微型计算机课程设计 造纸原料蒸煮过程装料微机控制系统.docVIP

一、工艺要求 蒸煮过程是制浆造纸生产中的关键工序之一，对于整个造纸生产过程中纸浆得率和纸的质量有很大影响。它要求根据原料的特点、纸浆的质量和生产设备的实际情况制定出合理的蒸煮工艺，确定装球量、用碱量、蒸煮温度和压力。造纸厂蒸煮车间有五个蒸球，依靠调节其进气量以达到控制蒸球工作压力和温度，调节喷料阀控制装料量。人工控制准确性和实时性差，浪费能源。因此需要用微机控制技术实现该过程的自动控制。 图1装料控制系统示意图 被控参数：保证每个蒸球内的碱液浓度恒定，即碱液与水的流量比值为60:40。所以被控参数为流量比值1.5。 二、系统的基本组成和工作原理 图2控制系统的原理图 三、硬件电路 1、选择计算机机型与系统总线 MCS-51系列单片机是8位增强型，其主要的技术特征是为单片机配置了完善的外部并行总线和具有多级识别功能的串行通讯接口（UART），规范了功能单元的SFR控制模式及适应控制器特点的布尔处理系统和指令系统。由于单片机具有较高的性能比，国内尤以MCS-51系列单片机应用最广，易于开发、使用灵活、而且体积小、易于开发、抗干扰能力强，可以工作于各种恶劣的条件下，工作稳定等特点。设计本着应用性，因此选择MCS-51系列的8051单片机作为中央处理器，如图1所示。 8051片内有4KB程序存储器和128字节的数据存储器，片内RAM和ROM最多可以扩展64K字节数据和程序存储器空间。采用8051的最小系统作为中央处理器，再加上必要的外围电路，形成自动控制电路。 8051的内部资源如下： 一个8位CPU 4KB的程序存储器，采用ROM或EPROM 128字节RAM数据存储器 21个特殊功能寄存器（SFR） 两个16位定时器/计数器 可寻址64K外部数据存储器和64K外部程序存储空间的控制电路 4个8位并行口，其中P0、P2、P3是复用口 一个可编程全双工串行口 具有五个中断源，两个优先级嵌套中断结构 时钟频率：1.2MHZ～12MHZ 一个片内振荡器及时钟电路 2、流量变送及A/D转换电路 电路如图所示： 模拟量输入通道的组成： A/D转换器的设计： ADC0809是带有8为A/D转换器、8路多路开关以及与微型计算机兼容的控制逻辑的CMOS组件，其转换方法是逐次逼近型。采用双列直插式封装，共有28条引脚。其内部有一个8位“三态输出锁存器”可以锁存A/D转换后的数字量，故它本身既可看作一种输入设备，也可以认为是并行I/O接口芯片。 ADC0809与CPU的接线图 流量变送器与A/D转换器 ADC0809技术指标: 单一电源,+5V供电,模拟量输入范围为0-5V 分辨率为8位 最大不可调误差:ADC0808±1/2LSB ADC0809±1LSB 功耗为15mW 转换速度取决于芯片的时钟频率。 3、D/A转换及隔离输出电路 DAC0832数/模转换器的内部，具有两极输入数据缓冲器和一个R-2R T型电阻网络。即包括一个数据寄存器、DAC 寄存器和D/A转换器三大部分。数据寄存器和DAC 寄存器实现两次缓冲，故在输出的同时，还可以接收一个数据，提高了转换速度。当多芯片工作时，可用同步信号实现各模拟量的同时输出。 该器件采用先进的CMOS工艺，功耗低，输出漏电流误差小，主要特性有：输出电流线性度可在满量程下调节； 转换时间为1μs；数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式；增益温度补偿为0.02%FS/℃；每次输入数字为8 为二进数；功耗为20mW； 逻辑电平与TTL 兼容；单一电源供电，可在5～15V 内。DAC0832 可工作在单，双缓冲器方式。单缓冲器方式即输入寄存器的信号和DAC 寄存器的信号同时控制，使一个数据直接写入DAC 寄存器。 这种方式适用于只有一路模拟量输出或几路模拟量不需要同步输出的系统； 双缓冲器方式即输入寄存器的信号和DAC 寄存器的信号分开控制， 这种方式适用于几路模拟量需要同步输出的系统。为了提高转换精度，可增加D/A转换器的位数。 （2）DAC0832接口电路： DAC0832内部结构及引脚 4、键盘/显示接口设计 （1）键盘选择 本系统采用非编码行列式键盘，即用I/O口线组成行列式结构，按键设置在行列的交点上。在按键数较多时，可节省I/O口线。 该键盘采用的工作方式为编程扫描工作方式，它是利用CPU在完成其他工作的空余，调用键盘扫描子程序，来响应键输入要求。在执行键功能程序时，CPU不再响应键输入要求。编程扫描工作方式只有在CPU空闲时才调用键盘扫描子程序。键盘采用的扫描法扫描方式，扫描法是在判定有键按下后逐行（或列）置低电平，同时读入行（或列）状态，如果行（或列）状态出现非全1状态