因此反向电流很小。但是当光照PN结时，只要光子能量h大于材料的禁带宽度，就会在PN结及其附近产生光生电子、空穴对，从而使P区和N区少数载流子浓度大大增加，它们在外加反向电压和PN结内电场作用下定向运动，分别在两个方向上渡越PN结，使反向电流明显增大。如果入射光的照度变化，光生电子,空穴对的浓度将相应变动，通过外电路的光电流强度也会随之变动，光电效应的原理就是光电二极管的原理,光敏二极管就把光信号转换成了电信号,它是最简单的光学元件。 毕业设计(论文)图2-5a光敏三极管的结构示意图图2-5b基本电路Fit2-8aphotosensitivediodestructureschemaFit28bfundamentalcircuit而光敏三极管有两个PN结，因而可以获得电流增益，它比光敏二极管具有更高的灵敏度,也是把光信号转化成电信号。光敏三级管是由高亮二极管进行发光的,高亮二极管是一种把电能转变成光能的半导体器件。它的原理和光敏二极管相似,也是产生光电效应。只不过原理正好相反,当有电流导体内部产生光电流,照射在PN结上,在内部产生光电流,它具有体积小、功耗低、寿命长、响应快、机械强度高等优点，并能和集成电路相匹配。因此，广泛地用于计算机、仪器仪表和自动控制设备中。水位检测是通过四对高亮二极管和光敏三极管分别安装在四个不同的位置，由上至下四个输出端口分别接单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口，实时对锅炉里的水位进行检测。当水位到达某一光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出高电平；当水位低于此光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出低电平。由上至下的第一个位置为水位上限报警线，即当水位高于此位置时，开水房控制系统就会自动报警，提醒工作人员注意，加水电磁阀有可能出故障；第二个位置是自动停止加水线，即当水位高于此位置时，控制系统会自动关闭加水电磁阀，停止加水；第三个位置是自动加水线，即当水位低于此位置时，控制系统会自动接通加水电磁阀，开水加水；第四个位置是水位下限报警线，即当水位低于此位置时，开水房控制系统就会自动报警，提醒工作人员注意，加水电磁阀可能出故障。 毕业设计(论文)2.3ADC0809A/D转换器A/D是把模拟信号转换成数字信号,把由传感器传来的液位控制的模拟信号转换成数字信号,然后再通过8051单片机的分析处理进行LED显示和液位、压力和温度的报警。2.3.1D／A转换基本原理D／A转换接口技术是应用系统后向通道典型应用技术之一。它涉及了D/A转换芯片的选择参考电压源的配置、数字输入码与模拟输出电压的极性等问题，而其中最核心的问题是D／A转换芯片的选择与应用问题。D／A转换器的基本功能是将一个用二进制表示的数字量转换成相应的模拟量。实现这种转换的基本方法是对应于二进制的每一位，产生一个相应的电流，而这个电流的大小正比于相应的二进制位的权。D／A转换器主要由三部分构成，即加权电阻解码网、受输入数字量控制的电子开关组和由运算放大器构成的电流转换器。电子开关组受输入二进制数据D7～DO控制，当某一位为“1”时，则电子开关闭合，基准电压Vin接电阻解码网络，使某一支路电阻上有电流流过。当某一位为“0”时，则电子开关断开，该支路电阻上无电流流过。加权电阻解码网络各支路的电阻值与二进制数据D7～DO的“权”相对应，“权”大的电阻值小，“权”小的电阻值大。因此各支路的电流不仅决定于输入数字量的值(0或1)，还决定于“权”，各支路的电流如下： 毕业设计(论文)因此，总电流为Iout：该总电流经电流转换器后有:其中由式（2-6）看出，尽管使用的网络结构不同，但对于D／A转换器的输入输出来说是等效的。就8位D／A转换器而言，每一数字输入位所代表的输出模拟量是其相邻的2倍，这样就组成二进制数字量到模拟量的转换器。D／A转换芯片的主要性能指标如下:1)分辨率。表征D／A转换器对微小输入量的敏感程度，通常用数字量的数位表示，如8位、12位、14位等。分辨率为10位的D／A转换器，表示它可以对满量程的1／1024的增量做出反应。2)相对精度。在满刻度已校准的前提下，在整个刻度范围内，对于任一数码的模拟量输出与它的理论值之差。通常用偏差几个ISB来表示和该偏差相对满刻度的百分比表示。3)转换时间。数字变化量是满刻度时，达到终值±LSB／2所需要的时间，通常为几十纳秒至几微秒。4)非线性误差。通常给出在一定温度下的最大非线性度，一般为0.l％～0.03％。 毕业设计(论文)其工作过程是：比较开始时，首先对二进制计数器(输出锁存器)的最高位置“1”，然后进行转换、比较判断。若模拟输入Uin大于Ui，比较器输出为1，则使输出锁存器的最高位保持为1。然后对较低的位依次按照该办法进行比较和调整，无论哪种情况，均应继续比较下一位，直到最末位为止。此时D／A转换器的数字输入(输出锁存器内容)即为对应模拟输入信号的数字量。将此数字量输出就完成了A／D转换过程。这种方法好比用天平称一个物体的重量，第一次放最大的砝码，若不合适，就改放小一号的，依次类推。一旦天平指示砝码太重说明刚才放进去的那个应当取走，显然对于n位的转换器，总共需要重复这种过程n次。2.3.2ADC0809转换芯片本开发系统的A／D转换实验硬件主要是由ADC0809转换芯片和四个可变电位器组成的。ADC0809是8位8通路逐次逼近式A／D转换器，输入电压在(O～5)V，最大不可调误差小±1LSB，它具有高速、高精度、温度依赖度低以及在长期工作条件下能耗小、重复性好等优点。ADC0809芯片的引脚图如图2-6所示。由图2-6可看芯片主要是由一个8位A／D转换器、8路模拟输入选通开关、地址锁存及译码电路工作和三态数据输出锁存器组成。为实现8路模拟通道能有条不紊地工作，首先通过地址译码锁存器选通所要开通的8路模拟通道中的一路开关，将模拟信号送入A/D转换器中实现A/D的转换，转换后的数据放到三态数据锁存器中等待CPU来取，取后由CPU启动新一次的地址译码，重复以上完成新一次的A/D转换。ADC0809芯片提供了高转换速度、高精密度、环境影响小和低功耗等优点，被广泛应用于各种控制领域。下图为ADC0809芯片的引脚图。 毕业设计(论文)图2-6ADC0809芯片的引脚图Fit2-6diagramofADC0809pinsADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及与微型计算机兼容的控制逻辑的CMOS组件，其转换方法为逐次逼近型。在A/D转换器内部含有一个高阻抗斩波稳定比较器，一个带有模拟开关树组的256电阻分压器，以及一个逐次逼近型寄存器。8路的模拟开关由地址锁存器和译码器控制，可以在8个通道中任意访问一个通道的模拟信号。由于多路开关的地址输入部分能够进行锁存和译码，而且三态TTL输出也可以锁存，所以它易于与微型计算机接口。2.4键盘及显示接口显示部分我采用三位7段LED显示器，LED显示器是单片机应用中最常用的输出部件，它是由若干发光二极管组成，当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔画发光，不同组合的二极管导通，就能显示出各种字符。用LED是因为它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、光电转换效能高、寿命长的特点。LED（发光二极管）最早出现在19世纪60年代，现在我们可以经常在电气和电子设备上看到这些二极管作为指示灯来用。LED就是一种半导体元件，其电气性能与普通二极管相同，不同之处在于当给LED通电流时，它会发光。由于LED是固态的，所以它能延长传感器的使用寿命。因而使用LED的光电传感器能被做得更小，且比白炽灯传感器更可靠。不像白炽灯那样，LED抗震动抗冲击，并且没有灯丝。另外，LED所发出的光能只相当于同尺寸白炽灯所产生光能的一部分。 毕业设计(论文)在微型机系统中，LED常用的显示方法有两种。一种是静态显示，一种是动态显示。所谓的静态显示是由单片机一次输出后就能显示后就能保持，直到下次送新的显示模式为止。这种显示占用机少，显示可靠；缺点是使用元件多，且线路比较复杂，因而成本比较高。这种显示器显示方式的每一个七位显示器需要一个八位输出控制，我的设计就是采用的就是静态显示。所谓动态显示就是单片机定时的对显示器进行扫描。这种方法中，显示器件分时工作，每次只能有一个器件显示，但由于人的视觉暂留现象，所以，仍感觉到所有的器件都“同时”显示。这种显示方法的优点是使用硬件少，因而价格低，但占用机时多，只要单片机不执行显示程序，就立刻停止显示。动态显示的亮度与导电电流有关，也与点亮时间和间隔时间比例有关。