锅炉温度和压力控制系统的设计(附件)
摘 要此次论文要达到的目的是控制锅炉的系统。设计的思路就是在80C51单片机基础上, 以控制锅炉温度和压力方式实现对锅炉系统的控制。此控制系统包含了温度监控和压力检测监控的实现原理和具体实现方法，首先是基于STC12C5A60S2的单片机微控制系统，通过各通信端口接受温度传感器和压力传感器的数据，进行相应的智能预设操作，方便人们的生产活动，并及时进行相应的调控处理，用来呈现此信息的设备为LED显示屏。设计中需要的温度传感器选用DS18B20型号，通过温度传感器把外界的温度信号转为数字信号，并传给STC12C5A60S2主控；用到的压力传感器为ICS1220型号，在信号转换方面使用了ADC0809型号转换器。在设计中介绍的硬件电路有单片机控制电路，温度检测电路，加热电路等；软件方面包含了主程序，以及服务于主程序的各类子程序等。实际系统的测试表明，当温度高于60℃、低于30℃或压力值大于0.6kg时报警；否则不报警。报警后，温度值和压力值恢复到正常值时，报警解除。从而说明该设计正确有效。
目 录
1 绪论 1
1.1国内外现状 1
1.1.1国内发展和现状 1
1.1.2国外发展和现状 1
1.2锅炉温度和压力控制系统设计研究意义 2
2 系统总体设计思想及方案 3
2.1系统的总体设计思想 3
2.2系统总体设计方案 3
3 硬件电路设计 5
3.1主控微处理器选型 5
3.2单片机控制电路 7
3.2.1晶振电路 8
3.2.2复位电路 9
3.3 AD转换器 9
3.4压力传感器 11
3.5温度传感器选型 12
3.6温度采集模块设计 13
3.7温度检测电路 13
3.8加热控制电路 14
3.9报警装置设置 15
4 软件设计 17
4.1主程序设计 17
4.2温度和压力检测子程序设计 18
4.3键盘输入子程序流程图设计 19
4.4显示子程序流程图 20
4.5外部中断程序 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
流程图 21
5 系统测试 22
5.1硬件电路测试 22
5.2软件程序测试 22
5.3整体系统测试 22
5.4测试结论 22
6 结论 23
参考文献 24
致 谢 25
附 录 27
附录A 电路图 27
附录B主要代码 28
1 绪论
1.1国内外现状
1.1.1国内发展和现状
国内锅炉存在较多的两种形式是电加热锅炉和燃料锅炉，其中的燃料锅炉还处于一种相对落后的阶段[1]。
解放初期，我国锅炉的控制初步引进西方国家工业革命的初步成果，从而实现了人工对锅炉内的燃料进行操作，他们主要是根据长期的工作经验，对锅炉内的温度和气压进行人工调控，手动加热和降压的工作，机械化处理，几乎无自动化动控制[2]。
随着改革开发和我国综合国力的提高，工业化生产方面的安全和效能的要求也需要提高，同时，能源节约和环境保护也逐渐被重视，人们希望实现更好的控制燃料，即最大限度的降低燃烧过程的热损失值，在提高利用率的同时降低污染率。为实现这一指标，国内逐渐开始对燃煤锅炉进行自动控制。在对燃煤锅炉的改革过程中，一种经济、实用的模拟控制系统也伴随而生，与此同时各大、中、小工业企业也运用了这种系统，使得自动化生产方面的问题得以解决[3]。
而在于电加热锅炉的发展则较为先进，出现的时期属于工业化的后期，但因为赶上了科技化的高速期，应用的技术就一直比燃料锅炉系统先进，出现了一整套生产安全的标准和相对应的温度压力检测系统。但由于其的局限性，实际工业化的应用场景比较局限，没有很好地部署于工业化的各个场景，但却为我国燃料锅炉提供了一套很好地监控系统借鉴，可谓各有千秋。
相信我国的锅炉温度和压力控制系统还会有很大的改进[4]。
1.1.2国外发展和现状
众所周知，国外以西方国家为代表发动了多次工业革命，进一步提高了生产力水平，其中以燃料锅炉蒸汽机为代表的工业改变一直影响到现在。从最初的人工调控（我国初期的技术），到智能燃料控制，到智能控压，再到今天的全自动化、人工、和仪表为一体的模拟控制系统，以及智能联网锅炉控制系统，都在世界的锅炉监控革命中起着领导性作用，其中值得我们学习和借鉴的是能源转换方面的高效能。
1.2锅炉温度和压力控制系统设计研究意义
锅炉一直存在于我们的生活中，给我们的生活带来了很多便捷。锅炉包含了锅、炉两部分。其中的热水锅炉主要运用在人们日常生活中，而交通、货物运送、能源基地如：机车、船舶、火电站；生产如：工矿企业等方面则以蒸汽锅炉为主。
