锅炉报警系统设计说明书剖析

1、单片课程设计说明书课题名称：班 级：姓 名：指导老师：锅炉越限报警系统项目概述单片机基础知识：单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系 统集成到一个芯片上。概括的讲，一块芯片就成了一台计算机。单片机具有体积小、功能强、应用面广等优点，目前正以前所未见的速度取代着传统 电子线路构成的经典系统，蚕食着传统数字电路与模拟电路固有的领地。它的体积小、质 量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机了解计算 机原理与结构的最佳选择。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛。彩电、冰箱、空调、录像机、VCD遥控器、游戏机、电饭煲等无处不见单片机的影子

2、，单片机早已深深地融入我们每个人的生活之中。单片机能大大地提高这些产品的智能性，易用性及节能性等主要性能指标，给我们的 生活带来舒适和方便的同时，在工农业生产上也极大地提高了生产效率和产品质量。单片 机按用途大体上可分为两类，一种是通用型单片机，另一种是专用型单片机。MCS-51单片机是美国INTEL公司于1980年推出的产品，与 MCS- 48单片机相比，它 的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令，指令数达111条，MCS-51单片机可以算是相当成功的产品，一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍与MSC-51单片

3、机作为代表进行理论基础学习。MCS-51系列单片机主要包括 8031、8051和8751等通用产品。单片机的发展趋势单片机现在可以说是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从 8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的,也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供了广阔的天地。纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有：一、微型单片化现在常规的单片机普遍都是将中央处理器（CPU）、随机存取数据存储（RAM ）、只读程序存储器（ROM ）、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块 单一的芯片上，增

4、强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW （脉宽调制电路）、WDT （看门狗）、有些单片机将LCD （液晶）驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的 单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造 出具有自己特色的单片机芯片。此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外， 还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD （表面封装）越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。二、低功耗CMOS化MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW，而现在的单片机普遍都在 100mW左 右，随着对单片

5、机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS （互补金属氧化物半导体工艺）。像80C51就采用了 HMOS （即高密度金属氧化物半导体工艺） 和CHMOS （互补高密度金属氧化物半导体工艺）。CMOS虽然功耗低，但由于其物理特征 决定其工作速度不够高，而 CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于 要求低功耗像电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。三、主流与多品种共存现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以89C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有 PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的 Win

6、 bo nd 系列单片机。所以89C51占据了半壁江山。而 Microchip公司的PIC精简指令集合（RISC ）也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEX公司近年的单片机产量与日俱增，与其底价质优的优势，占据一定的市场份额。此外还有MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统 天下的垄断局面，走的是依存互补、相辅相成、共同发展的道路。九十年代以后，单片机在结构上采用双CPU或内部流水线，CPU位数有8位、16位、32位，时钟频率高达 20MHZ，片内带有PWM输出、监视定时器 WDT、可编程计数器阵 列PCA、DMA传输

7、、调制解调器等。芯片向高度集成化、低功耗方向的发展，使得单片 机在大量数据的实时处理、高级通信系统、数字信号处理、复杂工业过程控制、高级机器 人以及局域网等方面得到大量应用。这类单片机有NEC公司的MPD7800, MITSUBISHI公司的 M337700, REVKWELL 公司的 R6500。在工业生产中，往往会用到锅炉来完成相关的工业工艺要求，在实际生产中使用到了 锅炉系统，为了实现自动控制的要求，那么就应该在使用中需要对其实行相应的自动控制。 很显然，我们可以有很多的途径去实现该种控制，在此仅用C51单片机来实现锅炉越限的报警的处理。设计目的和要求1设计目的:通过用C51单片机来编写

8、一个简单的程序，利用ADC8080实现模数转换监控锅炉的越限参数的变化，从而实现相应的报警控制。了解ADC8080的使用方法，以及学习使用KeilC51进行单片机开发的方法，并掌握联合Proteus来实现仿真调试。2、设计要求：（1）蒸汽压力的下限报警值为 1.5V，上限报警值为4v 炉膛温度的下限报警值为 1V，上限报警值为4V, 水位的下限报警值为1V，上限报警值为4V;（2）调节滑动变阻器 X3模拟蒸气报警，若参数越界， 对应红灯亮，并有报警声；（3）调节滑动变阻器 X2模拟炉膛温度报警，若参数越界，对应红灯亮，并有报警声；（4）调节滑动变阻器 X1模拟水位报警，若参数越界， 对应红灯亮

9、，并有报警声；（5）若所有参数均正常，绿灯亮。硬件电路设计一、设计流程图:报警显示二、硬件功能简介企鹅 1。16-5。86-4.375图1硬件总体电路图1、主控芯片图2、51单片机引脚图功能简介：AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器( FPEROM Falsh Programmable a nd Erasable Read 0 nly Memory )的低电压，高性能 CMOS8 位微处理 器，可擦除只读存储器可以反复擦除100次单片机，是最常用的 51系列芯片。主要特性：与MCS-51兼容 4K字节可编程闪烁存储器寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0

10、Hz-24Hz 三级程序存储器锁定 128*8位内部RAM 32可编程I/O线两个16位定时器/计数器 5个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路2 管脚说明： 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，P

11、1 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编程和校验时，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

12、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编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AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚备选功能P3.0RXD （串行输入口） P3.1TXD （串行输出口） P3.2/INT0 （外部中断 0） P3.3/INT1 （外部中断1）P3.4 T0 （记时

13、器0外部输入）P3.5 T1 （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RST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FLASH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脉冲。如想禁止 ALE的输

14、出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行 MOVX，MOVC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信号将不出现。/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FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）

15、。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。2、报警显示电路：3、模数转换电路企鹅 1。16-5。86-4.3754、越限参数控制与显示电路5、锁存电路元器件清单企鹅1。16-5。86-4.375软件设计一、软件设计流程图开始2、相关的越限参数指标:初始化蒸汽压力（RV3）的下限报警值为1.V，上限报警值为4v 炉膛温度（RV2）的下限报警值为1V，上限报警值为4V， 水位（RV1）的下限报警值为1V，上限报警值为4V ;由相应的越限参数，我们可以按如下的步骤调试：调节滑动变阻器 RV3模拟蒸气报警，若参数越界，对应红灯亮，并有报警声，按K

16、1键消除报警声；调节滑动变阻器 RV2模拟炉膛温度报警，若参数越界,对应红灯亮，并有报警声，按K1键消除报警声；调节滑动变阻器 RV3模拟水位报警，若参数越界，对应红灯亮，并有报警声，按K1键消除报警声；若所有参数均正常，绿灯亮。三、汇编程序企鹅 1。16-5。86-4.375总结通过本次课程设计，我们熟悉了 AT89C51 ADC0808等 元器件的功能和应用。结合 C51单片机语言设计一个程序， 实现相关要求的控制系统设计。在设计之前先画好流程图， 形成清晰的编程思路，进而合理的完成实验编程。通过实 际的编程和仿真调试，我们可以在这一过程中将书本上的 理论知识应用在实际的控制系统的设计中。同时在仿真调 试时，我们可以发现在编程时出现的错误并予以纠正。在 实际的编程环境中，可以很直观的纠正自己在编程中的错 误，并形成良好的编程习惯，同时也为以后的编程设计打 下良好基础。当然，我们也会发现在这一设计过程中的不足。即在 软件和硬件实现的功能一样时，在实际硬件上能实现，但 在Proteus仿真软件上却不能单独