智能型电热锅炉控制器的设计

河南科技学院2010届本科毕业论文（设计）论文题目：智能型电热锅炉控制器的设计学生姓名：所在院系：机电学院所学专业：电气工程及其自动化导师姓名：完成时间：2010年5月22日摘要针对传统的电热锅炉需要人工干预，产品档次较低的问题，开发了一种新型的智能锅炉全自动系统。给出了系统的工作原理，硬件结构及软件流程。该控制系统的核心采用了美国ATMEL公司生产的8位闪速存储器单片机AT89C52为主控单元，采用MAXIM公司的微机监控电路和看门狗技术，为防止突然掉电丢失用户所设定的值，采用了双线串行CMOS型电可擦写存储器AT24C04记忆用户的温度设定值，采用SSR作为开关器件。在控制策略上采用了积分分离的PID控制算法。该系统能根据锅炉现场检测的各个状态做出实时精确的自动控制,如实现温度,水位,压力等的监控.具有事件与参数记录,数码管显示,报警,系统参数设置,手自动切换控制。该控制器具有节能和完善的安全保护措施等特点,控制可靠稳定。关键词：单片机；电热锅炉；制器；智能型DesignofIntelligentElectricHeaterControllerAbstractThispaperintroducesanewtypeofautomaticcontrollerfortheelectricboiler.TheSCMAT89C52producedbyATMELCorporationisusedasitsCPUforproventingthetemperaturevaluesetbyuserstobemissing,the2-wineserialCMOSEEPROMAT24C04isusedtomemorizeunit.ThesupervisorycircuitismadeoftheX5045chipandtheSSRisusedswitchelementofdeviceheated.Incontroltactics,thePIDcontrolcountingmethodaccumulateseparatingisprovedtopossessfinecontroleffect.Thissystemcandothereal-timepreciseautomaticcontrolaccordingtoeachconditionexaminedfromtheboilerscene,suchasrealizesthemonitoringofthetemperature,thepressure,thewaterlevelandsoon.Ithastheeventandparameterrecord,thedigitaltubedisplay,reportstothepolice,thesystemparameterestablishment,thehandautomaticallycutsofthecontrol.Itcanbefast,stable,safe,reliablecarriesontheintellectualizedcontroltotheboiler.Keywords:MCU；Eectric；Heater；Itelligent目录1绪论 11.1设计意义 11.2系统工作原理 22整体设计方案的确定 33主要模块的设计 33.1温度检测模块 33.1.1硬件电路的设计 33.1.2工作原理分析 43.2水位采集模块 43.2.1硬件电路设计 43.2.2工作原理分析 53.3压力控制模块 53.4数码显示模块 63.4.1硬件电路设计 63.4.2工作原理分析 73.5键盘输入模块 83.6功率接口模块 83.7声光报警电路 93.7.1硬件电路设计 93.7.2工作原理分析 93.8掉电存储模块 93.8.1硬件电路设计 93.8.2工作原理分析 93.9电源监控模块 103.10加热模块 123.11电源模块 134系统的软件设计 144.1主程序设计 144.2运行子程序设计 144.3温度采集模块 144.4LED数码显示模块 154.5掉电存储模块 164.6温度控制的积分分离PID控制 165结束语 16致谢 18参考文献 17附录1总体电路图 18附录2主程序流程图 19附录3总体程序 201绪论1.1设计意义电热锅炉是一种将电能转换成热能,生产蒸汽和热水的装置。具有重量轻,体积小,使用方便,无污染等优点,可满足高层建筑商业小型工矿企业车船等间断用汽的需要。国外20年代起就开始应用电热锅炉,国内自70年代后期开展了电热锅炉的应用。近年来,随着全世界环保意识的增强,人们越来越重视自身生活质量与方式,迫切需要保护和改善地球的生态环境,于是加大了对绿色环保产品,主要是绿色能源—电力的应用研究,因此一种以电代煤的热水和蒸汽生产设备应运而生—电热锅炉。其技术先进,自动化程度高,具有良好的环保效果和经济效益,产品一经亮相便深受广大用户和环保部门的欢迎。同时由于我国电力工业的迅速发展,电力供应十分充足,为电热锅炉的推广使用创造了有利条件。通过与燃煤锅炉相比,可知电热锅炉的主要优势如下:(1)环保效益非常显著,无污染,无噪音。解决了燃煤锅炉在运行过程中产生的噪音粉尘及烟气,特别是NOX,SO2等有害成分对周围环境造成的严重污染问题。十分有利于城市环境保护美化及市民的身心健康。(2)调节性能好,电能利用率高。电热锅炉启动快,负荷调节迅速,电热转化率可达98%。别是实行峰谷电价后,采用蓄热式热水电锅炉系统具有较好的经济效益。燃煤锅炉启动及负荷调节特性不佳.热效率一般仅为50%左右,一次能源利用率低,运行经济性差。(3)体积小,重量轻,结构简单。电热锅炉无燃烧室及转动机械,工作温度低,不但本体结构简单,而且系统辅助设备少。