锅炉进水流量系统的设计

摘要锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，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。锅的原义指在火上加热的盛水容器，炉指燃烧燃料的场所，锅炉包括锅和炉两大部分。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，常简称为锅炉，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。AbstractTheboilerisakindofenergyconversiondevices,theenergyinputtotheboileristhechemicalenergyofthefuel,power,hightemperaturefluegasandotherformsofheatenergy,andafterboilerconversion,totheoutputhascertainofthesteamheatenergy,hightemperaturewaterororganicheattransfermaterialheater.Theoriginalmeaningofthepotonthefireofheatingmeansholdingwatercontainers,furnacereferstotheplaceofburningfuel,includingpotboilerandfurnaceoftwoparts.Theboilerproducehotwaterorsteamcanbedirectlyfortheindustrialproductionandpeople'slifeprovideheat,andalsothroughsteampowerdeviceintomechanicalenergy,oragainthroughthemechanicalenergyintoelectricitygenerator.Providehotwaterboilercalledhotwaterboiler,mainlyforthelife,theindustrialproductionofafewapplications.Producesteamboilercalledsteamboiler,oftenreferredtoastheboiler,moreforselecting,ship,engineandindustrialandminingenterprises.目录TOC\o"1-5"\h\z•绪论 21.1锅炉的定义 2\o"CurrentDocument"1.2锅炉的工作过程 2\o"CurrentDocument"1.3锅炉的参数 2\o"CurrentDocument"1.4锅炉的整体结构 3\o"CurrentDocument"•总体设计方案 3\o"CurrentDocument"2.1设计思路 32.2方案选择 42.2.1传感器的选择 4\o"CurrentDocument"2.2.2电动阀的选择 4\o"CurrentDocument"2.2.3单片机的选择 4\o"CurrentDocument"A/D转换器和D/A转换器的选择 5\o"CurrentDocument"•系统硬件设计 63.1单片机 6\o"CurrentDocument"3.1.1单片机的主要功能特性 6\o"CurrentDocument"3.1.2单片机的引脚功能说明 63.2传感器工作过程 83.2.1流量传感器的分类 8\o"CurrentDocument"3.2.2本次设计采用的流速传感器 10\o"CurrentDocument"3.3电动阀电路 11\o"CurrentDocument"LCD显示电路 123.5系统电源 133.6按键接口 13\o"CurrentDocument"3.7A/D转换以及D/A转换 14•系统软件设计 194.1系统软件功能 19\o"CurrentDocument"4.2系统软件的设计过程 19\o"CurrentDocument"4.3设计的控制算法 20\o"CurrentDocument"•总结体会 22\o"CurrentDocument"•参考文献 231绪论1.1锅炉的定义《特种设备安全监察条例》所定义的锅炉是指利用各种燃料、电或者其他能源，将所盛装的液体加热到一定的参数，并对外输出热能的设备。