区域面比较广，范围较大，而且处于运动状态，无法采用直接的方法进行跟踪，只有通过对窑筒体表面温度的测量判断，间接地反应窑内耐火砖和窑皮的基本情况。

窑筒体表面温度的测量采用非接触式的测温设备红外扫描测温仪，既解决了运动目标的测量问题，又满足了测定区域范围比较广的要求。

本系统可以长时间不间断地实时监测窑胴体温度，窑胴体温度经微机分析处理后，能够客观及时地反映窑内状况，帮助窑系统操作人员有效地改善窑的操作，防止窑衬和窑胴体损坏，减少非计划停窑时间，提高回转窑的运转率，保证回转窑安全可靠的运行。

因此窑胴体温度微机监测系统是实现水泥窑经济运行的重要监测设备，它可在定的时间内对回转窑胴体温度信息全面细致的监测与分析遍，使操作人员可以及时全面地了解窑内窑皮耐火砖的状况，对防止窑内窑皮异常状况的进步恶化提供了准确可靠的依据，并及时地跟踪监测显示及报警。

窑胴体表面温度是窑内外多种因素共同作用的结果，且窑胴体温度变化属大惯性滞后变化缓慢，采用快速转角扫描式对窑胴体外表面进行扫描监测与快速线扫描式具有同等效力。

通过监测胴体表面温度窑头内火焰温度及窑内火焰和熟料的状态，实时了解表面温度分布及其变化，经处理分析以后提取出揭示窑内状况的有用信息，指导操作人员及时采取相应措施，是实现窑经济运行的有效技术手段。

系统来源及现状系统来源在水泥生产中，实时监测水泥回转窑内煅烧情况已变得日益重要。

这是因为水泥回转窑内的煅烧情况直接关系到水泥熟料的产量质量原燃料消耗和成本。

过高煅烧温度和过大的热振荡不仅燃料消耗很大，甚至有可能对窑衬造成损害，严重时将伤及窑胴体。

煅烧温度过低会严重影响水泥熟料的质量。

水泥回转窑窑内的热工过程窑衬及窑内物料的变化，从很大程度上综合的间接的反映到了窑体表面所形成的温度场。

利用先进的计算机技术及先进的仪器，对窑体温度进行实时在线监测，控制窑胴体温度，避免热点，及时发现掉砖，避免红窑等事故发生，从而改善回转窑系统的操作，提高回转窑的运转效率，大大减少不正常窑况出现的频率，延长窑内耐火砖的寿命，减少回转窑维修而增加的时间人工及材料的消耗，提高经济效益。

鉴于此，我们提出对水泥窑胴体温度进行在线监测系统的研究开发。

水泥窑温度监测现状世纪年代以前，国内回转窑的操作工通常根据经验来判断窑胴体温度的高低，如根据窑外淋水蒸发情况或根据扫帚把在胭体表面扫过时冒烟的情况或根据人体对窑辐射热浪的感觉来判断窑胭体温度的高低。

世纪年代末，我国实行改革开放政策，通过引进国外先进技术和成套设各，先后建设了几个大型现代化水泥厂，促进了水泥生产过程自动控制技术的发展。

此时，国内出现了采用往复直线移动扫描方式测温，以模拟仪表和记录仪为显示记录窑胴体温度。

这类监测系统存在如下缺点扫描速度太慢，易造成漏检，附属设备多，系统可靠性低且仅用模拟仪表对温度和位置信号的瞬时值作单的显示，信息量小，反映的窑内状况欠全面与直观，预报不够及时。

八十年代初，我国陆续引进先进生产工艺和成套装备，窑胴体温度在线监测设备也随之引进，自此，窑胴体温度在线监测技术开始应用于我国水泥工业。

通过消化吸收引进技术，我国相继推出了几种型号的国产化窑胴体温度检测系统，型窑胴体温度检测系统是国产化检测系统中比较有代表性的种，该系统采用往复直线移动扫描工作方式，以模拟仪表和记录仪作为二次仪表，对温度和位置信号作显示与记录。

