电锅炉温度控制系统的设计.doc

单位代码 01 学号 100119064 分 类 号 TP273+.2 密 级 毕业设计说明书电锅炉温度控制系统的设计 院（系）名称信息工程学院 专业名称测控技术与仪器 学生姓名邓继文 指导教师吴 娟 2014年4月25日 第 III 页黄河科技学院毕业设计说明书 电锅炉温度控制系统的设计摘 要电锅炉温度智能控制系统在工业生产和科研工作中占有重要的地位。锅炉汽包燃烧系统是工业蒸汽锅炉安全、稳定运行的重要指标。温度过高，会使蒸汽带水过多，汽水分离差，使后续的过热器管壁结垢，传热效率下降，过热蒸汽温度下降，严重时将引起蒸汽品质下降，影响生产和安全；温度过低又将破坏部分水冷壁的水循环不能满足工艺要求，严重时会发生锅炉爆炸。尤其是大型锅炉，一旦控制不当，容易使汽包满水或汽包内的水全部汽化，造成重大事故。因此，在锅炉运行中，保证温度在正常范围是非常重要的。基于单片机技术实现的电锅炉温度控制系统主要由温度检测电路、温度控制电路、温度显示电路三个部分组成。在本次设计中，选用符合测量温度范围要求的热电偶温度传感器来实现数据采集，用仪表放大电路对电压信号进行放大，实现对温度的检测和信号的传输；用单片机对所采集的数据进行处理后，再进行相应的控制，从而实现对温度的控制；采用LCD1602液晶显示器将处理的数据进行实时显示。然后根据设计电路进行了实际制作和测试分析，达到了预期的要求。关键词：单片机，热电偶温度传感器，LCD，MAX6675The Design of the Electric Boiler Temperature Control SystemAuthor：Deng JiWen Tutor：Wu JuanAbstractAnnealing temperature control system in industrial production and scientific research occupies an important position.Combustion system of boiler steam drum is industrial steam boiler safe and stable operation of the important indicators.Temperature is too high, can make the steam with water too much, separation of poor, make the follow-up of superheater tube wall scaling, heat transfer efficiency drops, superheated steam temperature drop, serious when will cause steam quality to drop, affect the production and safety; Temperature is too low will damage part of the wall of the water cycle cant meet the technological requirements, serious happens when the boiler exploded.Especially large boiler, once the improper control, easy to make all of the water in the water or steam drum drum with vaporization, cause serious accident. Therefore, in boiler operation, it is very important to ensure that the temperature in the normal range.Based on single chip microcomputer technology to realize the electric boiler temperature control system is mainly composed of the temperature detection circuit, temperature control circuit, display circuit of three parts.In this design, choose to meet the requirements of measuring temperature range thermocouple temperature sensor to achieve data acquisition, instrument amplifier circuit of voltage signal is amplified and realize the