基于单片机的工业锅炉炉温控制系统设计 菅许涛
基于单片机的锅炉控制系统_毕业设计论文
1 绪论本文详细介绍了一款基于单片机的锅炉监控系统，该系统能根据锅炉现场检测出各个状态，如实现温度、压力、水位、液位等的监控，具有数码管显示、报警的功能。
能够快速、稳定、安全、可靠地对工业锅炉进行智能化监控。
1.1 背景资料及研究意义当今，环境与发展已成为人类社会面临的两大课题，而这些问题的解决无一不与能源密切相关。
我国的锅炉目前以煤为主要燃料，耗煤量接近全国煤产量的三分之一。
同时，锅炉燃用的主要是中、低质煤，工业污染十分严重；而且锅炉形式比较陈旧，生产效率和自动化程度低，这又进一步加重了环境污染的程度。
因此，调整能源消费结构，逐步提高使用液体燃料和气体燃料的比例是加强环境保护、实施可持续发展战略的措施之一。
其中油、气燃料作为优质、高效、环保型清洁能源有着广阔的应用前景。
由于历史条件的原因，我国的锅炉生产自动化程度长期以来一直都较发达国家落后许多。
目前运行的各行业的锅炉有50多万台，其中相当一部分还在使用常规仪表进行控制，有的甚至还处在人工加常规仪表的半自动控制状态。
这样不仅难以做到平稳操作，安全生产也没有确定的保证，人工的劳动强度大，生产条件差。
工业锅炉是工业生产和生活上应用广泛的热能动力设备，锅炉汽包水位的平衡是保证锅炉安全生产运行的必要条件，也是锅炉正常生产运行的重要指标之一。
水位过高会影响汽水分离产生蒸汽带液现象影响汽水分离装置的正常工作，导致锅炉出口蒸汽带水和含盐量过大，使过热器受热面结垢甚至破坏，影响机组的正常运行和经济性指标。
若汽包水位过低，会使锅炉水循环工况破坏，导致水冷壁供水不足而烧坏，可能造成重大锅炉事故。
工业锅炉汽包水位控制的任务是监测锅炉的蒸发量并及时报警，使汽包水位维持在工艺允许的范围内。
所以这就要求我们对锅炉的温度、流量、水位、压力等参数实行实时的监控，以便于工作人员更好地对锅炉进行控制，以免事故的发生。
1.2 锅炉控制系统的一般结构与工作原理锅炉是一种承受一定工作压力的能量转换设备.其作用就是有效地把燃料中的化学能转换为热能，或再通过相应设备将热能转化为其它生产和生活所需的能量形式，长期以来在生产和居民生活中都起很重要的作用。
毕业设计(论文)-基于单片机的炉温控制系统设计模板
分类号：单位代码：毕业设计(论文)基于51单片机炉温控制系统设计姓名学号年级2007 级专业电气工程及其自动化系（院）信息学院指导教师2011年4月摘要随着电子技术的飞速发展，单片机在国民经济生产各行业发挥了重要的作用。
它因为集成度高、体积小、运行可靠、应用灵活、价格低、面向控制等特点得到了广大工程技术人员和客户的好评。
在温度控制方面，单片机能够代替常规的模拟调节器。
本文主要设计了单片机炉温控制系统硬件电路和软件程序。
系统具工作可靠、实时性强等特点，满足控制精度的要求。
本着在满足系统性能要求的前提下，尽可能的减少硬件成本。
本文主要涉及到控制系统的硬件设计和单片机的控制软件编程。
本系统选用AD590对炉温进行检测，并且选用 OP07低漂移高精度前置放大器，对信号进行放大。
在PCF8951完成数模转换之后，8051单片机对数据进行处理。
采用分段方法控制三台电阻炉温度。
人机接口电路部分能实现温度设定、温度显示、超温报警等功能。
本设计对温度的调节时间不做说明。
本文重点介绍硬件的选取与接口电路的设计、模拟量输入通道和开关量输出通道的设计以及相应算法的软件程序编程。
关键词：单片机；炉温控制；接口电路AbstractWith the rapid development of electronic technology,Single-chip production of various sectors in the national economy played an important role. It is because of the high integration, small volume, reliable operation, flexible, low price and application for control of the engineering characteristics of technical staff and customers. In temperature control,SCM can replace conventional analog regulator.This paper designs the temperature control system of microcontroller hardware circuit and software program. With reliable work, real-time system as the control accuracy requirements. Based on system performance requirements in the premise, reduce cost of hardware. This paper involves controlling system of hardware design and the SCM control software programming. This system choose AD590 thermocouple to test temperature and choose OP07 low drift of preamplifier to amplifiy signal. In PCF8591 complete digital-to-analog 8051 single chip microcomputer, after processing of data. Segmentation control algorithm of three resistance furnace temperature. Can realize human-machine interface circuit of the temperature setting, temperature display, and overtemperature alarm etc. The design of temperature regulation time to do that. This paper introduces the hardware design of interface circuit and analog input channel, and channel of switching output corresponding algorithm and the design of software programming.Key words: SCM;Temperature control;Interface circuit目录第一章引言 (1)第二章单片机在炉温控制中的应用 (2)2.1单片机与炉温控制系统 (2)2.1.1 单片机在温度控制系统的应用 (2)2.1.2 单片机在本设计中应用 (2)2.2炉温控制的发展 (3)2.2.1 炉温控制的发展现状与方向 (3)2.2.2 炉温控制技术发展趋势 (3)第三章炉温控制系统总体设计 (5)3.1单片机控制系统设计 (5)3.1.1 系统硬件设计 (5)3.1.2 系统软件设计 (5)第四章处理器的选用 (7)4.1MCS-51单片机 (7)4.1.1 MCS-51单片机内部结构及引脚 (7)4.1.2 MCS-51单片机的复位 (10)4.3单片机炉温控制系统主机系统的设计 (10)第五章人机接口电路设计 (11)5.1温度设定电路设计 (11)5.1.1数字拨码盘 (11)5.2LED显示电路设计 (11)5.2.1显示管与单片机的接口设计 (11)5.3报警接口设计 (12)5.3.1 警报器 (12)第六章过程通道设计 (14)6.1模拟量输入通道 (14)6.1.1 模拟量输入通道的组成和特点 (14)6.1.2模拟量输入通道的设计 (15)6.2器件的选择 (16)6.2.1放大器的选择 (16)6.2.2 传感器的选择 (16)6.2.3 模拟开关的选择 (16)6.2.4 逐次逼近式ADC (17)6.3开关量输出通道 (18)6.3.1开关量输出通道的构成及特点 (18)6.3.2开关量输出通道的设计 (19)6.4器件的选择 (19)6.4．