其范围规定为最高安全水位时存水容积大于或者等于30L的承压蒸汽锅炉；出口水压大于或者等于0.1MPa（表压），且额定功率大于或者等于0.1Mw的承压热水锅炉；有机热载体锅炉。锅炉的概念中还包括其安全附件、安全保护装置和与安全保护装置相关的设施。1.2锅炉的工作过程锅炉是一种利用燃料燃烧后释放的热能或工业生产中的余热传递给容器内的水，使水达到所需要的温度（热水）或一定压力蒸汽的热力设备。它是由“锅”（即锅炉本体水压部分）、“炉”（即燃烧设备部分）、附件仪表及附属设备构成的一个完整体。锅炉在“锅”与“炉”两部分同时进行，水进入锅炉以后，在汽水系统中锅炉受热面将吸收的热量传递给水，使水加热成一定温度和压力的热水或生成蒸汽，被引出应用。在燃烧设备部分，燃料燃烧不断放出热量，燃烧产生的高温烟气通过热的传播，将热量传递给锅炉受热面，而本身温度逐渐降低，最后由烟囱排出。1.3锅炉的参数是表示锅炉性能的主要指标，包括锅炉容量、蒸汽压力、蒸汽温度、给水温度等.锅炉容量可用额定蒸发量或最大连续蒸发量来表示。额定蒸发量是在规定的出口压力、温度和效率下，单位时间内连续生产的蒸汽量。最大连续蒸发量是在规定的出口压力、温度下，单位时间内能最大连续生产的蒸汽量。1.4锅炉的整体结构锅炉整体的结构包括锅炉本体（drum）、辅助设备和安全装置两大部分。锅炉中的炉膛、锅筒、燃烧器、水冷壁过热器、省煤器、空气预热器、构架和炉墙等主要部件构成生产蒸汽的核心部分，称为锅炉本体。锅炉本体中两个最主要的部件是炉膛和锅筒。燃稻壳蒸汽锅炉的内部结构图炉膛又称燃烧室，是供燃料燃烧的空间。将固体燃料放在炉排上，进行火床燃烧的炉膛称为层燃炉，又称火床炉；将液体、气体或磨成粉状的固体燃料，喷入火室燃烧的炉膛称为室燃炉，又称火室炉；空气将煤粒托起使其呈沸腾状态燃烧，并适于燃烧劣质燃料的炉膛称为沸腾炉，又称流化床炉；利用空气流使煤粒高速

旋转，并强烈火烧的圆筒形炉膛称为旋风炉。2总体设计方案2.1设计思路本设计系统硬件框图如图2.1所示，采用单片机STC89C52作为主机，由流量传感器测量管道内液体的流速并转换成相应的脉冲信号，经过前向整形通道处理后，由单片机I/O接口读入CPU，CPU进行数据处理，处理后的数据，一方面送LED数码管显示，另一方面检测与预设定的流速进行比较，并判断是否达到预设流速，通过单片机处理，然后将结果经过驱动电路驱动执行器电动阀做出相应的动作，使液体流速达到预期目标。图2.12.2方案的选择2.2.1传感器的选择方案一：涡轮流量传感器LWGY-25。涡轮流量传感器是一种精密流量测量仪表，与相应的流量积算仪表配套可用于测量液体的流量和总量。广泛用于石油、化工、冶金、科研等领域的计量、控制系统。配备有卫生接头的涡轮流量传感器可以应用于制药行业。方案二：电磁流量传感器DN25。电磁流量传感器是根据法拉第电磁感应定律设计的，在测量管轴线和磁场磁力线相互垂直的管壁上安装一对检测电极，当导电液体沿测量管在交变磁场中，与磁力线成垂直方向运动时，导电液体切割磁力线产生感应电动势，此感应电动势由测量管上的两个检测电极检出。用公式表示：E=KBVD。方案三：流量传感器RG-1。流量开关由磁芯、复位弹簧、外壳和传感器组成。当液体通过传感器时驱动磁芯动作，引起开关动作。传感器外壳有不同材质的材料可供选择，磁控开关则为进口元件。流量传感器用于电热水器、太阳能热水器、空调器以及其他水系统的水循环控制、进出水控制、水加热控制、水泵开关控制、电磁阀通断控制或出水断电、出水通电控制等。结合以上3种流量传感器的特点及性价比，本次设计最终选定方案三：流量传感器RG-1，因为方案一、二的价格分别在650元和3000元不等，价格昂贵，体积也叫笨重。流量传感器RG-1价格便宜（35元），体积小，使用方便，精度高。