键盘是有若干按键组成的开关矩阵，它是最简单的单片机输入设备，通过键盘输入数据或命令，来实现简单的人机对话。键盘可分为非编码键盘和编码键盘两种。非编码键盘有并行接口扫描和串联接口扫描，我采用的是串行接口，它的组成是由移位寄存器74LS164和六个键组成，74LS164是一个14位脚的寄存器，集成电路芯片，由8051串行接口的TXD端输出列扫描信号到74LS164的1、2引脚，键闭合信号则用端口P3.3、P3.4、P3.5输入8051单片机，由8051单片机的TXD引脚输出移位时钟脉冲到74LS164的时针输入端（CLK）。还有非前者用软件来识别和产生代码，后者则用键盘来识别，键盘处理程序实现对键盘的管理，显示具体见下图。 毕业设计(论文)图2-7LED显示器Fit2-7LEDdisplay2.5自动报警电路下列四种情况发生系统报警。1)当锅炉达到上限极限水位时报警，炉内的水位到达上限极限水位时系统发出报警；2)锅炉内压力过高报警，压力传感器检测到锅炉内压力过高与设定值时发出报警;3)锅炉内压力过低报警，压力传感器检测到锅炉内压力过低与设定值时发出报警;4)循环泵故障报警，当循环泵开启后，出水与回水温度的差值很大，认为循环泵故障，报警系统报警。 毕业设计(论文)图2-8自动报警电路的接线图Fit2-8wiringdiagramofautomaticalarmcircuit 毕业设计(论文)3传感器的选择设计在本设计中,传感器的选择是非常重要的,传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置,它通常由敏感元件和转换元件组成,它的性能直接影响到整个检测系统,对检测精确度起着重要的作用。传感器的种类很多,有温度传感器,加速度传感器,光学传感器,压力传感器等,本设计主要采用的是电容式传感器、光电式传感器和压电式传感器来对液位、温度和压力进行检测,在把检测的电信号通过ADC0809入到单片机进行分析,在由LED进行显示和键盘控制,实行对液位、温度和压力的报警。3.1液位传感器的设计我设计的液位传感器主要是由高亮二极管和光敏三极管所组成的设备。水位检测是通过四对高亮二极管和光敏三极管分别安装在四个不同的位置，由上至下四个输出端口分别接单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口，实时对锅炉里的水位进行检测。当水位到达某一光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出高电平；当水位低于此光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出低电平。由上至下的第一个位置为水位上限报警线，即当水位高于此位置时，开水房控制系统就会自动报警，提醒工作人员注意，加水电磁阀有可能出故障；第二个位置是自动停止加水线，即当水位高于此位置时，控制系统会自动关闭加水电磁阀，停止加水；第三个位置是自动加水线，即当水位低于此位置时，控制系统会自动接通加水电磁阀，开水加水；第四个位置是水位下限报警线，即当水位低于此位置时，开水房控制系统就会自动报警，提醒工作人员注意，加水电磁阀可能出故障。高亮二极管和光敏三极管都属于光电传感器，下面介绍光电式传感器。3.1.1光电式传感器光电传感器是一种小型电子设备，它可以检测出其接收到的光强的变化。早期的用来检测物体有无的光电传感器是一种小的金属圆柱形设备，发射器带一个校准镜头，将光聚焦射向接收器，接收器出电缆将这套装置接到一个真空管放大器上。在金属圆筒内有一个小的白炽灯作为光源。这些小而坚固的白炽灯传感器就是今天光电传感器的雏形。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。 毕业设计(论文)由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的，按光电元件(光学测控系统)输出量性质可分二类，即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器。模拟式光电传感器是将被测量转换成连续变化的光电流，它与被测量间呈单值关系。而我设计的液位传感器的主要组成光敏三级管就是属于模拟式光电传感器。通过吸收高亮二极管的光来测量液位的高度,在转化成光电流传到模拟传感器ADC0809中。光电传感器中的工作原理都基于不同形式的光电效应,通常把光电效应分为三类：1)在光线作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等。2)在光线作用下能使物体的电阻率改变的现象称为内光电效应。基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体管等。3)在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应，基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。。我们知道，PN结加反向电压时，反向电流的大小取决于P区和N区中少数载流子的浓度，无光照时P区中少数载流子(电子)和N区中的少数载流子(空穴)都很少，因此反向电流很小。但是当光照PN结时，只要光子能量h大于材料的禁带宽度，就会在PN结及其附近产生光生电子.空穴对，从而使P区和N区少数载流子浓度大大增加，它们在外加反向电压和PN结内电场作用下定向运动，分别在两个方向上渡越PN结，使反向电流明显增大。如果入射光的照度变化，光生电子.空穴对的浓度将相应变动，通过外电路的光电流强度也会随之变动，光敏二极管就把光信号转换成了电信号。而光敏三极管有两个PN结，因而可以获得电流增益，它比光敏二极管具有更高的灵敏度。其结构如图2-11所示。a光敏三极管的结构示意图b基本电路Fit2-9aphotistorstructureschemaFit2-9bfundamentalcircuit 毕业设计(论文)当光敏三极管按图2-8所示的电路连接时，它的集电结反向偏置，发射结正向偏置。无光照时仅有很小的穿透电流流过，当光线通过透明窗口照射集电结时，和光敏二极管的情况相似，将使流过集电结的反向电流增大，这就造成基区中正电荷的空穴的积累，发射区中的多数载流子(电子)将大量注人基区，由于基区很薄，只有一小部分从发射区注入的电子与基区的空穴复合，而大部分电子将穿过基区流向与电源正极相接的集电极，形成集电极电流IC。这个过程与普通三极管的电流放大作用相似，它使集电极电流IC是原始光电流的(l+β)倍。这样集电极电流IC将随入射光照度的改变而更加明显地变化。光电传感器通常由光源、光学通路和光电元件三部分组成,如下图光电传感器框图:图2-10光电传感器框图Fit2-10photoelectricsensor’blockdiagram光电传感器通常由光源、光学通路和光电元件三部分组成，如图2-12所示。图中，Ф1是光源发出的光信号，Ф2是光电器件接受的光信号，被测量可以是x1或者x2，它们能够分别造成光源本身或光学通路的变化，从而影响传感器输出的电信号I。光电传感器设计灵活，形式多样，在越来越多的领域内得到广泛的应用。光敏三级管是由高亮二极管进行发光的,高亮二极管是一种把电能转变成光能的半导体器件。它具有体积小、功耗低、寿命长、响应快、机械强度高等优点，并能和集成电路相匹配。因此，广泛地用于计算机、仪器仪表和自动控制设备中。3.1.2光电式传感器的基本特性1)光谱特性在入射光照度一定时，光敏晶体管的相对灵敏度随光波波长的变化而变化，一种光敏晶体管只对一定波长范围的人射光敏感，这就是光敏晶体管的光谱特性，见图2-11。 毕业设计(论文)由曲线可以看出，当入射光波长增加时，相对灵敏度要下降，这是因为光子能量太小，不足以激发电子—空穴对。当人射光波长太短时，光波穿透能力下降，光子只在半导体表面附近激发电子—空穴对，却不能达到PN结，因此相对灵敏度也下降。从曲线还可以看出，不同材料的光敏晶体管，光谱峰值波长不同。硅管的峰值波长为0.9μm左右，锗管的峰值波长为1.5μm左右。由于锗管的暗电流比硅管大，因此锗管性能较差。因此在探测可见光或赤热物体时，多采用硅管。但对红外光进行探测时，采用锗管较为合适。2)伏安特性光敏三极管在不同照度下的伏安特性，就象普通三极管在不同基极电流下的输出特性一样，如图2-11所示。在这里改变光照就相当于改变一般三极管的基极电流，从而得到这样一簇曲线。3)光电特性它指外加偏置电压一定时，光敏晶体管的输出电流和光照度的关系。一般说来，光敏二极管光电特性的线性较好，而光敏三极管在照度小时，光电流随照度增加较小，并且在光照足够大时，输出电流有饱和现象。这是由于光敏三极管的电流放大倍数在小电流和大电流时都下降的缘故。