1双向可控硅 (19)6.4.2光电隔离器的选择 (20)第七章单片机炉温PID控制系统软件程序设计 (21)7.1主程序和中断服务子程序设计 (21)7.1.1 主程序设计 (21)7.1.2 定时器T0中断服务子程序 (21)7.2子程序设计 (22)7.2.1 温度检测子程序SAMP设计 (22)7.2.2 数字滤波子程序FILTER设计 (22)7.2.3 温度控制子程序设计 (23)7.2.4 PID子程序设计 (24)总结 (29)参考文献 (30)第一章引言近几年来，我国的工业信息化程度不断加深，温度已成为工业对象控制中一种重要的参数，它是一种常见的过程变量，因为它直接影响发酵、烘烤、煅烧、浓度、蒸馏、挤压成形，空气流动以及结晶等物理和化学过程。
完成版基于单片机的锅炉温度控制系统的设计
1.1课题背景及研究意义锅炉是一种热能转换设备，由锅和路两大主体和保证其安全经济连续运行的附件，仪表附属设备，自控和保护系统组成，水在锅（锅筒）中不断被炉里燃料燃烧释放出来的能量加热，温度升高并产生带压蒸汽，由于水的沸点随压力的升高而升高，锅是密封的，水蒸气在里面的膨胀受到限制而产生压力形成热动力（严格的说锅炉的水蒸气是水在锅筒中定压加热至饱和水再汽化形成的）作为一种能源广泛使用。
锅炉广泛用于生产和生活之中。
中小型锅炉作为供暖设备用于提供热水，取暖方面得到了广泛应用。
目前，取暖多采用集中供暖方式。
集中供暖，一般都是按一个采暖季每平方（建筑面积）来收费的，对北方地区来说，天气比较冷，需要供暖时间长，应该集中供暖省钱。
指集中集团式供暖的一种形式。
从能源利用方面讲，集中供暖一次性投资大，运行费用高，无论是否需要，暖气始终全天供热，因楼层不同而造成温度不均，若遇到供暖偏热，居民只有开窗降温，使宝贵的能源白白浪费。
这种供暖方式从原理上而言，效率较高。
集中供暖的锅炉大多数是燃媒锅炉，锅炉燃烧时污染大，已经带来了严重的环境污染问题。
由于这些用户采用集中取暖，给个别用户带来不便的缺陷。
基于这种情况，近年来采用以天然气，液化石油气为燃料的中小型燃气锅炉具有高效、环境污染小，发热量大甚至无污染等特点，受到普遍欢迎。
尤其在国外，燃气锅炉目前已得到了普遍应用。
家用燃气锅炉常见的是套管式燃气锅炉、板换式燃气锅炉、冷凝式燃气锅炉。
随着科技的发展以及各种客观条件的具备，生活采暖用燃气锅炉的应用也必将得到进一步的发展与推广。
随着燃料不断补给，燃料充足，城市燃气管网逐步完善，燃气使用率逐步会提高。
市场经济的发展与开放，国有企业享受国家能源补贴的取消，住房逐渐私有化，供热管网费、采暖费全部由个人支付。
会有越来越多的人放弃集中供热方式而采用分散采暖方式。
而小型家用燃气锅炉的使用作为集中供暖的一个很好补充或替代它必将被越来越多的人关注和选用成为趋势。
“基于单片机STM32的锅炉水温控制系统的设计与实现”
在单 片机 作用 下 的工作 原理 。基 于单 片机 的温度 控制 系统设
计 不仅 大大 提升 了温度 测量 的准 确性 ，同时也使 得温 度采 样
的过程 可 以通过信 号过 滤 的形式 得 以呈 现 ，在通 过数 字滤 波 信 号 的传输 将最 终 的温度 指数展 示到 Ｌ Ｅ Ｄ 显 示屏 上 。这时 我 们 可 以对 比这一 时段 的温度值 与 之前设 定好 的温 度值 ，通 过 积 分分 离 的方式来 对其 中的偏差 进行 准确计 算 ，这就 得到 了 最终 的温 度输 出控制 值 。这一控 制量 的数 值还 可用 于对导 通 时 间的计 算方 面 ，通 过对 加热 功率 的核算 来实 现合理 调节 温
ＡＣ ＡＤＥ ＭＩ Ｃ Ｒ Ｅ Ｓ Ｅ ＡＲ Ｃ Ｈ 学术研 究
水温 “ 基于单片ｔ １ ［ Ｓ Ｔ Ｍ ３ ２ 的锅炉
控制系统的设计与实现＂
◆连 迅
摘 要 ：锅 炉是 一种 广泛应 用 于化 工、 冶金 、 医药等领 域 的重要 设备 ，锅 炉水 温的控 制 与调 节 对 于 确 保锅 炉 正常 工作有 着至 关重要 的意 义 。基 于单 片机 的 温度控 制 系统相较 于数 字调 节仪 表有 着更 高的 灵 活性和 稳定性 。本 文就基 于单片机Ｓ Ｔ Ｍ３ ２ 的锅 炉水温控 制 系统设计进 行 了细致分析 。 关键 词 ：单 片机 ；温度控 制 系统 ；原理 ； 系统设计
角 度分 析 ， 基 于单 片 机的 温度控 制 系统有 着更 强 的扩展性 ，
这对于生产效率而言也是极其重要的保障。
参考 文献
脚
［ １ ］ 刘攀 ， 俞 杰． 基 于 单 片机 的 温度 测 控 系统 Ｕ ］ ． 兰 州交 通 大 学学
基于单片机的锅炉温度控制
1 引言随着工业技术的不断发展，温度控制在国民经济和生活中的作用显著提升。
在工业生产的过程当中，有很多极为重要的被控参数，温度即是其中最重要的参数之一，在众多的工业生产中，所需温度的控制效果直接影响到锅炉以及工作人员的安全，还直接的影响到工艺生产产品的质量。
在不同的生产过程当中，由于所需温度的不同、控制所需的精度也不同，则采用的测控元器件元件、温度控制方法也将有所不同，随着科学技术的不断地发展，温度控制系统技术得到了巨大的发展，自动控制技术越来越显示出其优越性。
当今社会中伴随着集成电路技术的不断的发展，单片机的种类不断地增多，功能也不断的增强，涌现除了大量的高性能的单片机。
单片机在工业生产中自动化和测控领域中的应用不断增加，因为单片机有许多显著的优点，如今的单片机不仅功能强大，而且体积越来越小，开发周期也越来越短，在各行各业在温度控制系统中起到无法替代的核心作用的就是各种各样的单片机。
在工业生产中很多地方温度控制系统中都运用到了电阻加热的原理，例如钢铁厂用于融化金属的电阻炉、电热锅炉等。
鉴于温度控制在各行各业的生产过程中的重要性，以及单片机技术的不断发展和众多的优越性。
根据以上这些思想本文设计一种工业锅炉的温度控制系统，这种锅炉温度控制系统系统在当今工业生产过程中具有非常重要的意义。
1．1 论文研究的背景和意义锅炉是一种重要的能量转换设备,随着工业的不断发展，锅炉在各行各业当中的应用也显著增加，锅炉在运行时可以将电能、化学能等能量形式转化成有热量的蒸汽、高温液体等,通过复杂的物理化学变化以及一系列能量的传输过程实现锅炉的正常运转。
在实际的生产过程当中温度控制系统的运行具有很大的难度，究其原因就是因为温度控制系统是一个具有多变、时变以及非线性变化的复杂系统,因此在实际的生产过程中选择适合的温度控制锅炉的方法很重要,当通过温度控制系统能够是锅炉稳定运行时，不仅仅对锅炉的稳定性有极大的提高，而且也极提高了工作人员的安全性，具有十分重大的意义。
基于单片机的锅炉控制系统的设计
基于单片机的锅炉控制系统的设计摘要：本文主要介绍了一种基于单片机的锅炉控制系统的设计，该系统功能完善，稳定可靠，能够有效地实现锅炉的自动控制和监控。
本文首先介绍了锅炉控制系统的原理及相关的技术知识，然后针对锅炉控制系统的需求和特点，设计出了一种基于单片机的锅炉控制系统方案，并详细阐述了系统的硬件结构及软件设计思路。
最后，通过实际的测试和应用结果验证，证明了该系统具有良好的控制效果和稳定性，具有广泛的应用前景。