2.2.2电动阀的选择电动阀通常由电动执行机构和阀门连接起来，经过安装调试后成为电动阀。电动阀使用电能作为动力来接通电动执行机构驱动阀门，实现阀门的开关、调节动作。从而达到对管道介质的开关或是调节目的。方案一：二位二通电磁阀水阀2W025-08。需要外接110V交流电压，控制输出为开关量，即控制水阀的开和关。方案二：电动二通阀DN25。该电动阀可连续控制流量变化，成本较低。方案三：电动二通阀VA7010。阀芯结构优化，在不减少Kv值的情况下，允许压差大，驱动器与阀体分离，可快速拆装，可连续控制流量变化。价格便宜，只需要60元。经过对方案一、二、三的对比，最终决定选择方案三。因为选择方案优势非常明显，即其可方便地控制流量的连续变化，允许压差大，而且最便宜。2.2.3单片机的选择国内广泛应用的单片机主要有INTEL公司的MCS-51系列8位单片机、MCS-96系列16位单片机、MICROCHIP公司的PIC单片机、TI低功耗MSP430和日立、MOTOROLA的其他类型单片机等。其中MCS-51系列单片机应用最广、方便易用。AT89系列和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的，增加瞬间擦除、改写的功能。根据设计要求、系统的特点和实时性，为了保证单片机接口的性能和扩展性，选择单片机AT89C52作为主机。AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM）,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。A/D转换器的选择和D/A转换器的选择 一AD9260是ANANLOGDEVICE公司推出的A/D转换器。采用了现金的CMOS工艺，并利用了】-△和流水线技术，提高了A/D转换技术。芯片内置三个十进制过滤器，能够压制1.25MHz到18.75MHz之间的寄生输入信号，减轻了模拟输入通道对假频滤波器的需要。参考电压采用差分式输入，范围可调。数据输出为并行16位，使得A/D转换器的精度大大提高。综上所述特点，AD9260非常适合本次设计，尤其这款转换器的效率以及精度都是本次设计所需求的，故选择AD9260OTLC5620C是美国德州仪器公司推出的带串行控制的8位D/A转换器。它包含四个独立的8位数/模转换器，每一路均具有两级缓冲器，即输入锁存器（LATCH）和DAC锁存器（LATCH）、一个输出量程开关、一个8位DAC电路以及一个电压输出电路。对TLC5620C的编程可通过对串行控制字中的RNG位置1或清零来实现。其输出电压的最大值可以是外加参考电压的1〜2倍。输入输出电路均为射级跟随器。TLC5620C的内部带有一个串行接口电路。通过该串行接口，外部微处理器只需要进行3线总线连接便可编程实现8位数/模转换。本次设计采用的即为上述所介绍的TLC5620C。3系统硬件的设计（T2）P1.0E1=40（T2EK）P1.1E2 39Pl.2E3 38Pl.3E4 37Pl.4[5 36Pl.5[6 35Pl.6E7 34Pl.7[8 33KESETE3 32RXD/P3.0E10 31TKD/P3.1E11 30fW0/P3.2[12 29IWT1/P3.3E13 28T0/P3.4E14 27T1/P3.5[15 26M/P3.6E16 25M/P3.7E17 24KTAL2E18 23KTAL1[19 22PDIPVeeE20 21]Vcc1PO.0/AD0]PO.1/AD11PO.2/AD2]PO.3/AD3]PO.4/AD41PO.5/AD5]Vcc1PO.0/AD0]PO.1/AD11PO.2/AD2]PO.3/AD3]PO.4/AD41PO.5/AD5]PO.6/AD61PO.7/ADT]EA/Vrr1ALE/PEiOt]PSEN1P2.7/AD151P2.6/AD14]P2.5/AD131P2.4/AD12]P2.3/AD111P2.2/AD10]P2.1/AD31P2.0/AD83.1.1单片机的主要功能特性-兼容MCS51指令系统-8k可反复擦写（＞1000次）FlashROM-32个双向I/O口-256x8bit内部RAM2个串行中断-可编程UART串行通道2个外部中断源•共6个中断源2个读写中断口线3级加密位•低功耗空闲和掉电模式•软件设置睡眠和唤醒功能3个16位可编程定时/计数器中断•时钟频率0-24MHz3个16位可编程定时/计数器中断3.1.2单片机的引脚功能说明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）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。