储粉仓粉位高度控制系统.docx
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储粉仓粉位高度控制系统
氐M电力*学
课程设计说明书
学生姓名
学号:
学院:
自动化工程学院
班级:
题目:
储粉仓粉位高度控制系统
指导教师:
职称:
2015年6月2日
一、设计方案1
二、工作原理错误!
未定义书签。
2.1流程框图错误!
未定义书签。
2.2工作原理错误!
未定义书签。
三、硬件设计错误!
未定义书签。
3.1传感器错误!
未定义书签。
3.2单片机电路设计3
3.2.1AT89C51功能及弓I脚分布3
3.2.2振荡方式的选择5
3.2.3复位电路的设计6
3.3AD转换电路的设计6
3.3.1ADC0809主要信号引脚的功能7
3.3.2ADC0809与AT851单片机的连接8
3.3.3转换数据的传送9
3.4键盘输入电路的设计10
3.4.1按键去抖10
3.4.2键盘扫描方法11
3.5数显输出电路的设计11
四、软件设计部分错误!
未定义书签。
4.1原理图的绘制错误!
未定义书签。
4.2流程图的设计错误!
未定义书签。
五、参考文献错误!
未定义书签。
1.设计方案
利用单片机为控制核心,设计一个对锅炉煤粉粉位进行监控的系统。
根据监控对象的特征,要求实时检测煤粉的粉位高度,并与开始预设定值做比较,由单片机控制固态继电器的开断进行粉位的调整,最终达到粉位的预设定值。
检测值若高于上限设定值时,要求报警,断开继电器,控制送粉器停止送粉;检测值若低于下限设定值,要求报警,开启继电器,控制送粉器开始送粉。
现场实时显示测量值,从而实现对煤粉粉位的监控。
2.1流程框图
图1锅炉粉位自动控制系统工作流程框图
2.2工作原理
基于单片机实现的液位控制器是以AT8C951芯片为核心,由键盘、数码显示、A/D转换、传感器,电源和控制部分等组成。
工作过程如下:
煤粉粉位位发生变化时,由测量粉位的传感器ZNZC煤粉仓重锤料位计测出,并转化为4-20MA标准信号送入A/D转换器,A/D转换器把模拟信号变成数字信号量,由单片机进行实时数据采集,并进行处理,根据设定要求控制输出,同时数码管显示粉位高度。
通过键盘设置粉位高、低和限定值以及强制报警值。
该系统控制器特点是直观地显示粉位高度,可任意控制粉位高度。
3.硬件设计
液位控制器的硬件主要包括由传感器(带变送器)、单片机、键盘电路、数码显示电路、A/D转换器和输出控制电路等。
3.1传感器
ZNZC重锤式料位计主要用于测量料仓及各种储料罐中的物料高度,使用户可靠的掌握料仓中的料位•可用来测量各种复杂环境料仓的料位,包括粉状,颗粒状及块状物料等介质•广泛应用于化工,食品,冶金,水电,水泥,塑料,采矿及其他工业领域,总览重锤式料位计由机械传动部分,仪表控制部分,探测锤三部分组成。
特点设计结构新颖,功能强大.可实现24小时自动测量。
图1ZNZC弓I脚图表1ZNZC传感器参数
参考操作条件
环境温度:
-5°C〜+60°C
最小介质密度:
300g/L
最小测量时间间隔:
(更小密度需定制)
测量高度
5m
3m
测量高度
10m
6m
测量高度
20m
12m
测量高度
30m
18m
机械传动部分
测量范围:
最大30m
测量精度:
±0.08m
测量速度:
0.15m/s
钢丝绳直径:
2mm
钢丝绳材质:
304不锈钢
探测锤重量:
2Kg
整机重量:
30Kg
仪表控制部分
供电电压:
AC220V,50Hz
功耗:
75W
信号输出:
4〜20mA
显示:
4位LCD
重量:
3Kg
3.2单片机电路设计
3.2.1AT89C51功能及引脚分布
本次课程设计基于AT89C5单片机,AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能CMOS位微处理器,俗称单片机。
AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。
该器件采用ATME高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-5指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CP和闪烁存储
器组合在单个芯片中,ATME的AT89C5是一种高效微控制器。
AT89(单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
引脚分布如下图3.2.1所示:
PDIP
图3.2.1AT89C51及引脚分布
VCC供电电压。
GND接地。
P0口:
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。
P1口:
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH®程和校验时,P1口作为第八位地址接收。
P2口:
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。
并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH®程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C5的一些特殊功能口,如下表所示:
管脚备选功能
P3.0RXD(串行输入口)
P3.1TXD(串行输出口)
P3.2/INTO(外部中断0)
