基于单片机的锅炉液位控制装置设计

　　0 引言

　　目前我国燃烧锅炉的数量众多，现有中、小型锅炉30多万台，每年耗煤量占我国原煤产量的四分之一，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态。锅炉微机控制，是近年来新开发的一项新技术。它是微型计算机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，工业锅炉采用的是微机控制和原有的仪表控制。由于被控对象和过程的非线性、时变性，多参数间的强耦合、随机干扰等因素，使得建立被控对象的精确数学模型变得很困难。在这些复杂的系统面前，传统的控制方法无法满足控制精度，而且系统稳定性差。更好地对锅炉进行自动化控制，并利用单片机及其外围芯片实现锅炉液位控制已经成为可能。

　　1 系统硬件设计

　　1.1 核心芯片8051单片机

　　整个系统电控部分以ATMEL公司的8051为核心芯片，控制信号采集、处理、输出三个过程。这种芯片内置4kEPROM，因为系统要求控制线较多，如果采用8031外置EPROM程序控制结构，则造成控制线不够;而8051却可以利用P0、P2口作控制总线，大大简化硬件结构，并可以直接控制键盘参数输入、LED数据显示，方便现场调试和维护，使整个系统的通用性和智能化得到了很大的提高。

　　本设计采用MCS-8051单片机来控制系统报警。MCS-51系列单片机中的8051采用40Pin封装的双列直插结构。其40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。

　　1.2 模拟信号的采集和处理

　　为了实现锅炉在炉内液位过高或低液位时发出声光报警，本系统决定采用传感器来采集炉内压力，传感器输出的模拟信号均接放大器输入端，经过放大后送入模数转换器(ADC)转换为数字信号，然后把数字信号送入单片机进行处理。

　　所用ADC是0809。该芯片使用逐次逼近法能换开关CD4511将输入扩展成十五路。ADC0809内部没有时钟电路，故用8051的ALE为其提供时钟脉冲信号。0809要求的时钟脉冲频率不能超过640kHz(否则转换精度下降，甚至不能工作)，所以又接一74LS74将8051ALE的1MHz输出二分频成500kHz再送入0809。ADC0809的选通信号Y2由74LS138将8051的P2.5至P2.7输出译码提供。

　　1.3 A/D转换器

　　我们采用常见的ADC0809。ADC0809是8位逐次逼近型A/D转换器。它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁存器用于锁存A/D