4)温度特性温度的变化对光敏晶体管的亮电流影响较小，但是对暗电流的影响却十分显著，如图7.2.10所示。因此，光敏晶体管在高照度下工作时，由于亮电流比暗电流大得多，温度的影响相对来说比较小。但在低照度下工作时，因为亮电流较小，暗电流随温度变化就会严重影响输出信号的温度稳定性。在这种情况下，应当选用硅光敏管，这是因为硅管的暗电流要比锗管小几个数量级。同时还可以在电路中采取适当的温度补偿措施，或者将光信号进行调制，对输出的电信号采用交流放大，利用电路中隔直电容的作用，就可以隔断暗电流，消除温度的影响。5)频率特性光敏晶体管受调制光照射时，相对灵敏度与调制频率的关系称为频率特性。如图2-12所示。减少负载电阻能提高响应频率，但输出降低。一般来说，光敏三极管的频响比光敏二极管差得多，锗光敏三极管的频响比硅管小一个数量级。 毕业设计(论文)图2-11光敏晶体管的光谱特性Fit2-11opticaltransistorspectralcharacteristic图2-12光敏三极管的伏安特性Fit2-12PhotistorI-V光电传感器的敏感范围远远超过了电感、电容、磁力、超声波传感器的敏感范围。此外，光电传感器的体积很小，而敏感范围很宽，加上机壳有很多样式，几乎可以到处使用。最后，随着技术的不断发展，光电传感器在价钱方面可以同用其他技术制造的传感器竞争。 毕业设计(论文)3.2温度传感器的设计我选用的是光电式传感器来对温度进行测量因为它具有结构简单，使用方便，价格低廉，经久耐用，使用范围广等特点。有上节了解到了光电式传感器,光电式温度传感器是利用导光管为感温器件，能使所接受的信息比较真实地辐射出来。光电式传感器利用炉温的光辐射，通过导光管进入，经聚焦照射在敏感元件上，光敏元件在光的照射下，便产生光电流，其强弱随着炉温的增高或下降而变化，在通过LED的显示判断是否实行报警。由于有导光管保护而不受光路污染，从而达到高精度、高灵敏度。正常的炉膛内的温度能够确保锅炉安全的使用,锅炉的设计工作温度一般低于90°C，工作压力小于0.7bar(绝对压力)，属真空容器，在正常运行时绝无汽爆的可能，本设计选用的是高灵敏度的温度传感器:光电温度传感器,与锅炉控制器相连，当热媒水温度超过设定温度时，燃油、燃气锅炉的燃烧装置就自动停止一切输出，燃煤锅炉就会报警提醒操作人员，限制锅炉的燃烧强度。我采用的器件是光电耦合器件,它是利用发光元件与光敏元件封装为一体而构成电-光-电转换的器件,加到发光器件上的电信号为耦合器的输入信号,接收器件的输出信号为耦合器的输出信号。当有信号电压加到光电耦合器的输入端时,放光器放光,光敏器受光照而产生光电流,使出端产生相应的的电信号,从而实现了电-光-电的传输和转换。光电耦合器采用密封管壳,不受外界光的干扰,具有其稳定性,同时器件利用光作为信号传输介质,输入端和输出端之间在电气上是完全绝缘的。抗电磁干扰能力也很强,诸多优点让我选择它作为锅炉炉膛内的温度检测元件,下图为光电耦合器传输隔离示意图: 毕业设计(论文)图2-13传输隔离电路图Fit2-13transmissiontoseparatecircuitdiagram3.3压电式传感器的设计因为要对压力过大或压力不够实行报警,所以要对压力进行测量,我采用的是压电式传感器来对压力进行检测,压电式传感器是以某些晶体受力后在其表面产生电荷的压电效应为转换原理的传感器。所谓压电效应是某些晶体，在一定方向受到外力作用时，内部将产生极化现象，相应地在晶体的两个表面产生符号相反的电荷；当外力作用除去时，又恢复到不带电状态。当作用力方向改变时，电荷的极性也随着改变，这种现象称为压电效应。具有压电效应的物质很多，如石英晶体、压电陶瓷、压电半导体等。它可以测量最终能变换为力的各种物理量，例如力、压力、加速度等。压电式传感器具有体积小、重量轻、频带宽、灵敏度高等优点。近年来压电测试技术发展迅速，特别是电子技术的迅速发展，使压电式传感器的应用越来越广泛。3.3.1压电效应和陶瓷压电式传感器选取压电式传感器的基本原理是物质的压电效应。压电效应是某些晶体，在一定方向受到外力作用时，内部将产生极化现象，相应的在晶体的两个表面产生符号相反的电荷；当外力作用除去时，又恢复到不带电状态。当作用力方向改变时，电荷的极性也随着改变。具有压电效应的物质很多，如石英晶体、压电陶瓷、压电半导体等。 毕业设计(论文)选取合适的压电材料是压电式传感器的关键，一般应考虑以下主要特性进行选择：1)具有较大的压电常数。2)压电元件的机械强度高、刚度大并具有较高的固有振动频率。3)具有高的电阻率和较大的介电常数，以减少电荷的泄漏以及外部分布电容的影响。4)具有较高的压电性能破坏时的温度转变点。转变电高可以得到较宽的工作温度范围。5)压电材料的压电特性随时间蜕变，有较好的时间稳定性。我采用的是压电陶瓷是一种多晶铁电体，它是具有电畴结构的压电材料。电畴是分子自发形成的区域，它有一定的极化方向。在无外电场作用时，各个电畴在晶体中无规则排列，它们的极化效应互相抵消。因此，在原始状态压电陶瓷呈现中性，不具有压电效应。当在一定的温度条件下，对压电陶瓷进行极化处理，即以强电场使电畴规则排列，这时压电陶瓷就具有了压电性，在极化电场去除后，电畴基本上保持不变，留下了很强的剩余极化。对于压电陶瓷，通常取它的极化方向为Z轴。当压电陶瓷在沿极化方向受力时，则在垂直于Z轴的表面上将会出现电荷，见图2-14，其电荷量q与作用力F成正比，即q=dzzF(2-7)式中，dzz为纵向压电系数。（2-8）式中，AX为极化面面积；AY为受力面面积。压电陶瓷在受到如图2-14所示的作用力F时，在垂直于Z轴的上下平面上分别出正、负电荷，即 毕业设计(论文)ab图2-14压电陶瓷的压电原理Fit2-14piezoceramics’piezoelectricityprinciple3.3.2压电式传感器的测量电路1)等效电路压电传感器在受外力作用时，在两个电极表面将要聚集电荷，且电荷量相等，极性相反。这时它相当于一个以压电材料为电介质的电容器，其电容量为式中，ε0为真空介电常数：ε为压电材料的相对介电常数；h为压电元件的厚度；A为压电元件极板面积。因此可以把压电式传感器等效成一个与电容相并联的电荷源，如图2-15所示。图2-15压电式传感器并联电荷源图2-15piezoelectricsensorparallelcircuitchargeelectricpowersource压电传感器与测量仪表联接时，还必须考虑电缆电容CC，放大器的输入电阻R 毕业设计(论文)i和输入电容Ci以及传感器的泄漏电阻Ra。图2-16画出了压电传感器完整的等效电路图2-16压电传感器的等效电路Fit2-16equivalentschemeofpiezoelectricsensor2)基本测量电路压电传感器的内阻抗很高，而输出的信号微弱，因此一般不能直接显示和记录。压电传感器要求测量电路的前级输入端要有足够高的阻抗，这样才能防止电荷迅速泄漏而使测量误差变大。压电传感器的前置放大器有两个作用：一是把传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出；二是把传感器的微弱信号进行放大。压电传感器的发大电路有电压放大器和电荷放大器,而我采用的是电荷放大电路。电荷放大器是一种输出电压与输入电荷量成正比的前置放大器。它实际上是一个具有反馈电容的高增益运算放大器。图2-17是电荷放大器连接的等效电路。图2-17电荷放大器等效电路Fit2-17equivalentschemeofchargeamplifier 毕业设计(论文)如果忽略电阻Ra、Ri及Rf的影响，则输入到放大器的电荷量为(2-10)式中，A为开环放大系数。所以有(2-11)故放大器的输出电压为(2-12)当A>>1，而(1+A)Cf>>时，放大器输出电压可以表示为(2-13)由式中可以看出，由于引入了电容负反馈，电荷放大器的输出电压仅与传感器产生的电荷量及放大器的反馈电容有关，电缆电容等其他因素对灵敏度的影响可以忽略不计。电荷放大器的灵敏度为(2-14)放大器的输出灵敏度取决于Cf。在实际电路中，是采用切换运算放大器负反馈电容Cf的办法来调节灵敏度的。Cf越小则放大器的灵敏度越高。为了放大器的工作稳定，减小零漂，在反馈电容Cf两端并联了一反馈电阻，形成直流负反馈，用以稳定放大器的直流工作点。综合上述,下图就是我要检测压力的检测电路。 毕业设计(论文)4系统软件的设计下图为软件设计流程图补水泵1有故障吗？水位下限水位吗？开启补水泵1进行补水水位检测YNN补水泵2工作Y开始返回检测水位为上限水位吗？补水泵1停止补水YN检测水位为上限水位吗？补水泵2停止补水YN故障报警图4-1软件设计流程图Fit4-1flowchartofsoftwaredesign 毕业设计(论文)该系统硬件系统完全，但系统的运算与控制必须靠软件支持，本控制系统采用的是控制，由于模糊控制量的求取是采用查表法，因此软件程序较简单，整个软件部分分为以下几个部分。