因此系统维护方便,设备检修周期及使用寿命长,整体安全可靠性高。克服了燃煤锅炉结构复杂体积庞大及运行条件恶劣等弊端。(4)安装方便,布置灵活。热锅炉对安装场地无特殊要求,可方便地安装在办公生活及旅游景区。至可以在办公大楼楼顶或楼梯间安装使用电热锅炉。无论从安全和环保的角度考虑,燃煤锅炉都必须与办公场所和居民生活区保持一定的距离,不能安装在旅游景区和人口稠密地区。(5)自动化程度高,运行费用低。由于实现计算机系统自动控制与调节,使用电热锅炉管理智能化,运行安全可靠,无须专人值班,其运行费用较低。燃煤锅炉需要有专人值班及运煤除渣,定期进行炉内受热面积及转动机械的检查维修,所以其运行维修费用较高。此外,由于电热锅炉占地面积小,辅助设备少及系统简单,因此还具有安装工期短,见效快及一次性建设投资少的经济优势。我国北方部分城市改用电热锅炉后,取得了显著的环保和节能效果,使城市风貌更加绚丽多彩文明繁荣。时也带动了电力市场的发展壮大,成为刺激电力消费新的增长点。热锅炉作为绿色环保产品在我国大中城市的推广使用是科技进步经济增长及社会发展的必然趋势。传统的电热锅炉需要人工干预，为提高产品档次，适应中高档消费群体需求，开发新兴智能化电热锅炉已成为必然。锅炉自动控制系统是一个典型的大惯性，大滞后，多变量的过程控制系统，其涉及到压力温度水位等多个物理参数检测与控制，需要同时控制循环泵，补水泵，加热装置，自动排除故障等。由于模拟输入量多，需要的硬件电路也多，控制起来不简单。现阶段，很多厂家都是利用PLC对锅炉进行控制，其自动化程度和可靠性较高，但是成本也很高，而且程序修改和参数设置比较困难。以单片机为控制核心的智能控制系统受到了更多的关注。这次设计的目的降低产品的成本。文中介绍了了该产品的核心技术，基于AT89C52单片机的智能电热锅炉控制器的工作原理和软硬件构成。控制器采用了各种传感器和控制电路，软硬件设计合理，实现了产品的智能化，高精度，高可靠性和个性化需求。在用户设置完成以后，系统按照用户的个性化需求全自动运行。1.2系统工作原理智能型电热锅炉是在常规电热锅炉基础上安装智能控制器构成的，主要包括减压阀，补水阀，控制器，排气阀，加热炉，循环泵等，系统结构见图1。用户首先对电热锅炉进行个性化设置，包括系统时间，工作时间段，最高室温，最低室温，最高炉温，最大压力，循环时间，最大功率设置等。设置完成后，系统开始运行，只有当前时间处于工作时间段之内才进行加热。运行时，显示工作状态，炉温，水温。当遇到下列事件之一，即停止加热并报警：锅炉缺水，炉压过高，炉温过高，漏电，系统过载。这些事件一旦发生，控制器切断加热线圈，循环泵和补水阀的供电，同时给出声光报警。减压阀减压阀补水阀补水阀循环泵排气阀加热炉控制器循环泵排气阀加热炉控制器图1锅炉结构图2整体设计方案的确定整个控制器主要由CPU主板，继电器分块板以及控制面板组成。CPU主板实现温度的采集处理，水位的测量，压力的测量,电源监视及报警功能。继电器板控制循环泵的起停，控制电热丝的通断，紧急情况下切断电源等。控制面板用于完成手/自动功能的切换以及显示功能。该系统的核心是AT89C52单片机，其中除有CPU外，还集中了8K字节的闪速存储字节的随机存储器RAM，三个16位定时/计数器和一串行双工通讯口。一个双工串行口。控制器的硬件框图如图2示。AT89C52AT89C52单片机加热电路温度检测加热电路温度检测显示电路水位检测显示电路水位检测报警电路压力检测报警电路压力检测监控电路键盘电路监控电路键盘电路水泵控制掉电存储水泵控制掉电存储图2硬件框图3主要模块的设计3.1温度检测模块3.1.1硬件电路的设计温度检测模块采用DALLAS公司生产的单线数字温度采集芯片DS18B20，它可以把温度信号直接转换成串行数字信号供单片机处理，特别适合构成多点温度巡回检测系统。而且其体积更小、适用电压更宽，更经济。DS18B20是支持单总线的数字温度检测芯片，除了外接的上拉电阻外无需其他电路元件，就可以直接与单片机I/O口相连，

温度传感器安装在锅炉的内部，采集系统内介质的温度，并根据单片机程序的指令要求发送转换好的数字温度信号。一线总线独特而且经济的特点，使我们可轻松地组建传感器网络。其测量温度的范围为

-55

℃—

+125℃，在

–10℃

—

+85

℃范围内，可以程序设定

9—12

位的分辨率，当设置为12位的分辨率时精度为±0.0625℃。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰能力。适合于恶劣环境的温度测量。从性价比出发，其已经能够胜任设计要求。设计中采用单片机的P3.4口作为温度采集的接口。其基本电路图如图3。图3温度采集3.1.2工作原理分析测温原理是：DS18B20内部包括寄生电源、温度传感器、64位激光ROM单线接口、存放中间数据的高速暂存器、用于存储用户设定的温度上下限值的寄存器、触发存储与控制逻辑等组成。DS18B20测量温度是使用特有的温度测量技术。DS18B20内部的低温度系数振荡器能产生稳定的频率信号；同样，高温度系数振荡器则将被测温度转换成频率信号。当计数门打开时，DS18B20进行计数，计数门开通时间由高温度系数振荡器决定。温度芯片内部还有斜率累加器，可对频率的非线性度加以补偿。测量结果存入温度寄存器中。一般情况下的温度值应为9位（包含一位符号），但因符号位扩展成高8位，故以16位补码形式读出，温度和数字量的关系如表1所示。表1温度和数字量的关系变量输出的二进制码对应的十六进制码+12500000001111101000FAH+250000000001100100032H+1/20000000000000010001H00000000000000000000H-1/21111111111111111FFFFH-251111111111001110FFCEH-551111111110010010FF92H3.2水位采集模块3.2.1硬件电路设计在锅炉内的不同高度安装固定不动的三根金属棒,以感知水位的变化情况。