储粉仓粉位高度控制系统.docx
一电力。令课程设计说明书学生姓名：学号：学院：自动化工程学院班级：题目：储粉仓粉位高度限制系统指导老师：职称:2015年6月2日书目一、设计方案1二、工作原理傅谡:未定义书签.2. 1流程框图错慢:未定义书签.2.2工作原理借误:未定义书签.三、硬件设计暂误:未定义书筌.3. 1传感涔俯谡:未定义书筌.3.2 单片机电路设计23. 2.1AT89C51功能与引脚分布24. 2.2振荡方式的选择45. 2.3岌位电路的设计53.3 AD转换电路的设计53. 3.1ADC0809主要信号引脚的功能64. 3.2DC0809与AT851单片机的连接75. 3.3转换数据的传送83.4 键盘输入电路的设计93 .4.1按键去抖94 .4.2健盘扫描方法103.5 数显输出电路的设计10四、软件设计部分借慢:未定义书签.4. 1原理图的绘制错误!未定义书筌.4.2潦程图的设计错误!未定义书笠.五、参考文献错误:未定义书签.1 .设计方案利用单片机为限制核心，设计一个对锅炉煤粉粉位进行监控的系统.依据监控对象的特征，要求实时检测煤粉的粉位高度，并与起先预设定值做比较，由单片机限制固态维电蹲的开断进行粉位的调整，圾终达到粉位的预设定值。检测值若高于上限设定值时，要求报警，断开维电器，限制送粉器停止送粉：检测值若低丁下限设定值，要求报警，开启维电器，限制送粉器起先送粉，现场实时显示测量值，从而实现对煤粉粉位的监控。2.1流程框图图1悒炉粉位自动限制系统工作流程框图2 .2工作原理基于单片机实现的液位限制器是以AT8C951芯片为核心，由键盘、数码显示、A/D转换、传感器，电源和限制部分等组成“工作过程如下：煤粉粉位位发生变更时，由测蚊粉位的传感器ZNZC煤粉仓歪钵料位计测出，并转化为4-20MA标准信号送入A/D转换器，A/D转换器把模拟信号变成数字信号量，由单片机进行实时数据采集，并进行处理，依据设定要求限制输出，同时数码管显示粉位高度。通过键盘设置粉位高、低和限定值以与强制报警值。该系统限制器特点是直观地显示粉位而度，可随意限制粉位百度。3 .硬件设计液位限制器的硬件主要包括由传感器（带变送涔）、堆片机、梃盘电路、数码显示电路、A/D转换器和输出限制电路等。3.1 传感器ZNZC重锋式料位计主要用于测量料仓与各种储料排中的物料高度，运用户牢苑的驾驭料仓中的料位.可用来测员各种困难环境料仓的料位,包括粉状,颗粒状与块状物料等介质.广泛应用于化工,食品,冶金,水电,水泥,塑料,采矿与其他工业领域.°总览重锤式料位计由机械传动部分.仪表限制部分,探测锦三部分组成。特点设计结构新奇,功能强大.可实现24小时自动测量。图】ZNZC引脚图表1ZNZC传感器参数参考操作条件环境温度：-5"C与OC最小介质密度：300g1.（更小密度需定制）最小测量时间间隔：测量高度5m3m测员高度IOm6m测珏高度20n>12m测量高度30n18m机械传动部分测证范围：最大30m测量精度：±008m测量速度：0.15ms钢丝绳直径：2mm钢丝绳材质：304不锈钢探测锤重量：2Kg整机重量：30Kg仪表限制部分供电电压:C220V,50Hz功耗：75W信号输出：420mA显示：4位1.CD重量：3Kg3.2 单片机电路设计3.2.1 AT89C51功能与引脚分布本次课程设计基于AT89C51单片机，AT89C51是一种带IK字节闪耀可编程可.擦除只读存储器的低电压，高性能CMoS8位微处理器，俗称单片机AT89C2051是一种带2K字节闪耀可编程可擦除只读存储器的单片机.单片机的可擦除只读存储器可以反史擦除100次。该器件采纳，VrME1.高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪犍存储器组合在单个芯片中，ATME1.的AT89C51是一种高效微限制器。AT89C总片机为许多嵌入式限制系统供应了种敏挽性高且价廉的方案。引脚分布如下图3.2.1所示:PDIPP1OCX-fJvccP11C22POO<A£X»P1.2C3JP01(ADI)P13C43P0<ADZ)P14匚5JP03(AD3)P1.SC63PO.”(AO4)P1£匚1JPO5(AD5)p.rc83POA(AD6)RSTC91PO.7SDT)(RXD)P30匚03tvpp(TXO)P3，C11JA1.E2ROU<nTP3C123PSTn(1NT1)P33C13P27(A15)(TO)P3.4CM3P2A(A14)(T1.)P35匚<WK)P3C15JP25(A13)Wnp24(A12)(RD)P37C«7JP23(A11)XTAj1.2匚YBJP2<A10)XTA1.1CZJPZI(A9)GNDC203P2.0<A>图3.2.1AT89C51与引脚分布VCC：供电电压。GND：接地P0三Po口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可汲取8TT1.门电流。当P1.口的管脚第次写1时，被定义为高阻输入。PO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F1.ASH编程时，PO口作为原码输入口，当F1.ASH进行校验时，PO输出原码，此时Po外部必需被拉高。P1.口:P1.口是一个内部供应上拉电阻的8位双向I/O口，P1.口位冲向能接收输出4TT1.门电流.PI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常，聘输出电潦，这是由于内部上拉的原因。在F1.AS1.I编程和校验时，P1.口作为第八位地址接收。1,2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向1/0口，P2口缓冲器可接收，输出4个TT1.