4.1单片机源程序ORG0000HAJMPMAINORG0003hAJMPMAINORG000bhAJMPMAINORG0013hAJMPMAINORG001bhAJMPMAINORG0023HAJMPMAINORG0030HMAIN:CLRp3.6MOVp0,#0ffhACALLQL;MOV3BH,#95MAIN1:MOV3bh,#95ACALLSHUICPM;水位检测子程序]ACALLBAOJING;报警子程序ACALLDELAY2AJMPMAIN1;;;;BBB1:MOVA,37HADDA,#10CLRCSUBBA,3BHJNCOK2;CLRP2.1;MOVA,37H 毕业设计(论文)ADDA,#20CLRCSUBBA,3BHJNCOK2CLRP2.1;SETB20H.0RETok2:CLR20H.0RET4.2水位检测主程序这是程序运行的主要程序段，主要实现启动ADC0809转换器，并从A/D转换器采集信号，SHUICPM:MOVA,P1ANLA,#0FHMOV30H,#0FH;00001111CJNEA,30H,AAA1SETBP2.0SETB20H.1;setb水位状态标志位AJMPOUT2AAA1:MOV30H,#0EH;00001110CJNEA,30H,AAA2SETBP2.0CLR20H.1AJMPOUT2AAA2:MOV30H,#0CH;00001100CJNEA,30H,AAA3CLR20H.1CLRp2.0AJMPOUT2AAA3:MOV30H,#08H;00001000CJNEA,30H,AAA4CLRP2.0 毕业设计(论文)CLR20H.1AJMPOUT2AAA4:MOV30H,#00H;00000000CJNEA,30H,AAA5setbP2.0SETB20H.1AJMPOUT2AAA5:SETB20H.2RETOUT2:CLR20H.2RETBAOJING:JB20H.3,OUT6MOVA,20HMOV30H,#00HCJNEA,30H,OUT5AJMPOUT6OUT5:SETBP3.6JB20H.4,OUT9SETBP0.1OUT10:JB20H.2,OUT11SETBP0.2OUT12:JB20H.1,OUT13SETBP0.3OUT14:JB20H.0,OUT15SETBP0.4OUT16:RETOUT6:CLRP3.6RETOUT9:CLRP0.1AJMPOUT10OUT11:CLRP0.2AJMPOUT12OUT13:CLRP0.3AJMPOUT14 毕业设计(论文)OUT15:CLRP0.4AJMPOUT164.3水位检测子程序SHUICPM:MOVA,P1ANLA,#0FHMOV30H,#0FH;00001111CJNEA,30H,AAA1SETBP2.0SETB20H.1;setb水位状态标志位AJMPOUT2AAA1:MOV30H,#0EH;00001110CJNEA,30H,AAA2SETBP2.0CLR20H.1AJMPOUT2AAA2:MOV30H,#0CH;00001100CJNEA,30H,AAA3CLR20H.1CLRp2.0AJMPOUT2AAA3:MOV30H,#08H;00001000CJNEA,30H,AAA4CLRP2.0CLR20H.1AJMPOUT2AAA4:MOV30H,#00H;00000000CJNEA,30H,AAA5setbP2.0SETB20H.1AJMPOUT2AAA5:SETB20H.2RETOUT2:CLR20H.2 毕业设计(论文)RETBAOJING:JB20H.3,OUT6MOVA,20HMOV30H,#00HCJNEA,30H,OUT5AJMPOUT6OUT5:SETBP3.6JB20H.4,OUT9SETBP0.1OUT10:JB20H.2,OUT11SETBP0.2OUT12:JB20H.1,OUT13SETBP0.3OUT14:JB20H.0,OUT15SETBP0.4OUT16:RETOUT6:CLRP3.6RETOUT9:CLRP0.1AJMPOUT10OUT11:CLRP0.2AJMPOUT12OUT13:CLRP0.3AJMPOUT14OUT15:CLRP0.4AJMPOUT16 毕业设计(论文)5技术经济分析本系统所使用的传感器性能稳定,测量准确,大大简化现场安装,具有较高的性价比,有较大的工程应用价值,而且利用计算机与组态软件技术对锅炉生产过程进行自动控制有着重要的意义。其优越性主要在于：首先，通过对锅炉燃烧过程进行有效控制，使燃烧在充分的情况下进行，可以提高燃烧效率。由于工业锅炉耗煤量大，燃烧热效率每提高1％都会产生巨大的经济效益。其次，锅炉控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修正运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性。随着计算机控制技术应用的普及、可靠性的提高及价格的下降，工业锅炉的微机控制必将得到更加广泛的应用。提高锅炉的热效率,采用计算机控制后热效率可以比以前提高百分之5到百分之10,据统计,120吨的锅炉,全年平均负荷为百分之70左右,以平均热效率提高百分之5计算,全年节约800吨。锅炉系统中包含鼓风机、引风机和给水泵等大功率电动机,由于锅炉本身特性和选型的因素,这些风机大部分不会满负荷输出的,原有的方式采用阀门和挡板控制流量,浪费非常严重。通过对鼓风机、引风机和给水泵进行微机控制可以平均节电达到百分之30到百分之40左右。 毕业设计(论文)6结论本系统主要介绍了锅炉的液位检测控制，还介绍了对温度和压力的检测控制，介绍了8051单片机和其它一些单片机在锅炉控制系统中的应用，介绍了它们的引脚和在系统中的电路图，本设计还采用了多种传感器来对液位、温度和压力的信号采集，利用LED来进行信号的输出显示,我设计的硬件系统的结构简化,系统精度高，具有良好的人机交互功能,并设有液位报警、高压、低压和阀门失灵等故障报警，有问题立即就能发现。通过自动调节控制液位并实现锅炉内温度和水位的报警。液位控制在设定值上正常运行不需要人工干预，操作人员劳动强度小。采用单片机设计出的工业锅炉控制器,能够针对汽包水位的不同状态和不同外界条件进行控制,汽包水位运行稳定、控制品质良好、控制效果明显改善;同时大大提高了控制系统的抗干扰能力,保证了工业锅炉的稳定运行。控制装置具有成本低、抗干扰能力强、控制性能好等优点,且系统硬、软件维护简单方便,尤其适用于工业控制现场,具有良好的应用前景。本系统所采用的传感器性能稳定,测量准确,大大简化现场安装,具有较高的性价比,有较大的工程应用价值,而且利用计算机单片机技术对锅炉生产过程进行自动控制有着重要的意义。其优越性主要在于：首先，通过对锅炉燃烧过程进行有效控制，使燃烧在合理的空燃比条件下进行，可以提高燃烧效率。由于工业锅炉耗煤量大，燃烧热效率每提高1％都会产生巨大的经济效益。其次，锅炉控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性。随着计算机控制技术应用的普及、可靠性的提高及价格的下降，工业锅炉的微机控制必将得到更加广泛的应用。 毕业设计(论文)致谢在此毕业课题设计完成之际，向为此毕业设计倾注了大量心血阎老师和同寝室的同学表示深深地敬意和谢意。指导老师阎鑫在此课题的研究方向、收集资料、设计过程中倾注了悉心的指导和尽心所能的帮助，她那严谨的治学态度和宽广的胸怀使我受益匪浅，在此特表示诚挚地感谢。在同寝室的同学帮我一同研究课题，下工厂考察，给我提出很多宝贵意见，在遇到难题灰心的时候给我了很到的鼓励，在此也为我寝室那帮兄弟们表示诚挚地感谢。在本课题的研究过程中，也得到了院系的大力支持和同学的大力指导与热情帮助，院系开放单片机实验室，通过网络收集各方面的前沿信息，给我们创造一个良好的学习、设计环境。在此给予由衷的谢意。最后，再次向所有关心和帮助我的老师、同学表达谢意。 毕业设计(论文)参考文献[1]王文琦.工业锅炉的检测与控制技术[M].成都:四川科学技术出版社,1986.[2]王骥程.化工过程控制工程[M].北京:化学工业出版社,1981.[3]王文琦.工业锅炉的检测与控制技术〔M〕.成都:四川科学技术出版社,1986.[4]王骥程.化工过程控制工程〔M〕.北京:化学工业出版社,1981.[5]谢自美.电子线路设计、实验与测试[M].华中科技大学出版社，2003.[6]杨国志,王立峰,杨东光,王辉林等.实用电子制作实例[M].福建科学技术出版社，2000.[7]金伟正.单线数字温度传感器的原理及用[M].电子工业出版社，2000.[8]王永平，陈建华.