电厂锅炉省煤器出口水温检测系统设计labview.docx
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电厂锅炉省煤器出口水温检测系统设计labview
目录
第1章绪论1
1.1设计目的1
1.2设计内容和要求1
1.3总体设计2
第2章设计内容2
2.1总程序设计框图2
2.2工作原理分析3
2.2.1热电偶测温原理3
2.2.2热电偶的热电势4
2.3调理电路原理4
2.4A/D转换原理4
第3章原理图设计5
3.1Labview前面板图6
3.2Labview总体程序图6
3.3部分模块程序图7
3.3.1串口配置模块7
3.3.2数据存储模块8
3.3.3报警模块8
第4章心得体会9
参考文献10
第1章绪论
1.1设计目的
1．提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力。
2．了解并掌握电厂锅炉省煤器出口水温检测系统设计的原则及实施步骤。
3．掌握硬件选型及软件设计流程。
4.掌握系统的调试及运行方法。
1.2设计内容和要求
1．要求给出电厂锅炉省煤器出口水温检测系统的总体设计方案，包括设计的原则及实施步骤。
2．完成相应的硬件及软件设计。
3．要求进行抗干扰设计及可靠性设计。
4.要求具有和上位机通信的能力（上位机语言任选：
如LabVIEW、C++Builder、VB等）。
1.3总体设计
随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。
这次课程设计以单片机为控制核心,由温度传感器热电偶测温原理测得省煤器出口温度，并且经过信号处理电路的处理，送给单片机进行数模转换，继而进行远传，上位机处理后进行显示。
从而构成电厂锅炉省煤器出口水温检测系统的整体设计。
该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间，进行实时显示省煤器出口温度。
系统设计了相关的硬件电路和相关应用程序。
硬件电路主要包括热电偶测温的信号处理电路、单片机的信号处理电路、A/D转换电路以及通讯模块电路等。
用户通过按键设定温度上下限报警后，当前水温经过温度传感器测量并送给单片机,单片机经过PID算法校正后输出信号控制,最终对水温进行一下调节。
第2章设计内容
2.1总程序设计框图
图2-1总程序框图
2.2工作原理分析
2.2.1热电偶测温原理
热电温度计是由热电偶、补偿导线及测量仪表构成的。
其中热电偶是敏感元件,它由两种不同的导体A和B连接在一起,构成一个闭合回路,当两个连接点1与2的温度不同时,由于热电效应,回路中就会产生零点几到几十毫伏的热电动势,记为EAB。
接点1在测量时被置于测场所,故称为测量端或工作端。
接点2则要求恒定在某一温度下,称为参考端或自由端,如图2-1所示。
图2-2热电偶原理图
2.2.2热电偶的热电势
（1）热电偶的热电势是热电偶两端温度函数的差，而不是热电偶两端温度差的函数；
（2）热电偶所产生的热电势的大小，当热电偶的材料是均匀时，与热电偶的长度和直径无关，只与热电偶材料的成份和两端的温差有关；
（3）当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关；若热电偶冷端的温度保持一定，这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。
2.3调理电路原理
实际电路中，从热电偶输出的信号最多不过几十毫伏（<30mV），且其中包含工频、静电和磁偶合等共模干扰，对这种电路放大就需要放大电路具有很高的共模抑制比以及高增益、低噪声和高输入阻抗，因此宜采用测量放大电路。
测量放大器又称数据放大器、仪表放大器和桥路放大器，它的输入阻抗高，易于与各种信号源匹配，而它的输入失调电压和输入失调电流及输入偏置电流小，并且温漂较小。
由于时间温漂小，因而测量放大器的稳定性好。
由三运放组成测量放大器，差动输入端R1和R2分别接到A1和A2的同相端。
输入阻抗很高，采用对称电路结构，而且被测信号直接加到输入端，从而保证了较强的抑制共模信号的能力。
A3实际上是一差动跟随器，其增益近似为1。
测量放大器的放大倍数为：
AV=V0/（V2-V1），AV=Rf/R[1+（Rf1+Rf2）/RW]。
在此电路中，只要运放A1和A2性能对称（主要指输入阻抗和电压增益），其漂移将大大减小，具有高输入阻抗和共模抑制比，对微小的差模电压很敏感，适宜于测量远距离传输过来的信号，因而十分易于与微小输出的传感器配合使用。
RW是用来调整放大倍数的外接电阻，在此用多圈电位器。
2.4A/D转换原理
8位逐次逼近型A/D转换器，所有引脚的逻辑电平与TTL电平兼容。
带有锁存功能的8路模拟量转换开关，可对8路0～5V模拟量进行分时切换。
输出具有三态锁存功能。
分辨率：
8位，转换时间：
100μs。
不可调误差：
±1LBS，功耗：
15mW、工作电压：
+5V，参考电压标准值+5V。
片内无时钟，一般需外加640KHz以下且不低于100KHz的时钟信号。
ADC0809是CMOS的8位模/数转换器，采用逐次逼近原理进行A/D转换，芯片内有模拟多路转换开关和A/D转换两大部分，可对8路0～5V的输入模拟电压信号分时进行转换。
模拟多路开关由8路模拟开关和3位地址锁存译码器组成，可选通8路模拟输入中的任何一路，地址锁存信号ALE将3位地址信号ADDA、ADDB、ADDC进行锁存，然后由译码电路选通其中的一路，被选中的通道进行A/D转换。
A/D转换部分包括比较器、逐次逼近寄存器（SAR）、256R电阻网络、树状电子开关、控制与时序电路等。
另外ADC0809输出具有TTL三态锁存缓冲器，可直接连到CPU数据总线上。
图2-3ADC0809内部结构图
第3章原理图设计
当程序运行到顺序结构时,会按照一个框架接着一个框架的顺序依次执行。
每个框架中的代码全部执行结束，才会再开始执行下一个框架。
把代码放置在不同的框架中就可以保证它们的执行顺序。
Labview中每一个变量、控件和对象等都有属性节点，包含着变量、控件和对象等的位置、可视、值、颜色等信息，利用这些信息，可以通过属性节点对控件的外观进行设计。
3.1Labview前面板图
图3-1前面板显示图
3.2Labview总体程序图
图3-2总程序图
3.3部分模块程序图
3.3.1串口配置模块
图3-3串口配置模块程序图
3.3.2数据存储模块
图3-4数据存储模块程序图
3.3.3报警模块
图3-5报警模块程序图
第4章心得体会
通过本次课程设计，增加了自己的知识面对自己所学的知识有了新的认识，并且运用到实践，不仅学到了知识，同时也锻炼了自己。
掌握设计电厂省煤器出口温度分析系统的相关硬件选型及软件设计流程，提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力。
通过此次毕业论文的课题设计，学会了如何去思考整个控制系统的软硬件设计。
对LabView，PROTEL,PROTUES等软件的运用更加熟练了，在发现问题、分析问题，解决问题的过程中，意识到了团队合作的重要性，增强了我们学习专业课的兴趣，我相信在以后的学习道路上能更加轻松！
参考文献
[1]付家才，《单片机控制工程实践技术》，北京：
化学工业出版社，2003年
[2]胡汉才，《单片机原理及接口设计》，北京：
清华大学出版社，2002年
[3]康华光，《模拟电子技术》，北京：
高等教育出版社，2004年
[4]于海生.计算机控制技术.机械工业出版社，2007
[5]姜学军.计算机控制技术.清华大学出版社,2006
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