关键词：单片机；锅炉控制系统；自动控制；监控；稳定性Abstract:This paper mainly introduces a design of a boilercontrol system based on a single-chip microcomputer. The system is fully functional, stable and reliable, and can effectively implement automatic control and monitoring of the boiler. This paper first introduces the principle of theboiler control system and related technical knowledge. Then, based on the requirements and characteristics of the boiler control system, a scheme of a single-chip microcomputer-based boiler control system is designed, and the hardware structure and software design ideas of the system are explained in detail. Finally, through actual tests and application results verification, the system has good control effect andstability, and has a wide range of application prospects.Keywords: single-chip microcomputer; boiler control system; automatic control; monitoring; stability引言：锅炉是工业中用于生产热能和蒸汽的重要装备之一，具有功能强大、操作简便等优点，已得到广泛的应用。
基于单片机的供暖锅炉控制系统的设计
摘要本设计是基于单片机的水暖锅炉控制，在设计中主要有水位检测、温度检测、压力检测、按键控制、水温控制、水位控制、循环控制、压力控制、显示部分、故障报警等几部分组成来实现供暖控制。
它主要用水位传感器检测水位，用数字温度传感器DS18B20来检测水温，用五个控制按键来实现按健控制，用三位LED 显示器来完成显示部分，用变频器来控制循环泵的转速，用压力传感器检测锅炉内部压力。
并且通过模数转换把这些信号送入单片机中。
把这些信号与单片机中内部设定的值相比，以判断单片机是否需要进行相应的操作，即是否需要打开鼓风机，是否需要开启补水泵，是否需要加快循环泵的转速等操作，从而实现单片机自动控制的目的。
本文用单片机控制易于实现锅炉供暖、而且有造价低、程序易于调试、一部分出现故障不会影响其他部分的工作、维修方便等优点。
关键词：单片机（AT89C51），传感器，水位,温度，循环,自动控制BASED SCM DESIGN OF HEATING BOILER CONTROLLEDSYETEMAbstract: The systemic design bases controller of SCM water heating of a boiler, it mostly makes up of measuring water level, measuring a water temperature, controllin- g a keys-press, controlling a water temperature, controlling water level, controlling ci- rculate, controlling pressure, showing a part, giving an alarm order to realize heating controller, the design adopts Single-Chip Microcomputer to control boiler heating .It mostly uses a temperature sensor DS18B20 to measure water temperature, uses water level sensor to measure water level , uses a transducer to contr ol cycle pump’s rotate speed ,uses five keys-press to control key-press, uses three light-emitting diodes diap- lay to finish a display parts ,uses a transducer to control rotate speed of cycle pump , uses a press transducer to measure press in the boiler .It sends those signals to SCM through modulus ,and hold those signals to compare with enactment in the SCM to j- udge whether SCM need to carry through relevant operation namely ,whether it needs to open a fan ,whether it needs to turn on a water pump ,whether it needs to quicken rotate speed of a cycle pump and so on . Consequently, it finishes an aim of SCM au- to-controller. The design makes use of the SCM to control a boiler that is easy to rea- lize boiler heating, it is cheap to manufacture, it is easy to debug its procedure. When a part is in trouble, it does not infect others and it is convenience to mend, it is widely to use many of areas.Keywords: Single-Chip Microcomputer, transducer, water level, water temperature, Auto-control1 绪论传统的控制方式不能进行远距离的集中控制，自动化程度低，调节精度差等缺点，并且单靠人工操作已不能适应社会发展的需要，控制系统改造的必要性随着科学技术的发展不断进步。
基于单片机的电阻炉温控制系统设计
摘要在现代工业生产中，人们需对各类加热炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。
为适应这一需要有必要设计一个性能良好、操作方便的温度控制系统。
课题主要设计一个水温测控系统，控制锅炉中水的温度，选择合适的控制规律，使锅炉中水的温度按预定规律变化，并且能够进行越限报警。
可通过键盘，显示电路设定目标温度和参数。
控制系统按功能分主要包括温度传感器模块、温度显示/设定模块、单片机与上位机通信模块。
系统可通过键盘对电阻炉水温以及恒温时间长短进行预设，单片机根据当前炉内温度和预设温度，根据设定的算法计算出控制量，根据控制量通过PWM控制固态继电器的导通和关闭从而控制电阻丝的导通时间，以实现对炉温的控制。
另外通过单片机的串口与上位机通信，通过上位机软件实时显示当前温度和历史温度并且绘制出温度曲线，让系统的可读性更强，实现了远程监测的功能[2]。
