发布时间 : 星期日 文章工业锅炉过热蒸汽温度控制系统设计(大学本科毕业设计)更新完毕开始阅读7fcd10380622192e453610661ed9ad51f01d54a8
山东科技大学学士学位论文 系统硬件电路设计
的通信，必须在它们之间加接电平转换器。本系统设计采用MAXIN公司的RS-232接口芯片MAX232，这是一种标准的RS-232接口芯片。MAX232只需5V电源供电，其内部的电源变化成适用于RS-232通信的电平。该芯片集成有两路收发器，可将单片机输入的TTL/CMOS电平转换为RS232电平发送给PC机，或将从PC机接收的RS232电平转换为TTL/CMOS电平发送给单片机。MAX232为双列直插16脚封装，其封装形式如图3.13所示。
C1U41uF1uFC21uF12345678C1+VCCV+GNDC1-T1outC2+R1inC2-R1outV-T1inT2outT2inR2inR2outMAX232161514131211109E2+5V+116V/100UFJ11627384951110C31uFC41uFTXDRXDD Connector 9 图3.14 3.13 通信电路 具体通信电路图如图3.14所示，其中T2in连接单片机串口的TXD端，R2out连接上位机串口的RXD端，T2in和R2out是TTL/CMOS发送器的输入和输出端，分别连接单片机的RXD(P3.O)和TXD(P3.l)端。
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4系统软件设计
4.1软件部分的总体设计
在单片机测控系统中，软件与硬件好像左右手，互为补充相互配合。硬件是系统的躯体，软件则是系统的灵魂，当系统的硬件电路设计好之后，系统的主要功能就要靠软件来实现，而且软件设计的质量在很大程度上决定了测控系统的性能。为了满足系统的要求以及符合业内规范，编制软件时一般要符合以下基本要求：
(1)理解性、维护性要达到易理解和易维护等的指标，在软件的设计方法中，结构化设计是比较好的一种设计方法，这种设计方法是由整体到局部，然后再由局部到细节，先考虑整个系统所要实现的功能，确定系统整体目标，然后把这个目标分成一个个的小任务，任务中又可以分成若干个子任务，这样逐层细分，逐个实现；
(2)实时性 实时性是数字测量控制系统的最基本要求，即要求系统及时响应外部事件，并及时给出处理结果，作出相应的反应。近年来，由于硬件的集成度与运算速度的逐步提高，配合相应的软件算法，数字测控系统的实时性比较容易满足设计要求；
(3)准确性 准确性对整个系统具有重要意义，尤其对测量系统，系统要进行一定的运算，算法的正确性和准确性对结果和控制有着直接的影响，因此在算法的选择、计算的精度等方面都必须符合设计的要求；
(1)可靠性 可靠性是系统软件最重要的指标之一，作为能够稳定运行的系统，抗干扰技术的应用是必不可少的，最起码的要求是在软件受到干扰
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出现异常时，系统还能恢复正常的工作。[9]
系统的软件部分主要实现对测量数据的读取、处理以及根据温度检测的结果作出相应的控制，同时每个循环周期进行查键，根据按键的不同作出相应的系统状态的改变。对应软件部分的功能，软件部分主要有初始化模块、测量模块、数字滤波模块、数字PID模块、输出控制模块和通信模块等组成。
开始初始化开始键按下？YN定时时间到？Y读A/D转换值N数字滤波数字PID输出控制 图4.1 系统整体流程图 系统整体流程图如图4.1所示，系统上电并初始化后一直等待开始键按下后才开始工作，首先根据采样周期的定时时间，当要求的定时时间到了时，才对MOC3081的温度A/D转换数值进行读取，然后对A/D采样值进行数字滤波处理以消除噪声，经过处理得到的有效温度值才会被系统进行下一步的处理，系统根据温度值及控制要求进行数字PID控制，得到控制量，然后再由定时器生成相应的PWM波对主电路电压进行控制。如此循环往复
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系统顺序工作。
4.2温度测量模块软件设计
图4.2 MAX6675工作时序 MAX6675与单片机通过3线串口进行通信,其工作时序如图4.2所示。当MAX6675的CS引脚从高电平变为低电平时，MAX6675将停止任何信号的转换并在时钟SCK的作用下向外输出已转化完成的数据。相反，当CS从低电平变回高电平时，MAX6675将进行新的转换。在CS引脚从高电平变为低电平时,第一个字节D15将出现在引脚SO。一个完整的数据读取过程需要16个时钟周期,数据的读取通常在SCK的下降沿进行。MAX6675的输出数据为16位,其中D15始终无用,D14～D3对应于热电偶模拟输入电压的数字转换量，D2用于检测热电偶是否断线(D2为1表明热电偶断开),D1为MAX6675的标识符，D0为三态。需要指出的是：在以往的热电偶电路设计中，往往需要专门的断线检测电路，而MAX6675已将断线检测电路集成于片内，从而简化了电路设计。D14-D3为12位数据，其最小值为0，对应的温度值为0℃；最大值为4095，对应的温度值为1023.75℃;由于MAX6675内部经过了激光修正，因此，其转换结果与对应温度值具有较好的线性关系。温度值与数字量的对应关系为:
温度值=1023.75*转换后的数字量/4095 式(4.1)
温度测量模块的流程图如图4.3所示。
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