temperature detection and signal transmission; After the data collected in the MCU, then the corresponding control, so as to realize the temperature control; Adopt LCD1602 LCD monitor the real-time display of data processing.Then according to the design of circuit are analyzed in actual production and testing, to achieve the desired requirements.Key words: MCU，Thermocouple Temperature Sensor，LCD，MAX6675目 录1 绪论11.1 课题背景11.2 电锅炉简介11.3 电锅炉温度控制系统21.4 设计要求22 温度控制系统方案分析32.1 设计思想32.2 几种方案设计32.3 方案设计要求42.4 课题研究的意义43 电锅炉温度控制系统硬件设计63.1 温度检测电路63.1.1 热电偶传感器63.1.2 MAX6675电路73.2 温度显示单元电路83.3 温度控制电路103.3.1 蜂鸣器驱动电路103.3.2 继电器113.3.3 STC89C51单片机124 电锅炉温度控制系统软件设计185 电锅炉温度控制系统仿真205.1 电路仿真结果206 电锅炉温度控制系统设计实物图22结论23致谢24参考文献25附录26附录A26附录B27 第 44 页黄河科技学院毕业设计说明书 1绪论1.1课题背景锅炉技术的发展受经济发展速度和投资规模因素影响，能源政策和节能、环保要求的制约等越来越严重。因此采用清洁燃料和洁净燃烧技术的高效、节能、低污染工业锅炉将是工业锅炉产品发展的趋势，并向高端和高附加值的产品市场发展1。电锅炉温度智能控制系统在工业生产和科研工作中占有重要的地位。锅炉的自动监测和自动控制，不仅是保证锅炉安全极其重要的手段，而且还在控制锅炉燃烧，提高锅炉效率和性能方面起着非常重要的作用2。相对而言，我国在燃煤锅炉方面的开发投入很少，绝大多数在用锅炉的运行只达到机械运行的程度，而已有的控制手段也只是确保锅炉安全运行的保护控制或简单的操作控制，远没有达到以提高锅炉运行效率的最佳运行状态为目的的智能化动态监控运行的程度。1.2电锅炉简介电锅炉也称电加热锅炉、电热锅炉，顾名思义，它是以电力为能源并将其转化成为热能，从而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体的锅炉设备。电锅炉本体主要由电锅炉钢制壳体、电脑控制系统、低压电气系统、电加热管、进出水管及检测仪表等组成。电锅炉的加热方式有电磁感应加热方式和电阻（电加热管）加热方式两种。电阻加热方式又分为不锈钢加热管电锅炉和陶瓷加热管电锅炉，电阻加热方式即采用电阻式管状电热元件加热，电锅炉在结构上易于叠加组合，控制灵活，维修更换方便。电锅炉设计要求有以下特点：1、全自动智能化控制技术，无需专人值守。工作方式灵活，可设置为手动或自动模式。2、结构紧凑、科学合理的设计和先进的制造工艺，使锅炉占用空间小，方便运输并且节省使用场地。3、无噪音，无污染，热效率高，锅炉本体采用优质高效保温材料做保温，散热损耗小，节能降耗。4、控制器对水温或压力自动控制、演算、追踪，可在负荷变化时对给水泵、电加热管进行自动启停控制，也可手动控制。5、锅炉的设计、制造严格按照蒸汽锅炉安全监察规程和工业锅炉通用技术条件、锅壳锅炉本体制造技术条件的要求严格执行。1.3电锅炉温度控制系统现实生活中，很多场所都要对温度进行检测和控制，温度控制器的应用领域非常广泛。在工业生产中，温度往往是一个很重要的参数，许多物理过程和化学反应都必须在特定的温度下才能进行，一旦温度不达标，生产的成品率也会大打折扣，并且有些设备需要合适的温度才能稳定地运行，生产的产品需要适宜的温度才能保存和使用；在农业生产中，农作物的生长要求合适的温度，蓄养的动物有时也要保持适宜的温度，如热带鱼水箱、孵化小鸡、电热水器、培养菌种等场所的温度控制；在家庭生活中，一些家用电器设备需要温度的控制和调节，如电热毯、电磁炉等。温度控制器的设计方案有很多：有用专用芯片设计的、有用复杂可编程逻辑电路设计的、有用单片机设计制作的、有用可编程控制器设计完成的，还可以采用数字电路或模拟与数字电路相结合的方式以及EDA技术等。1.4设计要求控制其变化范围为80040，采用热电偶连续对炉温进行检测采样，记录、调节炉温，采样周期0.1秒，利用LCD1602液晶显示器进行显示，要求有电路原理图和程序框图并且分析和论述系统采用的主要控制和保护单元的工作原理和特性；根据设计题目的要求，结合实验室现有设备，查阅和收集相关资料，进行系统的总体设计，并绘制电路原理图；对所设计的系统进行全面分析，论述其结构特点、工作原理、动态过程及波形、静态特性，选用并分析系统的保护环节。