自动化毕业设计基于ARM的多功能锅炉监测系统-毕业论文Word格式.doc
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3、消费类电子产品：
ARM技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机中得到广泛采用。
4、成像和安全产品：
现在流行的数码相机和打印机中绝大部分采用ARM技术。
手机中的32位SIM智能卡也采用了ARM技术。
除此以外，ARM微处理器及技术还应用到许多不同的领域，并会在将来取得更加广泛的应用。
同时随着锅炉的工艺不断提高，性能不断改善，其对锅炉控制系统的设计要求也越来越高。
与此同时，对锅炉的检测也有更高的要求，其主要表现在检测的参数越来越多、精度要求更高、速度要求更快，本系统采用ARM9微处理器，最高工作频率可达到266MHZ、有100多个通用I/O口、自带10位A/D、D/A转换器等，能充分满足此系统要求。
1系统设计
1.1设计要求
本设计制作一个基于ARM的锅炉检测系统，能检测锅炉的各项参数信息，并能实时显示锅炉的各项参数及运行状态，并能对相关数据进行存储等功能。
锅炉整体的结构包括锅炉本体和辅助设备两大部分。
锅炉中的炉膛、锅筒、燃烧器、省煤器、构架和炉墙等主要部件构成锅炉的核心部分，称为锅炉本体。
锅炉本体中两个最主要的部件是炉膛和锅筒。
炉膛又称燃烧室，是供燃料燃烧的空间。
将固体燃料放在炉排上，进行火床燃烧的炉膛称为层燃炉，又称火床炉；
将液体、气体或磨成粉状的固体燃料，喷入火室燃烧的炉膛称为室燃炉，又称火室炉；
空气将煤粒托起使其呈沸腾状态燃烧，并适于燃烧劣质燃料的炉膛称为沸腾炉，又称流化床炉；
利用空气流使煤粒高速旋转，并强烈火烧的圆筒形炉膛称为旋风炉。
锅筒是自然循环和多次强制循环锅炉中，接受省煤器来的给水、联接循环回路，加热后并向过热器输送的圆筒形容器,主要功能是储水。
本系统采用的锅炉型号是DZW0.35，其基本参数如表1.1所示：
表1.1DZW0.35参数
名称
单位
参数
额定供热量
MW
0.35
工作压力
MPa
0.7
供水温度
℃
95
回水温度
70
锅炉运输最大运输尺寸（长×
宽×
高）
m
3.84×
2.08×
2.6
锅炉安装外形尺寸（长×
系统实现功能：
（1）能检测锅炉给水和回水的温度和锅炉内部压力；
温度分辨率为0.5度，压力分辨率为0.001MPa；
（2）显示功能：
显示时间、锅炉给水和回水的温度、内部压力等信息；
（3）能现场设定系统时间、锅炉给水和回水温度、压力的上/下限报警值功能；
（4）存储功能：
能存储系统运行进程中，锅炉的运行状态信息；
（5）报警功能：
当锅炉工作状态不正常时，能发出声光报警。
1.2系统总体方案设计
根据题目要求，此系统的总体设计框图如图1.1所示。
图1.1总体设计方框图
本系统主要如下基本模块组成：
控制器模块、温度检测模块、压力检测模块、报警模块、显示模块和数据存储模块。
温度检测模块对锅炉的给水和回水温度进行检测；
压力检测模块对锅炉内部压力进行检测；
报警模块，当锅炉的温度、压力超出设定的范围时，发出声光报警信号；
显示模块主要用于显示系统时间、锅炉运行状态、温度、压力等信息；
控制器模块对锅炉的给水和回水温度、内部压力进行检测及处理，控制液晶显示器显示相关数据及控制声光报警等功能；
输入模块采用4×
4矩阵式键盘能现场设定锅炉给水和回水温度、内部压力的上/下限值及修改系统时间等功能。
1.3基本模块方案选择与论证
1.3.1处理器的选择与论证
方案一：
采用ATMEL公司的AT89S52单片机作为系统的控制器。
AT89S52有40个引脚、32个独立的I/O口、二个外部中断、三个定时/计数器、看门狗功能。
单片机的算术运算功能强、软件编程灵活、可用软件较简单地实现各种算法和逻辑控制，并且由于其成本低、体积小、技术成熟和功耗小等优点，被广泛使用。
且技术比较成熟，开发过程中可以利用的资源和工具丰富。
但采用ATMEL公司的AT89S52单片机，运行速度相对来说比较慢，限制了对锅炉相关参数检测的速度，不能及时地反应锅炉的运行状态，此外采用单片机还需要外接A/D转换芯片对温度、压力传感器输出的模拟信号进行转换，增加了系统硬件设计的难度。
方案二：
采用32位ARM9处理器S3C2410。
S3C2410采用了ARM920T的内核，0.13um的CMOS标准宏单元和存储器单元。
其低功耗，简单，优雅，且全静态设计特别适合于对成本和功率敏感型的应用。
它采用了新的总线架构AdvancedMicrocontrollerBusArchitecture（AMBA）。