其中,A棒处于下限水位,C棒处于上限水位,B棒处于上下限水位之间。A棒接+5V电源,B棒C棒各通过一个电阻与地相连。其电路图如图4所示。3.2.2工作原理分析图4水位检测电路锅炉由电机带动水泵供水,单片机控制电机的转动,以达到对水位控制的目的。缺水时,水位上升,当达到上限时,由于水的导电作用,B棒C棒连通+5V。因此,b和c两端均为1状态时,应停止电机和水泵的工作,不再给锅炉供水。当水位降到下限时,B棒C棒都不能与A棒导通,因此,b和c两端均为0状态。时,应启动电机,带动水泵工作,给锅炉供水。当水位处于上下限之间时,B棒与A棒导通。C棒不能与A棒导通,b端为1状态,c端为0状态。此时,无论是电机已在带动水泵给锅炉供水,水位在不断上升,还是电机没有工作,用水使水位在不断下降,都应继续维持原有的工作状态。两个水位信号由P1.0和P1.1输入,这两个信号共有4种组合状态。其中,第三种组合(b=0,c=1)正常情况下是不可能发生的,但在设计中还是应该考虑到,并作为一种故障状态。表24种组合状态c(P1.1)b(P1.0)操作00电机运转01维持原状10故障报警11电机停转3.3压力控制模块一般使用只对锅炉的超低压和超高压进行控制，比较简单，此次电路选用MPX5100系列压阻式传感器,单通道串行输出芯片。硬件电路如图5所示。MPX5100D是一种高集成度大信号输出的硅压力传感器,不仅能组成各种性能优良的压力计,而且能简化微控制器输入通道的设计。于采用了先进激光微调技术,薄膜金属化,双极性半导体处理工艺和各种补偿功能(如温度补偿,失调和增益校准,信号条理等),所以它具有集成高度,精度好,输出压力大,线性好,易与A/D接口等特点。图5压力检测电路表3MPX1500D引脚名称引脚符号功能1Vout输出2Ground地3Vs电源电压4Nc空脚5Nc空脚6Nc空脚表4MPX1500D推荐工作状态参数名称符号最小值典型值最大值单位电源电压Vs5.06.0V电源电流Io8.015mA工作温度Ta-40+125绝对压力Pop0100KPaTLC1549是TI公司生产的一种开关电容结构的逐次比较型10位A/D转换器。内自动生产转换时钟脉冲转换时间<21µs;最大总不可调转换误差为1;单电源供电,最大工作电流仅为2.5mA.转换结果以串行方式输出;工作温度为-55+125℃。3.4数码显示模块3.4.1硬件电路设计在单片机应用系统中,通常用数码管显示器作为设备显示一些需要的信息和结果,而许多单片机本身并无显示接口,需要外接显示译码驱动电路。显示驱动电路中,每一个LED显示器都需要一个译码芯片,而每一段都需要一个限流电阻。电路采用串行静态显示方式，利用串行口加外围芯片74LS164就可以组成一并行输出口,可以轮流显示炉温,水温,其设定值与实际测量值循环显示。显示温度范围为0—99.9℃。其硬件电路图如图6所示。图6数码显示电路3.4.2工作原理分析利用AT89C52单片机内部的串行口，其数据由RXD端串行输出或输入，同步移位时钟由TXD端串行输出，在同步脉冲的作用下，实现由串行数据输出。LED采用共阳显示，74LS164是8位并行输出串行移位寄存器。它具有两个串行输入端和8位并行输出端。为异步清零端，当其为低电平时，可使清零，因不需要复位，故将其接电源。8端为时钟脉冲输入端，其上升沿用来控制移位寄存器的状态，当被显示数据从RXD串行口输出到移位寄存器74LS164的输入端A、B时，74LS164将串行数据转换成8位并行输出码Q0-Q7，前一个移位寄存器的输出端与下一个移位寄存器的输入端A、B相连，这样首尾相接，直到传送3位显示为止。显示以后，先送出的数显示在最右边一位，最后送出数显示在最左边一位。三个二极管在这里起到限流的作用，也保证了LED数码管的亮度。当有信号需要输出的时候，系统将自动的将输出信号送至串口，这个信号将由74LS164移位寄存器接收。系统会自动的产生脉冲信号使移位寄存器将信号一位一位的移至指定的数码管，进而通过预先设定的字型码的方法，使输出信号从二进制转换成十进制显示。信号送完毕之后系统将关闭串口直至下一个信号的到来重新按照上诉方法输出显示，移位寄存器保留了最后的信号，会一直送至数码管使之显示最后的数据。3.5键盘输入模块本系统采用5按键独立式键盘，硬件电路非常简单。S1表示设定/运行键，用于控制系统处于运行状态或设定状态。在设定状态下，用户可以通过S2，增减键来设定炉温，水温，压力的上下限。S3表示百、十、个位选择键，各位数字以0—9—0的顺序变动。S4表示炉温/水温/压力选择键。S5表示手动/自动选择键。其电路图如图7所示。

图7键盘电路3.6功率接口模块由于水泵为功率接口,所以设计选用12V的电源供电和12V的继电器,由单片机驱动7407来控制固态继电器。同时巧妙地把发光二极管和继电器线圈并联作为继电器的联动指示信号。其电路原理图如图8所示。图8功率电路3.7声光报警电路3.7.1硬件电路设计蜂鸣音报警的发音器件常采用压电式蜂鸣器,工作时约需10mA的驱动电流,因此,可以使用三极管进行驱动。发光二极管工作时约需要20mA的驱动电流，可以使用三极管进行驱动,也可以使用TTL系列集成电路7406或7407低电平驱动。为了节省费用，此系统选择三极管进行驱动。其电路图如图9所示。3.7.2工作原理分析系统开始时，复位电路首先将P1.6，P1.7置1，保证不产生误动作，当遇到下列事件之一，锅炉缺水，炉压过高，炉温过高，漏电，系统过载。