现阶段是我国高速发展的关键时期，对人工智能和工业控制智能化有着非常大的需求，需要在有限的资源上做到最有效的应用，高效能和高产值工业化成果是实现复兴之路的关键[5]。
本次论文的设计，在提高生产效率和生产安全的层面上有着重要的意义。通过温度检测，有效的控制燃料的投放，做到及时调控，节能环保，适合的做到效能转换。而压力检测，有效的降低了锅炉炸炉事件的发生。通过这样的设计就可以让我们在生产活动中及时发现并解决不安全事故，从而调高生产的安全性。
2 系统总体设计思想及方案
2.1系统的总体设计思想
本论文以控制锅炉温度和压力方面的问题为设计主题。设计中以单片机STC12C5A60S2为微处理器，此型号的单片机是由“宏晶科技”生产的，它是一种新型单时钟51单片机，因其在指令代码方面兼容了传统的80C51，所以在功耗上比较低，而在抗干扰上则非常强，速度上更是快了812倍。主控上，我们依次选用了DS18B20对环境温度进行检测，ICS1220进行压强检测，LED显示屏显示等[6]。
首先，依靠STC12C5A60S2的智能监控系统，通过温度传感器进行检测温度，把模拟信号转变为数字信号传给单片机，STC12C5A60S2相应的数据之后通过软件的设定，及时的把数据进行显示通知监控工作人员，并且做出相对应的处理。同理，压力传感器工作原理和处理过程也是一样的。在通过一系列的嵌入式外电路组合，形成了一个完整的工作电路系统，同时，加入软件中的，主程序，温度和压力检测传送处理子程序，一系列的数据转换和接口通信传输协议，构成了一个完整的论题[7]。
本论题是在我国锅炉系统监控技术的基础上进行一下相应的设计，通过硬件电路和软件程序使整个系统构思完整，其中关键的电路设计和测试是本论文的主要研究内容。
2.2系统总体设计方案
此系统的设计是以单片机为核心展开。主要是通过控制锅炉的加热，从而实现对锅炉温度的控制。因此在设计过程中需要对温度报警值这一指标进行设定，而这一指标的设计采用了按键设置，这样更方便快捷。指标设置中主要是涉及的就是温度报警时其值的设定，以及报警后，所需做出的相应反应。为了满足人们生活生产的需要，在设计中还对其内气压进行了控制[8]。其总体设计框图如图2.1所示。
图2.1系统总体设计方案图
3 硬件电路设计
3.1主控微处理器选型
在选用微处理器的问题上，下了很大的功夫，经查阅了大量资料情况下，最后选用了比较适合的单片机STC12C5A60S2，其生产于“宏晶科技”，它在传统的80C51的基础上增加了新型单时钟，所以在功耗上比较低，而在抗干扰上则非常强，速度上更是快了812倍[9]。其功能及参数如表3.1所示。
目 录
1 绪论 1
1.1国内外现状 1
1.1.1国内发展和现状 1
1.1.2国外发展和现状 1
1.2锅炉温度和压力控制系统设计研究意义 2
2 系统总体设计思想及方案 3
2.1系统的总体设计思想 3
2.2系统总体设计方案 3
3 硬件电路设计 5
3.1主控微处理器选型 5
3.2单片机控制电路 7
3.2.1晶振电路 8
3.2.2复位电路 9
3.3 AD转换器 9
3.4压力传感器 11
3.5温度传感器选型 12
3.6温度采集模块设计 13
3.7温度检测电路 13
3.8加热控制电路 14
3.9报警装置设置 15
4 软件设计 17
4.1主程序设计 17
4.2温度和压力检测子程序设计 18
4.3键盘输入子程序流程图设计 19
4.4显示子程序流程图 20
4.5外部中断程序 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
流程图 21
5 系统测试 22
5.1硬件电路测试 22
5.2软件程序测试 22
5.3整体系统测试 22
5.4测试结论 22
6 结论 23
参考文献 24
致 谢 25
附 录 27
附录A 电路图 27
附录B主要代码 28
1 绪论
1.1国内外现状
1.1.1国内发展和现状
国内锅炉存在较多的两种形式是电加热锅炉和燃料锅炉，其中的燃料锅炉还处于一种相对落后的阶段[1]。
解放初期，我国锅炉的控制初步引进西方国家工业革命的初步成果，从而实现了人工对锅炉内的燃料进行操作，他们主要是根据长期的工作经验，对锅炉内的温度和气压进行人工调控，手动加热和降压的工作，机械化处理，几乎无自动化动控制[2]。
