储粉仓粉位高度控制系统

课程设计说明书学生姓名：学位：学院：自动工程学院第：类主题：储粉仓储粉位高度控制系统指导教师：角色：2015年6月2日目录一、 设计方案.二、工作原理12.1流程图12.2动作原理1三、硬件设计23.1传感器23.2单片机电路设计33.2.1 AT89C51功能和针脚分布33.2.2振荡方式的选择53.2.3复位电路的设计53.3 AD转换电路的设计63.3.1 ADC0809主要信号引脚的功能63.3.2 ADC0809与AT851单片机的连接73.3.3转换数据的传送83.4键盘输入电路的设计93.4.1按钮可消除颤抖93.4.2键盘扫描方法103.5数字显示输出电路的设计11四、软件设计部124.1电路图的描绘124.2流程图的设计13五、参考文献131 .设计方案以单片机为控制核心，设计了锅炉煤粉位置监测系统。 根据监视对象的特征，实时检测煤粉的粉位高度，与初始设定值进行比较，单片机控制固体继电器的开闭，进行粉位的调整，最终达到粉位的设定值。 检测值超过上限设定值时，请求报警，关闭继电器，控制停止送粉器送粉的检测值低于下限设定值时，请求报警，打开继电器，控制送粉器开始送粉。 现场实时显示测量值，实现煤粉位的监测。2.1流程图煤粉的粉位ZNZC煤粉仓重锤液位计ADC08098051键盘蜂鸣器存储器数字编码管DAC7512N/50送粉器图1锅炉粉位自动控制系统的工作流程图2.2动作原理基于单片机的液位控制器以AT8C951芯片为核心，由键盘、数字显示、A/D转换、传感器、电源和控制部等构成。 工作过程中，当煤粉的粉位发生变化时，用测量粉位的传感器ZNZC煤粉仓库的重锤水平进行测量，转换为4-20MA标准信号，发送给A/D转换器，A/D转换器将模拟信号转换为数字信号量，通过单片机进行实时数据采集，并进行处理用键盘设定粉位的高度、低度、限定值、强制警报值。 该系统控制器的特征是能够直观地显示粉位的高度，任意地控制粉位的高度。3 .硬件设计液位控制器的硬件主要由传感器(带振荡器)、单片机、键盘电路、数字显示电路、A/D转换器和输出控制电路等构成。3.1传感器ZNZC重锤式液位计主要测量料仓及各种储罐的材料高度，确保用户掌握料仓的材料高度。 可以测量各种复杂环境杂志的材料水平。 包括粉状、颗粒状及块状材料等介质。 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。 鸟瞰重锤式液位计由机械传动部、仪表控制部、探测锤三部分组成。 特点设计结构新颖，功能强大。 可24小时自动量测。图1 ZNZC端子图表1 ZNZC传感器参数参考操作条件环境温度： -5 60最小介质密度：g/l (更小的密度需要定制)最小测量时间间隔：测量高度5m 3m测量高度10m 6m测量高度20m 12m测量高度30m 18m机械传动部测量范围：最大30m测量精度：0.08m测量速度： 0.15m/s导线直径： 2mm钢丝材质： 304不锈钢探针锤重量： 2Kg公斤单元重量： 30Kg仪表控制部供电电压： AC220V、50Hz功耗： 75W信号输出： 420mA显示： 4位的液晶屏重量： 3Kg公斤3.2单片机的电路设计3.2.1 AT89C51功能和针脚分布本次的课程设计基于AT89C51单片机，AT89C51是一台具有4K字节闪烁可编程只读存储器的低压、高性能的CMOS8位微处理器，通称单片机。 AT89C2051是具有可编程的只读存储器的单片机，该只读存储器以2K字节闪烁。 单片机的可擦除只读存储器可重复100次。 该设备使用ATMEL高密度非易失性存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出引脚兼容。 为了将多功能的8位CPU和闪存组合成一个芯片，ATMEL的AT89C51是高效微控制器。 AT89C单片机为许多嵌入式控制系统提供了灵活、廉价的方案。 