系统将自动的将P1.6，P1.7口清零，将信号送至驱动电路使得蜂鸣器，发光二极管开始工作。图9报警电路3.8掉电存储模块3.8.1硬件电路设计电路的连接如图10所示，电路中的SDA接单片机的P2.0口，SCL接单片机的P2.1口，由单片机模拟的工作与存储芯片进行通信,上拉电阻如图10所示，选用5.1k的普通电阻。掉电存储模块采用ATMEL公司生产的AT24C04芯片，它的容量是512字节×8位，既4k位，对于本系统来说已经足够了。AT24C04芯片的优点有：与400KHz的总线兼容；1.8到6.0伏工作电压范围；低功耗CMOS技术；写保护功能；页写缓冲器；1,000,000次编程/擦除周期；可保存数据100年。3.8.2工作原理分析AT24C04是4位电可擦除PROM，由两个256×8位存储器构成，并具有两线串行接口。其管脚功能表如表5所示。图10掉电存储电路表5AT24C04引脚功能图名称功能VSS接地端SDA穿行地址/数据I/O端SCL串行时钟端WP写保护输入端VCC+2.5V到+5.5V电源端A0A1A2无内部链接当开机时首先将存在AT24C04中的上下限温度值保存在他们相应的单元之中，当进行按键操作之后，确认操作完毕之后将调整过的上下限值再送至AT24C04，将原来的数据覆盖。此系统中的AT24C04通过总线与单片机相连。总线的基本原理如下：(Inter－IntegratedCircuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。总线产生于在80年代，最初为音频和视频设备开发，如今主要在服务器管理中使用，其中包括单个组件状态的通信。例如管理员可对各个组件进行查询，以管理系统的配置或掌握组件的功能状态，如电源和系统风扇。可随时监控内存、硬盘、网络、系统温度等多个参数，增加了系统的安全性，方便了管理。总线特点：总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上，因此总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。总线的长度可高达25英尺，并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件。总线的另一个优点是，它支持多主控(multimastering)，其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点上只能有一个主控。总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。如图11中的（a）图。数据线与时钟线的关系起始和终止信号：SCL线为高电平期间，SDA线由高电平向低电平的变化表示起始信号；SCL线为高电平期间，SDA线由低电平向高电平的变化表示终止信号。如图11中的（b）图。（b）起始信号与终止信号（c）数据传送中的应答与非应答（d）任一地址写入数据格式数据传送格式：一字节传送与应答，每一个字节必须保证是8位长度。数据传送时，先传送最高位（MSB），每一个被传送的字节后面都必须跟随一位应答位（即一帧共有9位）。如果一段时间内没有收到从机的应答信号，则自动认为从机已正确接收到数据。（e）任一地址读取数据格式图11总线AT24C04的芯片地址见表6，1010为固定值，A0，A1，A2正好与芯片的1，2，3引角对应，为当前电路中的地址选择线，三根线可选择8个芯片同时连接在电路中，当要与哪个芯片通信时传送相应的地址即可与该芯片建立连接，电路中的三根地址线都为0。最后一位R/W为告诉从机下一字节数据是要读还是写，0为写入，1为读出。表6AT24C04的芯片地址1010A2A1A0R/W3.9电源监控模块当程序因为受到干扰而弹飞到一个临时构成的死循环中时,系统将完全瘫痪,本系统采用MAXIM公司的MAX706芯片，使电路的简化成为可能，而且性能稳定、功能齐全。目前,微机控制系统中越来越广泛地应用单片电源监控电路。MAX706提供功能有：上电、掉电以及降压情况下的复位输出；独立的看门狗输出，如果在1.6s内看门狗输入端未被触发,看门狗输出将变为低电平；1.25V门限检测器,用于电源故障报警、低电池检测或+5V以外的电源的监控；低电平有效的人工复位输出。MAX706在电源电压低于4.40V的情况下产生复位脉冲。上电掉电复位功能由芯片本身提供,而看门狗功能则由该电路保证。在程序执行中,保证在1.6s内向P3.1发出一负脉冲,在正常运行时,RESET信号不会有效。如果程序跳飞盲目运行,那么1.6s内没有负脉冲,RESET信号有效。在设计中启用了看门狗功能和电源监控功能，电源监控的原理是：当电源电压比较低的时候如果电阻分压使得4脚的电压低于1.25V是5脚就输出信号（低电平有效），使得单片机知道电源不足，由此进一步做出处理。与单片机的连接需要两个I/O口，复位信号输出端接单片机的复位端即可。电路如图12。3.10加热模块图12电源监控电路本系统采用MOC3041进行加热控制,MOC3041是常用的双向晶闸管输出的光电耦合器(固态继电器),带过零触发电路,输入端的控制电流为15mA,输出端的额定电压为400V,最大重复浪涌电流为1A,输入输出的隔离电压为7500V。使用非常简单,可以很容易地通过较高的电压和电流,在正常情况下,工作十分可靠。使用固态继电器无需外加光耦,自身就可以实现电气隔离,而且没有触点,可以频繁动作。可以使用类似PWM的方式,通过控制固态继电器的开断比来实现控制加热器的目的。电路原理图如图13所示。图13加热电路3.11电源模块因为芯片自带电源隔离，因此芯片部分和单片机控制系统采用5V电源，继电器采用12V电源。多个电源独立不共地。