鍋爐溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)docx

1、測(cè)控系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目：鍋爐溫度檢測(cè)系統(tǒng)院（系、部）：電氣與控制工程學(xué)院班 級(jí)：測(cè)控11-1班姓 名： 學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：完成日期：遼寧工程技術(shù)大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 成 績(jī) 評(píng) 定 表學(xué) 期2014-2015(1)姓 名專 業(yè)測(cè)控班 級(jí)課程名稱測(cè)控系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)論文題目鍋爐溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)評(píng) 定 指 標(biāo)評(píng)定指標(biāo)分值得分知識(shí)創(chuàng)新性20理論正確性20內(nèi)容難易性15結(jié)合實(shí)際性10知識(shí)掌握程度15書(shū)寫(xiě)規(guī)范性10工作量10總成績(jī)100評(píng)語(yǔ)：任課教師時(shí) 間2015年1月19日備 注 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)一、設(shè)計(jì)題目 鍋爐溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)二、設(shè)計(jì)任務(wù) 基于單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)鍋爐溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并詳細(xì)介

2、紹其硬件和軟件設(shè)計(jì)。并且要求實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐中的水溫進(jìn)行測(cè)量，并且能通過(guò)顯示裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量溫度的實(shí)時(shí)顯示。設(shè)置報(bào)警裝置，實(shí)現(xiàn)超溫報(bào)警功能。三、設(shè)計(jì)計(jì)劃本設(shè)計(jì)共2周。第1-3天：針對(duì)選題查資料，確定設(shè)計(jì)方案；第4-6天：方案分析比較，電路原理設(shè)計(jì)，進(jìn)行元器件及參數(shù)選擇；選用芯片參考：AT89C51單片機(jī)，DS18B20。第7-9天：編寫(xiě)主程序流程圖和軟件程序；第10-12天：畫(huà)電路原理圖，以及各部分電路圖，系統(tǒng)框圖。繪制電子版軟件流程圖；第12-14天：編寫(xiě)整理設(shè)計(jì)報(bào)告。四、設(shè)計(jì)要求1、 針對(duì)實(shí)際問(wèn)題，設(shè)計(jì)解決方法2、 以軟件為主，可以進(jìn)行相關(guān)硬件內(nèi)容的設(shè)計(jì)3、 詳細(xì)說(shuō)明設(shè)計(jì)思路4、 形成設(shè)計(jì)報(bào)告指

3、導(dǎo) 教師：教研室主任： 時(shí) 間：2015年1月19日摘要鍋爐是人類供暖，取暖的主要來(lái)源。隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和對(duì)鍋爐容量，參數(shù)參數(shù)要求的不斷提高，鍋爐容量和技術(shù)得到迅速的發(fā)展，越來(lái)越智能化。本課程設(shè)計(jì)正是基于智能化這個(gè)目的，設(shè)計(jì)基于51單片機(jī)的鍋爐溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，旨在達(dá)到對(duì)不宜進(jìn)行溫度檢測(cè)與顯示的鍋爐溫度進(jìn)行溫度的監(jiān)測(cè)與顯示，以及其他相應(yīng)功輔助功能的實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)中利用DS18B20經(jīng)行溫度檢測(cè)并將采集到的溫度信息傳遞給單片機(jī)，由單片機(jī)通過(guò)LCD經(jīng)行準(zhǔn)確的溫度顯示。當(dāng)過(guò)鍋爐溫度超過(guò)警戒值時(shí)，警鈴響起提醒操作人員對(duì)鍋爐溫度進(jìn)行調(diào)整。通過(guò)本設(shè)計(jì)可以基本達(dá)到智能控制鍋爐內(nèi)的溫度，相比操作人員對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)更

