【毕业设计】小型锅炉测控系统设计缩写稿

小型锅炉测控系统设计信工111班秦倩指导老师张攀峰（陕西科技大学职业教育师范学院陕西西安710021）摘要锅炉在生活中广泛使用。锅炉的爆炸常造成惨重的损失。利用单片机技术对锅炉进行自动系统改造，锅炉的自动化水平和热量利用率大大提高，控制更加精确安全。由于生活锅炉、工厂小锅炉的炉壁耐压不高，当锅炉水位过低或者炉内气压过高时，如果报警失灵，很容易造成爆炸。本系统以单片机为核心，利用传感器分别对锅炉的水位、温度、气压等进行监测和显示。在各信号异常发生爆炸前，系统通过继电器进行加水动作或者关闭加热电源，确保锅炉的安全；同时，为了提高系统的易用性和人性化功能，充分利用各种声、光进行提示报警。关键字单片机，语音报警，传感器SMALLBOILERCONTROLSYSTEMDESIGNABSTRACTTHEBOILERISWIDELYUSEDINTHELIFEBOILEREXPLOSIONOFTENCAUSEDLOSSESUSINGSINGLECHIPMICROCOMPUTERTECHNOLOGYFORBOILERAUTOMATICSYSTEMRENOVATIONLEVELOFBOILERANDACCURATEASARESULTOFLIVINGBOILER,SMALLFACTORYWALLPRESSUREISNOTHIGH,WHENTHEBOILERWATERLEVELISTOOLOWORHIGHAIRPRESSUREINTHEFURNACE,IFTHEALARMFAILURE,ITISEASYTOCAUSEEXPLOSIONTHISSYSTEMWITHTHESINGLECHIPPROCESSORASTHECORE,THEUSEOFSENSORRESPECTIVELYFORBOILERWATERLEVER,TEMPERATUREANDPRESSUREMONITORINGANDDISPLAYBEFORETHESIGNALTOFRYOFEXCEPTION,THESYSTEMTHROUGHTHERELAYACTIONORCLOSETHEHEATINGPOWEROFWATER,ENSURETHESAFETYOFTHEBOILER,ATTHESAMETIME,INORDERTOIMPROVETHEUSABILITYOFTHESYSTEMANDFUNCTIONOFHUMAN,MAKEFULLUSEOFALLKINDSOFLIGHTANDSOUNDTOINDICATETHEPOLICEKEYWORDSSINGLECHIPCOMPUTER,VOICEALARM,SENSORS1课题的主要内容由于生活锅炉、工厂小锅炉的炉壁耐压不高，当锅炉水位过低或者炉内气压过高时，如果报警失灵，很容易造成爆炸。本系统以单片机为核心，利用传感器分别对锅炉的水位、温度、气压等进行监测和显示。当各信号异常发生爆炸前，系统通过电磁阀、继电器等多种处理方式进行加水动作或者关闭加热电源，确保锅炉的安全；同时，为了提高系统的易用性和人性化功能，充分利用各种声、光进行提示报警。通过本次设计，培养学生利用所学知识解决实际问题的能力，掌握单片机系统的硬件设计与软件设计，从而使学生将学到的理论知识应用于实践中，为将来走向社会奠定良好的基础。2研究方法本系统是由信号采集装置，微控制单元，外围机电设备等组成，利用传感器采集锅炉的高低压、高低水位、及温度信号，将这些信号传送到核心控制单元单片机进行判断，以控制外围相应设备。（1）传感器的确定选用相应的传感器对水位，温度，压力进行检测，并根据传感器特点设计相应的信号调理电路。（2）执行机构各参数通过单片机后，将信息传递给继电器，继电器对水泵，加热等进行执行控制，并根据信号的强弱设计相应的电路调理信号。（3）键盘设置键盘直接与单片机接口相连，通过人工操作对参数、原始上下限的进行设置。（4）显示系统显示水位、温度、压力的检测参数，查看各参数的设定标准。