针的分布如图3.2.1所示图3.2.1 AT89C51及针脚分布VCC :供给电压。GND :接地。P0端口： P0端口为8位漏极级开路双向I/O端口，每脚可吸收8TTL栅极电流。 第1次写入P1端口的针时，定义为高电阻输入。 P0可用于外部程序的数据存储器，该数据存储器可被定义为数据/地址的第八位。 在FIASH编程时，P0端口成为源极输入端口，检查FIASH时，P0输出源极，此时必须提升P0的外部。P1端口： P1端口是8位双向I/O端口，其向内提供上拉电阻，并且P1端口缓冲器能够接收输出4TTL栅极电流。 向P1端口针脚写入1时，可在内部上拉作为输入使用，当P1端口外部下拉到低电平时，输出电流。 这是因为内部上拉。 在FLASH编程和验证过程中，P1端口作为第八个地址接收。P2端口： P2端口是内部上拉电阻的8位双向I/O端口，P2端口缓冲器可以接收，输出4个TTL栅极电流，当P2端口被写为“1”时，其引脚被内部上拉电阻上拉，成为输入。 因此，作为输入时，P2端口的针脚被拉向外部，输出电流。 这是因为内部被提升了。 访问P2端口外部程序存储器或16位地址外部数据存储器时，P2端口输出地址的高位8位。 在给定地址“1”的情况下，利用内部上拉的优点，在读写外部8位地址的数据存储器的情况下，P2端口输出该特殊功能寄存器的内容。 P2端口在FLASH编程和验证时接收高位8位的地址信号和控制信号。P3端口： P3端口引脚为8个带内部上拉电阻的双向I/O端口，可接收4个输出TTL栅极电流。 P3端口写入“1”时，在内部上拉到高电平，用作输入。 作为输入，外部下拉为低电平，所以P3端口输出电流(ILL )是为了上拉。P3端口也可作为AT89C51的特殊功能端口使用。 下表所示为：针脚替代功能P3.0 RXD (串行输入端口)P3.1 TXD (串行输出端口)P3.2 /INT0(外部中断0 )P3.3 /INT1(外部中断1 )P3.4 T0 (定时器0外部输入)P3.5 T1 (定时器1外部输入)P3.6 /WR (外部数据存储器写入门)P3.7 /RD (外部数据存储器读取门)P3端口同时接收若干控制信号以进行闪烁编程和编程检验。RST :复位输入。 当振荡器复位装置时，其将保持RST脚本的两个机器循环的高电平时间段。ALE/PROG :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高位字节。 在FLASH编程过程中，此端子用于输入编程脉冲。 通常，ALE侧以一定的频率周期输出正脉冲信号，该频率是振荡频率的1/6。 因此，可用于输出到外部的脉冲或定时的目的。 但是，请注意，每次用作外部数据存储时都会跳过ALE脉冲。 要禁止ALE的输出时，将SFR8EH地址设为0。 在这种情况下，ALE仅在执行MOVX且MOVC指令为ALE时才起作用。 另外，这个销子有点被提起来了。 微处理器在外部执行ALE禁止状态时，位置无效。/PSEN :外部程序存储器的选择项通信号。 在外部程序存储器中指定期间，每个机器周期2次/PSEN有效。 然而，当访问外部数据存储器时，没有出现这两个有效的/PSEN信号。/EA/VPP :无论是否有内部程序存储器，如果/EA保持低电平，则其间外部程序存储器(0000H-FFFFH )为外部程序存储器(0000H-FFFFH )。 注意加密方式1的情况下，/EA将内部锁定在RESET中，/EA侧为高电平时，其间存在内部程序存储器。 在FLASH编程过程中，此引脚还用于施加12V编程电源(VPP )。XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟动作电路的输入。XTAL2:反向振荡器的输出。3.2.2振荡方式的选择在此次设计中，X1和X2的两端采用了跨越水晶晶体和两个电容的内部振荡方式，如下图所示，构成了内部的回声放大器和稳定的自振荡器。 