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原因.P2口当用丁外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的商八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特别功能寄存涔的内容。P2口在F1.ASH编程和校验时接收高八位地址信号和限制信号。P311:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向1/0口，可接收输出4个TT1.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将输出电流（I1.1.）这是由于上拉的原因。P3也可作为AT89C51的一些特别功能口，如下表所示：管脚备选功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INTO（外部中断0）P3.3/INT1.（外部中断1）P3.4TO（记时器。外部输入）P3.5T1.（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同时为闪耀编程和编程校验接收一些限制信号。RST:复位输入。当振荡落红位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平常间。A1.E/PROG：当访问外部存储揖时，地址锁在允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在F1.ASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平常，A1.E端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此须奉为振荡器频率的"6,因此它可用作对外部输出的脉冲或用手定时目的.然而要济意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个A1.E脉冲。如想禁止ME的输出可在SFR8即地址上置0。此时，A1.E只有在执行MoYX,MOVC指令是A1.E才起作用。另外.该引脚被略微拉高。假如微处理罂在外部执行状态A1.E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保持低电平常，则在此期间外部程序存储器（OOOoH-FmqD,不管是否有内部程序存储器。留意加密方式I时，/EA将内部锁定为RESET：当/EA端保持高电平常，此间内部程序存储冷。在F1.ASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTA1.1.:反向振荡放大器的输入与内部时钟工作电路的输入。XTA1.2：来自反向振荡器的输出。本次设计用到的是内部振荡方式，这种方式下在X1.和X2两端跻接石英晶体与两个电容，如下图所示，这样就和内部的反响放大器构成稳定的自J振荡器。电容C1.和C2通常取30pF,可稳定频率并对正值频率有微调作用。接线图如下：XTA1.2XTA1.IGNO图3.2.2内部振藩方式3.2.3复位电路的设计宓位电路的基本功能是：系统上电时供应夏位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号.为牢常起见，电源稳定后还要经确定的延时才撤销兔位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。图1所示的RC狂位电路可以实现上述基本功能，图3为其输入-输出特性。但解决不了电源毛剌（A点）和电源缓慢下降（电池电压不足等问题而且调整RC常数变更延时会令驱动实力变差。左边的电路为高电平复位有效右边为低电平Sm为手动红位开关Ch可避开高频谐波对电路的干扰。电路图如下：XCC41<>k图323狂位电路本次课程设计运用AD转换器件是N)CO809,八Deo809是8路模拟信号的分时采集，片内有8路模拟选通开关，以与相应的通道抵制锁存用注码电路.其转换时间为100US左右，ADC0809芯片为28引脚为双列直插式封装，具引脚分布图如下:图3.3ADO8O9引脚图3.3.1A/DC0809主要信号引脚的功能IN7-IN0模拟地输入通道A1.E地址锁存允许信号。对应A1.E上跳沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。START转换启动信号。START上升沿时，豆位ADCo809：START卜降沿时启动芯片，起先进行A/D转换：在A/D转换期间，START应保持低电平.本信号有时简写为ST.A、kC地址线。通道端口选择线，A为低地址，C为高地址，引脚图中为ADDA,ADDB和ADDC。其地址状态与通道对应关系见表97。C1.K时钟信号。ADCo809的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界供应,因此有时钟信号引脚。通常运用频率为500KHZ的时钟信号EOC转换结束信号。EOC=O,正在进行转换：EoC=I,转换结束。运用中该状态信号即可作为查询的状态标记，又可作为中断恳求信号运用.D-D1,一数据输出线。为三态缓冲输出形式，可以和雎片机的数据线干脆相连。D.为最低位，D：为最高OE输出允许信号.用T限制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=O,输出数据线呈新阻；OE=I,输出转换得到的数据。Vcc+5V电源。Vref参考电源参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次靠近的基准。其典型值为+5理Vrer>=+5V,Vref<.>=-5V).3.3.2A/DC0809与AT851单片机的连接电路连接主要涉与两个问物。一是8路模拟信号通道的选择，二是A/D转换完成后转换数据的传送。