4、加方便和準(zhǔn)確，更加智能。而且，通過(guò)報(bào)警鈴提醒操作員，更加人性化。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；LCD；DS18B20目錄1.緒論12.系統(tǒng)的主要器件的選擇22.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總框圖22.2單片機(jī)的選擇22.3溫度傳感器的選擇32.4顯示元件的選擇32.5報(bào)警元件的選擇33.硬件電路的設(shè)計(jì)53.1單片機(jī)最小系統(tǒng)53.2溫度檢測(cè)電路53.3顯示電路63.4報(bào)警電路73.5取消報(bào)警電路73.6整體電路84.軟件設(shè)計(jì)94.1程序功能的概述94.2系統(tǒng)總程序流程圖94.3 DS18B20溫度采集程序流程圖104.4 LCD液晶顯示流程圖115.總結(jié)126.心得體會(huì)13參考文獻(xiàn)141.緒論鍋爐作為一種把煤、石油或天然氣等化

5、石燃料所儲(chǔ)藏的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成水或水蒸氣的熱能的重要設(shè)備，長(zhǎng)期以來(lái)在工業(yè)生產(chǎn)和居民生活中都能扮演著極其重要的角色。它己經(jīng)有二百多年的歷史了，但是鍋爐工業(yè)的迅猛發(fā)展卻是近幾十年的事情。國(guó)外的鍋爐控制工業(yè)5060年代發(fā)展最快，70年代達(dá)到高峰。我國(guó)的鍋爐工業(yè)是在新中國(guó)成立后才建立和發(fā)展起來(lái)的，1953年在上海首創(chuàng)了上海鍋爐廠。從其在生產(chǎn)和生活中所起的作用不同，鍋爐可分為電站鍋爐，主要用于發(fā)電廠；工業(yè)鍋爐，主要用于直接供給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或驅(qū)動(dòng)機(jī)械能源；生產(chǎn)鍋爐，主要用于為居民提供熱水和供居民取暖。 溫度檢測(cè)系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)、工程建設(shè)及日常生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，早期的溫度檢測(cè)主要應(yīng)用于工廠中，在

6、人們的日常生活中，溫度檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用和作用也體現(xiàn)到了各個(gè)方面。特別是單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)，它給現(xiàn)代工業(yè)控制測(cè)控領(lǐng)域帶來(lái)了一次新的革命。目前，單片機(jī)在工業(yè)控制系統(tǒng)諸多領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用。特別是其中的51系列單片機(jī)的出現(xiàn)，由于它具有極好的穩(wěn)定性，更快和更準(zhǔn)確的運(yùn)算精度。本次設(shè)計(jì)就是要通過(guò)以51系列單片機(jī)為控制核心，通過(guò)溫度采集， LCD顯示，實(shí)現(xiàn)熱水鍋爐溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。2.系統(tǒng)的主要器件的選擇2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總框圖 鍋爐溫度檢測(cè)系統(tǒng)的主控部分由單片機(jī)組成。通過(guò)溫度傳感器接收到的溫度值與設(shè)定好的警報(bào)值進(jìn)行比較，在溫度未達(dá)到警報(bào)值時(shí)持續(xù)監(jiān)測(cè)并將測(cè)量得到的溫度值通過(guò)液晶屏顯示出來(lái)。當(dāng)監(jiān)測(cè)到的溫度超過(guò)

7、警報(bào)值時(shí)，開(kāi)始打開(kāi)報(bào)警鈴進(jìn)行報(bào)警，提示操作員鍋爐溫度過(guò)高要及時(shí)處理。操作員可以通過(guò)按下報(bào)警取消按鍵停止報(bào)警鈴的報(bào)警響聲。如圖2-1是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。2-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.2單片機(jī)的選擇AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管

8、腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。故選擇AT89C51單片機(jī)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。2.3溫度傳感器的選擇DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場(chǎng)合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號(hào)多種多樣。主要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測(cè)溫，高爐水循環(huán)測(cè)溫，鍋爐測(cè)溫，機(jī)房測(cè)溫，農(nóng)業(yè)大棚測(cè)溫，潔凈室測(cè)溫，彈藥庫(kù)測(cè)溫等各種非極限溫度場(chǎng)合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，