该系统有两个明显的缺点是扫描速度太慢，测温头形成的检测靶面在扫描过程中不能完全覆盖烧成带胴体表面，造成漏检，且附属设备多，故障率高，降低了系统的可靠性，也降低了系统的性能价格比二是仅用模拟仪表对温度和位置信号作单的瞬时值显示，提供的信息量小，反映的窑内状况欠全面与直观，预报不够及时，在定程度上妨碍了操作人员对不正常窑况进行及时而有效的干预。

另种比较有代表性的检测系统采用步进摆角扫描工作方式，以单片机对检测所获的数据进行采集和处理，再对温度及段面作多元数字显示。

这类系统的扫描速度和可靠性都有所提高，但提供的信息量仍较小。

进入世纪年代，国内自行研制开发快速线扫描式窑服体温度监测系统。

早期，采用步进扫描方式监测，由于扫描速度及数据处理速度较慢，般需要在窑转儿周后，才能获得整个窑体表面完整的温度信息，实时性较差，且扫描面积较大，测温精度不高，系统软件是系统。

接着，研制出了快速线扫描方式监测系统，红外辐射测温探头引进美国雷泰德国凯乐等生产红外测温仪的原装产品，其扫描速度及数据处理速度均大幅提升，般均可在窑转周后就可获得整个窑胴体表面完整的温度信息，基本可实现实时性温度监测，扫描面积较小，测温精度提高，应用软件功能进计的整个系统运行的根本。

整个系统中需电源，供电使用线性电源，即采用系列三端稳压器件，由于变压器体积较大，不方便焊接在电路上，采用外接变压器。

电路如图所示。

图电源电路图本章小结本章内容详细地分析系统硬件电路，良好的硬件是保证系统正常工作的基础。

整个硬件系统由步进电机驱动控制电路红外测温部分前置放大电路单片机最小系统等组成。

系统选用系统的，保证了系统高速稳定运行单片机内置用来转换采集来的温度信号。

第章系统软件设计当硬件基本定型后，软件的功能也就基本定下来了。

从软件的功能不同可分为两大类是监控软件主程序，它是整个控制系统的核心，专门用来协调各执行模块和操作者的关系。

二是执行软件子程序，它是用来完成各种实质性的功能如转换状态显示通讯等。

每个执行软件也就是个小的功能执行模块。

单片机主程序上电复位后，系统先执行各初始化程序，如外部振荡器初始化程序，初始化程序，串口初始化程序等，然后调用各功能子程序，如按键控制子程序等。

接下来单片机通过发送和接收命令字来执行相应的采集计算通信操作。

单片机主程序部分的流程图如图所示。

各部分程序初始化为便于阅读和今后程序的升级，本设计所编写程序采用模块化程序编程方式，采用这种编程方法，大大地减少了程序长度，而且便于阅读和理解，使程序看起来更简洁。

初始化程序包括外部振荡器的初始化，数据交叉开关通用口的初始化，串口的初始化等。

下面介绍各部分初始化的设置。

振荡器初始化有个内部振荡器和个外部振荡器驱动电路，每个驱动电路都能产生系统时钟。

在复位后从内部振荡器启动，内部振荡器的启动时瞬间完成的。

当复位引脚为低电平时，两个振荡器都被禁止。

可以从内部振荡禁止看门狗定时器初始化振荡器初始化数据交叉开关和通用口初始化串口初始化定时器溢出作为的采样率初始化扫描头认证等待转换和处理结果等待上位机发送命令发送扫描数据开始图主程序流程图器或外部振荡器运行，可以使用寄存器中的位在两个振荡器之间切换。