AMO809与T89C5I单片机的连接图如下：SV空图3.3.2.1ADCO809,jAT89C5I单片机的接线图如图所示模拟通道选择信号A、B、C分别按最低泄地址A1.）、即、A?即（P。,、P<11,Pa而地址锁存:允许信号A1.E由Pz“限制，则8路模拟通道的地址为OFEF即OFEFFH.此外,通道地址选择以WR作写选通信号，这部分电路连接如图所示。%一A与一BASCA1.EJTAKT图3.222模拟通道选择信号接线图从图中可以看到，把A1.E信号与START信号接在起了，这样连接使得在信号的前沿写入（锁存）通道地址，紧接着在其后沿就启动转换.启动A/D转换只须要一条MOVX指令。在此之前，要将清零并将域低三位与所选择的通道似乎对应的口地址送入数据指针DPTR中。例如要选择双通道时.可采纳如下两条指令，即可启动A/D转换：MOVDPTR,即EOoH；送入0809的门地址MOVXDPTR,：启动A/D转换（INO）留意：此处的A与A/D转换无美，可为随意值。3. 3.3转换数据的传送A/D转换后得到的数据应与时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。为此可采纳下述三种方式。D定时传送方式对于一种A/D转换其来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。例如ADCO809转换时间为128s,相当于6MHz的MCS-51单片机共61个机器周期，可据此设计一个延时子程序，A/D转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到,转换确定已经完成了，接若就可进行数据传送。2）查询方式A/D转换芯片由表明转换完成的状态信号,例如ADCO809的EoC端。因此可以用隹询方式，测试EoC的状态，即可却只转换是否完成，并接着进行数据传送。3）中断方式把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断恳求信号，以中断方式进行数据传送。不管运用上述那种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。首先送出口地址并以而信号有效时，OE信号即有效，把转换数据送上数据总线，供单片机接受.不管运用上述那种方式，只要一旦确认转换结束，便可通过指令进行数据传送。所用的指令为MOVX读指令，仍以图9-17所示为例，则有MOVDPTK,MEOOHMOVX,UDPTR该指令在送出有效口地址的同时，发出而有效信号，使0809的输出允许信号OE有效，从而打开：态门输出，是转换后的数据通过数据总线送入A累加器中.这里须要说明的示，AiXX）809的三个地址端A、B,C即可如前所述与地址线相连，也可与数据线相连，例如与几D：相连。这是启动A/D转换的指令与上述类似,只不过A的内容不能为M意数，而必需和所选输入通道号库IM相一样。例如当A、B、C分别与4、口、D相连时,启动INT的A/D转换指令如下:MOVDPTR,铲EOoH：送入0809的口地址MOVA,#07H:D2D1DO=111选择IN7通道MOVXQDRTR,:启动A/D转换3.4键盘输入电路的设计3.4.1按键去抖通常的按键所用开关为机械弹性开关,当机械触点断开、闭合时，电压信号小型如下图。由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会立刻检定地接通,在断开时也不会一卜子断开。因而在闭合与断开的瞬间均伴随有一连串的抖动，如下图,抖动时间的长短由按键的机械特性确定，般为5ms10ms。按键稳定闭合时间的长短则是由操作人员的按键动作确定的，一般为零点儿秒至数秒。键抖动会引起一次按键被误读多次。为确保CPU对键的一次闭合仅作次处理,必需去除键抖动。在键司合稳定时读取键的状态，并I1.必需判别到键释放稔定后再作处理.按钺的抖动,可用硬件或软件两种方法。（1）硬件消抖：在键数较少时可用硬件方法消退堆抖动。卜图所示的RS触发器为常用的硬件去抖。图3.3.1RS触发涔硬件消抖图中两个“与非，门构成一个RS触发器。当按键未按下时,输出为1；当键按下时,输出为0。此时即运用按循的机械性能,使按描因弹性抖动而产生.瞬时断开（抖动跳开B）,中要按键不返回原始状态A,双稳态电路的状态不变更,输出保持为0.不会产生抖动的波形。也就是说,即使B点的电压波形是抖动的,但经双稳态电路之后,其输出为正规的矩形波。这一点通过分析RS触发器的工作过程很筒单得到验证。（2）软件消抖：假如按键较多,常用软件方法去抖,即检测出键闭合后执行一个延时程序,产生5ms-10ms的延时，让前沿抖动消逝后再一次检测键的状态，假如仍保持闭合状态电平，则确认为真正有键按卜，当检测到按鞋释放后，也要给5ms-IOms的延时，符后沿抖动消逝后才能转入该谚的处理程序。3.4,2键盘扫描方法扫描查询法，是种最常用的按键识别方法，如下图所3.4示健盘，介绍过程如下。(1)推断健盘中有无键按下将全部行线Yo-Y3置低电平，然后检测列线的状态。只要有列的电平为低，则表示键盘中仃键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。若全部列线均为高电平，则键盘中无键按下。(2)推断闭合键所在的位置在碑认有键按卜.后，即可进入确定详细闭合键的过程。其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平常，其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按健就是闭合的按键。图3.44X4键盛扫描法接I1.电路3.5数显输出电路的设计卜图为并行输入硬件译码静态显示电路，采纳锁存罂MCM495将P1.口低1位输出地Ba)码洋成七段字形段码，利用P1.口高4位作为各镇存洋码器的锁存信号。CPU把送显数据写到锁存器后，对应的各位1.ED即可稳定显示。图3.5硬件译码并行输入静态显示电路4.软件设计部分原理图绘制系统框图:
