最新单片机原理及系统课程设计锅炉液位控制系统.doc

单片机原理及系统课程设计 专 业：电气工程及其自动化 班 级： 电气093 姓 名： 任 宇 学 号： 200909261 指导教师： 闵永智 评语： 平时（40） 修改（30） 报告（30） 总成绩 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2012 年 7月1日1引言 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。所以开发研制自动化程度高、节能潜力大、提高安全系数、减轻环境污染、减轻劳动强度、价格低的新型测控装置意义重大。单片机是在一块芯片上集成了一台微型计算机所需的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.工业控制系统的工作环境恶劣，干扰强.故要求控制系统的工作稳定、抗千扰能力强[1]。单片机能满足这些要求，因此单片机在控制领域得到了广泛的应用。使用单片控制锅炉是很好的选择[2]。系统原理框图如图1所示 图1 系统原理框图 3 硬件设计 3.1 A/D转换器的设计 ADC0809是带有8为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。接线图如图2所示2 ADC0809与CPU的接线图 模拟量输出通道的任务是把计算机输出的数字量信号转换成模拟电压或电流信号。接线图如图3所示 图3 8051与DAC0832接口电路 3.3 液位传感器的设计 本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,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。光电传感器框图如图4所示: 图4 光电传感器框图 图中，Ф1是光源发出的光信号，Ф2是光电器件接受的光信号。采样周期T=0.5s。由传递函数知，。连同零阶保持器在内的系统广义被控对象的函数： 由此可以求出广义对象的脉冲传递函数： 按照大林算法就是设计一个数字控制器，使整个闭环系统的脉冲传递函数相当于一个带有纯滞后的一节惯性环节，设T0=0.1s可得: 由上式，D（z）有3个极点 令z=1，代入上式即可消除振铃现象，此时 4.2 控制系统结构图 控制系统结构图如图5所示： 图5 控制系统结构图 4.3 Simulink仿真 大林算法控制系统simulink框图如图6所示 图6 大林算法控制系统simulink框图 设置采样周期为0.5s，延迟时间为0.1s，仿真得到下图，可以看到，8s以后，经过数字控制器D(z)的调整，系统已趋于稳定，并且没有超调。 4.4 软件程序流程图 软件流程图如图7所示 图7系统软件流程图 4.5 序仿真结果曲线如图8所示图8 仿真结果曲线 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单片机源程序 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003h AJMP MAIN ORG 000bh AJMP MAIN ORG 0013h AJMP MAIN ORG 001bh AJMP MAIN ORG 0023H AJMP MAIN ORG 0030H MAIN: CLR p3.6 MOV p0,#0ffh ACALL QL; MOV 3BH ,#95 MAIN1: MOV 3bh,#95 ACALL SHUICPM ；水位检测子程序] ACALL BAOJING 报警子程序 ACALL DELAY2 AJMP MAIN1;;;; BBB1: MOV A,37H ADD A,#10 CLR C SUBB A,3BH JNC OK2; CLR P2.1; MOV A,37H ADD A,#20 CLR C SUBB A,3BH JNC OK