考虑到要进行高速的串口通信，所以本设计选用外部振荡器，使用的晶振作为时钟源。

振荡器初始化的流程图如图所示。

图振荡器初始化流程图数据交叉开关设置及初始化具有标准兼容的端口。

有些端口在些器件中没有引出脚，没有引出脚的端口可用作通用寄存器。

端口的工作情况与标准相似，但有些改进。

由于本设计中用到了端口和。

需对这些端口进行设置，具体设置如下允许，允许交叉开关和弱上拉，设置端口为推挽输出。

交叉开关和通用口初始化流程图如图所示。

定义延时计数器开始启动外部振荡器等待外部振荡器起振等待晶体振荡器稳定选择外部振荡器为系统时钟允许时钟丢失检测器结束允许串口开始允许交叉开关和弱上拉图口配置流程图定时器设置及程序初始化本设计中用定时器的溢出率作为的采样速率。

其设置如下配置定时器为自动重装载方式，不产生中断信号，使用系统时钟作为时钟源。

定时器的初始化程序流程图如图所示。

停止定时器清除开始开始重置载禁止定时器中断启动定时器图定时器初始化流程图设置及程序初始化配置使用定时器溢出转换启动信号，转换结束时产生中断，使用右对齐输出方式。

选择作为多路选择器的输入，设置增益为。

的初始化程序流程图如图。

禁止开始溢出启动转换选择输出数据右对齐允许内部图初始化流程图定时器设置及程序初始化设计中配置定时器的溢出产生脉冲信号作为步进电机的控制脉冲，其设置如下定义定时器为方式，位计时方式，开启定时器中断。

定时器初始化流程图如图。

定时器高低位置值设置定时器为工作方式开始允许定时器运行图定时器初始化流程图各功能程序主程序完成各程序初始化后，调用各功能子程序，这些功能子程序完成采样和转换横向扫描数据同步等功能。

下面将详细介绍这些功能子程序。

中断服务子程序转换结束中断服务程序，在此取采样值并保存到全局数组中，然后更新局部采样计数器，当达到采样计数值时，禁止结束中断，并置。

中断服务子程序流程图如图所示。

定义采样计数器开始清除转换结束标志读和存储值更新采样计数器采集完串口通信根据上下位机通信协议，先进行扫描头认证，即上位机发送扫描头认证命令，下位机回复扫描头的，然后下位机等待上位机发送数据命令，当下位机收到上位机的发送数据命令，下位机将采集到的数据发送给上位机。

上下机通信程序的流程图如图所示。

图中断服务子程序流程图端口使能禁止发送允许接收等待上位机扫描头认证命令认证命令初始化串口定时器设置开始图串口通信流程图横向数据同步子程序为解决下位机送至上位机的温度数据保持同步，即每组扫描数据是回转窑窑头至窑尾的直线数据。

就必须对转换后的数据进行处理。

解决此问题的方法如下对每组经转换后的数都与红外黑体进行比较，若第组数据不等于红外黑体转入子程序执行，不断查询转换后的数值，将非红外黑体的个数据存入数组中若经查询组数据为等于红外黑体值，则将数值存入数组中，并不断查询转换结果当检测到转换结果等于红外黑体数值是完成数组的数值存储，并将下面的非红外黑体数值存入数组中。

串口发送时，每次都先放松数组中的数值，然后再发送数组中的值，这样便完成了横向数据的同步问题。

横向数据同步子程序流程图如图所示。

读每组转换结果开始图横向数据同步流程图本章小结本章详细地分析了系统的软件程序，包括转换程序，横向数据同步程序，等程序。

为了提高程序的可读性和便于今后程序的升级维护，本设计中的程序编写采用模块化程序设计思路。

单片机性能优越，提高了个中断，本设计中使用了个中断，包括用使用定时器产生转换结束中断这些设置充分地利用了单片机的高性能，也使程序显得更为简洁。

第章系统调试系统设计制作完成后需对整体系统进行调试，以保证系统正常运行，达到设计预期