锅炉给水ph值检测系统课程设计

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1、课程设计报告学生姓名:学号：学院:自动化工程学院班级:测控102题目:电厂锅炉给水pH值检测系统设计指导教师职称:指导教师：职称:2013年5月31日目录1.课题意义12.设计方案12.1总体流程12.2各模块设计12.2.2信号调理电路22.2.3采集电路模块32.2.4单片机模块52.2.5单片机与ADC0809接口电路72.2.6LED显示装置82.2.7报警模块92.2.8键盘模块92.2.9系统总体电路图103.主程序流程图114报警电路流程图125.元器件清单136.心得体会147.参考文献141.课题意义在工业生产中必须使pH值严格控制在特定范围内，否则会导致生产不能顺利进行，

2、原料浪费，甚至造成环境污染，pH值控制过程广泛存在于石油、化工、废水处理及锅炉给水处理中，对它的重视，可以避免造成产品质量下降，经济效益下降，对工业生产具有重要意义。本次课程设计讨论的是锅炉给水PH值检测装置。2.设计方案键盘2.1总体流程LED显示装置串口通信超限报警单片机模块信号采集模块信号调理电路PH传感器图1总体流程方案2.2各模块设计2.2.1PH传感器选型依据（1）具有将被测量转换为后续电路可用电量的功能。PH值传感器利用点位测定法将离子浓度这一被测量转换为电动势输出。（2）转换精度符合整个测试系统根据总精度要求而分配给传感器的精度指标。本次课程设计要求测量范围是0.00-14.

3、00，精度要求为0.07。（3）能满足被测介质和使用环境的特殊要求。要求测得给水口水样的PH值。（4）能满足用户对可靠性和可维护性的要求。[4]根据以上要求，通过相关书籍的查找确定使用PH-DIN型PH值传感器作为本次设计的传感器。13pH值传感器的工作原理在传感器内部的pH放大器是一个能通过数据采集器监测的有标准pH电极的电路。传感器连接线的末端是一个BTA插头或一个5-针的DIN插头来与数据采集器连接。在pH7缓冲溶液中，它将产生一个1.75伏特的电压。pH值每增加1，电压增加0.25伏。pH值每减少1，电压降低0.25伏。这个冻胶填充的pH值传感器的设计测量范围为：0到14。2.2.2

4、信号调理电路运算放大电路。输入电压UI加到运放的同相输入端，所以输出端电压UO与UI同相。根据虚短的概念，有运放反相输入端电位UN等于同相端电位UP，同相端电位UP就是输入端信号电压UI，有根据虚断的概念，流入运放输入端的电流为零，因此有If=Ir（1）有以上分析可知，UI和UO在电阻R3和R5支路上的分压，即UI=R3U0/（R3+R5）（2）上式表明该电路的输出电压与输入电压成比例，比例系数为K=1+R5/R3（3）从放大电路角度看同相输入比例放大电路，也是输出电压与输入电压同相的放大电路，其电压放大倍数为AU=1+R5/R3（4）在实际电路中通常在运放的同相输入端加以平衡电阻R6。有虚

5、断的概念在运放的输入端没有电流流过，因此没有电流流过R6,在他上面也没有压降，仍有同相端的电位VP=UI，所以加了R6后电路输入输出关系不变[1]。如图2所示图2调理电路132.2.3采集电路模块1.A/D转换器。A/D转换顾名思义把模拟信号转换为数字信号，模拟量可以是电压，电流等电信号也可以是压力，温度，湿度灯非电信号但在A/D转换之前输入到A/D转换器的输入信号必须经各种传感器把物理量转换成电压信号，A/D转换后输出的数字信号可以有8位，16位，10位等[5]。2.A/D转换器分类：（1）逐次比较型（2）积分型（3）并行比较/串行并行比较（4）Σ-˄调制型（5）电容阵列逐次比较型（6）压

6、频变换型ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位主次逼近式A/D模数转换器，由单一的5V电源供电。片内带有锁存功能的8选1的模拟开关由CBA的编码决定所选通道。3.逐次比较法：采用逐次比较法的A/D转换器是由一个比较器，D/A转换器，缓冲寄存器及控制逻辑电路组成，基本原理是从高位到低位逐位试探比较。转换过程，初始化时将逐次逼近寄存器各位清零；转换开始时现将逐次逼近寄存器的最高位置1送入D/A转换器，经D/A转换后生成模拟量送入比较器称为V0与送入比较器的待转换的模拟量比较，若V0

7、/A转换器输出V0再与Vi，若V0