基于单片机的矿热炉弧流检测装置的设计.docx

摘要：在矿热炉冶炼过程中，电极冶炼电流值往往超过几十千安，在采用传统CT测量时会遇到许多问题，如电流值偏大容易产生磁饱和导致测量值线性度不好，测量精度不高；设备本身体积较大且不容易安装以及由于CT二次侧开路而形成危险等。同时由于冶金行业电费等成本持续走高，冶金企业迫切需要降低能耗，使企业节能减排，在各方面的压力下，冶金企业不得不对原料动辄数十吨、容量数十兆伏安的矿热炉进行自动化改造。

在本课题设计了一种基于单片机的矿热炉弧流检测装置。首先使用罗氏线圈传感器测量出矿热炉的电流，并经过多路采集模块矢量求和，产生的4-20mA模拟电流经过电流转电压模块转换成模拟电压信号，经过A/D转换模块，把模拟电压信号转换成单片机可以识别的数字电压信号，经过单片机的计算，把电流值实时显示在LCD1602液晶显示模块上。

本装置可以及时有效的测量矿热炉的电流并加以控制。研究本课题在提高生产效率，节约人工成本和保护环境节能减排方面具有重要的现实意义，是一次大胆有力的尝试。

关键词：矿热炉；罗氏线圈；单片机；PCF8591A/D转换

目录

摘要

ABSTRACT

1. 绪论-1

1.1 课题研究背景-1

1.2 国内外研究现状-1

1.2.1 国内研究现状-1

1.2.2 国外研究现状-1

1.3 本课题研究的意义-2

1.4  本论文的研究内容-2

2. 矿热炉二次短网的描述-4

2.1 矿热炉冶炼原理、方法-4

2.2 测量二次电流的几种方法-6

2.3 用罗氏线圈测量二次电流-7

2.3.1 罗氏线圈的发展历史、测量原理、优点-7

2.3.2 罗氏线圈积分器的设计-8

3.最小单片机系统的硬件设计-11

3.1 Altium Designer 的介绍-11

3.2 硬件设备介绍-12

3.2.1单片机模块-12

3.2.2 4-20mA转0-3.3V模块-13

3.2.3 LCD1602液晶显示模块-13

3.2.4 A/D转换模块PCF8591-14

3.2.5 多路模拟开关模块-15

3.3 硬件电路设计-16

3.3.1 硬件原理图的设计-16

3.3.2 电源电路设计-17

3.3.3 液晶LCD1602电路设计-17

3.3.4 电流转电压电路和AD检测电路设计-18

3.3.5 晶振电路的设计-18

4.最小单片机系统的软件设计-20

4.1 软件介绍-20

4.1.1 Keil uVision2集成开发环境-20

4.1.2 STC_ISP烧录软件-20

4.2 软件设计要求-20

4.3 源程序-21

4.3.1单片机主程序-21

4.3.2 LCD1602程序-23

5. 实验结果的分析-29

5.1 系统实现的功能-29

5.2 遇到的问题及解决方法-31

6.总结与展望-33

6.1总结-33

6.2未来的工作展望-33

致 谢-34

参考文献-35