关键词:电阻炉、LED、PID、温度、单片机AbstractThe project is mainly about designing a water temperature monitoring system to control the water temperature in the boiler, and choosing proper control rules to make water temperature in the boiler change within the predetermined path, with the function of alerting temperature rising limit. Through the keyboard and display, we can set the goal temp. and other parameters. Control system, according to the functions, includes temperature sensor module, the temperature display / setting module, a temperature control module, MCU and host computer communication module. System can preset the resistance furnace temperature and heating time through the keyboard. Single-chip microcomputer, according to the furnace temperature and preset temperature and the set of algorithms, calculates the volume control, and according to the control volume, using the PWM control solid state relay to switch on and off so as to control the resistance wire conduction time in order to achieve temperature control. In addition through the serial port of MCU and host computer communication, through the PC software, the device can fulfill the real-time display of current temperature and temperature history and draw out the temperature curve, making the system more readable, realizing the remote monitoring function.Key words: STC89C52, DS18B20, PWM, PC目录1 .绪论 (5)1.1 选题意义 (5)1.2 系统的主要性能指标 (6)1.3 主要工作任务 (6)2 .系统的工作原理和模块选择 (7)2.1 系统总述 (7)2.2各模块电路的方案选择 (7)2.2.1 系统硬件总框图形 (8)2.2.2温度控制模块 (8)2.2.3温度采集模块 (8)2.2.4显示模块 (9)2.2.5上位机软件 (9)2.3系统各模块的方案 (10)3．系统硬件设计 (10)3.1 STC89C52的最小系统 (10)3.1.1 晶振回路 (11)3.1.2 复位电路 (11)3.2温度采集模块的硬件设计 (11)3.2.1温度传感器DS18B20概述 (12)3.2.2温度采集模块的硬件设计 (7)3.3报警电路设计 (13)3.4 电源电路设计 (9)3.5按键电路设计 (10)3.5.1矩阵式键盘的结构与工作原理 (10)3.5.2矩阵键盘两种扫描方式 (10)3.6 显示电路设计 (11)3.6.1 LCD1602简介 (11)3.6.2 LCD1602管脚功能介绍 (11)目录3.6.3温度显示模块电路图 (14)3.7电平转换电路 (20)3.7.1 RS-232标准介绍 (20)3.7.2 DB-9连接器 (15)3.7.3 MAX232芯片介绍 (16)3.7.4 串口硬件连接图 (17)3.8 继电器驱动电路 (17)3.8.1 固态继电器的分类与工作原理 (17)3.8.2固态继电器的硬件连接图 (18)4 .系统的软件设计 (19)4.1 主程序的设计 (19)4.2 液晶显示模块 (21)4.3温度模块软件设计 (22)4.3.1 DS18B20测温数据的读取程序设计 (22)4.3.2 DS18B20温度读取流程 (26)4.4中断服务函数 (27)4.5上位机软件设计 (28)5.装置硬件介绍5.1处理器部分 (36)5.1.1关于AT89C52的说明 (37)5.1.2外部引脚的功能 (37)5.2关于8155部分5.2.1 关于8155的说明 (40)5.2.2外部管脚功能 (41)5.2.3 8155的工作方式与基本操作 (43)6 .系统抗干扰措施 (44)6.1软件抗干扰措施 (44)总结 (46)参考文献 (47)致谢 (48)附录A 系统原理图 (43)附录B 系统总程序 (50)机电工程学院毕业论文设计绪论1 绪论1.1 选题意义随着现代科学技术的迅猛发展，各个领域对温度控制系统的精度、稳定性等的要求越来越高，控制系统也千变万化。
基于单片机的供暖锅炉控制系统设计
选题的目的意义
随着社会经济的飞速发展，人们生活水平的不断 提高，对城市生活供暖的数量和质量提出的要求越来 越高。由于传统的控制方式调节精度差，自动化程度 低，系统稳定性差，锅炉运行耗能大，并且存在安全 隐患等缺点，对现代锅炉运行方式有待于长足改进。 本系统以单片机模块为核心，通过实时采集环境温 度、锅炉出水温度、炉膛压力等信号，通过单片机内 部程序运算，实现对中小型锅炉运行的自动控制。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，具有较高的实用价值和优越性。
1 2 3 1 2 3
GND
水位控制电路
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；当水位低于此光敏三极管的位置时，其输出端口就 向单片机输出低电平，从而通过程序设定控制补水泵动作。单片机 输出控制端P2.3和P0.4分别接继电器KM3和KM4线圈，继电器触 点的动作受单片机控制，从而对变频器和补水泵形成自动控制。补 水泵运行方式将在后面介绍。
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电气控制电路
循环泵和补水泵分别由两台电机循环拖动，循环泵1和补水 泵1工作在变频状态，当它们运行出错时由M2和M4代替其工作。 对于循环泵1，当KM1接通X1端，变频器1输出频率从下限频率到 上限频率逐渐增加（上下限频率根据环境温度由用户通过面板设 定）。同理当环境温度超过单片机内部所设上限时，KM1断开、 KM2接通，频率逐渐下降。对于补水泵1，工作在正转加速和停止 状态，运行状态是根据锅炉水位的变化而变换的，由单片机来设定。
基于单片机的锅炉温度和压力控制系统设计
存档日期：存档编号：本科生毕业设计（论文）论文题目：基于单片机的锅炉温度和压力控制系统设计姓名：王忱勖系别：机电工程系专业：电气工程及其自动化年级、学号：09电气098320106指导教师：黄艳江苏师范大学科文学院印制摘要本文介绍了以80C51单片机为核心的温度和压力控制系统的工作原理和设计方法。