基于S7—200PLC的高性能电热锅炉控制系统[J].仪表技术与传感器,2002.[9]潘新民,王艳芳微.型计算机控制技术[M].高等教育出版社，2002.[10]谈振藩.自动控制专业英语[M].哈尔滨工程大学出版社,1999.[11]杨智,明丽萍.21世纪燃气锅炉在中国的发展前景[J].自动化学报,2001.[12]袁希光等.传感器技术手册[M].北京国防工业出版社,1986.[13]张洪润,张亚凡.传感技术与应用教程[M].清华大学出版社,2005.[14]李光飞,楼然苗.单片机课程设计实例指导[M].北京航空航天大学出版社，2004.[15]李明,徐向东.用容错技术提高锅炉控制系统的可靠性[J].清华大学学报,1999.[16]吴春旺.锅炉汽包水位调节控制系统设计[A].北京:机械工业出版社,2006.[17]何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2001.[18]周航慈.单片机应用程序设计技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1991.[19]PHILIPSSJA1000Staband-aloneCANControllerDATASHEET[Z].2000[20]PHILIPSPC82C250CANControllerInterfaceDATASHEET[Z].2000 毕业设计(论文)附录AMCS-51系列单片机的结构及功能MCS-51是Intel公司生产的一个单片机系列的名称。该公司继1976年推出MCS-48系列8位单片机之后，又于1980年推出了MCS-51系列高档8位单片机。属于这一系列的单片机芯片有个单片机系统有以下几部分组成：1）一个8位的微处理器(CPU).2）片内数据存储器RAM(128B/256B)，用以存放可以读/写的数据，如运算的中间结果，最终结果以及欲显示的数据等。3）片内程序存储器ROM/EPROM(4KB/8KB)，用以存放程序，一些原始数据和表格。但也有一些单片机内部不带ROM/EPROM，如8031，8032，80C等。4）四个8位并行I/O接口P0~P3，每个口既可以用作输入，也可以用作输出。5）两个定时器/计数器，每个定时器/计数器都可以设置成计数方式，用以对外部件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机的控制。6）五个中断源的中断控制系统。7）一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信。8）片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率为12兆赫兹。以上各部分是通过内部数据总线相连接的。 毕业设计(论文)其中，CPU是单片机的核心，是计算机的控制和指挥中心，有运算器和控制器等部件组成。运算器包括一个可进行8位算术运算和逻辑运算的单元ALU，8位的暂存器1，暂存器2，8位的累加器ACC，寄存器B和程序状态寄存器PSW等.累加器ACC经常作为一个运算数经暂存器2进入的输入端，与另一个来自暂存器1的运算数进行运算，运算结果又回送ACC。除此之外，ACC在8051内部经常作为数据传送的中转站。同一般微处理器一样，它是最繁忙的一个寄存器了。在指令中助记符A来表示。控制器包括程序计数器，指令寄存，指令译码，振荡器及定时电路等。程序计数器有两个8位的计数器组成，共16位。它实际上是程序的字节地址计数器，PC中内容是将要执行的下一条指令地址。改变它的内容就可改变程序执行的方向。在8051单片机内有振荡电路，只需外接石英晶体和频率微调电容，其频率范围是1.2MHZ~12MHZ.该脉冲信号就作为8051工作的基本节拍，即时间的最小单位。8051同其他计算机一样，在基本节拍的控制下协调的工作，就象一个乐队按着指挥的节拍演奏一样。8051片内有ROM（程序存储器，只能读）和RAM（数据存储器，可读可写）两类，它们有各自独立的存储地址空间，与一般微机的存储器配置方式不相同。程序存储器8051及8751的片内程序存储器容量为4KB，地址从0000H开始，用于存放程序和表格常数。数据存储器8051及87518031片内数据存储器均为128B，地址伪00~7FH，用于存放运算的中间结果，数据暂存以及数据缓冲等。在这128B的RAM中，有32个字节单元可指定为工作寄存器，这同一般微处理器不同，8051的片内RAM和工作寄存器排在一个队列里同一编址。另外MCS-51系列单片机与一般微机的存储器配置方式很不相同。一般微机通常只有一个地址空间，ROM和RAM可以随意安排在这一地址范围内不同空间，即ROM和RAM的地址同在一个队列里分配不同的地址空间。访问存储器时，一个地址对应唯一的存储器单元，可以是ROM，也可以是RAM，并用同类访问指令。此种存储器结构称为普林斯顿结构。8051的存储器在物理结构上分为程序存储器空间和数据存储器空间，共有四个存储空间：片内程序存储和片外程序存储空间以及片内数据存储器和片外数据存储器空间，这种程序器和数据存储器和数据存储器分开的结构形式，称为哈佛结构。但从用户使用角度，8051存储器地址空间分为三类：1)片内，片外统一编址0000H~FFFFH（用16位地址）。2)64KB片外数据存储器地址空间，地址也从0000H~FFFFH（用16位地址）编址。3)256B数据存储器地址空间（用8位地址）。前述的三个存储器空间地址是重叠的，为了区分起见在8051的指令系统设计了不同数据传送指令符号：CPU访问片内，片外ROM指令用MOVC，访问片外RAM指令用MOVX，访问片内RAM指令用MOV.8051单片机有四个8位并行I/O端口，称P0,P1,P2和P3。每个端口都是8位准双向口，共占32只引脚。每一条I/O线都能独立地用作输入和输出。每个端口都包括一个锁存器（即特殊功能寄存器），一个输出驱动器和一输入缓冲器。作输出时数据可以锁存，作输入时数据可以缓冲，但这四个通道的功能不完全相同。在无片外扩展存储器的系统中，这四个端口都可以作为准双向通用I/O口使用。在具有片外扩展存储器的系统中，P2口送出高8位地址；P0口为双向总线，分时送出低8位地址和数据的输入/输出。 毕业设计(论文)8051单片机四个I/O端口的电路设计非常巧妙。熟悉I/O端口逻辑电路，不但有利于正确合理地使用端口，而且会对设计单片机外围逻辑电路有所启发。端口的负载能力和接口都有一定要求，由于P0口的输出级与P1~P3口的输出级在结构上是不同的，因此，它门的负载能力和接口要求也各不相同。P0口与其他口不同，它的输出级无上拉电阻。当把它用作通用口使用时，输出级是开漏电路，故用其输出去驱动NMOS输入时需外接上拉电阻。用作输入时，应先向口锁存器写“1”。P0口的每一位输出可驱动8个LS型TTL负载.P1口也是一个准双向口，用作通用I/O。其电路的输出部分与P0口不同，内部有上拉负载电阻与电源相连。实质上，电阻是两个场效应管FET并在一起：一个FET为负载管，其电阻固定。另一个可工作在导同或截止两种状态，使其总电阻值变化近似0或组值很大两种情况。当电阻近似为0时，可将引脚快速上拉至高电平；当电阻值很大时，P1口为高阻输入状态。当P1口输出高电平时，能向外提供拉电流负载，所以不必再接上拉电阻。在端口用作输入时，也必须先向对应的锁存器写入1，使FET截止。由于片内负载电阻较大约20千欧姆~40千欧姆，所以不会对输入的数据产生影响。P2口某位的结构与P0口类似，有MUX开关。驱动部分与口类似，但比P1口多了一个转换控制部分。P3口是一个多功能端口，它比P1口多了“与非”门3和缓冲器4。正是这两部分，使得她除了具有P1口的准双向功能之外，还可以使用各引脚所具有的第二功能。“与非”门3的作用实际上是一个开关，决定是输出锁存器上的数据还是输出第二功能的信号。当W=1时，输出Q端信号；当Q=1时，可输出W线信号。编程时，可不必事先有软件设置P3口为第一功能还是第二功能。当CPU对P3口进行SFR寻址（位或字节）访问时，有内部硬件自动将第二功能输出/输入线时，有内部硬件锁存器Q=1.P3口的工作原理与P1口类似.P1~P3口的输出级接有内部上拉负载电阻，它们的每一位输出可驱动4个LS型TTL负载。作为输入口时，任何TTL或NMOS电路都能以正常的方式驱动8051单片机的P1~P3口。由于它们的输出级具有上拉电阻，也可以被集电极开路或漏极开路所驱动，而无需外接上拉电阻。口也都是准双向口。作为输入时，必须先对相应端口锁存器写1。对于80C51单片机，端口只能提供几毫安的输出电流，故当作输出口去驱动一个普通晶体管的基极时，应在端口与晶体管基极间串联一个电阻，以限制高电平输出时的电流。