为确保电源的稳定,5V,12V电源均采用市场上常见的工业级开关电源供电。4系统的软件设计本设计中的程序设计所使用的编程语言是汇编语言，程序设计采用模块化设计，可以分为主程序模块,设定和运行两个子程序模块。子程序模块又包括温度采集模块、水位采集模块、压力采集模块、数码显示模块、掉电存储模块等。各个模块在最初设计时都是单独设计，最后放到总程序中进行总体调试，各个模块的程序单独为一个文件，由主程序来调用，利用keil软件进行灵活的编译，生成HEX文件，利用ISP编程软件通过串口烧写到单片机中。下面的内容仅仅叙述程序设计的基本思想，详细程序清单请参阅附录3。4.1主程序设计主程序主要是对AT89C52和AT24C04进行初始化.根据AT24C04存储的设备状态点亮相应的指示灯.在进入主循环后,首先对MAX706复位,清零内部定时器,使计数器开始计数,调键盘扫描子程序,判断有无键按下,若无,则不修改,若有,则修改;然后根据存储的设备状态进入运行子程序，主程序流程图见附录2。详细程序见附录3。4.2运行子程序设计运行子程序的功能包括:读取炉温,炉压,功率和电极水位探针信号,以确定是否发生故障;读取系统当前时间以确定是否处于工作时间段;读取室温以确定加热量;读取水温以确定是否需要循环;读取水位探针,以确定是否需要补水。进入运行子程序后,对各种参数进行检测,一旦发生故障,立即切断供电电源并报警。程序流程图见图14所示。详细程序见附录3。4.3温度采集模块 温度采集模块采用汇编语言进行程序设计，便于主程序的调用，程序流程如下：（1）初始化DS1820；（2）发送跳过序列号命令给DS1820；（3）发送启动温度转换命令；（4）等待温度转换结束；（5）再次初始化；（6）发送跳过序列号命令给DS1820；（7）发送读温度寄存器命令；（8）接收温度值，分两次读，先读出的是低位，后读出的是高位；（9）温度转换，根据设置的精度进行温度转换，比如精度为0.0625，则转换公式为（1）上电复位上电复位系统初始化系统初始化有无故障?有无故障?切断输出,报警Y切断输出,报警N工作时间?工作时间?NY计算加热量计算加热量打开补水泵需要补水?打开补水泵需要补水?YN打开循环泵需要循环?打开循环泵需要循环?YN数码显示数码显示看门狗复位看门狗复位图14运行子程序流程图在公式中temph为读出的高位信号，templ为读出的低位信号,考虑到上述读取温度设计流程的情况，在程序编写时需要有，初始化子程序、写芯片子程序、读芯片子程序、延时子程序等。单片机主程序在运行时，每循环一次调用一次温度采集子程序，在温度采集子程序中采用全局变量，用来返回处理好的温度值，提供给显示模块进行显示。详细程序见附录3。4.4LED数码显示模块LED数码显示模块采用汇编语言编写程序，显示接口采用P3口，控制接口采用P3.0、P3.1两个接口。程序流程比较简单，只要把各个子程序设计好，在显示时调用就可以，分别有LED初始化子程序，读子程序(数据)，写子程序（数据或指令），详细的程序见附录3。4.5掉电存储模块掉电存储模块采用汇编语言编写程序，由于使用的掉电存储芯片遵守总线协议，因此程序的编写应该严格遵守总线协议的规定。在程序中应该有开始子程序，结束子程序，应答子程序，非应答子程序，发送数据子程序，读数据子程序，以及根据协议对以上子程序进行调用进行不同操作的程序。程序清单见附录3。4.6温度控制的积分分离PID控制对于温度这种大惯性,滞后等特性的系统用一般的PID控制方法,控制效果不理想。为了克服温度波动大,控制精度低的缺点,因此选用温度的积分分离PID控制。在普通的PID数字控制器中引入积分环节的目的,主要了为了消除静差,提高精度。但在过程的启动,结束或大幅度增减设定值时,短时间内系统输出有很大的偏差,会造成PID运算的积分积累,致使算得控制量超过执行机构可能最大动作范围对应的极限控制量,最终引起系统较大的超调,甚至引起系统的振荡,这是某些生产过程中绝对不允许出现的。引进积分分离PID控制算法,既保持了积分分作用,又减少了超调量,使得控制性能有了较大的改善。程序清单见附录3。5结束语提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决问题也许仅是一个数学上或实验上的技能而已。而提出新的问题、新的可能性，从新的角度去看旧的问题，都需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。——爱因斯坦经过了近半学期的学习和工作，在老师的悉心指导和严格要求下，我终于完成了论文。从课题选择、方案论证到具体设计，每一步对我来说无疑是巨大的尝试和挑战，也成就了我在大学期间独立完成的最大的项目。记得在刚接到这个课题时，由于对锅炉以及相关知识不是很了解，我都有些茫然不知所措。于是我给自己提出了第一个问题：设计好一个智能锅炉需要什么具体的专业知识？带着这个疑问我开始了独立地学习和实验：去图书馆查阅相关资料、上网去了这方面的最新动向。科学上没有平坦的大道，真理长河中有无数礁石险滩。只有不为畏攀登的采药者，只有不怕巨浪的弄潮儿，才能登上高峰采得仙草，深入水底觅得骊珠。——华罗庚在具体设计的过程中，我遇到了更大的困难。我不断地给自己提出新的问题，然后去论证、推翻，再接着提出新的问题。在这个循环往复的过程中，我这篇稚嫩的设计日臻完善。每一次改进我都收获良多，每一次修改后的成功我都能兴奋好长一段时间。虽然我的设计作品不是很成熟，即使借鉴前人的很多资料仍然还有很多不足之处，但我仍然心里有一种莫大的幸福感，因为我实实在在地走过了一个完整的设计所应该走的每一个过程，并且享受了每一个过程，更重要的是这个设计中我加入了自己鲜活的思想。只有经过长时间完成其发展的艰苦工作，并长期埋头沉浸于其中的任务，方可望有所成就。