（5）报警系统为了使现场能够及时的监视锅炉的生产情况，系统采用了软件报警程序，即将被测参数与规定的上下值进行比较，根据比较结果进行处理。要求各系统参数全部正常时，绿灯亮，若某一个参数不正常，将发出声光报警。本设计有两种报警模式，一种是报警蜂鸣一定时间后自动停止，用于工作状态时出现的不正常报警状态，此时锅炉处于自动调节范围，经自动调节可恢复正常工作。一种是闪光紧急报警，需操作人员手动消音，用于锅炉处于紧急状况，必须操作人员紧急处理的状况。系统框图如图21所示图21系统框图主流程图如图22所示。开始温度检测压力检测水位检测A/D转换大于设定值大于设定值大于设定值启动报警装置YNN图22系统流程图温度传感器压力传感器水位器A/D转换单片机MCS51显示电路报警电路继电器键盘3研究分析温度采集是用DS18B20的DQ端直接与单片机的P23口相连接，VDD端接5V电源，DQ端与5V电源之间通过电阻相连，GND接地，DS18B20可以直接将模拟量转换成数字量，因此不需要连接A/D转换器，DS18B20与单片机直接进行数据传输，不需要单片机来给DS18B20供电，保证了DS18B20工作的可靠性。温度控制是用用继电器进行对加热器工作。当P27输出高电平时，加热器通电，加热器对锅炉加热，进行加热处理。当P27输出低电平时，加热器断电，加热器对锅炉加热，不进行加热处理。水位检测电路是通过四对高亮二极管和光敏三极管所组成的液位传感器分别安装在四个不同的位置，由上至下四个输出端口分别与单片机相连，实时对锅炉里水位进行检测。当水位到达某一光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出高电平，当水位低于此三极管时，其输出端口就向单片机输出低电平。报警选用的是软件报警方式。首先把被测参数经传感器、变数器、模/数转换器，送到微型计算机，再与规定的上、下限值进行比较；根据比较的结果进行报警或处理，整个过程都由软件实现，这种报警程序又可分简单上、下限报警程序，以及上、下限报警处理程序。本设计系统中运用的静态显示。静态显示是由微型计算机一次输出显示模型后，就能保持该显示结果，直到下次发送新的显示模型为止。这种显示占用机时少，显示可靠，因而在工业过程中得到广泛的应用。这种显示方法的缺点是使用元件多，且线路比较复杂。按键采用独立式键盘接口电路。它是将每个独立按键按一对一的方式直接接到单片机的I/O口上，通过程序扫描查询方式实现与单片机系统交互的。在程序查询方式下。通过I/O口端读入按键状态，当有按键按下时，相应的I/O端口变为低电平，而未被按下的键盘在上拉电阻的作用下为高电平，这样通过读I/O口的状态判断是否有键按下。4小结本设计是基于80C51单片机的锅炉温度、压力和液位控制系统，首先是方案的选择，这是课程设计的主要环节，然后进行软件编程，通过数据线连接电脑下载编好的程序，进行调试，在接下来是添加单元电路，并进行调试。调试过程中遇到不少问题，主要是经验不足经过不停的摸索，问题基本上得到解决，我也懂得了系统要有良好的控制效果，其前端采集温度信号需要足够的精准，其次系统的构成要简单实用，实时监控系统状态参数。本文设计的控制系统可以试下你对锅炉温度、液位和压力的全自动化控制，节省了人力资源，同时添加了报警装置大大提高了锅炉使用的安全性，另一方面采用了更为先进的电加热系统，更节能，更环保，更具有可行性。总的来说通过设计这次实验，学到了很多东西，无论是手动能力，分析问题的能力都得到了提高，重要的是建立对电子设计的兴趣。最大的体会还是理论运用到实践还是有很大差距，理论学的再好到了实际运用的时候还是会出现很多问题，这些问题通过实践积累经验可以得到解决。由于时间的限制，在设计中没有将信号采集器件部分作为研究重点，但是对于一个可靠的有效的报警系统来说，这一部分是必不可少的，所以下一步工作时研究信号采集器件与本系统的接口。科学技术总是不断进步的，一大批研究机构、高等学院正在努力将先进的计算机技术、控制技术应用到报警系统中，使我国报警