单片机数据采集在冲天炉中的应用.doc资源-CSDN文库

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摘要

本系统以单片机 SST89E564 为核心，设计了一个用于对冲天

炉中温度的高精度自动调控和对料位、风压及风量等指标进行检

测并显示的数据采集控制系统。在总结分析数据采集系统的基本

构成、种类及其特点的基础上，本着方便、实用、可靠及经济等

设计原则，详细介绍了将单片机数据采集应用到冲天炉中的具体

实现步骤，设计开发了基于单片机 SST89E564 的数据采集系统。

该系统能够对冲天炉传送过来的四路 1～5V 的模拟量进行采集，

并对其进行监控，以判断冲天炉的当前工作状态是否正常，并在

必要时给出相应的报警信息。此外，该系统配有能实时显示数据

采集结果的 LED 显示器模块同时为了满足数据处理和传输的需

要，系统还留出了串行通信接口，可以通过 RS-232C 总线将采集

到的数据发送到 PC 机显示和处理。数据的运算和处理都是由单

片机 SST89E564 调用不同的多字节浮点数子程序来实现的。本设

计当中，子程序主要有四字节浮点数加法、乘法、除法等。本系

统借助 51 单片机集成开发环境 MedWin 来进行编程和离线仿真，

这使得设计开发过程变得更方便、快捷。

关键词：冲天炉，数据采集，单片机

目录

摘要 ..............................................I

Abstract.............................................II

目录 ............................................III

第一章引言 ..........................................3

第二章数据采集系统的发展概况 ........................5

2.1 数据采集系统的基本概念 ..........................5

2.2 数据采集系统的基本构成 ..........................5

2.3 数据采集系统的种类及其特点 ......................6

2.4 数据采集系统的发展趋势 ..........................8

第三章系统设计方案选择 ..............................9

3.1 方案选择 .........................................9

3.1.1 模数转换电路 ................................9

3.1.2 微控制电路 .................................11

第四章系统硬件原理及设计 ...........................14

4.1 硬件设计的主要步骤 .............................15

4.2 关键器件说明 ...................................16

4.2.1 SST89E564...................................................................................16

4.2.2 ADC0809........................................................................................19

4.2.3 8279...............................................................................................21

4.3 单片机模块电路 .................................22

4.3.1 时钟电路 .....................................................................................23

4.3.2 复位电路 .....................................................................................23

4.3.3 数据存储器电路.......................................................................24

4.3.4 地址分配 .....................................................................................24

4.4 光电隔离电路 ...................................25

4.5 电源电路 .......................................26

4.6 模/数转换电路 ..................................26

4.7 人机交互部分电路 ...............................28

4.7.1 键盘显示接口电路 ..................................................................28

4.7.2 串行通讯接口电路 ..................................................................29

第五章系统软件原理及设计 ...........................30

第一章引言

　　进入 20 世纪 90 代年，随着科技的发展和各行各业的激烈竞

争，铸造业开始采用新技术、新材料和新设备，来增强自身的竞

争能力。冲天炉熔炼控制是获得优质铁水及铸件的必要条件。因

此铸造工作者一直在不懈地研究冲天炉熔炼控制技术，来提高熔

炼控制水平，促进铸造业发展。控制科学产生于本世纪 30 年代，

已经经历了 60 年的发展历程。在上个世纪 40～60 年代，是经典

控制理论发展阶段，但投入使用的较少。在 60～70 年代，由于

计算机技术的发展，为求解高阶微分方程提供了方便，因而出现

了现代控制理论。这两种控制理论都必须建立精确的数学模型。

本世纪 70 年代末，控制技术发展的新方向为“智能控制”，它研

究和模拟人类智能活动及其控制与信息传递过程的规律，研制具

有模仿人的智能控制系统。

目前，世界各国铸铁熔炼仍以冲天炉为主，而且将来很长时

期内仍将广泛地存在。这是因为冲天炉熔炼效率高，生产成本低

和适应性强，能大量使用价格低的废铁、废钢，可以连续生产。

这些优点巩固了它在铸铁熔炼中的地位。多年来全世界各国都在

大力发展冲天炉熔炼技术。

冲天炉由前炉、后炉和送风系统三大部分组成的。后炉是主

体，主要操作有加料口处加燃料于炉体底部，再加入铁料和溶剂，

炉内燃料燃烧，并从风口处向炉内送风等。燃烧产生的热量使铁

料融化成铁水。前炉是用于盛放铁水的，并可开炉出铁。后炉的

铁水是通过“过桥”流入前炉的。若要提高铸件质量，铁水的温

度是一个关键的因素，为了能做到对温度的调控，需要对料位、

风压及风量等指标进行实时的检测和控制，这就需要把这些连续

变化的物理量变成相应的数字量送入计算机内进行加工，处理；

反之，也需要将计算机计算结果的数字量转为连续变化的模拟量，

用以控制，调节相对应的执行机构，实现对被控对象的控制，这

就需要用到数据采集系统。

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