温度信号由温度芯片DS18B20采集，以数字信号的形式传送给单片机；温度和压力信号由压力传感器进行实时采集，通过A/D转换器将模拟信号转换成数字信号传送给单片机，单片机经过计算与处理后将温度、压力信息显示在LED 显示器上，文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度控制电路、压力检测电路、稳压电源电路和其他一些单片机接口电路。
文中还介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构编程。
软件部分主要包括：主程序、温度和压力控制子程序、显示子程序等。
该系统可以对锅炉的温度与压力进行全自动化的控制，不仅节省了人力资源，同时使用电加热系统，更节能，更环保，更具有有可行性。
关键词：温度检测A/D转换压力检测PID控制；This paper introduces the 51 microcontroller as the core temperature and pressure system of the working principle and design method. Temperature signal chip DS18B20 collection by the temperature, with digital signal transmitted to the form of single chip microcomputer; Pressure by level sensor signal pressure of real time data collection, with an analog form transfer to the single chip microcomputer, microcontroller through the A/D conversion, converted into digital signals, calculation and treatment will temperature, pressure, water level information displayed in the LCD monitor, the paper introduces the hardware part of the control system, including: temperature detection circuit, temperature control circuit, pressure detection circuit, pressure control circuit and other single chip microcomputer interface circuit. The paper also introduces software design part, here the modularized structure programming. Software is mainly three parts: the main program, keyboard interrupt and key processing program, prearcing interruption program. The other one XieZi programs include: temperature signal processing program, show program, PID processing procedure, etc.This system can to the boiler temperature and water level of the full automation control, not only save thehuman resource, and at the same time use electric heating system, more energy efficient, more environmental protection and is more a feasibility.Keywords:Temperature detection A/D conversion Water pressure test PID control摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1研究背景及现状 (1)1.2 发展前景 (1)1.3 系统的总体设计思想 (2)2 锅炉温度和压力控制系统主要器件选择 (4)2.1系统结构总框图 (4)2.2 单片机的选择 (4)2.3 温度传感器 (7)2.4 压力传感器 (8)2.5 A/D转换器 (11)3 锅炉温度和压力控制系统硬件电路的设计 (13)3.1 最小单片机系统 (13)3.1.1 晶振电路 (13)3.1.2 复位电路 (13)3.2 温度采集模块设计 (14)3.3温度控制电路设计 (15)3.4压力检测电路设计 (16)3.5键盘及显示电路 (17)3.6 报警电路设计 (19)3.7稳压电源电路设计 (20)4 系统软件设计 (21)4.1控制算法研究 (21)4.2系统总流程图设计 (22)4.3 温度和压力检测程序流程图设计 (23)4.4键盘输入子程序流程图设计 (24)4.5显示子程序流程图 (25)4.6外部中断程序流程图 (26)5 结论 (27)致谢 (28)附图：系统原理总图 (29)附录：代码编写 (30)参考文献 (37)1 绪论1.1研究背景及现状锅炉是一种热能转换设备，传统的锅炉由锅和炉两大主体和保证其安全经济连续运行的附件，仪表附属设备，自控和保护系统组成，水在锅（锅筒）中不断被炉里燃料燃烧释放出来的能量加热，温度升高并产生带压蒸汽，由于水的沸点随压力的升高而升高，锅是密封的，水蒸气在里面的膨胀受到限制而产生压力形成热动力（严格的说锅炉的水蒸气是水在锅筒中定压加热至饱和水再汽化形成的）作为一种能源广泛使用。
基于单片机的对加热炉温度控制系统设计
MCS-51单片机有4个I/O端口，共32根I/O线，4个端口都是准双向口。每个口都包含一个锁存器，即专用寄存器P0-P3，一个输出驱动器和输入缓冲器。为方便起见，我们把4个端口和其中的锁存器都统称P0-P3。
在访问片外扩展存储器时，低8位地址和数据由P0口分时传送，高8位地址由P2口传送。在无片外扩展存储器的系统中，这4个口的每一位均可作为双向的I/O口使用。
This design uses non-ROM 8031 totakethe master control chip. 8031 connection electric circuits have 8155、2764.8155 uses in the keyboard /LEDmonitorconnection, 2764 may take 8031 exterior ROMmemories,onetemperature-control circuit is adjusts the merit realizationthrough the silicon-controlled rectifier. The bidirectional silicon-controlled rectifier tube and the heater series connection in exchange 220V,50HZ exchange city electricity return route, in assigns in the cycle, 8031 so long as the change silicon-controlled rectifier tube puts through the time then to be possible to change the heater power, achieves the attemperation the goal.
基于PLC控制的锅炉供热控制系统设计设计说明
基于PLC控制的锅炉供热控制系统设计1 引言1．1 技术综述自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在电子技术的迅猛发展，以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国外温度控制系统发展迅速，并在智能化自适应参数自整定等方面取得成果。
在这方面以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，并且都生产出了一批商品化的性能优异的温度控制器及仪器仪表，在各行业广泛应用。
目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度智能化、小型化等方面快速发展。
温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同国外的日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。
目前，我国在这方面总体技术水平处于20世纪80年代中后期水平。
成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它只能适应一般温度系统控制，难于控制滞后复杂时变温度系统控制，而且适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。
现在，我国在温度等控制仪表业与国外还有着一定的差距。
温度控制系统大致可分别用3种方式实现，一种是用仪器仪表来控制温度，这种方法控制的精度不高。
另一种是基于单片机进行PID控制，然而单片机控制的DDC 系统软硬件设计较为复杂, 特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处, 而PLC 在这方面却是公认的最佳选择。
随着PLC功能的扩充在许多PLC控制器中都扩充了PID控制功能。
因此本设计选用西门子S7-300PLC来控制加热炉的温度。
1．2 系统工作原理加热炉温度控制系统基本构成如图1-1所示，它由PLC主控系统、固态继电器、加热炉、温度传感器等4个部分组成。
PLC主控系统图1-1 加热炉温度控制系统基本组成加热炉温度控制实现过程是:首先温度传感器将加热炉的温度转化为电压信号，PLC主控系统内部的A/D将送进来的电压信号转化为西门子S7-300PLC可识别的数字量，然后 PLC将系统给定的温度值与反馈回来的温度值进行比较并经过PID运算处理后，给固态继电器输入端一个控制信号控制固态继电器的输出端导通与否从而使加热炉开始加热或停止加热。
基于单片机的工业锅炉炉温控制系统设计 菅许涛
引言目前，国内企业的热处理车间，虽然有的已出现微机控制的全自动连续渗碳炉，但其价格却使很多中、小型阿企业望洋兴叹。
本文是以单片机温度控制系统正是针对这一问题而设计完成的，同时其控制原理也适用于其他类型的电炉系统的控制。
选用了MCS-51系列的AT89S51单片机的控制系统的核心，采用PID控制算法，使用双向晶闸管AC-SSR作为执行元件。
工作人员可以从键盘设定被控温度、时间、温度上限及温度下限等工艺参数，按下运行键后，系统将进入自动工作状态，工作结束后，有报警器提醒工作人员。
随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。
其中，温度是一个非常重要的过程变量。
例如：在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行控制。
然而，用常规的控制方法，潜力是有限的，难以满足较高的性能要求。
采用单片机来对它们进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大的优点，而且可以大幅度提高被测温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。
因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。
采用MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。
因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。
工业生产过程中经常遇到的温度控制系统是具有大滞后特征的控制系统, 单纯采用PID 算法校正的温度控制系统具有高频扰动大、调整时间长、PID 参数整定困难、有较大超调量等弊端。
这里以Intel 公司的MCS-51系列的AT89S51单片机为核心, 引进模糊控制思想来实现对PID 参数整定, 设计了一个简单实用的温度控制系统。
实验结果表明, 该系统具有控制参数整定方便、控制精度高、稳定性好等优点。
基于单片机的锅炉温度控制系统的设计
摘要在对当前采暖需求情况广泛调查的基础上，结合工程实际需要，针对小型家用燃气锅炉的特点，研制开发了基于MCS-51单片机的小型家用燃气锅炉温度控制系统，旨在使用燃煤锅炉集中采暖时所遇到的锅炉温度不易控制，改进家庭采暖的控制方式，提高采暖的经济性。
利用Protel99se电路设计软件，对智能控制器的电源电路、复位电路、时钟电路、报警电路、LCD液晶显示电路以及控制器的核心—温度采集电路进行了设计。
电源采用三端集成稳压器W7800 (W7900)系列元件7805,交流220 v电压转换为单片机所需要的5V电压；利用AT89S51作为控制器的核心器件；利用集成电路温度传感器DS18B20测量锅炉水温;将测量的水温与设定值比较，单片机另外使用LCD液晶显示器显示水位的上下限值、当前水位、预先设定的温度报警值和当前采集的温度值。
当温度超过设定的报警温度值，系统会发出报警声音，同时关闭锅炉燃烧器。
等待温度降到下限值，这时就可以重新锅炉燃烧器通电，继续加温，如此反复监控温度。
这样就可以节约能源，提高能源的使用率。
针对系统的要求和特点，在上述硬件电路及实现方法的基础上，利用汇编语言，设计了基于单片机的锅炉温度控制系统。