2温度控制系统方案分析2.1设计思想温度是一种典型的模拟信号，用数字电路来进行检测、控制并显示，首先必须将这一非电量先变换成电量（电压或电流），然后再采用电子电路实现课题要求。可以采用温度传感器将温度变换转变成相应的电信号，并通过放大、滤波后经A/D转换器变换成数字信号，经译码显示而得到对应的数字3。而对温度的控制，可以将要控制的温度所对应的电压值作为基准电压，用实际测量值与之相比较，比较结果（输出状态）自动的控制、调节系统温度，并通过LCD1602液晶显示器显示所需的内容。2.2几种方案设计1、基于分立元件的电锅炉温度控制系统采用温度检测与调理电路、温度控制电路和显示电路来组成温度控制器，其原理框图如图2.1所示。图2.1 基于分立元件的温度控制系统设计框图具体实现方法：在温度检测与调理电路中，采用铂热电阻为温度传感器检测温度，用仪用放大电路对电压信号进行放大；温度控制部分通过设定一个与温度对应的电压值与当前的温度进行比较，从而驱动印制板继电器工作，开启加热装置来实现温度的控制；在显示电路中，ADC转换采用集成模数转换芯片TLC0820，使用74185进行二BCD码转换，显示采用7448芯片驱动共阴极LED，实现温度的实时显示。2、基于单片机技术的电锅炉温度控制系统近年来，单片机发展迅速，如果以单片机为核心制作温度控制器，不仅制作过程简单，而且安装、维护也简单，可靠性与准确性也会有很大提高，且液晶显示器的现实界面优美，显示清晰，可现实的信息量大4。其框图如图2.2所示。图2.2 基于单片机的温度控制系统设计框图 3、基于嵌入式系统的温度控制器采用微处理器，利用嵌入式系统的设计方法及测试技术，除了可以实现对温度的采集、处理和控制之外，还可实现PC机利用ISP技术对系统进行远程加载和升级。另一方面，利用RS232串行通信技术，可以实现PC机与系统间的通信，并可对系统进行远程控制。从而实现了微机控制系统中的主从式系统控制结构。其原理框图如图2.3所示。图2.3 基于嵌入式系统的温度控制系统设计框图2.3方案设计要求1、 温度控制系统性能要稳定。2、 考虑成本，要求性价比高。3、 考虑到环能够实现温度控制的各个单元环节，达到设计要求。4、 电路较简单，具有功耗小、反应快、功能齐全、实用性强的特点。5、 环境温度的变化和交流电网电压的波动等工作条件的影响时，计算参数时应按最不利的情形考虑。2.4课题研究的意义1、 充分研究电锅炉温度的特征，寻找最佳的电锅炉温度控制系统。2、 使温度控制系统具有完善的调节功能和适时处理功能。3、 有利于我们深入掌握电子技术的基础知识和实践方法，在今后进行复杂电路设计时能更好的应用。3电锅炉温度控制系统硬件设计3.1温度检测电路温度检测电路设计部分主要由电热偶温度传感器和MAX6675测温芯片组成。3.1.1热电偶传感器热电偶是温度测量中最常用的温度传感器。其主要好处是宽温度范围和适应各种大气环境，而且结实，价低，无需供电，也是最便宜的5。热电偶由两个不同材料的金属线组成，在末端焊接在一起。再测出不加热部位的环境温度，就可以准确知道加热点的温度。由于它必须有两种不同材质的导体，所以称之为热电偶。不同材质做出的热电偶使用于不同的温度范围，它们的灵敏度也各不相同。热电偶的灵敏度是指加热点温度变化1时，输出电位差的变化量。对于大多数金属材料支撑的热电偶而言，这个数值大约在540微伏/之间。由于热电偶温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关，用非常细的材料也能够做成温度传感器。也由于制作热电偶的金属材料具有很好的延展性，这种细微的测温元件有极高的响应速度，可以测量快速变化的过程。K型热电偶温度传感器如图3.1所示。图3.1 K型热电偶温度传感器3.1.2 MAX6675电路MAX6675是一个复杂的单片热电偶数字转换器，内部具有信号调节放大器、12位的模拟/数字化热电偶转换器、冷端补偿传感和校正、数字控制器、1个SPI兼容接口和1个相关的逻辑控制6。MAX6675内部具有将热电偶信号转换为与ADC输入通道兼容电压的信号调节放大器，T和T-输入端连接到低噪声放大器A1，以保证检测输入的高精度，同时使热电偶连接导线与干扰源隔离。热电偶输出的热电势经低噪声放大器A1放大，再经过A2电压跟随器缓冲后，被送至ADC的输入端。在将温度电压值转换为相等价的温度值之前，需要对热电偶的冷端温度进行补偿，冷端温度即是MAX6675周围温度与0实际参考值之间的差值。MAX6675内部结构框图如图3.2所示。图3.2 MAX6675内部结构框图冷端补偿 热电偶的功能是检测热、冷两端温度的差值，热电偶热节点温度可在0-1023.75范围变化。冷端即安装MAX6675的电路板周围温度，该温度在-20-85范围内变化。当冷端温度波动时，MAX6675仍能精确检测热端的温度变化。