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TTL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（IIL）。与入丁8犯51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（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX）。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（IIL）。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。Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。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（IIL）°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°P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。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。ALE/PROG当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。PSEN程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。EA/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），EA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^A端状态。如EA端为高电平（®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Vpp。XTAL1振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。XTAL2振荡器反相放大器的输出端。3.2传感器的工作过程3.2.1流速传感器的分类容积式流量计容积式流量计相当于一个标准容积的容器，它接连不断地对流动介质进行度量。流量越大，度量的次数越多，输出的频率越高。容积式流量计的原理比较简单，适于测量高粘度、低雷诺数的流体。根据回转体形状不同，目前生产的产品分：适于测量液体流量的椭圆齿轮流量计、腰轮流量计（罗茨流量计）、旋转活塞和刮板式流量计；适于测量气体流量的伺服式容积流量计、皮膜式和转简流量计等。（二） 叶轮式流量计叶轮式流量计的工作原理是将叶轮置于被测流体中，受流体流动的冲击而旋转，以叶轮旋转的快慢来反映流量的大小。典型的叶轮式流量计是水表和涡轮流量计，其结构可以是机械传动输出式或电脉冲输出式。一般机械式传动输出的水表准确度较低，误差约±2%，但结构简单，造价低，国内已批量生产，并标准化、通用化和系列化。电脉冲信号输出的涡轮流量计的准确度较高，一般误差为±0.2%〜0.5%。（三） 差压式流量计（变压降式流量计）差压式流量计由一次装置和二次装置组成。一次装置称流量测量元件，它安装在被测流体的管道中，产生与流量（流速）成比例的压力差，供二次装置进行流量显示。二次装置称显示仪表。它接收测量元件产生的差压信号，并将其转换为相应的流量进行显示.