P3.3/INT1(外部中断1)
P3.4T0(记时器0外部输入)
P3.5T1(记时器1外部输入)
P3.6/WR(外部数据存储器写选通)
P3.7/RD(外部数据存储器读选通)
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST复位输入。
当振荡器复位器件时,要保持RS■脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLAS编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出
的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是:
每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE永冲。
如想禁止ALE勺输出可在SFR8E地址上置0。
此时,ALE只有在执行MOV,MOV指令是ALE才起作用。
另外,该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。
/PSEN外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN言号将不出现。
/EA/VPP:
当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH,不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。
在FLAS編程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP。
XTAL1:
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2来自反向振荡器的输出。
3.2.2振荡方式的选择
本次设计用到的是内部振荡方式,这种方式下在X1和X2两端跨接石英晶体及两个电容,如下图所示,这样就和内部的反响放大器构成稳定的自己振荡器。
电容C1和C2通常取30pF,可稳定频率并对正当频率有微调作用。
接线图如下:
XTAL2
XTA11
GND
图3.2.2内部振荡方式
3.2.3复位电路的设计
复位电路的基本功能是:
系统上电时提供复位信号,直至系统电源稳定后,撤销复位信号。
为可靠起见,电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号,以防电
源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。
图1所示的RC复位电路可以实现上述基本功能,图3为其输入-输出特性。
但解决不了电源毛刺(A点)和电源缓慢下降(电池电压不足)等问题而且调整RC常数改变延时会令驱动能力变差。
左边的电路为高电平复位有效右边为低电平Sn为手动复位开关Ch可避免高频谐波对电路的干扰。
电路图如下:
图3.2.3复位电路
3.3AD转换电路的设计
本次课程设计使用AD专换器件是ADC0809ADC080是8路模拟信号的分时采集,片内有8路模拟选通开关,以及相应的通道抵制锁存用译码电路,其转换时间为100卩s左右,ADC080芯片为28引脚为双列直插式封装,其引脚分布图如下:
见—
1
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i:
i:
GND
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图3.3AD0809引脚图
3.3.1A/DC0809主要信号引脚的功能
IN7〜IN0——模拟量输入通道
ALE地址锁存允许信号。
对应ALE上跳沿,ABC地址状态送入地址锁存器中。
START转换启动信号。
STAR上升沿时,复位ADC0809STAR下降沿时启动芯片,开始进行A/D转换;在A/D转换期间,STAR应保持低电平。
本信号有时简写为ST.
A、B、C――地址线。
通道端口选择线,A为低地址,C为高地址,引脚图中为ADDAADD和ADDC其地址状态与通道对应关系见表9-1。
CLK时钟信号。
ADC080的内部没有时钟电路,所需时钟信号由外界提供,因此有时钟信号引脚。
通常使用频率为500KHZ勺时钟信号
EOC转换结束信号。
EOC=0正在进行转换;EOC=1转换结束。
使用中该状态信号即可作为查询的状态标志,又可作为中断请求信号使用。
D7〜D0——数据输出线。
为三态缓冲输出形式,可以和单片机的数据线直接相连。
Db为最低位,D7为最高
OE输出允许信号。
用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。
OE=0输出数据线呈高阻;OE=1输出转换得到的数据。
Vcc——+5V电源。
Vref――参考电源参考电压用来与输入的模拟信号进行比较,作为逐次逼近的基
准。
其典型值为+5V(Vref(+)=+5V,Vref(-)=-5V).
332A/DC0809与AT851单片机的连接
电路连接主要涉及两个问题。
一是8路模拟信号通道的选择,二是A/D转换完成后转换数据的传送。
ADC080与AT89C5单片机的连接图如下:
图3.3.2.1ADC0809与AT89C51单片机的接线图
如
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- 储粉仓粉位 高度 控制系统