9、封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。故選擇DS18B20作為設(shè)計(jì)中的測(cè)溫元件。2.4顯示元件的選擇1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原

10、理是完全相同的，因此基于HD44780寫(xiě)的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。故原則1602LCD作為顯示元件。2.5報(bào)警元件的選擇蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。在單片機(jī)應(yīng)用的設(shè)計(jì)上，很多方案都會(huì)用到蜂鳴器，大部分都是使用蜂鳴器來(lái)做提示或報(bào)警，比如按鍵按下、開(kāi)始工作、工作結(jié)束或是故障等等。故選擇蜂鳴器作為報(bào)警元件。3.硬

11、件電路的設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，指的是用最少的元件組成的單片機(jī)并且可以正常工作的系統(tǒng)。最小系統(tǒng)一般包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)，晶振電路以及復(fù)位電路。圖3-1為單片機(jī)最小系統(tǒng)電路。3-1單片機(jī)最小系統(tǒng)3.2溫度檢測(cè)電路采用DS18B20進(jìn)行溫度檢測(cè)，檢測(cè)完成的溫度值傳入單片機(jī)P3.3引腳。圖3-2為DS18B20測(cè)溫模塊電路。3-2 DS18B20測(cè)溫模塊3.3顯示電路3-3 LCD1602液晶顯示電路 采用LCD1602液晶作為溫度顯示，LCD1602操作簡(jiǎn)單顯示內(nèi)容更加豐富。圖3-3為L(zhǎng)CD1602液晶顯示電路3.4報(bào)警電路 采用蜂鳴器最為警鈴，當(dāng)測(cè)量溫度超過(guò)警戒值時(shí)，蜂鳴器開(kāi)始工作從

12、而開(kāi)始實(shí)現(xiàn)報(bào)警。圖3-4為蜂鳴器的報(bào)警電路3-4報(bào)警電路3.5取消報(bào)警電路當(dāng)操作人員聽(tīng)到警報(bào)鈴響起，鍋爐溫度超過(guò)警戒值時(shí)，可以通過(guò)按下按鍵S2停止蜂鳴器工作。從而起到取消報(bào)警的功能，以防止報(bào)警鈴在鍋爐溫度過(guò)高時(shí)持續(xù)響鈴。圖3-5為取消報(bào)警電路3-5取消報(bào)警電路3.6整體電路圖3-6為系統(tǒng)的整體電路圖。3-6整體電路圖4.軟件設(shè)計(jì)4.1程序功能的概述寫(xiě)程序時(shí)，調(diào)用程序前既系統(tǒng)運(yùn)行之前要首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。然后LCD顯示初始內(nèi)容，并且開(kāi)始測(cè)溫。接下來(lái)將測(cè)得的溫度值與警戒值進(jìn)行比較，若超過(guò)警戒值擇報(bào)警，消零件按下后警鈴?fù)Ｖ箞?bào)警。然后進(jìn)行循環(huán)檢測(cè)。4.2系統(tǒng)總程序流程圖圖4-1為 系統(tǒng)總程序流程圖。

13、4-1 系統(tǒng)總程序流程圖4.3 DS18B20溫度采集程序流程圖 DS18B20有嚴(yán)格的協(xié)議來(lái)確保其數(shù)據(jù)的完整性。協(xié)議包括幾種單線信號(hào)類型：復(fù)位脈沖，存在脈沖，寫(xiě)1，寫(xiě)0，讀1，讀0。所有這些信號(hào)類型除存在脈沖以外，其他信號(hào)均由總線主機(jī)產(chǎn)生。開(kāi)始寫(xiě)DS18B20進(jìn)行任何通信都需要對(duì)其進(jìn)行初始化，在接收到復(fù)位脈沖后，再對(duì)DS18B20進(jìn)行正確的ROM命令和存儲(chǔ)器操作命令。在總線主機(jī)初始化過(guò)程，主機(jī)通過(guò)拉高單總線，以產(chǎn)生復(fù)位脈沖。接著，在主機(jī)釋放總線，進(jìn)入接收模式。當(dāng)總線被釋放后，上拉電阻將總線拉高。在單總線器件檢測(cè)到上升沿后，接著產(chǎn)生延時(shí)，接著拉低總線以產(chǎn)生脈沖。圖4-2為溫度采集程序流程圖。4