差压流量计的一次装置常为节流装置或动压测定装置（皮托管、均速管等）。二次装置为各种机械式、电子式、组合式差压计配以流量显示仪表.差压计的差压敏感元件多为弹性元件。由于差压和流量呈平方根关系，故流量显示仪表都配有开平方装置，以使流量刻度线性化。多数仪表还设有流量积算装置，以显示累积流量，以便经济核算。这种利用差压测量流量的方法历史悠久，比较成熟，世界各国一般都用在比较重要的场合，约占各种流量测量方式的70%。发电厂主蒸汽、给水、凝结水等的流量测量都采用这种表计。目前生产的产品分：孔板流量计、楔形流量计、文丘里管流量计、平均皮托管。（四） 变面积式流量计（等压降式流量计）放在上大下小的锥形流道中的浮子受到自下而上流动的流体的作用力而移动。当此作用力与浮子的“显示重量”（浮子本身的重量减去它所受流体的浮力）相平衡时，俘子即静止。浮子静止的高度可作为流量大小的量度。由于流量计的通流截面积随浮子高度不同而异，而浮子稳定不动时上下部分的压力差相等，因此该型流量计称变面积式流量计或等压降式流量计。该式流量计的典型仪表是转子（浮子）流量计。（五） 动量式流量计利用测量流体的动量来反映流量大小的流量计称动量式流量计。由于流动流体的动量P与流体的密度及流速v的平方成正比，即pv2,当通流截面确定时，v与容积流量Q成正比，故?。2。设比例系数为A，贝UQ=A因此，测得P，即可反映流量Q。这种型式的流量计，大多利用检测元件把动量转换为压力、位移或力等，然后测量流量。这种流量计的典型仪表是靶式和转动翼板式流量计。（六） 冲量式流量计利用冲量定理测量流量的流量计称冲量式流量计，多用于测量颗粒状固体介质的流量，还用来测泥浆、结品型液体和研磨料等的流量。流量测量范围从每小时几公斤到近万吨。典型的仪表是水平分力式冲量流量计，其测量原理是当被测介质从一定高度h自由下落到有倾斜角的检测板上产生一个冲力，冲力的水平分力马质量流量成正比，故测量这个水平分力即可反映质量流量的大小。（七）电磁流量计电磁流量计是应用导电体在磁场中运动产生感应电动势，而感应电动势又和流量大小成正比，通过测电动势来反映管道流量的原理而制成的。其测量精度和灵敏度都较高。工业上多用以测量水、矿浆等介质的流量。可测最大管径达2m，而且压损极小。但导电率低的介质，如气体、蒸汽等则不能应用。电磁流量计造价较高，且信号易受外磁场干扰，影响了在工业管流测量中的广泛应用。为此，产品在不断改进更新，向微机化发展。（八）超声波流量计超声波流量计是基于超声波在流动介质中传播的速度等于被测介质的平均流速和声波本身速度的几何和的原理而设计的。它也是由测流速来反映流量大小的。超声波流量计虽然在20世纪70年代才出现，但由于它可以制成非接触型式，并可与超声波水位计联动进行开口流量测量，对流体又不产生扰动和阻力，所以很受欢迎，是一种很有发展前途的流量计。超声波流量计的分类：（1）多谱勒式超声波流量计：换能器1发射频率为fl的超声波信号，经过管道内液体中的悬浮颗粒或气泡后，频率发生偏移，以f2的频率反射到换能器2,这就是多谱勒将就，f2与fl之差即为多谱勒频差fd。设流体流速为v，超声波声速为c，多谱勒频移fd正比于流体流速v。当管道条件、换能器安装位置、发射频率、声速确定以后，c、fl、0即为常数，流体流速和多谱勒频移成正比，通过测量频移就可得到流体流速，进而求得流体流量。（2）时差式超声波流量计：时差式超声波流量计是利用声波在流体中顺流传播和逆流传播的时间差与流体流速成正比这一原理来测量流体流量的。（九）流体振荡式流量计流体振荡式流量计是利用流体在特定流道条件下流动时将产生振荡，且振荡的频率与流速成比例这一原理设计的.当通流截面一定时，流速与导容积流量成正比。因此，测量振荡频率即可测得流量.这种流量计是20世纪70年代开发和发展起来的.由于它兼有无转动部件和脉冲数字输出的优点，很有发展前途。目前典型的产品有涡街流量计、旋进旋涡流量计。（十）质量流量计由于流体的容积受温度、压力等参数的影响，用容积流量表示流量大小时需给出介质的参数。在介质参数不断变化的情况下，往往难以达到这一要求，而造成仪表显示值失真。因此，质量流量计就得到广泛的应用和重视。质量流量计分直接式和间接式两种。