随着改革开发和我国综合国力的提高，工业化生产方面的安全和效能的要求也需要提高，同时，能源节约和环境保护也逐渐被重视，人们希望实现更好的控制燃料，即最大限度的降低燃烧过程的热损失值，在提高利用率的同时降低污染率。为实现这一指标，国内逐渐开始对燃煤锅炉进行自动控制。在对燃煤锅炉的改革过程中，一种经济、实用的模拟控制系统也伴随而生，与此同时各大、中、小工业企业也运用了这种系统，使得自动化生产方面的问题得以解决[3]。
而在于电加热锅炉的发展则较为先进，出现的时期属于工业化的后期，但因为赶上了科技化的高速期，应用的技术就一直比燃料锅炉系统先进，出现了一整套生产安全的标准和相对应的温度压力检测系统。但由于其的局限性，实际工业化的应用场景比较局限，没有很好地部署于工业化的各个场景，但却为我国燃料锅炉提供了一套很好地监控系统借鉴，可谓各有千秋。
相信我国的锅炉温度和压力控制系统还会有很大的改进[4]。
1.1.2国外发展和现状
众所周知，国外以西方国家为代表发动了多次工业革命，进一步提高了生产力水平，其中以燃料锅炉蒸汽机为代表的工业改变一直影响到现在。从最初的人工调控（我国初期的技术），到智能燃料控制，到智能控压，再到今天的全自动化、人工、和仪表为一体的模拟控制系统，以及智能联网锅炉控制系统，都在世界的锅炉监控革命中起着领导性作用，其中值得我们学习和借鉴的是能源转换方面的高效能。
1.2锅炉温度和压力控制系统设计研究意义
锅炉一直存在于我们的生活中，给我们的生活带来了很多便捷。锅炉包含了锅、炉两部分。其中的热水锅炉主要运用在人们日常生活中，而交通、货物运送、能源基地如：机车、船舶、火电站；生产如：工矿企业等方面则以蒸汽锅炉为主。
现阶段是我国高速发展的关键时期，对人工智能和工业控制智能化有着非常大的需求，需要在有限的资源上做到最有效的应用，高效能和高产值工业化成果是实现复兴之路的关键[5]。
本次论文的设计，在提高生产效率和生产安全的层面上有着重要的意义。通过温度检测，有效的控制燃料的投放，做到及时调控，节能环保，适合的做到效能转换。而压力检测，有效的降低了锅炉炸炉事件的发生。通过这样的设计就可以让我们在生产活动中及时发现并解决不安全事故，从而调高生产的安全性。
2 系统总体设计思想及方案
2.1系统的总体设计思想
本论文以控制锅炉温度和压力方面的问题为设计主题。设计中以单片机STC12C5A60S2为微处理器，此型号的单片机是由“宏晶科技”生产的，它是一种新型单时钟51单片机，因其在指令代码方面兼容了传统的80C51，所以在功耗上比较低，而在抗干扰上则非常强，速度上更是快了812倍。主控上，我们依次选用了DS18B20对环境温度进行检测，ICS1220进行压强检测，LED显示屏显示等[6]。
首先，依靠STC12C5A60S2的智能监控系统，通过温度传感器进行检测温度，把模拟信号转变为数字信号传给单片机，STC12C5A60S2相应的数据之后通过软件的设定，及时的把数据进行显示通知监控工作人员，并且做出相对应的处理。同理，压力传感器工作原理和处理过程也是一样的。在通过一系列的嵌入式外电路组合，形成了一个完整的工作电路系统，同时，加入软件中的，主程序，温度和压力检测传送处理子程序，一系列的数据转换和接口通信传输协议，构成了一个完整的论题[7]。
本论题是在我国锅炉系统监控技术的基础上进行一下相应的设计，通过硬件电路和软件程序使整个系统构思完整，其中关键的电路设计和测试是本论文的主要研究内容。
2.2系统总体设计方案
此系统的设计是以单片机为核心展开。主要是通过控制锅炉的加热，从而实现对锅炉温度的控制。因此在设计过程中需要对温度报警值这一指标进行设定，而这一指标的设计采用了按键设置，这样更方便快捷。指标设置中主要是涉及的就是温度报警时其值的设定，以及报警后，所需做出的相应反应。为了满足人们生活生产的需要，在设计中还对其内气压进行了控制[8]。其总体设计框图如图2.1所示。
图2.1系统总体设计方案图
3 硬件电路设计
3.1主控微处理器选型
在选用微处理器的问题上，下了很大的功夫，经查阅了大量资料情况下，最后选用了比较适合的单片机STC12C5A60S2，其生产于“宏晶科技”，它在传统的80C51的基础上增加了新型单时钟，所以在功耗上比较低，而在抗干扰上则非常强，速度上更是快了812倍[9]。其功能及参数如表3.1所示。
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