MAX6675是通过冷端补偿检测和校正周围温度变化的，该器件可将周围温度通过内部的温度检测二极管转换为温度补偿电压，为了产生实际热电偶温度测量值，MAX6675从热电偶的输出和检测二极管的输出测量电压。该器件内部电路将二极管电压和热电偶电压送到ADC中转换，以计算热电偶的热端温度。当热电偶的冷端与芯片温度相等时，MAX6675可获得最佳的测量精度7。因此在实际测温应用时，应尽量比年在MAX6675附近放置发热器件或元件，因为这样会造成冷端误差。热补偿 在测温应用中，芯片自热将降低MAX6675温度测量精度，误差大小取决于MAX6675封装的热传导性、安装技术和通风效果。为降低芯片自热引起的测量误差，可在布线时使用大面积接地技术提高MAX6675温度测量精度。噪声补偿 MAX6675的测量精度对电源耦合噪声较敏感，为降低电源噪声影响，可在MAX6675的电源引脚附近接入1支陶瓷旁路电容。热电偶系统的测量精度可通过以下预防措施来提高： 1、尽量采用不能从测量区域散热的大截面导线； 2、如必须用小截面导线，则只能应用在测量区域，并且在无温度变化率区域用扩展导线； 3、避免受能拉紧导线的机械挤压和振动； 4、当热电偶距离较远时，应采用双绞线作热电偶连线； 5、在温度额定值范围内使用热电偶导线； 6、避免急剧温度变化； 7、在恶劣环境中，使用合适的保护套以保证热电偶导线； 8、仅在低温和小变化率区域使用扩展导线； 9、保持热电偶的事件记录和连续记录。3.2温度显示单元电路所谓1602是指显示的内容为16*2,即可以显示两行，每行16个字符。目前市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。字符型LCD1602通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线VCC(15脚)和地线GND(16脚)，其控制原理与14脚的LCD完全一样。HD44780内置了DDRAM、CGROM和CGRAM。DDRAM就是显示数据RAM，用来寄存待显示的字符代码，共80个字节，其地址和屏幕的对应关系如表3.1所示。表3.1屏幕与地址对应表显示位置123456740DDRAM地址第一行00H01H02H03H04H05H06H27H第二行40H41H42H43H44H45H46H67H它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置指令2：光标复位，光标返回到地址00H 指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效指令4：显示开关控制。D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示；C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标；B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标指令6：功能设置命令DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F： 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符指令7：字符发生器RAM地址设置指令8：DDRAM地址设置指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。指令10：写数据指令11：读数据3.3温度控制电路温度控制电路主要由蜂鸣器驱动电路、继电器和单片机控制系统等组成。3.3.1蜂鸣器驱动电路蜂鸣器的驱动电路设计及原理分析：压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。当接通电源后（1.515V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.52.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。以下介绍的几种蜂鸣器驱动电路是针对单片机I/O口的驱动电路，适用于现行的压电式蜂鸣器。1、以一个9012三极管驱动P1.0口方波，电路图如图3.3所示。图3.3 以一个9012三极管驱动P1.0口方波2、双端口驱动 工作原理： BUZ1、BUZ2两端口均接单片机的I/O口或单片机的蜂鸣器驱动口。BUZ1端口为“高频口”（相对BUZ2而言），其脉冲电压频率一般为几KHz，具体频率依蜂鸣器需发出的音乐声来调整；BUZ2端口为“低频口”，其电压周期相对较长一些，一般为数十ms至数百ms。工作时，两端口输出电压脉冲驱动三极管Q2和Q3，当BUZ2端口出现高电平时，三极管Q3导通， +12V电压经Q4三极管给蜂鸣器提供工作电压，同时为电容E7充电； BUZ2端口电平变低时，Q3和Q4三极管均截止，+12V电压被隔离，此时已充满电的电容E7放电，为蜂鸣器工作提供能量。蜂鸣器的工作状态直接由三极管Q2决定，当BUZ1端口出现高电平时，三极管Q2导通，蜂鸣器工作，BUZ1端口电平变低时，Q2三极管截止，蜂鸣器停止工作。蜂鸣器的通电频率与内部的谐振频率（固定）相互作用就产生我们所需的音乐声。电路原理如图3.4所示。图3.4 双端口驱动3.3.2继电器继电器原理继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统和被控制系统通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。1、继电器额定工作电压的选择继电器额定工作电压是继电器最主要的一项技术参数。在使用继电器时，应该首先考虑所在电路(即继电器线圈所在的电路)的工作电压，继电器的额定工作电压应等于所在电路的工作电压。一般所在电路的工作电压是继电器额定工作电压的0.86。注意所在电路的工件电压千万不能超过继电器额定工作电压，否则继电器线圈容易烧毁。另外，有些集成电路，例如NE555电路是可以直接驱动继电器工作的，而有些集成电路，例如 COMS 电路输出电流小，需要加一级晶体管放大电路方可驱动继电器，这就应考虑晶体管输出电流应大于继电器的额定工作电流。继电器如图3.5所示。图3.5 继电器2、触点负载的选择触点负载是指触点的承受能力。继电器的触点在转换时可承受一定的电压和电流。所以在使用继电器时，应考虑加在触点上的电压和通过触点的电流不能超过该继电器的触点负载能力。例如，有一继电器的触点负载为28V(DC)10A，表明该继电器触点只能工作在直流电压为28V 的电路上，触点电流为10A，超过28V 或10A，会影响继电器正常使用，甚至烧毁触点。3、继电器线圈电源的选择这是指继电器线圈使用的是直流电(DC)还是交流电(AC)。通常，初学者在进行电子制作活动中，都是采用电子线路，而电子线路往往采用直流电源供电，所以必须是采用线圈是直流电压的继电器。3.3.3 STC89C51单片机 STC系列单片机是美国STC公司最新推出的一种新型51内核的单片机。片内含有Flash程序存储器、SRAM、UART、SPI、AD、PWM等模块。该器件的基本功能与普通的51单片机完全兼容8。主要功能、性能参数：1、内置标准51内核，机器周期：增强型为6时钟，普通型为12时钟;2、工作频率范围：040MHZ，相当于普通8051的080MHZ;3、STC89C5xRC对应Flash空间：4KB8KB15KB;4、内部存储器（RAM)：512B;5、定时器计数器：3个16位；6、通用异步通信口（UART）1个；7、中断源:8个；8、有ISP(在系统可编程）IAP(在应用可编程),无需专用编程器仿真器；9、通用IO口：3236个；10、.工作电压：3.85.5V；11、外形封装：40脚PDIP、44脚PLCC和PQFP等。STC89C51单片机的引脚功能说明（1）VCC:电源电压（2）GND:地（3）P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址(低8位)和数据总线复位，在访问期间激活内部上拉电阻。（4）P1口:P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTE逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(ILL)。与AT89C51不同之处是，P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入 (P 1.0/T2)和输入(P 1.1/T2EX )9。Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。表3.2 P1.0和P1.1的第二功能引 脚 号 功能特性P1.0T2（定时/计数器2外部计数脉冲输入），时钟输出P1.1T2EX（定时/计数2捕获/重装载触发和方向控制）（5）P2口:P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(ILL)。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器(例如执行MOVX DPTR指令)时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器(如执行MOVX RI指令)时，P2口输出P2锁存器的内容。（6）P3口:P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流(ILL)。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表3.3所示。 