直接式质量流量计利用与质量流量直接有关的原理进行测量，目前常用的有量热式、角动量式、振动陀螺式、马格努斯效应式和科里奥利力式等质量流量计。间接式质量流量计是用密度计与容积流量直接相乘求得质量流量的。还有适用于明渠测流的各种堰式流量计、槽式流量计；适于大口径测流的插入式流量计；测量层流流量的层流流量计；适于二相流测量的相关法流量计；以及激光法、核磁共振法流量计和多种示踪法、稀释法测流等。3.2.2本次设计采用的流速检测传感器本次设计采用的流速传感器为深圳市高电子有限公司生产的RG-1。XXJ.J-F项参数单位备注1启动水流童三1EL/min（升分钟）2_L作水流池围1—30L/min（升/■分钟）3启动水压5=0.1Mpa（兆伯）4最少承受水压1.2Mpa（兆帕）5最大承受水压力1.6Mpa（兆帕）6工作环境温度1—100E（摄氏度）7适用环境温度-40—150■C（摄氐度）8便用寿命106次（开关循环）5VDC10mA9工作电压范围3.5-24VDC（直流电压）10工作电流0.5-1.5m削毫安）11输出特性[7.8Q-3]±10%Hz（斑兹）误差士10%12电气强度>600VAC（交流电压）持续时间5S泄漏电流3mA13绝缘电阻>100MQ（兆欧）连接器与壳体或阀体■之旬的绝缘电阻

3.3电动阀电路技术指标：1、 驱动电机：磁滞同步电机2、 驱动器工作电压：220VAC、50Hz/60Hz（有AC24V、110V可供选择）M5.7VA1.6MPaM0.12MPa冷水、热水功率消耗：阀体承压：允许压差：适用介质：秒。3、4、5、6、M5.7VA1.6MPaM0.12MPa冷水、热水功率消耗：阀体承压：允许压差：适用介质：秒。3、4、5、6、7、8、9、3.4LCD显示电路本次设计将采用16X2字符型液晶作为实时数据显示，显示内容包括预设定流速和当前流速。技术指标：1、显示容量：16X2个字符2、 工作电压：4.5~5.5V3、 工作电流：2.0mA（5.0V）4、 字符尺寸：2.95x4.35mm5、 模块最佳工作电压：5.0V接口信号说明n坞号符号引脚说明培号符号引制说明1电源地9DataI/O2V&D电的正极10D3DataI/O3此灌品显示偈压信号1104DataI/O4RS数据荷令谊择瑚（H/L）12D5DataI/O5R/H读/写遗犀谣＜H/L）ISD6DataI/O6E使能佰号14D7DataI/O7DODataI/O156LA背光城正极a&1DataI/O16虬K背光源员极系统主电路板LCD1602接口3.5系统电源系统分别用LM7805和LM7812提供+5V、+12v电源。3.6按键接口按键键名功能S3设置键使系统产生中断，进入设置状态十位键设置十位数据S1个位键设置各位数据3.7A/D转换和D/A转换AD9260的结构特点：（一）输入电压输入电压的范围可由内部参考电压或外部参考电压控制。当SENSE引脚接VREF或REFCOM，输入电压的范围由内部参考电压控制，其值可按如下公式求出：VINA-VINB=1.6*VREF （1）SENSE引脚与REFCOM相接，提供给VREF的电压为2.5V，输入电压范围为0〜4V。SENSE引脚与VREF相接项链或通过电阻相连，提供给VREF的电压为1.0V，输入电压范围为0〜1.6V。通过调节VREF的电压值可得到其它的输入电压范围。具体作法：在VREF与、£此£之间以及SENSE与REFCOM之间各加一个电阻，改变这两个电阻的阻值讲使得VREF的值在1V到2.5V之间变化。当SENSE引脚接高电平时，VREF的电压由外部参考电压来设置，输入电压的范围同样由（1）式来计算。（二）输出模式AD9260有四种输出模式：1*、2*、4*、8*模式。每种模式对应一种字的输出率，当始终频率为20MHz时，字输出率分别为20MHz、10MHZ、5MHz、2.5MHz。信号经VINA、VINB输入后，先经过E-△调制器进行调制，然后进入数字解调器生成12位数据，再依次经过三个十进制过滤器。没经过一个过滤器形成一组数据，这样包括数字解调器生成12位数据，就形成了4组数据，每组数据都可以作为输出，使得AD9260具有4中输出模式。