锅炉温度控制毕业设计.doc

1绪论 1 1.1设计要求 1 1.2设计原理 2 1.3设计意义 2 2锅炉温度控制总体设计 2 3系统硬件设计 3 3.1水温检测元件 3 3.2显示模块设计 5 3.3键盘模块设计 6 3.4报警电路 6 3.5功率驱动电路 7 3.5.1 固态继电器简介 7 3.5.2 功率驱动电路设计 8 3.6电源电路 8 3.7 掉电存储器 9 3.8 单片机选型及简介 10 4软件的设计 10 4.1 系统软件总体概述 10 4.2主程序 11 4.3 T0中断服务子程序 11 4.31中断系统简介 11 4.3.2TO中断服务程序的编写 12 4.4 其他子程序介绍 12 4.4.1显示子程序 12 4.4.2 DS18B20相关子程序 13 5 结论 14 致谢 14 参考文献 15 附录1：系统硬件原理图 15 附录2：软件清单 15 1绪论 根据国内实际情况和环保上的考虑和要求，燃煤锅炉由于污染并且效率不高，已经逐渐被淘汰；燃油和燃气锅炉也存在着燃料供应部方便和安全性等问题。因此在人口密集的居民区、旅馆、医院和学校，电加热锅炉完全能替代燃煤、燃油、燃气锅炉。 电加热锅炉采用全新加热方式，无污染，完全可以称为绿色环保锅炉。电加热锅炉具有许多优点，使其比其他形式的锅炉更具吸引力，其具体优点如下： 无污染。由于采用电加热方式，电能直接转换为热能，不需要采用燃烧的方式将化学能转换为热能，因此就不会排放出有害气体及飞灰，不会产生灰渣，完全符合环保方面的要求，更适合安放在人口密集的生活区和办公区。 能量转化效率高。电加热锅炉采用加热元件直接与水接触，加热时转换效率很高，能量转化率也很高，一般可达到95%，而必威体育精装版最好的锅炉更是能达到98%以上。锅炉本体结构简单，安全性好。电加热锅炉本体结构非常简单，不需要布置管路，没有燃烧室，没有烟道，故而不会出现燃煤、燃气、燃油锅炉存在的爆炸和泄漏的危险。 体积小，重量轻，占地面积小。由于本体结构简单，使得电热锅炉体积可以做的很小，简单的结构更加便于布置，占地面积也就减小。 锅炉启动、停止速度快，运行负荷调节范围大，调节速度快，操作简单。由于加入元件工作由外部电气开关控制，所以锅炉启停速度快，通过控制各加热元件的开关，可以在很大范围内调节运行负荷，调节操作迅速、简单。与燃煤、燃油、燃气锅炉相比，操作运行更加方便、简单。 可采用计算机监控，完全实现自动化。电热锅炉的温度和水位的控制都能通过计算机完成，使电热锅炉的运行完全实现自动化，最大程度的将计算机技术应用于传统的锅炉行业。 1.1设计要求 本设计要求设计一个以单片机为核心的温度闭环控制系统，具体的技术指标如下： [1]能够对水温进行预设和设置水温与实际温度的转换，水温超出设定温度时，能够及时报警。 [2]LED实时显示系统温度，用键盘输入设定的温度。 本文需要完成以下任务：详细分析课题任务，设计电源电路，键盘电路，单片机系统，显示电路，执行器电路，报警电路等系统。然后根据课题任务的要求设计出实现控制任务的硬件原理图和软件。 1.2设计原理 本系统通过对锅炉水温实时检测与采集，将锅炉的温度参数输入单片机，由51单片机在内部与预设参数通过软件设计生成各个控制信号，从而对锅炉内部的电加热器进行控制，再配以外部的温度显示，进而对锅炉进行优化控制。当超过预设值时通过报警系统实时控制。 1.3设计意义 使用单片机实现锅炉温度控制，具有较高的实用价值和优越性等特点。采用低功耗数字温度传感器进行温度测控，可大大简化设计方案，系统性能也更稳定。单片机不仅有体积小，安装方便，功能较齐全等优点，而且有很高的性价比，应用前景广，同时有助于发现肯能存在的故障，通过微机实现燃烧与给水系统的自动控制与调节，将保证锅炉正常供气供暖，维持稳定系统，保证安全经济运行。 2锅炉温度控制总体设计 系统的框图如图2.1所示： 图2.1 系统框图 从图上能看出，温度控制单元采用DS18B20作为温度采集元件，该元件的输出为数字信号，所以能直接送入单片机，而不需要A/D转换模块。温度信号送入单片机，经过处理后，对固态继电器进行控制，通过I/O口控制固态继电器的通断，从而实现对加热电阻的控制。键盘电路则用来输入设定值，显示电路对系统采集到的温度实时显示。 很显然，该方案较其它相比无论在经济上和实现容易程度上都要好。在进行数据采集时，使用了合适的传感器，这样就不需要使用A/D转换电路。在实现温度控制时不像其它采用D/A转换后再控制调节阀的方法，而是直接外接一个固态继电器，通过内部改变定时器的中断时间来调节一个周期内电子开关的导通和断开时间。 3系统硬件设计 3.1水温检测元件 DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司推出的一种改进型温度传感器，与传统的热敏电阻等温度元件相比，它能