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锅炉炉膛多点温度监测系统设计实习报告

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2020年4月19日
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700℃~1000℃温区多点温度监测系统设计

前言
温度的精确测量是工业生产领域中的一个经典课题，在温度检测系统中，特别是智能仪表中，测量变换电路起着非常重要的作用。
在很多的工厂如炼钢厂、炼铝厂等车间有很多锅炉。如果锅炉的控制设备简陋，控制技术落后就会造成燃料的大量浪费，而且严重污染空气，也不利于安全生产。于是就需要实时采集到不同区域的温度值，实现动态监测，从而有效地控制炉膛温度以减少安全事故的发生。
多路温度检测系统以8051单片机系统为核心，能对多点的温度进行实时控制巡检。各检测单元（从机）能独立完成各自功能，根据主控机的指令对温度进行实时或定时采集，测量结果不但能在本地储存，显示，而且能够利用单片机串行口，经过RS-485总线及通信协议将采集的数据传送到主控机，进行进一步的分析，存档，处理和研究。
在2个星期的实习设计中，我们从画电路开始一直到最后的答辩都是自己动手完成的，涉及到很多的知识。无论是在课本的学习中所学到的还是在其它的资料中所参考得到，都要把它变成自己的知识加以巩固和学习，从而达到实习的初衷。

一、实习目的
1、本次实习主要是设计《700℃~1000℃温区多点温度监测系统》。
2、从设计课题入手巩固我们对Protel，STC，keil uvision等软件的使用
3、将强我们自学的能力，遇到不会的问题要善于询问或者自己上网查找资料。
4、了解课题的原理，学会看芯片说明书，弄清所要用到的芯片的特性和使用方法。
5、培养我们的合作精神，要分配好每个人的任务，小组成员要齐心协力才能更好地完成课题设计。
6、进一步了解电气行业的发展前景。

二、实习时间：
.09.08— .09.21

三、实习地点：
淮南师范学院泉山校区机电实训中心

四、实习单位：

五、实习内容：
设计《700℃~1000℃温区多点温度监测系统》。
1、485多点温度监测系统的设计要求
（1）、系统采集端对测点温度进行采集，并将采集到的温度电压信号转换为数字信号，传送给数据处理端。
（2）、处理端将处理后的信号传输到主机端
（3）、主机的大数码管对温度进行实时显示，用户可根据需求选择显示模式查看各测点温度。
2、系统结构介绍

图一系统设计框图
3、设计步骤
主机模块

图二 主机实物图
1、主机模块主要是对信号进行集成处理，起到总控制作用，同时显示实时监控的数据
2、该模块主要部件有单片机，max232芯片，max485芯片，lcd12864和警报系统。
3、MAX485接口芯片是一种RS－485芯片，每个器件中都具有一个驱动器和一个接收器，能够用于数据的接受和传输。本系统的处理端和主机模块均含有该芯片，这两个模块就在RS-485通信协议下进行数据传输。
4、MAX232芯片主要应用于串行通信电路模块中，该芯片主要功能是实现电平之间转换，它能够将RS232电平转化为TTL电平（5V）。因为传输数据时电脑的输出电压很高（12V），如果直接与单片机相连会烧毁单片机，因此需要MAX232实现电平转换，保证单片机正常通信。
5、本系统使用的RS－485协议是针对远距离、高灵敏度、多点通讯制定的标准。

图三 主机模块原理图
采集端模块

图四A/D转换器

图五 数据处理器
1、 485多点端温度检测系统的从机系统是由模数转换器和数据处理模块构成。
2、采集端主要用于各测试点的温度采集
3、数据处理模块用于与主机间的数据传输
4、从机系统主要部件有单片机，max232，max485、max6675和K型热电偶
5、本系统采用K型热电偶作为传感器，它能够直接测量各种生产中从0℃到1300℃范围的液体蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。
6、max6675是温度采集端的核心，它是K型热电偶串行模数转换器，能独立完成信号放大、A/D转换等功能，大大简化了热电偶测量智能装置的软硬件设计。本系统中，max6675将热电偶采集到的温度电压信号转换为数字信号，处理后经过max485芯片在RS-485通信协议下传送给主机。

图六 max6675芯片原理图

图七 采集端原理图
系统外设
1、485多点端采集系统的外设有：大数码管和语音报警系统。
2、数码管显示的内容有各测点的温度值、最高温度值和最低温度值，用户可根据各自需求经过按键单独显示各锅炉的温度。
3、警报器外接语音系统，当温度超出系统可测范围时，系统就会发出报警声

算法流程图

图八 算法流程
系统测试

表1 系统测试

成果展示

图九 系统实物图
六、 实习总结
系统的设计是从画原理图开始，俗话说“万事开头难”，没想到开头了以后更难……整个实习过程出现了很多问题，比如说画PCB板的时候经常将器件放错位置，焊电路板时居然还有人会把芯片直接焊在电路板上，虽然错误很低级，可是老师还是很耐心地给我们指导，最终我们艰难地完成了课题的设计，并对所用芯片功能有了一定的了解。
经过两个星期的实习我学到了很多专业知识，同时也发现了自己的很多不足之处。实习的心得体会有以下几点：
(1)经过这次设计使我把平时所学的理论知识在得到了应用，使我对这些知识得到了巩固。
(2)经过查资料也学会了很多在课堂上没学到的很多东西，使我的自学能力得到了提高。
(3)在即将进入工作岗位前经过这次实习让我先熟悉了以后工作中将会遇到的一些东西，这使我在以后的工作中遇到这些东西时能够得心应手而不会感觉到无从下手。能使我更有竞争力，不会在以后工作中被淘汰.提高了我的思维设计能力，深刻的是我对电子设计更进一步的美好印象。
(4)经过这次毕实习增长了知识面，学会了怎样把很多独立的东西结合起来用，结合起来设计成一个系统。更好的是学会了全面的思考问题，总结问题，解决问题。