14、-2溫度采集程序流程圖4.4 LCD液晶顯示流程圖 單片機(jī)對(duì)其初始化，然后將需要顯示的字符在LCD存儲(chǔ)的地址和要求在LCD顯示的地址送出。在檢測(cè)LCD是否處在忙碌不能接受命令或數(shù)據(jù)的狀態(tài)。檢測(cè)到LCD空閑狀態(tài)時(shí)就可以寫(xiě)數(shù)據(jù)顯示了。圖4-3為L(zhǎng)CD液晶顯示流程圖。4-3 LCD液晶顯示流程圖5.總結(jié)本設(shè)計(jì)通過(guò)單片機(jī)的控制，基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)鍋爐溫度的測(cè)量以及顯示，并且可以實(shí)現(xiàn)超溫暖報(bào)警的功能。同時(shí)增加了有報(bào)警取消功能的按鍵，可以實(shí)現(xiàn)人為取消報(bào)警的功能。系統(tǒng)中采用AT89C51芯片作為控制芯片，采用一總線的溫度傳感器DS18B20，用LCD1602液晶顯示模塊顯示溫度值，這些都使硬件電路變得簡(jiǎn)單，性能得

15、到提高。而且加上了蜂鳴器報(bào)警裝置和報(bào)警取消按鍵，讓本設(shè)計(jì)在應(yīng)用上更加安全和人性化。6.心得體會(huì) 通過(guò)本次鍋爐溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我不僅鞏固了有關(guān)單片機(jī)，溫度傳感器等以前系統(tǒng)學(xué)過(guò)的知識(shí)。而且還加強(qiáng)學(xué)習(xí)了有關(guān)1602液晶和其他液晶的相關(guān)知識(shí)，也與在本次設(shè)計(jì)之前相比更好的使用1602液晶。同時(shí)，也對(duì)鍋爐，這個(gè)與我們生活密切相關(guān)的設(shè)備有了一定簡(jiǎn)單的了解。而且，本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路與之前的設(shè)計(jì)相比更加清晰，在一些相關(guān)的軟件的運(yùn)用上也有了一些接觸。但遺憾的是，本次設(shè)計(jì)沒(méi)有制作出實(shí)物或者用軟件仿真，并不清楚本設(shè)計(jì)中是否有隱藏的問(wèn)題，或者一些設(shè)計(jì)上需要進(jìn)行修改的問(wèn)題。希望以后可以利用軟件進(jìn)行仿真，不僅可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，還可以學(xué)習(xí)仿真軟件，一舉兩得。在本次設(shè)計(jì)中，查找了很多資料，了解和學(xué)習(xí)到了很多在課堂上沒(méi)有進(jìn)行細(xì)致講解的知識(shí)點(diǎn)。 總之，在本次設(shè)計(jì)中學(xué)會(huì)了很多知識(shí)，也鞏固加強(qiáng)了許多以前學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)，收獲了很多。參考文獻(xiàn)1李元春. 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)M.北京:高等教育出版社, 2013.2周杏鵬. 現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)M.北京:高等教育出版社, 2013.3郭天祥. 新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程入門、提高、開(kāi)發(fā)、拓展全攻略 M. 電子工業(yè)出版社, 2009.4張仁青，李彥，朱傳堂等.燃油，燃煤氣，