STC89C51单片机的引脚如图3.6所示。图3.6 STC89C51单片机的引脚图(7) RST:复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。表3.3 P3口的第二功能端口引脚第二功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2（外中断0）P3.3（外中断1）P3.4T0（定时/计数0）P3.5T1（定时/计数1）P3.6（外部数据存储器写选通）P3.7（外部数据存储器读选通）（8）/VPP:外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器(地址为0000H-FFFFH ) 。端必须保持低电平(接地)。需注意的是:如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存端状态。如端为高电平(接VCC端)，CPU则执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源VPP，当然这必须是该器件是使用12V编程电压VCC。（9）XTAL1:振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。（10）XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。（11）数据存储器：STC89C51有256个字节的内部RAM,80H-FFH高128个字节与特殊功能寄存器(SFR)地址是重叠的，也就是高128字节的RAM和特殊功能寄存器的地址是相同的，但在物理上它们是分开的10。当一条指令访问7FH以上的内部地址单元时，指令中使用的寻址方式是不同的，也 寻址方式决定是访问高128字节。RAM还是访问特殊功能寄存器。如果指令是直接寻址方式则为访问特殊功能寄存器。（12）中断：STC89C51共有6个中断向量:两个外中断（INT0和INT1），3个定时器中断(定时器0, 1, 2)和串行口中断。（13）时钟振荡器: STC89C51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。（a）内部振荡电路 （b）外部振荡电路图3.7振荡电路这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，振荡电路参见图3.7（a）图所示。外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路，对外接电容C1、C2虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程度及温度稳定性，如果使用石英晶体，推荐电容使用30pF士10pF，而如果使用陶瓷谐振器，建议选择40pF士l0pF。用户也可以采用外部时钟。采用外部时钟的电路如图3.7（b）图所示。这种情况下，外部时钟脉冲接到XTAL1端，即内部时钟发生器的输入端，XTAL2则悬空。由于外部时钟信号是通过一个2分频触发器后作为内部时钟信号的，所以对外部时钟信号的占空比没有特殊要求，但最小高电平持续时间和最大的低电平持续时间应符合产品技术条件的要求11。4电锅炉温度控制系统软件设计开始温度控制系统软件在程序设计时采用了模块化设计方法,将控制器所要完成的功能分别编写和调试,所有模块调试成功以后,将各个模块连接,构成单片机软件系统。整个系统由3部分组成:系统主程序、各功能子程序、中断程序。系统主程序负责任务调度,子程序实现系统各个子功能,中断程序负责处理系统的中断事件。主程序流程图如图4.1所示。初始化 读24C01中的存储值报警是否有故障？ Y N调用键盘子程序是否有键按下？ Y修改24C01 N N 温度采集 LCD显示调用控制算法子程序 控制量输出图4.1 主程序流程图主程序在完成系统初始化后，顺序执行各子模块程序，而中断发生时或预定义的时间到时(例如控制时间到)，系统执行中断服务程序，处理完毕后程序回到中断发生前的状态，主程序继续执行。系统上电或复位后，进入控制系统主程序。主程序是软件设计的中枢环节，是整个程序架构的关键所在，从中也体现了程序设计模块化的思想12。在主程序中完成系统的初始化、按键处理、显示处理、运行状态分析、控制算法处理等功能。5电锅炉温度控制系统仿真借助Protues 7.0对电路进行仿真。Protues软件是英国Labcenter 公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows 操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路。Proteus 与其它单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机CPU 的工作情况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。