基于单片机的锅炉液位控制系统(5)

2019-02-26 10:24

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端的蒸汽冷凝后会在托盘上形成水柱,若水柱高出托盘自溢口后自溢,并经平衡阀返回汽包,进行热量与水量的交换,以求达到汽包内部液体与平衡容器内部的液体比重一致且恒定。将托盘液面高于正取压端口做负迁移,则差压变送器量程所对应的平衡管正压端水柱压力的变化就能真实反映汽包液位的变化。 5.5.2给水阀的选择问题

1) 关于给水调节阀的气开气关的选择,一般都是从安全角度考虑的。如果高压蒸汽供给蒸汽透平压缩机的重要负荷,为保护这些设备以选用气开(F.C)阀为宜。如果蒸汽作为工艺生产中的热源时,为保护锅炉,以选用气关(F.O)阀为宜。综合起来考虑,一般选带保护装置(F.L)的给水阀,即事故状态停在原位。

2) 关于给水调节阀型号的选择。由于流经给水阀的除氧水压力为6.0MPa,温度为104℃,极宜产生汽蚀现象。对于轻度汽蚀,一般给水阀的阀芯,底座选用司钛莱合金堆焊即可。对于重度汽蚀,一般给水阀选用多级高压调节阀,使高压除氧水在流过调节阀多级节流孔后逐渐降压,而每级阀芯上只承担一部分压差,使节流后的压力在阀的部分恢复不到流体的饱和蒸汽压力,可以有效的避免汽蚀现象,也有效的防止了汽蚀引起的噪声振动和对阀芯底座的侵蚀。 5.5.3给水流量和蒸汽流量的选择

给水流量和蒸汽流量的一次元件如果选用节流装置,则差压变送器输出的信号叠加。这样可以减少非线性对系

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统调节品质的影响。若是选用流量变送器则不必加开方器。它们的显示仪表的量程应选择的相同,其范围应比额定蒸汽负荷大一些,以保证锅炉在额定负荷下的给水流量有波动的余地。

6.系统实现

6.1硬件实现

器件选择:本设计主要有51单片机、8155、555定时器等器件,现分别介绍如下: ? 51单片机的结构和原理: i. 51单片机的结构:

51单片机是INTEL公司生产的一个单片机系列的名称。该公司继1976年推出48系列8位单片机之后,又于1980年推出了51系列高档8位单片机。属于这一系列的单片机芯片有许多种,如8051,8031,8751,80C51BH,80C31BH等等,它们的基本组成、基本性能和指令都是相同的。为了叙述方便,今后如不作说明,则常用8051代表51系列单片机。

ii. 51单片机的基本组成:

在一块芯片上,集成了一个微型计算机的各个组成部分。每一个单片机包括:

1) 一个8位的微处理器(CPU)。

2) 片内数据存储器RAM(128B/256B),用以存放可以读/写的数据,如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据等。

3) 一个8位的微处理器(CPU)。

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4) 片内数据存储器RAM(128B/256B),用以存放可以读/写的数据,如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据等。

外部时钟源 外部事件计数 振荡器和 时序OSC 程序存储器4KBROM 数据存储器256BRAM/SF2X16位定时器/计数器 8051CPU 内中断 64KB总线 扩展控制器 可编程全双工串行口 可编程I/O 外中断 控制 并行口 图8 8051单片机结构框图 串行通信

5) 片内程序存储器ROM/EPROM(4KB/8KB),用以存放程序、一些原始数据和表格。但也有一些单片机内部不带ROM/EPROM,如8031,8032,80C31等。 6) 四个8位并行I/O接口P0~P3,每个口即可以用作输入,也可以用作输出。

7) 两个定时器/计数器,每个定时器/计数器都可以设置成计数方式,用以对外部事件进行计数,也可以设置成定时方式,并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。 8) 五个中断源的中断控制系统。 9) 一个全双工UART(通用异步接收发送器)的串行I/O口,

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用于实现单片机之间或单片机与微机之间的通信。 10) 片内振荡器和时钟产生电路,但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率为12MHZ。

以上各个部分通过内部数据总线相连接。8051片内除具有CPU(包括控制器与运算器)外,还包括ROM,RAM,4X8位的并行口,串行口和2X16位定时器/计数器。它是一个功能很强的单片微型计算机,但由于8051片内为掩膜ROM,内部程序不能改写,不便于实验和开发。如在实验调试中使用8051,需在片外扩展可改写的EPROM。 ? 51单片机内部结构

8051/8751/8031芯片的外部引脚和指令系统完全兼容,其内部结构除ROM/EPROM不同外,其完全相同。 8051单片机内部结构如图9所示。

一个完整的计算机应该由运算器、控制器、存储器(ROM及RAM)和I/O接口组成。一般微处理器(如Z80)只包括运算器和控制器两部分。和一般微处理器相比,8051增加了四个8位I/O口、一个串行口、4KBROM、128BRAM、很多工作寄存器及特殊功能寄存器(SFR)。各部分功能简述如下。

一、 中央处理单元(CPU)

CPU是单片机的核心,是计算机的控制和指挥中心,由运算器和控制器组成。 1. 运算器

运算器包括一个可进行8位算术运算和逻辑运算的单元ALU,8位的暂存器1、暂存器2、8位的累加器ACC、寄存器B和程序状态寄存器PSW等。

ALU:可对4位(半字节)、8位(一字节)和16位(双字节)数据进行操作。能做加、减、乘、除、加1、减1、

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BCD数十进制调整及比较等算术运算和与、或、异或、求补及循环移位等逻辑操作。

ACC:累加器ACC经常作为一个运算数经暂存器2进入ALU的输入端,与另一个来自暂存器1的运算数进行运算,运算结果又送回ACC。除此之外,ACC在8051内部经常作为数据传送的中转站。同一般微处理一样,它是最繁忙的一个寄存器了。在指令中用助记符A来表示。

PSW:程序状态字寄存器,8位,用于指示指令执行后的状态信息,相当于一般微处理器的标志寄存器。PSW中各位状态供程序查询和判别用。

B:8位寄存器,在乘、除运算时,B寄存器用来存放一个操作数,也用来存放运算后的一个分结果;若不做乘、除运算时,则可作为通用寄存器使用。

另外,8051片内还有一个布尔处理器,它以PSW中的进位标志CY为累加器(在布尔处理器及其指令中以C代替CY),专门用于处理位操作;可执行置位、位清0、位取反、位等于1转移、位等于0转移、位等于1转移并清0以及位累加器C与其他可位寻址的空间之间进行信息传送等位操作,也能使C与其他可寻址位之间进行逻辑“与”、逻辑“或”操作,结果存放在进位标志位(位累加器)C中。 2. 控制器

控制器包括程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、振荡器及定时电路等。

程序计数器PC:由两个8位的计数器PCH及PCL组成,共16位。PC实际上是程序的字节地址计数器。PC中的内容是将要执行的下一条指令的地址。改变PC的内容就可改变程序执行的方向。PC可对64KB的ROM(程序存储器)直


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