S3C2410的杰出的特点是其核心处理器（CPU），是一个由AdvancedRISCMachines有限公司设计的16/32位ARM920T的RISC处理器。
ARM920T实现了MMU，AMBABUS和Harvard高速缓冲体系结构。
这一结构具有独立的16KB指令Cache和16KB数据Cache。
每个都是由具有8字长的行组成。
通过提供一套完整的通用系统外设，S3C2410减少整体系统成本和无需配置额外的组件。
S3C2410采用1.2V内核供电，1.8V/2.5V/3.3V存储器供电，3.3V外部I/O口供电，具备16KB的I-Cache和16KBDCache/MMU微处理器，内部集成LCD控制器（最大支持4K色STN和256K色TFT）提供1通道LCD专用DMA；
4通道DMA并有外部请求引脚；
3通道UART（IrDA1.0,64字节TxFIFO和64字节RxFIFO）；
4通道PWM定时器和1通道内部定时器/看门狗定时器；
8通道10比特ADC和触摸屏接口，具有日历功能的RTC；
130个通用I/O口和24通道外部中断源；
具有普通，慢速，空闲和掉电四种工作模式；
具有PLL片上时钟发生器。
基于题目要求和上述分析，此系统采用ARM9微处理器S3C2410。
1.3.2显示屏的选择与论证
LCD为英文LiquidCrystalDisplay的缩写，即液晶显示器，是一种数字显示技术，可以通过液晶和彩色过滤器过滤光源，在平面面板上产生图象。
液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。
随着科技的发展，液晶显示模块的应用前景将更加广阔。
方案一：
采用液晶显示器RT12864M。
采用汉字图形点阵液晶显示器RT12864M显示方案，RT12864M汉字图形点阵液晶显示模块，可显示黑白汉字及图形。
一次能同时显示32个汉字或64个字符，供电电源为3.3V~+5V（内置升压电路，无需负压），能采用并行和串行两种通信方式。
并有光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等功能。
采用NEC3.5寸真彩色显示屏。
NEC3.5寸真彩色显示屏NL2432HC22-40A，不但可通过增加背光数量以及穿透荧屏反射来增强亮度，而且这种半反射式技术提供的亮度将超越其他任何类似的液晶面板，在户内外明亮条件下也可显示“清晰生动”的色彩。
NL2432HC22-40A液晶显示屏被用于PDA或便携GPS终端等手持设备。
亮度可达到220cdpm2，比目前市面上的“半穿透”式液晶屏提高130%。
新型液晶面板拥有150：
1的对比率，15%的反射率标准也两倍于现在手持设备所使用的液晶面板。
另外NEC采用了其称之为“超级反射自然光线TFT”技术将提供高于现存3.5英寸液晶面板10%的亮度，而且还增加了DC电源变流器和时间控制器，以减少设备成本。
由于S3C2410控制器自带液晶驱动模块，因此本系统采用NEC3.5寸液晶显示器方案。
1.3.3温度传感器的选择与论证
根据系统要求，锅炉给水和回水温度的额定工作温度分别为95℃和70℃，根据仪表使用要求，仪表测量的上限值要比测量值高出1/3左右，因此测量给水温度的传感器测量上限值需大于140℃，测量回水温度的传感器测量上限值需大于105℃。
此外，本系统是测量液体水的温度，所以选择温度检测传感器时还要考虑其是否具有防水性。
图1.1DS18B20外观图
表1.2DS18B20引脚功能
序号
符号
功能
1
GND
地
2
DQ
数据输入/输出脚。
对于单线操作：
漏极开路
3
VDD
电源
方案一：
采用防水型温度传感器DS18B20。
防水型温度传感器DS18B20采用3脚PR35封装，其外观图及引脚功能分别如图1.2、表1.2所示。
DS18B20有独特的单线接口方式，与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯，使用中不需要任何外围元件。
可用数据线供电，电压范围：
3.0—5.5V。
测温范围：
-55—125℃。
固有测温分辨率为0.5℃。
通过编程可实现9—12位的数字读数方式。
用户可自设定非易失性的报警上下限值。
此外DS18B20还有负压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作，其内部结构框图如图1.3所示。
D0
VCC
温度传感器
上限触发TH
下限触发TH
存储器和控制信息量
暂存器
8位CRC产生器具
64位ROM和单线端口
DQ
VCCC
图1.3DS18B20内部结构框图
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