——黑格尔智能锅炉控制器的设计有很大的应用前景,关于它的应用在市场上已经有所推广，我选择这个题目，一方面是自己对它比较感兴趣,希望在这方面有所突破,;另一方面是发现在人们日常生活中水浪费比较严重。系统的设计分为硬件电路设计和程序设计两个部分，硬件电路设计属于前期的主要工作，根据现有条件选择元器件，尽可能的节省设计经费，硬件电路的设计主要是电路原理图的绘制、电路印制板图的绘制、电路板的制作、电路元器件的焊接以及硬件电路测试。在硬件电路设计上遇到一些问题，因为所接触的元件有一部分是没有用过的，所以就出了一些小错误，比如说元件的引脚接错、元件的放置位置不合理等等。主要是在设计的时候没有考虑全面，只有在做好的电路板上直接改装，才能正常使用。软件的设计采用模块化的程序设计，分为主程序部分、温度压力水位采集模块、显示模块、掉电存储模块以及等。程序的设计既参考了一些资料里的内容，也有相当多的自我设计。在程序的整体调试中遇到一些问题，由于各个模块的程序在最初设计时是单独设计的，在放到一起进行调用时发现RAM空间不够用，经过修改使得RAM空间不至于浪费。在最初设计时，温度检测放到定时器文件中，发现采集时间太短，不能实时读取温度值，后来放到重新赋值之后，定时器每中断一次就读一次，发现有读取的太频繁了，使主程序不能正常运行，最后放到主程序中读取温度值，结果正常。对于本设计，如果进行进一步的的研究，我认为应该在以下几个方面重点考虑：（1）考虑显示模块改用12232F液晶显示模块，解决汉字显示的问题，但在总的造价上需增加30元左右；（2）电路设计中尽可能的使用较少的按键，便于用户使用；（7）另外，本设计可以加入与电脑的串口通信。在我的设计中由于还是缺乏一些实践的经验，考虑问题也不太全面，使得控制系统有一些的小漏洞。比如说模特做的动作不太灵活，对于这个问题的解决，还需要我在以后的工作过程中继续学习和增加实践经验来完成。致谢经过几个月的艰苦奋战，我的毕业设计已接近尾声。在这几个月的时间里，我衷心感谢我的指导老师，在课题选定、理论指导和方案的论证上，老师对我精心的指导和耐心的鼓励，使我能够坚持到底，毕业设计有了圆满的结果。在做毕业设计的同时也是一个学习和成长的过程，虽然设计中很多东西都是指导老师以前做过的，但是指导老师几乎每次都对我说：先自己慢慢做，有什么问题再来问我.他渊博的知识，深邃的思想，严谨的治学风格、平易近人的处事态度和幽默风趣的话语，让我在学习知识和解决问题时感到无比的轻松和愉快。至此论文定稿之际，对老师表示衷心的感谢!感谢老师能在繁忙之中抽出时间为我提供耐心的指导，帮我们解决在设计过程中遇到的种种问题。老师治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄廓，为我营造了一种良好的精神氛围。置身老师的指导过程中，不仅我的思想观念焕然一新，也改善了我的思考方式，而且还明白了许多待人接物与为人处世的道理。其严以律己，宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力，令我如沐春风，倍感温馨。一股暖意细水长流，源自内心而又沐润全身，微言寸语岂能祥诉感激之情，只好铭记心中，唯有虔诚的祝福导师合家欢乐，一生平安。同时，也将祝福送给每一位帮助我的师长。在做毕业设计期间，我还有幸得到其他老师的热心指导和同学们的大力帮助，有了他们，我才能克服各种困难，顺利完成毕业设计和论文。在这里一并向他们表示感谢！最后，再次向各位领导、各位老师致以崇高的敬意和最衷心的感谢！参考文献[1]刘修文.新编电子控制电路300例[M].北京：机械工业出版社，2005[2]宋家友.电子爱好者集成电子线路设计手册[M].福建科技技术出版社，2002[3]傅劲松.电子制作实验集锦[M].福建科技技术出版社，2006[4]廖先芸.电子技术实践与训练[M].高等教育出版社，2000[5]杨崇志，康博南.电子爱好者之使用技术手册[M].福建科技技术出版社，2002[7]杨帮文.使用电子小制作精选[M].北京：人民邮电出版社，2006[8]求是科技，8051系列单片机C程序设计完全手册[M]，北京：人民邮电出版社，2006年4月：399-420，518-523[9]蔡朝洋，单片机控制实习与专题制作[M]，北京：北京航空航天大学出版社，2006年[10]杜树春，单片机应用系统开发实例详解[M]，北京：机械工业出版社，2008年1月[11]李朝青，单片机原理及接口技术[M]，北京：北京航天航空大学出版社，1994年11月[12]赵文博等，单片机语言C51程序设计[M]，北京：人民邮电出版社，2005年10月[13]罗海平,雷晓平,杨定安.AT89C52单片机在可控硅调功温控系统中的应用[J].无线电通信技术,1999,(02)[14]周美兰.基于AT89C52单片机的液位检测系统[J].电子设计应用,2003,(07)[15]申月霞,胡晓光.电锅炉温度控制系统中的混沌优PID控制器设计[J].工业仪表与自动化装置,2005,(02)[16]周兴华.实时时钟芯片DS1820特点与应用[J]。电子世界，2005（07）：47-48附录1总体电路图附录2主程序流程图开始开始ATAT89C52初始化AT24C04AT24C04初始化读出读出AT24C04中的设定值值显示指示灯显示指示灯复位MAX706复位MAX706有键按下?有键按下?YN修改AT24C04修改AT24C04运行子程序Key=Runstate?Key=Runstate?