P1~P3 毕业设计(论文)复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。在8051中RST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期（即二个机器周期）以上。若使用频率6兆赫兹的晶振，则复位信号持续时间应超过4微妙才能完成复位操作。产生复位信号的电路逻辑图：施密特触发器复位电路Rst/VpdVccD2D1片内RAMVss整个复位电路包括芯片内，外两部分。外部电路产生的复位信号(RST)送至施密特触发器，再有片内复位电路在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需的信号。一般复位电路中的电阻，电容参数适用于6晶振，能保证复位信号高电平持续时间大于2个机器周期。复位电路虽然简单，但其作用非常重要。一个单片机系统能否正常运行，首先要检查是否能复位成功。初步检查可用示波器探头监视引脚，按下复位键，观察是否有足够幅度的波形输出（瞬时的），还可以通过改变复位电路组容值进行实验。附录B 毕业设计(论文)StructureandfunctionoftheMCS-51seriesone-chipcomputerMCS-51isanameofapieceofone-chipcomputerserieswhichIntelCompanyproduces.Thiscompanyintroduced8top-gradeone-chipcomputersofMCS-51seriesin1980afterintroducing8one-chipcomputersofMCS-48seriesin1976.Itbelongtoalotofkindsthislineofone-chipcomputerthechipshave,suchas8051,8031,8751,80C51BH,80C31BH,etc.,theirbasiccomposition,basicperformanceandinstructionsystemareallthesame.8051dailyrepresentatives-51serialone-chipcomputersAnone-chipcomputersystemismadeupofseveralfollowingparts:(1)Onemicroprocessorof8(CPU).(2)AtslicedatamemoryRAM(128B/256B),itusenotdeposittingnotcanreading/datathatwrite,suchasresultnotmiddleofoperation,finalresultanddatawantedtoshow,etc..(3)ProcedurememoryROM/EPROM(4KB/8KB),isusedtopreservetheprocedure,someinitialdataandforminslice.ButdoesnottakeROM/EPROMwithinsomeone-chipcomputers,suchas8031,8032,80C,etc..(4)Four8runsidebysideI/OinterfaceP0fourP3,eachmouthcanuseasintroduction,mayuseasexportingtoo.(5)Twotimer/counter,eachtimer/countermaysetupandcountintheway,usedtocounttotheexternalincident,cansetupintoatimingwaytoo,andcanaccordingtocountorresultoftimingrealizethecontrolofthecomputer.(6)Fivecutoffcuttingoffthecontrolsystemofthesource.(7)OneallduplexingserialI/OmouthofUART(universalasynchronousreceiver/transmitter(UART)),isitrealizeone-chipcomputerorone-chipcomputerandserialcommunicationofcomputertousefor.(8)Stretchoscillatorandclockproducecircuit,quartzcrystalfinelytuneelectriccapacityneedouter.Allowoscillationfrequencyas12megahertzsnowatmost.Everytheabove-mentionedpartwasjoinedthroughtheinsidedatabus.Amongthem,CPUisacoreoftheone-chipcomputer,itisthecontrolofthecomputerandcommandcentre,madeupofsuchpartsasarithmeticunitandcontroller,etc..Thearithmeticunitcancarryon8personsofarithmeticoperationandunitALUoflogicoperationwhileincludingone,the1storingdevicetemporariliesof8,storingdevice2temporarily,8'saccumulationdeviceACC,registerBandprocedurestateregisterPSW,etc..PersonwhoaccumulateACCcountby2inputendsenteredofcheckingetc.temporarilyasoneoperationoften,comefrompersonwhostore1operationisitisitmakeoperationtogoontocounttemporarily,operationresultandloopbackACCwithanotherone.Inaddition,ACCisoftenregardedasthetransferstationofdatatransmissionon8051inside.Thesameasgeneralmicroprocessor,itisthebusiestregister.HelprememberingthatagreeingwithAexpressesintheorder.Thecontrollerincludestheprocedurecounter,theorderisdepositted,theorderdecipher,theoscillatorandtimingcircuit,etc..Theprocedurecounterismadeupofcounterof8fortwo, 毕业设计(论文)amountsto16.Itisabyteaddresscounteroftheprocedureinfact,thecontentisthenextIAthatwillcarriedoutinPC.Thecontentwhichchangesitcanchangethedirectionthattheprocedurecarriesout.Shakethecircuitin8051one-chipcomputers,onlyneedouterquartzcrystalandfrequencytofinelytunetheelectriccapacity,itsfrequencyrangeisits12MHZof1.2MHZ.Thispulsesignal,as8051basicbeatsofworking,namelytheminimumunitoftime.8051isthesameasothercomputers,theworkinharmonyunderthecontrolofthebasicbeat,justlikeanorchestraaccordingtothebeatplaythatiscommanded.ThereareROM(procedurememory,canonlyread)andRAMin8051slices(datamemory,canisitcanwrite)twotoread,theyhaveeachindependentmemoryaddressspace,disposewaytobethesamewithgeneralmemoryofcomputer.Procedure8051memoryand8751sliceprocedurememorycapacity4KB,addressbeginfrom0000H,usedforpreservingtheprocedureandformconstant.Data8051-87518031ofmemorydatamemory128B,addressfalse00FH,useformiddleresulttodepositoperation,thedataarestoredtemporarilyandthedataarebufferedetc..InRAMofthis128B,thereisunitof32bytesesthatcanbeappointedasthejobregister,thisandgeneralmicroprocessorisdifferent,8051sliceRAMandjobregisterrankoneformationthesametoarrangethelocation.ItisnotverythesamethatthememoryofMCS-51seriesone-chipcomputerandgeneralcomputerdisposesthewayinaddition.Generalcomputerforfirstaddressspace,ROMandRAMcanarrangeindifferentspacewithintherangeofthisaddressatwill,namelytheaddressesofROMandRAM,withdistributingdifferentaddressspaceinaformation.Whilevisitingthememory,correspondingandonlyanaddressMemoryunit,canROM,itcanbeRAMtoo,andbyvisitingtheordersimilarly.ThiskindofmemorystructureiscalledthestructureofPrinceton.8051memoriesaredividedintoprocedurememoryspaceanddatamemoryspaceonthephysicsstructure,therearefourmemoryspacesinall:Theprocedurestoresinoneanddatamemoryspaceoutsidedatamemoryandoneinprocedurememoryspaceandoneoutsideone,thestructureformsofthiskindofproceduredeviceanddatamemoryseparatedformdatamemory,calledHarvardstructure.Butusetheanglefromusers,8051memoryaddressspaceisdividedintothreekinds:(1)Intheslice,arrangeblocksofFFFFH,0000Hoflocation,inunisonoutsidetheslice(use16addresses).(2)Thedatamemoryaddressspaceoutsideoneof64KB,theaddressisarrangedfrom0000H64KBFFFFH(with16addresses)tootothelocation.(3)Datamemoryaddressspaceof256B(use8addresses).Threeabove-mentionedmemoryspaceaddressesoverlap,fordistinguishinganddesigningtheordersymbolofdifferentdatatransmissionintheinstructionsystemof8051:CPUvisitslice,ROMorderspendMOVC,visitblockRAMorderusesMOVXoutsidetheslice,RAMorderusesMOVtovisitinslice. 毕业设计(论文)8051one-chipcomputerhavefour8walkabreastI/Oport,callP0,P1,P2andP3.Eachportis8accuratetwo-waymouths,accountsfor32pinsaltogether.EveryoneI/Olinecanbeusedasintroductionandexportedindependently.Eachportincludesalatch(namelyspecialfunctionregister),oneexportsthedriverandaintroductionbuffer.Makedatacanlatchwhenoutputting,datacanbufferwhenmakingintroduction,butfourfunctionofpasswaytheseself-same.Expandamongthesystemofmemoryoutsidehavingslice,fourportthesemayserveasaccuratetwo-waymouthofI/Oincommonuse.Expandamongthesystemofmemoryoutsidehavingslice,P2mouthseehigh8addressoff;P0mouthisatwo-waybus,sendtheintroductionof8lowaddressesanddata/exportintimesharingThecircuitof8051one-chipcomputersandfourI/Oportsisveryingeniousindesign.FamiliarwithI/Oportlogicalcircuit,notonlyhelptouseportscorrectlyandrationally,andwillinspiretodesigningtheperipherallogicalcircuitofone-chipcomputertosomeextent.Loadabilityandinterfaceofporthavecertainrequirement,becauseoutputgrade,P0ofmouthandP1endoutput,P3ofmouthgradedifferentatstructure,so,theloadabilityandinterfaceofitsdoordemandtohavenothingincommonwitheachother.P0mouthisdifferentfromothermouths,itsoutputgradedrawstheresistancesupremly.Whenusingitasthemouthincommonusetouse,outputgradeisitleakcircuittoturnon,isitisiturgeNMOSdrawtheresistanceontakingtobeouterwithitwhileinputtingtogoouttofail.Whenbeingusedasintroduction,shouldwrite"1"toalatchfirst.EveryonewithP0mouthcandrive8ModelLSTTLloadtoexport.P1mouthisanaccuratetwo-waymouthtoo,usedasI/Oincommonuse.DifferentfromP0mouthoutputofcircuitits,drawloadresistancelinkwithpoweroninsidehave.Infact,theresistanceisthattwoeffectsareinchargeofFETandtogether:OneFETisinchargeofload,itsresistanceisregular.Anotheronecanisitleadtoworkwithcloseattwostate,makeitsPresidentresistancevaluechangeapproximate0orgroupvalueheavytwosituationvery.Whenitis0thattheresistanceisapproximate,candrawthepintothehighlevelfast;Whenresistancevalueisverylarge,P1mouth,inordertohindertheintroductionstatehigh.OutputasP1mouthhighelectricityatordinarytimes,canisitdrawelectriccurrentloadtoofferoutwards,drawtheresistanceonneedn'tanswerandthenning.HereWhentheportisusedasintroduction,mustwriteinto1tothecorrespondinglatchfirsttoo,makeFETend.Relativelyabout20,000ohmsbecauseoftheloadresistanceinsceneandbecause40,000ohms,willnotexertaninfluenceonthedatathatareinput.ThestructureofP2somemouthissimilartoP0mouth,thereareMUXswitches.Isitsimilartomouthpartlytourge,butmouthlargeaconversioncontrolssomethanP1.P3mouthonemulti-functionalport,mouthgettingmanythanP1ithave"and"3doorand4buffer".Twopartthese,makeherbesidesaccuratetwo-wayfunctionwithP1mouthjust,can 毕业设计(论文)alsousethesecondfunctionofeverypin."and"door3functiononeswitchinfact,itdeterminestobetooutputdataoflatchtooutputsecondsignaloffunction.ActasW=At1o'clock,outputQendsignal;ActasQ=At1o'clock,canoutputWlinesignal.Atthetimeofprogramming,itisthatthefirstfunctionisstillthesecondfunctionbutneedn'thavesoftwarethatsetupP3mouthinadvance.IthardwarenotinsideistheautomatictohavetwofunctionoutputtedwhenCPUcarriesonSFRandseeksthelocation(thelocationorthebyte)tovisittoP3mouth/atnotlastinglining,thereareinsidehardwarelatchQs=1.TheoperationprincipleofP3mouthissimilartoP1mouth.Outputgrade,P3ofmouth,P1ofP1,connectwithinsidehaveloadresistanceofdrawing,everyoneoftheycandrive4ModelLSTTLloadtooutput.Aswhileinputtingthemouth,anyTTLorNMOScircuitcandriveP1of8051one-chipcomputersasP3mouthinanormalway.Becausedrawresistanceonoutputgradeofthemhave,canopenawaycollectortooordrain-sourceresistanceisiturgetoopenaway,donotneedtohavetheresistanceofdrawingouterly.Mouthsareallaccuratetwo-waymouthstoo.Whentheconductisinput,mustwritethecorrespondingportlatchwith1first.Asto80C51one-chipcomputer,portcanonlyoffermilliampereofoutputelectriccurrents,isitoutputmouthgowhenurgingoneordinarybasingoftransistortoregardas,shouldcontactaresistanceamongtheportandtransistorbase,inordertotheelectricitywhilerestrainingthehighlevelfromexportingP1~P3Beingrestoredtothethroneistheoperationofinitializingofanone-chipcomputer.ItsmainfunctionistoturnPCinto0000Hinitially,maketheone-chipcomputerbegintoholdtheconductprocedurefromunit0000H.Exceptthattheonesthatenterthesystemareinitializednormally,asbecauseprocedureoperateitmakemistakesoroperatetherearen'tmistake,inordertoextricateoneselffromapredicament,needtobepressedandrestoredtothethronethekeyrestartingtoo.Itisaninputendwhichisrestoredtothethronethesignalin8051ChinaRSTpin.Restoretothethronesignalhighleveleffective,shouldsustain24shakecycle(namely2machinecycles)theaboveitseffectivetimes.If6offrequencyofutilizationbrillianttoshake,restoretothethronesignaldurationshouldexceed4delicatetofinishrestoringtothethroneandoperating.Producethelogicpictureofcircuitwhichisrestoredtothethronethesignal:Restoretothethronethecircuitandincludetwopartsoutsideinthechipentirely.Outsidethatcircuitproducetorestoretothethronesignal(RST)handovertoSchmitt'strigger,restoretothethronecircuitsampletooutput,SchmittoftriggerconstantlyineachS5P2,machineofcycleinhavingonemore,thenjustgotandrestoredtothethroneandoperatedthenecessarysignalinsidly.Restoretothethroneresistanceofcircuitgenerally,electriccapacityparametersuitablefor6brillianttoshake,canisitrestoretothethronesignalhighleveldurationgreater 毕业设计(论文)than2machinecyclestoguarantee.Beingrestoredtothethroneinthecircuitissimple,itsfunctionisveryimportant.Piecesofone-chipcomputersystemcouldnormalrunning,shouldfirstcheckitcanrestoretothethronenotsucceeding.Checkingandcanpopone'sheadandmonitorthepinwiththeoscillographtentatively,pushandisrestoredtothethronethekey,thewaveformthatobservesandhasenoughrangeisexported(instantaneous),canalsothroughisitrestoretothethronecircuitgroupholdingvaluecarryontheexperimenttochange.