电容器C1和C2通常为30pF，具有稳定频率并微调至适当的频率的作用。 接线图如下所示图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接通系统电源时供给复位信号，在系统电源稳定之前取消复位信号。 为了可靠，在电源稳定后，经过一定的延迟消除复位信号，以使电源开关或电源插头的分割-匹配过程中发生的振动不影响复位。 图1所示的RC复位电路能够实现上述基本功能，图3是其输入输出特性。 但是，无法解决电源毛刺(a点)和电源缓慢下降(电池电压不足)等问题，若调整RC常数的变化延迟，则驱动能力变差。 左侧的电路为高电平复位有效右侧的低电平Sm为手动复位开关Ch，这能够避免高次谐波对电路的干扰。 电路图如下所示图3.2.3复位电路3.3 AD转换电路的设计按照本过程设计的AD转换装置是ADC0809，其中ADC0809是8路模拟信号的时分收集器，并且在片内具有与8路模拟门开关对应的信道电阻锁存器的解码电路，该解码电路的转换时间为大约100s，并且在ADC0809芯片中具有两个28管脚图3.3 AD0809针脚图3.3.1 A/DC0809主要信号端子的功能IN7IN0模拟输入通道ALE地址锁存许可信号。 与ALE上的跳跃边对应，a、b、c地址状态被发送到地址锁存器。START转换启动信号。 START上升沿时，在复位ADC0809的START下降沿启动芯片，开始A/D转换的A/D转换中，START必须维持低电平。 有时将本信号简称为ST .a、b、C地址线。 信道端口选择线，a是低地址，c是高地址，在插图中是ADDA、ADDB、ADDC。 其地址状态和通道的对应关系如表9-1所示。CLK时钟信号。 ADC0809内部没有时钟电路，并且从外部供给需要的时钟信号。因此，具有时钟信号端子。 通常使用频率500KHz的时钟信号EOC变换结束信号。 EOC=0，转换中EOC=1，转换结束。 使用中此状态信号可用作查询的状态标志，也可用作中断请求信号。D7D0数据输出线。 采用三态缓冲输出形式，可直接连接到单片机的数据线。 D0为最下位，D7为最上位OE输出使能信号。 控制三态输出锁存器，将转换后的数据输出至单片机。 OE=0，输出数据线为高电阻OE=1，输出转换后的数据。Vcc 5V电源。Vref将电源基准电压与输入的模拟信号进行比较，作为逐次近似的基准。 其代表值为5V(Vref()=5V，Vref(-)=-5V )。3.3.2 A/DC0809与AT851单片机的连接电路连接主要有两个问题。 一个是8个模拟信号信道的选择，两个是A/D转换完成后的转换数据的传输。 ADC0809与AT89C51单片机的连接图如下图3.3.2.1 ADC0809和AT89C51单片机的连接图虽然图3.2.2.2所示的模拟信道选择信号a、b、c分别是最低3位地址A0、A1、a2(p0. 0、P0.1、P0.2)，但当用P2.0控制地址锁存许可信号ALE时，8路模拟信道的地址为0FEF8H0FEFFH图3.2.2.2模拟通道选择信号配线图从该图可以看出，在将ALE信号与START信号连接时，信道地址被写入(锁存)在该信号的开头，此后立即开始转变。启动A/D转换只需要一个MOVX指令。 在此之前，清除P2.0，并将最低3比特与所选择的信道对应的端口地址发送给数据指针DPTR。 例如，选择IN0通道时，可通过以下2个指令启动A/D转换MOV DPTR，#FE00H； 送到0809的地址MOVX DPTR，a； 启动A/D转换(IN0)注：此处的a可以是任意值，而不考虑A/D转换。3.3.3转换数据的传送A/D转换后得到的数据必须马上传送给单片机处理。 数据传输的关键问题是如何确认A/D转换的完成。 因为只有在确认完成之后才能转发。 为此，可以采用以下三种方式。1 )定时传输方案在A/