X（三） 数据输出控制数据输出由CS、READ、DAV引脚来控制。CS低电平有效，READ高电平有效。当CS、READ同时有效转换完的数据被输出到数据引脚上，否则数据引脚为高阻态。在Tod期间，CS为高电平，READ为低电平，此时数据无效。DAV引脚是一条信号线，用来指示数据是否转换完毕。输出数据每个DAV的上升沿被更新，Tdi期间输出数据无效，Tds期间数据转换完毕可以使用。从图中可以看出数据是在DAV为高电平之后的某一时刻才有效。因此，读数据都是在DAV的下降沿之后。DAV的时序不收CS、READ引脚的影响，而是由AD9260内部控制。（四） 时钟频率AD9260的最高时钟频率可以达到20MHz.由BIAS引脚上电流大小决定始终频率。BIAS引脚接在一个跟随器上，其压降为1V。在BIAS引脚与地之间接上电阻，BIAS引脚上就会有电流通过，这个电流是用来重置调制器中放大器的。当外界电阻变大时，流过BIAS引脚的电流变小，电流变小将使放大器的重置需要更多的时间，则始终频率降低。XX（五）AD9260引脚图AD9260与AT89C52单片机的接口：AD9260的输出是并行16位数据，AT89C52单片机数据宽度是8位。这样，AT89C52每采集一次数据应执行两次读操作。同时，为了避免AD9260的数据直接输出到数据总线上，应在AT89C52与AD9260之间接入缓冲期，这里采用两片74LS244.控制线有CS、READ、DAV。CS始终接地，DAV脚与P1.0脚相接，AT89C52单片机上的/RD脚（P3.7）通过一个反相器与READ引脚相连。P2.7脚和P2.6脚分别与两片74LS244的使能端项链，两片74LS244的地址分别为8000H、4000H。74LS244的使能端低电平有效，在连线之间还应该接入反相器。AT89C52单片机的时钟频率为24MHz,AD9260的频率设置为脚接地，数据输出模式为8*模式。程序：MOVR1,#80HTEST1：JBP1.0,TESTCOLLECT:MOVDPTR,#4000HMOVXA,@DPTRMOV@R1,AINCR1MOVDPTR,#8000HMOVXA,@DPTRMOVX@R1,AINCR1TEST2:INBP1.0,TEST2JMPTEST

TCL5620C的功能特点：TCL5620C4路8位数据转换器的内部功能框图如图1所示。X引脚排列与功能：图2所示是14脚双列直插式TCL5620C的引脚分布图。各引脚的功能如下：CLK:串行接口时钟脉冲，在其下降沿将DATA端的数据锁入串行接口电路；LOAD:串行接口电路负载控制信号，当该端为低电平时，串行接口电路中的8位二进制数将并行输入该控制字所选择的输入锁存器中；DATA:数据信号输入端，从此端可输入被传唤的二进制数据；LDAC:加载DAC信号。当其为低电平时，四个DAC锁存器均处于直通状态，此时TCL5620C工作于单缓冲模式；当其由低电平跳变到高电平时，四个DAC所汛期均同时所存各自数据输入锁存器送来的待转换的数据，这种用LDAC控制信号锁存器存在数据的方式称为双缓冲方式；REFA、REFB、REFC、REFD：分别为4路参考基准电压输入端；OUTA、OUTB、OUTC、OUTD：电压输出端；XTCL5620C与单片机的链接TCL5620C与入丁8犯52的连接图如图4所示。在图4中，将LDAC接地即可构成单缓冲方式，参考电源均接+5V，将单片机的P1.0、P1.1、P1.2三根并行I/O线用作输出线可分别产生TLC5620C所需要的数据输入信号DATA、时钟脉冲信号CLK以及输入缓冲器的装载信号LOAD。用CLRP1.1、SETBP1.1、CLRP1.1指令便可产生一个CLK脉冲，而用位操作指令MOVP1.0,7EH，则可产生一位二进制数输出到DATA端。