控制软件主要包括温度和温度采集子程序、水位控制程序、键盘扫描子程序和LCD 液晶显示子程序等。
通过对温度和水位的测试，可以发现所设计的控制系统能够满足设计要求，达到了预期的效果。
关键词：单片机；LCD；燃气锅炉；温度控制；DS18B20目录1 绪论 (1)1.1课题背景及研究意义 (1)1.2系统的总体设计思想 (2)2 系统方案论证及工作原理 (4)2.1 设计方案论证 (4)2.2 系统结构框图 (4)2.2.1主要器件的选择 (6)2.2.2 锅炉辅助器件选择 (6)3 硬件电路设计 (8)3.1 主电路 (8)3.2 单片机选择设计 (9)3.3 单片机最小系统 (11)3.3.1时钟电路设计 (11)3.3.2 复位电路 (12)3.4温度检测电路设计及温度传感器选择 (12)3.4.1 DS18B20简介 (12)3.4.2温度采集电路 (14)3.5 温度控制电路设计 (14)3.6 水位控制电路 (15)3.6 显示电路设计 (17)3.7 报警电路设计 (21)3.8 稳压电源电路设计 (22)3.9按键电路设计 (22)4 系统软件设计 (24)4.1主流程图设计 (24)4.2中断程序程序 (25)4.3 DS18B20温度采集子程序设计 (25)4.4 LCD液晶显示子程序设计 (27)总结 (28)参考文献 (29)附录 (30)附件A:总程序 (30)1 绪论1.1课题背景及研究意义锅炉是一种热能转换设备，由锅和路两大主体和保证其安全经济连续运行的附件，仪表附属设备，自控和保护系统组成，水在锅（锅筒）中不断被炉里燃料燃烧释放出来的能量加热，温度升高并产生带压蒸汽，由于水的沸点随压力的升高而升高，锅是密封的，水蒸气在里面的膨胀受到限制而产生压力形成热动力（严格的说锅炉的水蒸气是水在锅筒中定压加热至饱和水再汽化形成的）作为一种能源广泛使用。
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引言目前，国内企业的热处理车间，虽然有的已出现微机控制的全自动连续渗碳炉，但其价格却使很多中、小型阿企业望洋兴叹。
本文是以单片机温度控制系统正是针对这一问题而设计完成的，同时其控制原理也适用于其他类型的电炉系统的控制。
选用了MCS-51系列的AT89S51单片机的控制系统的核心，采用PID控制算法，使用双向晶闸管AC-SSR作为执行元件。
工作人员可以从键盘设定被控温度、时间、温度上限及温度下限等工艺参数，按下运行键后，系统将进入自动工作状态，工作结束后，有报警器提醒工作人员。
随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。
其中，温度是一个非常重要的过程变量。
例如：在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行控制。
然而，用常规的控制方法，潜力是有限的，难以满足较高的性能要求。
采用单片机来对它们进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大的优点，而且可以大幅度提高被测温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。
因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。
采用MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。
因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。
工业生产过程中经常遇到的温度控制系统是具有大滞后特征的控制系统, 单纯采用PID 算法校正的温度控制系统具有高频扰动大、调整时间长、PID 参数整定困难、有较大超调量等弊端。
这里以Intel 公司的MCS-51系列的AT89S51单片机为核心, 引进模糊控制思想来实现对PID 参数整定, 设计了一个简单实用的温度控制系统。
实验结果表明, 该系统具有控制参数整定方便、控制精度高、稳定性好等优点。
温度是工业控制中主要的被控参数之一, 特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中, 具有举足重轻的作用。
对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同,则采用的测温元件、测温方法以及对温度的控制方法也将不同产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同, 则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同, 因而, 对温度的测控方法多种多样。
随着电子技术和微型计算机的迅速发展,微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的使用。
利用微机对温度进行测控的技术, 也便随之而生, 并得到日益发展和完善, 越来越显示出其优越性。
本设计即用微机对温度进行实时检测和控制。
第1章绪论1.1 问题的提出在现代工业生产中，温度是非常重要的技术参数，特别在生产化肥的一些化肥厂，对温度参数都有不同程度的要求。
在本系统中，温度对的控制对象——锅炉来说，是主要的参数。
如果锅炉内的温度过高，那么将会有爆炸的危险，国内这样的生产事故也是经常发生的，这将给生产和人们的日常生活带来无法估量的损失。
如果温度过低，根本就达不到产品的工艺要求。
故而，对锅炉的温度控制十分重要，也是十分必要的。
1.2 系统的功能本系统的功能主要有数据采集、数据处理、输出控制。
能对0～1000 ºc范围内的电加热锅炉的温度进行精密测量，同时，四位LED显示器直接跟踪显示被控对象的温度值，准确度高，显示清晰，稳定可靠，使用方便。
数据采集部分能完成对被测信号的采样，显示分辨率0.25ºc，测量精度0.25ºc，控制精度0.25ºc，可以实现采集信号的放大及A/D转换，并自动进行零漂校正，同时按设定值、所测温度值、温度变化速率，自动进行PID参数自整定和运算，并输出0～10mA控制电流，配以主回路实现温度的控制。