运行子程序Key=Runstate?Key=Runstate?NY设定子程序运行子程序设定子程序运行子程序附录3总体程序ORG0000HzhBITP1.0sdBITP1.1ssBITP1.2xjBITP1.3bjBITP1.4qdBITP3.4SCLBITP3.2SDABITP3.3temp_1EQU29H;温度的低8位temp_2EQU28H温度的高8位tenEQU30H;整数十位numEQU31H;整数个位dotEQU32H;小数单元FLAGBIT10H;是否检测到DS18B20标志位ZFBZBIT11HSXGWEQU25H;上线个位SXSWEQU24H;上线十位XXGWEQU23H;下线个位XXSWEQU22H;下线十位MOV27H,#0FFHMOV26H,#0FEHMOVR6,#0MOVR4,#0MOVR5,#0MOVSXGW,#00HMOVSXSW,#00HMOVXXGW,#00HMOVXXSW,#00HSETBbjCLR50HCLR51HCLR52HMAIN:LCALLREAD_1820LCALLSJCL_1820MOVR1,#22H MOVR2,#0A1H MOVR4,#00 MOVR7,#04LCALLEEPRLCALLBJBJLCALLKEYAJMPMAINKEY:JBzh,BIAOHAO1LCALLYS10MSJBzh,BIAOHAO1JNBzh,$INCR6JB51H,BIAOHAO4JB52H,BZ2JNB50H,BIAOHAO1BZ3:LCALLSXGWSSAJMPBIAOHAO2BZ2:LCALLXXGWSSAJMPBIAOHAO3BIAOHAO1:CJNER6,#1,BIAOHAO2SETB50HLCALLREAD_1820LCALLSJCL_1820LCALLDISPLAYLCALLBJBJLCALLYS10MSBIAOHAO2:CJNER6,#2,BIAOHAO3SETB52HJNBsd,KEY_2CJNER4,#0,BIAOHAO12AJMPK_1BIAOHAO3:CJNER6,#3,BIAOHAO4SETB51HJNBsd,BIAOHAO10CJNER5,#0,BIAOHAO8AJMPK_2BIAOHAO4:CJNER6,#4,KEYCLR51HCLR52HMOVR6,#1MOVR1,#22H MOVR2,#0A0H MOVR4,#00 MOVR7,#04LCALLEEPWLCALLREAD_1820LCALLSJCL_1820LCALLDISPLAYLCALLBJBJBIAOHAO11:AJMPKEYBIAOHAO12:AJMPBIAOHAO6BIAOHAO10:AJMPKEY_6BIAOHAO8:AJMPBIAOHAO9;**********************没有移位转移K_1:JBss,KEY_1LCALLYS10MSJBss,KEY_1JNBss,$INCSXGWMOVA,SXGWCJNEA,#10,T_1MOVSXGW,#0T_1:LCALLSXGWSSKEY_1:JBxj,BIAOHAO11LCALLYS10MSJBxj,BIAOHAO11JNBxj,$DECSXGWMOVA,SXGWCJNEA,#0FFH,T_2MOVSXGW,#9T_2:LCALLSXGWSSLJMPKEYKEY_2:JBsd,K_1LCALLYS10MSJBsd,K_1JNBsd,$INCR4CJNER4,#1,BIAOHAO5LCALLSXSWSSBIAOHAO5:CJNER4,#2,BIAOHAO6MOVR4,#0LJMPBZ3BIAOHAO6:JBss,KEY_3LCALLYS10MSJBss,KEY_3JNBss,$INCSXSWMOVA,SXSWCJNEA,#10,T_3MOVSXSW,#0T_3:LCALLSXSWSSKEY_3:JBxj,KEY_8LCALLYS10MSJBxj,KEY_8JNBxj,$DECSXSWMOVA,SXSWCJNEA,#0FFH,T_4MOVSXSW,#9T_4:LCALLSXSWSSLJMPKEYKEY_6:JBsd,K_2LCALLYS10MSJBsd,K_2JNBsd,$INCR5CJNER5,#1,BIAOHAO7LCALLXXSWSSBIAOHAO7:CJNER5,#2,BIAOHAO9MOVR5,#0LJMPBZ2BIAOHAO9:JBss,KEY_7LCALLYS10MSJBss,KEY_7JNBss,$INCXXSWMOVA,XXSWCJNEA,#10,T_5MOVXXSW,#0T_5:LCALLXXSWSSKEY_7:JBxj,KEY_8LCALLYS10MSJBxj,KEY_8JNBxj,$DECXXSWMOVA,XXSWCJNEA,#0FFH,T_6MOVXXSW,#9T_6:LCALLXXSWSSKEY_8:LJMPKEYK_2:JBss,KEY_5LCALLYS10MSJBss,KEY_5JNBss,$INCXXGWMOVA,XXGWCJNEA,#10,T_7MOVXXGW,#0T_7:LCALLXXGWSSKEY_5:JBxj,KEY_8LCALLYS10MSJBxj,KEY_8JNBxj,$DECXXGWMOVA,XXGWCJNEA,#0FFH,T_8MOVXXGW,#9T_8:LCALLXXGWSSLJMPKEY;***************上线温度个位显示****SXGWSS:MOVR1,#20HMOV@R1,27HDECR1MOVA,SXGWMOVDPTR,#TAB2MOVCA,@A+DPTRMOV@R1,AMOVR2,#4K_3:DECR1MOV@R1,27HDJNZR2,K_3MOVR1,#20HMOVR7,#6K_4:MOVA,@R1MOVSBUF,AJNBTI,$CLRTIDECR1DJNZR7,K_4RET;****************上线温度十位显示**SXSWSS:MOVR1,#20HMOV@R1,27HDECR1MOV@