X根据图3给定的时序和图4电路进行编程，可将单片机内部RAM中字节地址为2EH的8位二进制数从DACA通道转换成电压输出信号，具体的编程代码如下：首先写入A1=0，A0=0,RNG=0A1A0:SETBP1.2;LOAD=1CLRP1.0SETBP1.1;CLK=1NOPCLRP1.1;CLK=0NOP;已写入A1=0SETBP1.1;CLK=1NOPCLRP1.1;CLK=0NOP;已写入A0=0RNG：SETBP1.1;;CLK=1NOPCLRP1.1;;CLK=0NOP；已写入RNG=0再写入8位二进制数，假设待写入的8位二进制数已存入RAM字节地址为2EH的存储单元中，那么8位二进制数D7〜D0将分别存放在位地址77H〜70H中，高位二进制数D7先输出，然后，D6、D5输出，最后D0输出。程序为：DATA:MOVC，77H ；输出D7 LCALLTCLLCALLTCLMOVC,76H ;输出D6LCALLTCL MOVC,70H ;输出D04系统软件设计4.1系统软件功能（1） 按键实现目标流速的设定；（2） 按设定值计算并输出电动阀控制信号；（3） 将接收到的流速传感器数字信号进行处理；（4） 显示出流速的设定值和当前测量值。4.2系统软件的设计过程整个流速控制系统的工作流程是：在单片机开始上电之后，先对单片机内部进行初始化，初始化完成之后，然后就开始流速采集，将采集数据传输到单片机内部，然后按扫描按键，获得设定流速，之后判断所采集的流速是否超过设定数据，当超过的时候，报警电路就开始工作，控制电动阀的工作状态，没有超过就将所得数据显示出来，然后返回程序继续采集数据判断是否流速在控制范围内。4.3设计的控制算法本次控制算法采用数字PID控制，数字式PID控制算法可以分为位置式PID和增量式PID控制算法。由于计算机控制是一种采样控制，它只能根据采样时刻的偏差计算控制量，而不能像模拟控制，那样连续输出控制量量，进行连续控制。由于这一特点（式1—2）中的积分项和微分项不能直接使用，必须进行离散化处理。离散化处理的方法为：以T作为采样周期，作为采样序号，则离散采样时间对应着连续时间，用矩形法数值积分近似代替积分，用一阶后向差分近似代替微分，可作如下近似变换： ]t，kT（k=0,1,2 ）"（g*丁桅甘（jT}=丁£勺 卜a双）.咻♦-矶（S1）7].%-0|~dTT ~T~j上式中，为了表示的方便，将类似于e（kT）简化成ek等。将（式2—1）代入（式1—2），就可以得到离散的PID表达式为：■■----I- 」或 - 其中：k 采样序号,k=0,1,2, ;uk――第k次采样时刻的计算机输出值；ek――第k次采样时刻输入的偏差值；ek-1――第k-1次采样时刻输入的偏差值；Ki――积分系数，Ki=Kp*T/Ti如果采样周期足够小，则（式2—2）或（式2—3）的近似计算可以获得足够精确的结果，离散控制过程与连续过程十分接近。（式2—2）或（式2—3）表示的控制算法式直接按（式1—2）所给出的PID控制规律定义进行计算的，所以它给出了全部控制量的大小，因此被称为全量式或位置式PID控制算法。这种算法的缺点是：由于全量输出，所以每次输出均与过去状态有关，计算时要对ek进行累加，工作量大；并且，因为计算机输出的uk对应的是执行机构的实际位置，如果计算机出现故障，输出的uk将大幅度变化，会引起执行机构的大幅度变化，有可能因此造成严重的生产事故，这在实生产际中是不允许的。增量式PID控制算法可以避免着重现象发生。所谓增量式PID是指数字控制器的输出只是控制量的增量Auk。当执行机构需要的控制量是增量，而不是位置量的绝对数值时，可以使用增量式PID控制算法进行控制。增量式PID控制算法可以通过（式2—2）推导出。由（式2—2）可以得到控制器的第k—1个采样时刻的输出值为：

（式2-4）=凡心i+ +孔弓（式2-4）TOC\o"1-5"\h\z/fy-o /将（式2-2）与（式2-4）相减并整理，就可以得到增量式PID控制算法公式为:△"*=久一叶一1=心（与一与一|+ ―*I"）Ti T…TTd、叱，2Td..Td、（式2-5）=加+成一飞-）弓一软U+p圮-1 （式2-5）\o"CurrentDocument"JiT T T—"jf+S&f+^jt-2A=枷1+4+空）B=AXI+亍h（式2-6）由（式2-5）可以看出，如果计算机控制系统采用恒定的采样周期T,一旦确定A、B、C。只要使用前后二次测量的偏差值，就可以由（式2-6）求出控制量。增量式PID控制算法与位置式PID算法（式2-2）相比，计算量小的多，因此在实际中得到广泛的应用