7、毕设论文

第一章 引言

集中供热具有节约能源，供热高效，减小污染等优点，是城镇供热系统的发展方向之一[1]。随着人们生活水平的提高，人们对其所居住的环境也越来越重视，在北方以锅炉房为中心的供热系统极为普遍，城市集中供热规模逐年扩大，对供热管理水平的要求也逐年提高。由于城市供热具有管辖范围大，锅炉房坐落地点分散 ,且锅炉型号复杂，发热量大小不等的特点。长期以来，焚火靠人工操作、凭司炉人员的经验调节燃烧工况；设备运行管理靠人工巡查、电话询问，这样不仅投入大、供热效果也不太好，特别是对一些突发的故障由于信息不能迅速反馈，从而影响了正常供热。

为了提高供热质量和设备运行的管理水平，如何对各锅炉房的锅炉运行温度、压力、流量及室内采暖温度等主要物理参数实施24小时不间断的监测，使各锅炉房随时都处于有序可控的状态是非常必要的。

随着我国信息技术的迅猛发展以及供热技术的不断完善，如今已经具备了实现基于 Internet进行远程监控供热运行参数的硬件基础，同时在软件方面实时监测、远程监测等单元技术也有了一定的成果和经验，故而大力发展基于网络的远程监控供热运行参数是当务之急[2]。采用网络远程监控供热系统可方便地对供热站的运行参数进行实时监测、调整和调度；同时它能使运行参数以数字的形式进行显示；另外，它还可以对必要的监测数据进行存档及报表打印等。这不仅大大提高城市集中供热系统的运行管理水平，而且也能达到节约能源的目的。

远程监控是指利用计算机通过网络，实现对远程工业生产的监视和控制。工业生产过程的监控信息接入Internet，在一定条件下就可以通过Internet 监视并控制生产系统和现场设备的运行状态和各种参数，控制者就不必亲临现场，这样能够节省大量的人力物力[3]。管理人员可以监视远程生产运行情况，根据经营需要及时发出调度指令；研究机构可以方便地利用本地丰富的软硬件资源对远程对象进行高级过程控制。

我们知道，在现代工业自动化控制中，单片机的应用越来越广泛，随着应用范围的扩大和解决问题的需要，对某些数据需要进行复杂的处理。由于单片机的运算功能较差，借助PC机来进行数据的处理已经显得尤为重要。

本设计采用AT89C51单片机作为控制单元，对来自温度传感器的信号进行采集，并把采集到的数据在PC机的显示器的显示屏上进行实时显示，最后发送到远程监控室的PC机上。

系统设计上可以进行8路温度数据采集。但在程序中，只模拟现场3个点温度数据的巡回检测，温度范围0~85摄氏度（温度信号用电位器可调电压模拟）。每15s检测一次，每一路连续检测4次，取其平均值，三路循环显示。然后发送到远程PC机上。

利用AT89C51单片机的串行接口与PC机的串行接口COM1或COM2进行串行通

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信。串行通信是指通信的发送方和接收方之间数据信息的传输是在单根数据线上，以每次一个二进制位移动。它的优点是只需一对传输线进行传送信息，因此成本低，适用于远距离通信，它的缺点是传送速度低。

串行通信有异步通信和同步通信两种基本通信方式。同步通信适用于传送速度高的情况，其硬件复杂。而异步通信是比较常用的传送方式。在异步通信中，数据是一帧一帧传送的，每一串行帧的数据格式由一位起始位，5~8位的数据位，一位奇偶校验位（可省略）和一位停止位四部分组成。在串行通信前，发送方和接收方要约定具体的数据格式和波特率（通信协议）[4]。

目前关于VC++ 6.0和单片机串行通信的实现方法，主要由PC加单片机硬件来完成，

对于没有单片机硬件的条件下无法完成VC++ 6.0和单片机的串行通信试验，因此本文提出了基于VC++ 6.0开发环境，利用MSComm控件和Keil u-Vision2.0 串行窗口相结合实现了VC++ 6.0和单片机串行通信的软件仿真实验。