R1,27HDECR1MOVA,SXSWMOVDPTR,#TAB2MOVCA,@A+DPTRMOV@R1,ADECR1MOV@R1,27HDECR1MOV@R1,27HDECR1MOV@R1,27HMOVR1,#20HMOVR7,#6K_5:MOVA,@R1MOVSBUF,AJNBTI,$CLRTIDECR1DJNZR7,K_5RET;*****************下线温度个位显示XXGWSS:MOVR1,#20HMOV@R1,27HDECR1MOVA,XXGWMOVDPTR,#TAB2MOVCA,@A+DPTRMOV@R1,AMOVR2,#4K_6:DECR1MOV@R1,26HDJNZR2,K_6MOVR1,#20HMOVR7,#6K_7:MOVA,@R1MOVSBUF,AJNBTI,$CLRTIDECR1DJNZR7,K_7RET;*****************下线温度十位显示*XXSWSS:MOVR1,#20HMOV@R1,27HDECR1MOV@R1,27HDECR1MOVA,XXSWMOVDPTR,#TAB2MOVCA,@A+DPTRMOV@R1,ADECR1MOV@R1,26HDECR1MOV@R1,26HDECR1MOV@R1,26HMOVR1,#20HMOVR7,#6K_8:MOVA,@R1MOVSBUF,AJNBTI,$CLRTIDECR1DJNZR7,K_8RET;***************************延时YS10MS:MOVR2,#10HTS1:MOVR7,#0FFHTS2:DJNZR7,TS2DJNZR2,TS1RET;****************读温度程序************READ_1820:SETBqdLCALLFW;先复位DS18B20JBFLAG,TSS2RET;判断DS1820是否存在?DS18B20不存在返回TSS2:MOVA,#0CCH;跳过ROM匹配LCALLWRITEMOVA,#44H;发温度转换LCALLWRITELCALLDISPLAY;显示实现延时,AD转换结束,12位750微秒LCALLFW;读温度前先复位MOVA,#0CCH;跳过ROM匹配LCALLWRITEMOVA,#0BEH;读温度命令LCALLWRITELCALLREAD;将读出的温度数据保存到35H/36HRETFW:SETBqdNOPCLRqdMOVR1,#3;主机发出延时537微秒的复位低脉冲TSR1:MOVR0,#107DJNZR0,$DJNZR1,TSR1SETBqd;然后拉高数据线NOPNOPNOPMOVR0,#25HTSR2:JNBqd,TSR3;DS18B20回应DJNZR0,TSR2LJMPTSR4;延时TSR3:SETBFLAGCLRP0.0LJMPTSR5TSR4:CLRFLAGLJMPTSR7TSR5:MOVR0,#117TSR6:DJNZR0,TSR6;时序要求延时TSR7:SETBqdRETWRITE:MOVR2,#8;一共8位数据CLRCWR1:CLRqdMOVR3,#6DJNZR3,$RRCAMOVqd,CMOVR3,#23DJNZR3,$SETBqdNOPDJNZR2,WR1SETBqdRETREAD:MOVR4,#2;将温度高位和低位从DS18B20中读出MOVR1,#temp_1;低位存入29H,高位存入28HRE00:MOVR2,#8RE01:CLRCSETBqdNOPNOPCLRqdNOPNOPNOPSETBqdMOVR3,#9RE10:DJNZR3,RE10MOVC,qdMOVR3,#23RE20:DJNZR3,RE20RRCADJNZR2,RE01MOV@R1,ADECR1DJNZR4,RE00RET;************数据处理*SJCL_1820:MOVA,temp_2ANLA,#0FHSWAPAMOVtemp_2,AMOVA,temp_1ANLA,#0F0HSWAPAORLtemp_2,AMOVA,temp_1ANLA,#0FHJNBACC.3,SJCL1MOV33H,#50SJCL1:JNBACC.2,SJCL2;小数处理 MOV34H,#25SJCL2:JNBACC.1,SJCL3MOV35H,#13SJCL3:JNBACC.0,SJCL4 MOV36H,#7SJCL4:MOVA,36H CLRC ADDCA,33H ADDCA,34H ADDCA,35H JNCSJCL5 INCtemp_2SJCL5:MOVB,#10DIVABMOVdot,A MOV33H,#00H MOV34H,#00H MOV35H,#00H MOV36H,#00HMOVA,temp_2;整数处理MOVB,#10MOVC,ACC.7MOVZFBZ,CDIVABMOVten,AMOVnum,B RET;**********水位采集程序***********LOOP:ORLR1,#03H;为检查水位状态作准备MOVA,P1JNBACC.0,ONEJBACC.1,TWOBACK:ACALLD10S;AJMPLOOPONE:JNBACC.1,THREE;CLR93H;SETB92H;FOUR:SJMPFOURTHREE:CLR92H;启动电机AJMPBACKTWO:SETB92H;停止电机工作AJMPBACK延时子程序D10SORG0100HD10S:MOVR3,#19HLOOP3:MOVR1,#85HLOOP1:MOVR2,0FAHLOOP2:DJNZR2,LOOP2DJNZR1,LOOP1DJNZR3,LOOP3RET***************显示程序**DISPLAY:MOVA,dotMOVDPTR,#TABMOVCA,@A+DPTRMOVSBUF,AJNBTI,$CLRTIMOVA,num