数据处理分为预处理、功能性处理、抗干扰等子功能。
输出控制部分主要是数码管显示控制。
工作流程是：当由传感器（由热敏电阻来实现）传来模拟信号，经放大电路放大之后，送到AD574A A/D转换器，转换为数字信号。
此信号送到单片机里，由单片机发出的控制信号分别送到EPPROM X5045、显示接口8155。
程序指令由EPPROM X5045送到单片机。
经8155输出的信号送到LED数码显示器显示。
系统可通过四个按键来设置上下限温度值等,存入EPPROM中。
每当锅炉的实际温度高于所设定的上限值或低于下限时，单片机会发出信号驱动声光报警。
确学习的8051单片机的兼容情况，选定MCS-51系统的AT89S51。
AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k BytesISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制使用系统提供高性价比的解决方案。
AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。
其引脚图如图2－1所示。
EA/VP 31X119X218RESET 9RD 17WR 16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P 30TXD 11RXD 10U1AT89S51低电平持续时间应大于20ns.(3)本设计方案由于对上述两种方案的分析，在本设计中选择内部时钟方式。
电路如图2-3所示。
在外部晶体上选用晶体振荡器，频率为11.0592MHz，为提高频率稳定性，CX1、CX2都为30pF。
图2-3 本设计的时钟电路2.1.3 复位电路的设计51系列单片机通常采用上电自动复位和按钮复位两种。
本文是采用按钮复位，电路如图2–4所示。
当按钮按下后，RESET引脚端出现低电平，只要RESET 端保持10ms以上低电平，就能使单片机有效地复位。
(a)上电自动复位(b) 按钮复位图2-4 复位电路2.1.4数码显示环节设计单片机使用系统最常用的显示器是LED（发光二极管显示器）和LCD（液晶显示器），这两种显示器可显示数字、字符及系统的状态，它们的驱动电路简单、易于实现且价格低廉，因此，得到广泛使用。
常用的LED显示器有LED状态显示器（俗称发光二极管）、LED七段显示器（俗称数码管）和LED十六段显示器。
发光二极管可显示两种状态，用于系统状态显示；数码管用于数字显示；LED十六段显示器用于字符显示。
由于本系统中没有显示字符，故而选择数码管就可以满足要求了。
1、8155简介（1）8155各引脚功能说明如下：RST：复位信号输入端，高电平有效。
复位后，3个I/O口均为输入方式。
AD0～AD7：三态的地址/数据总线。
和单片机的低8位地址/数据总线（P0口）11.0592MHz相连。
单片机和8155之间的地址、数据、命令和状态信息都是通过这个总线口传送的。
RD：读选通信号，控制对8155的读操作，低电平有效。
WR：写选通信号，控制对8155的写操作，低电平有效。
CE：片选信号线，低电平有效。
IO/M：8155的RAM存储器或I/O口选择线。
当IO/M＝0时，则选择8155的片内RAM，AD0～AD7上地址为8155中RAM单元的地址（00H～FFH）；当IO/M＝1时，选择 8155的I/O口，AD0～AD7上的地址为8155 I/O口的地址。
ALE：地址锁存信号。
8155内部设有地址锁存器，在ALE的下降沿将单片机P0口输出的低8位地址信息及CE，IO/M的状态都锁存到8155内部锁存器。
因此，P0口输出的低8位地址信号不需外接锁存器。
PA0～PA7：8位通用I/O口，其输入、输出的流向可由程序控制。
PB0～PB7：8位通用I/O口，功能同A口。
PC0～PC5：有两个作用，既可作为通用的I/O口，也可作为PA口和PB口的控制信号线，这些可通过程序控制。
TIMER IN：定时/计数器脉冲输入端。
TIMER OUT：定时/计数器输出端。
VCC：＋5V电源。
（2）8155的地址编码及工作方式在单片机使用系统中，8155是按外部数据存储器统一编址的，为16位地址，其高8位由片选线CE提供，CE ＝0，选中该片。
当CE＝0，IO/M＝0时，选中8155片内RAM，这时8155只能作片外RAM 使用，其RAM的低8位编址为00H～FFH；当CE＝0，IO/M＝1时，选中8155的I/O口，其端口地址的低8位由AD7～AD确定，如表6-6所示。
这时，A、B、C口的口地址低8位分别为01H、02H、03H（设地址无关位为0）。
8155的A口、B口可工作于基本I/O方式或选通I/O方式。
C口可工作于基本I/O方式，也可作为A口、B口在选通工作方式时的状态控制信号线。
当C口作为状态控制信号时，其每位线的作用如下：PC0：AINTR（A口中断请求线）PC1：ABF（A口缓冲器满信号）PC2：ASTB（A口选通信号）PC3：BINTR（B口中断请求线）PC4：BBF（B口缓冲器满信号）PC5：BSTB（B口选通信号）表2-1 8155芯片的I/O口地址的。
命令寄存器只能写入，不能读出。
在ALT1～ALT4的不同方式下，A口、B口及C口的各位工作方式如下：ALT1：A口，B口为基本输入/输出，C口为输入方式。
ALT2：A口，B口为基本输入/输出，C口为输出方式。
ALT3：A口为选通输入/输出，B口为基本输入/输出。
PC0为AINTR，PC1为ABF，PC2为ASTB，PC3～PC5为输出。
ALT4：A口、B口为选通输入/输出。
PC0为AINTR，PC1为ABF，PC2为ASTB，PC3为BINTR，PC4为BBF，PC5为BSTB。
2．静态显示接口1）静态显示概念静态显示是指数码管显示某一字符时，相应的发光二极管恒定导通或恒定截止。
这种显示方式的各位数码管相互独立，公共端恒定接地（共阴极）或接正电源（共阳极）。
每个数码管的8个字段分别和一个8位I/O口地址相连，I/O口只要有段码输出，相应字符即显示出来，并保持不变，直到I/O口输出新的段码。