在本文中，软件部分给出了VC++ 6.0 编写的PC机通信程序和汇编语言编写的单片机通信程序。

温 度 传 感 器单片机数据服务器客户端A/DInternet

图1-1 系统结构框图

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第二章 硬件设计

2.1 硬件系统组成

在计算机实时测控和智能化仪表等应用系统中，常常会遇到从时间到数值都连续变化的物理量，这种连续变化的物理量称为模拟量，如温度、压力、流量、速度等，与此相对应的电信号称为模拟信号，显然，模拟电信号需要转换成离散的数字信号，才能送给计算机进行处理。实现模拟量转换成数字量的器件称为A/D转换器，简称A/D。

A/D转换器是一种能把输入模拟电压或电流变成与它成正比的数字量，即能把被控对象的各种模拟信息变成计算机可以识别的数字信息。A/D转换器种类很多，但从原理上通常可以分为以下四种：计数器式A/D转换器，双积分式A/D转换器，逐次逼近式A/D转换器和并行A/D转换器。

计数器式A/D转换器结构很简单，但转换速度也很慢，所以很少采用。双积分式A/D转换器抗干扰能力强，转换精度也很高，但速度不够理想，常用于数字式测量仪表中。计算机中广泛采用逐次逼近式A/D转换器作为接口电路，它的结构不太复杂，转换速度也高。并行A/D转换器的转换速度最快，但因结构复杂而造价较高，故只用于那些转换速度极高的场合。

ADC(Analog-Digital Converter,模/数转换器)有两大类：一类在电子线路中使用，不带使能控制端；另一类带有使能控制端，可与微机直接接口。ADC0808就是一种8位逐次逼近式A/D转换器，可以和微机直接接口。在本设计中，对转换精度要求不是很高，所以采用ADC0808进行A/D转换。

温度巡回检测系统的A/D转换器件采用8位8通道ADC0808，温度的检测应当是由温度传感器转换成电信号，再经过放大到合适的幅度送A/D转换成数字信号，调试时，可以采用电位器改变电压来模拟输入量。

ADC0808的通道地址线A、B、C与地址低三位相连。CLK由ALE经二分频电路提供。P2.7与WR’、RD’经或非逻辑后连ADC0808的ALE、START、OE，即其地址只有一个（IN0~IN7的地址对应为7FF8H~7FFFH）。当CPU进行读写时，能启动A\\D转换和读取A\\D转换结果。转换结束信号连INT1,可以采用查询或中断方式读取转换结果，本设计采用中断方式来读取。

数据服务器与客户端均直接采用PC机来实现，不再赘述。

51单片机的发送端TXD和接收端RXD通过RS-232与计算机串行口的RXD和TXD引脚相连，其连接方式采用三线零调制解调方式。

硬件系统组成方框图如下：

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模拟量输入 模拟量输入ADC0808ADC0808AT89C51AT89C51PCPCInternetInternetPCPC

图2-1 硬件系统组成方框图

2.2 硬件系统电路图

2.2.1 数据采集模块

本设计采用了ADC0808，将三路模拟量通过A/D转换转换成数字量。单片机与ADC0808的接口通常可以采用查询和中断两种方式。本设计采用中断方式传送数据，EOC线作为CPU的中断请求输入线。CPU响应中断后，应在中断服务程序中使OE线变为高电平，以提取A/D转换后的数字量。最后将数字量送入缓存SBUF，等待PC机的读取。

单片机数据采集电路如下图：

U7A0A1A2A3A4A5A6A787654321232219211820OEA0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11CEOE/VPP2732D0D1D2D3D4D5D6D7910111314151617P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7+5VRV11kRV21kRV31kX1CRYSTALU426272812345Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7256912151619A0A1A2A3A4A5A6A7252423221216IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7ADD AADD BADD CALEVREF(+)VREF(-)ADC0808CLOCKSTARTEOCOUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7OUT81067212019188151417P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0C1100p19U1XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD393837363534333221222324252627281011121314151617P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P0.03P0.14P0.27P0.38P0.413P0.514P0.617P0.718111U3D0D1D2D3D4D5D6D7OELE74LS37318C2100p9XTAL2+5VOE9RSTOE293031PSENALEEA12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51U5:A21374LS02U5:B54674LS022U6:A174LS04DCLKS234U2:AQ51RQ674LS74图2-2 单片机数据采集电路图

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