旋风预热器教研平台的设计与实现
旋风预热器是由旋风筒和连接管道组成的热交换器，广泛应用于新型水泥生产工艺中。它利用水泥回转窑高温尾气来加热水泥生料，兼有预热分解，提高产品质量与节能环保诸多功效。旋风预热器空间内存在复杂的流体动力和热交换过程，这使其成为一个很好的研究对象[1][2]。我们截取实际工程中的五级旋风筒的第一级原型按比例缩小，并针对综合教学实践和科研的需要做了一些改进，构造出一个完整、开放的教研平台。整个系统由旋风预热筒设备、单片机控制系统、调速风机及电加热等执行装置及其上位机管理系统组成，本文对其各组成部分的软硬件设计实现进行了阐述，对其技术特点做了详细说明，最后给出了基于该平台的若干教研成果。
1 教研平台系统的组成
整个教研系统由旋风预热筒设备、单片机控制系统、调速风机及电加热等执行装置及其上位机管理系统组成。旋风预热设备可近似视为底部为锥形，上部为圆柱形的连接体，与实际工程旋风预热筒一致。整个设备由透明有机塑料制成便于试验观测，圆柱形管壁分层分布有诸多小孔，可将根据实验需求可将各类传感器装配其上。调速风机出口通过风管与锥形底部连接，同时在风管处设有电加丝。这些系统中的电信号都接入单片机系统。单片机控制系统是旋风预热教研平台的核心，其硬件框图如图1所示。
大体数据流程为各类传感器信号读入到ADUC841内并在存储器内暂存，同时将信息显示在LCD上。然后通过串口上行将数据上传到上位PC机。同时上位机将控制信息通过串口下行发送到AT89C051，它与同步、检测、技术电路相配合来触发可控硅控制电机转速。
老师希望我们在平台的制作过程中多多动手实践，故在设计平台时所采用的软硬件技术起点基本在本科生能力范围内。
2 单片机控制系统
2.1 ADuC841外围电路设计
整个系统由ADUC841微控制器 [3][4]、LCD显示电路、DAC输出电路、ADC采集电路、 RS232通信电路等组成。主要对旋风筒内的温度，压力、空气流量等信号进行实时检测、并将数据与上传PC机的等功能。下图为ADUC841的接线图。从图上可看到总线连接方案为：采用线选方式与高密度存储芯片62256接驳，即 P0作为地址线时首先接到八进制三态锁存器 74HC573再连接到 62256RAM的低8位地址线上， P2.0-P2.6直接与 62256RAM的高7位地址线相连，同时P2.7连接片选信号以实现其 0000H- 7FFFFH空间的访问。与 LCD及其MAX485的接驳则采用全译码方式，P2口的4，5，6脚作地址线时接到 74LS138的ABC上，译码后用来控制液晶显示器显示与串口通讯。P0口的作数据线时直接和 RAM与LCD的数据线连接。
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