因此在仿真和程序调试时，关心是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。5.1 电路仿真结果温度过高时的仿真界面如图5.1所示。图5.1 温度过高时的仿真界面温度过低时的仿真界面如图5.2所示图5.2温度过低时的仿真界面6电锅炉温度控制系统设计实物图实物图正面如图6.1所示。图6.1 电锅炉温度控制系统设计实物图（正面）实物图反面如图6.2所示。图6.2 电锅炉温度控制系统设计实物图（反面）结论该电锅炉温度控制系统由温度检测电路、温度控制电路和显示电路三部分组成。在温度检测电路中，选用了符合测量温度范围要求的热点偶温度传感器来实现数据采集，使用MAX6675单片热电偶数字转换器对电压信号进行放大，实现了对温度的检测和信号的传输；在温度控制电路中，通过单片机对所采集的数据进行处理后，在进行相应的控制，从而实现对温度的控制；在温度显示电路中，采用LCD1602液晶显示器将处理的数据进行实时显示。运用Protel99SE软件绘制了单元电路以及总体电路图；借助Protuse7.0仿真软件对单元电路和总体电路进行了仿真虚拟实验，实现了温度的检测、控制和显示功能。致谢通过两个多月的认真思考与分析，我最终完成了电锅炉温度控制系统的设计，并最终定稿，看着自己的劳动结晶，内心充满了感激，在此我要感谢我的指导老师吴老师对我的悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，吴老师在百忙之中挤出休息时间为我指点迷津，为我耐心讲解，给我提供大量的资料和教我查阅资料的便捷方法，还经常为我提供各方面的帮助，为我排忧解难。在这次毕业设计中许多同学也为我加油、鼓劲，也使我们的同学关系更进一步，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以，在此，我向各位老师及同学们表示我最衷心的感谢！这段时间所经历的过程不仅仅是一个完成一篇毕业设计的过程，还是一个端正态度的过程，是总结大学四年的一个过程，是在踏入社会前的历练过程，这个过程将使我受益匪。参考文献1郁有文等.传感器原理及工程应用M.西安:西安电子科技大学出版社，2003:23-31. 2胡汉才.单片机原理及其接口技术M.北京:清华大学出版社,1997:65-72.3松井邦彦.传感器实用电路设计与制作M.北京:科学出版社，2005:18-25. 4陈明荧.8051 单片机课程设计实训教材M.北京:清华大学出版社,2004:83-91.5刘君华.智能传感器系统 M.西安:西安电子科技大学出版社，1999:127-138.6周月霞，孙传友. DS18B20 硬件连接及软件编程J.传感器世界，2001(2):13-19.7李群芳.单片微型计算机与接口技术(第二版)M.北京:电子工业出版社，2005:46-52. 8余锡存,曹国华.单片机原理及接口技术M.西安:西安电子科技大学出版社, 2003:59-73. 9 沙占友.智能化集成温度传感器原理与应用M.机械工业出版社，2002:36-41. 10王琼.单片机原理及应用实践教程M.合肥:合肥工业大学出版社，2005:96-101. 11John F. Wakerly DIGITAL DESIGN Principles& Practices(Third Edition)M.北京:高等教育出版社,2001:84-86. 12LiuWei,ChenHexin,ZhangJunwei.Intelligent control and alarm system based on TC35iJ.Computer Science and Computational Technology.2008(1):80-83. 附录附录A 总电路图 附录B 源程序 程序代码及说明如下：/*includes-*/#include reg52.h#include intrins.h/*typedefs-*/typedef unsigned char u8;typedef unsigned int u16;/*-继电器底层控制函数-*/*sbits-*/sbit Pin_Warming = P30; /-Pin of heat Relay/*defines-*/ #define Relay_ResetPinWarming() Pin_Warming = 0 #define Relay_SetPinWarming() Pin_Warming = 1/* 函数名称: Warming_RelayControl(unsigned char State)* 功能书名： 升温继电器控制函数 */void Warming_RelayControl(unsigned char State)if(State = 0x01)