氨冷卻器出口溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).doc

本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 智能儀器原理與設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)（論文） 題目： 微型衡壓供水控制器 院（系）： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 起止時(shí)間： 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院（系）： 教研室：學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí)設(shè)計(jì)題目微型衡壓供水控制器課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一款微型衡壓供水控制器，可應(yīng)根據(jù)用戶需求設(shè)定管道壓力，當(dāng)管道壓力低于設(shè)定值時(shí)，增加管道上的壓力泵數(shù)量，當(dāng)壓力高于設(shè)定值時(shí)，減少管道上壓力泵的數(shù)量，同時(shí)系統(tǒng)可以顯示當(dāng)前時(shí)間。設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1、檢測(cè)管道上的壓力，選擇相應(yīng)傳感器，設(shè)計(jì)相應(yīng)電路；2、預(yù)設(shè)管道上有4個(gè)的壓力泵；3、系統(tǒng)能夠提供當(dāng)前時(shí)間；4、設(shè)計(jì)4個(gè)按鍵，用于設(shè)置相應(yīng)參數(shù)；5、采用1602液晶顯示器分別顯示壓力設(shè)定值、當(dāng)前管道壓力和系統(tǒng)時(shí)間。6、對(duì)測(cè)試的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；7、完成任務(wù)書(shū)的編寫（包括：摘要、緒論、方案論證、硬件電路設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、參數(shù)分析、總結(jié)、參考文獻(xiàn)等幾部分），字?jǐn)?shù)應(yīng)在4000字以上；8、盡可能降低設(shè)計(jì)中的硬件成本。參數(shù)指標(biāo)1、壓力檢測(cè)范圍：0.1mpa0.5mpa，檢測(cè)精度0.01mpa；2、壓力泵選用220v/3kw。工作計(jì)劃1、布置任務(wù)，查閱資料，理解掌握系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。（2天）2、確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，選擇控制核心和外圍器件。（1天）3、確定硬件電路。（1天）4、按系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件流程，并編寫程序。（3天）5、上機(jī)調(diào)試、修改程序、答辯。（2天）6、撰寫、打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（1天）指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)平時(shí)： 論文質(zhì)量： 答辯： 指導(dǎo)教師簽字： 總成績(jī)： 年 月 日注：成績(jī)：平時(shí)20%、論文質(zhì)量60%、答辯20%，以百分制計(jì)算 摘要恒壓供水是指在供水管網(wǎng)中用水量發(fā)生變化時(shí)，出口壓力保持不變的供水方式，供水壓力值是根據(jù)用戶需求確定的。 針對(duì)本系統(tǒng)水泵多、水泵工作方式多, 要求供水壓力穩(wěn)定等特點(diǎn)，本文利用單片機(jī)、壓力傳感、a/d轉(zhuǎn)換器、d/a轉(zhuǎn)換器、變頻器等器件的有機(jī)組合，設(shè)計(jì)了一種新型恒壓變頻供水自動(dòng)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以at89c51單片機(jī)為核心，通過(guò)單片機(jī)在lcd1602上顯示當(dāng)前時(shí)間、管道當(dāng)前壓力值、壓力設(shè)定值，同時(shí)也通過(guò)單片機(jī)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和水泵的啟動(dòng)個(gè)數(shù)來(lái)改變管道壓力，使供水系統(tǒng)自動(dòng)穩(wěn)于設(shè)定的壓力值。關(guān)鍵字：恒壓供水、壓力設(shè)定值、單片機(jī)、lcd1602 目錄第1章 緒論1第2章 方案論證22.1 方案比較與論證22.2 系統(tǒng)整體方案的確立4第3章 硬件設(shè)計(jì)53.1 單片機(jī)at89c51模塊53.2 水管壓力測(cè)量模塊63.3 按鍵接口模塊63.4 a/d轉(zhuǎn)換模塊73.5 d/a轉(zhuǎn)換模塊83.6 顯示模塊93.7 穩(wěn)壓電源模塊9第4章 軟件設(shè)計(jì)10第5章 誤差分析11第6章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)12附錄14附錄15附錄23 第1章 緒論水已經(jīng)成為中國(guó)21世紀(jì)的熱點(diǎn)問(wèn)題，水有其自然屬性，它既是一種特殊的、不可替換的資源，又是一種可重復(fù)使用、可再生的資源；水又有其經(jīng)濟(jì)和社會(huì)屬性，不僅工業(yè)、農(nóng)業(yè)的發(fā)展要靠水，水更是城市發(fā)展、人民生活的生命線。近年來(lái)，隨著居民區(qū)的不斷擴(kuò)建與改造，樓房層數(shù)的不斷加高，我國(guó)居民用水難問(wèn)題越來(lái)越突出，特別是高層建筑居民，原有的自來(lái)水管網(wǎng)的壓力出現(xiàn)不足，大部分地區(qū)普遍存在著用水高峰期高層供不上水，高層居民經(jīng)常出現(xiàn)用水難問(wèn)題，給生活帶來(lái)極大不便。這種用水難問(wèn)題在大城市表現(xiàn)尤為突出。隨著高層建筑層數(shù)的不斷加高，高層居民經(jīng)常出現(xiàn)用水難問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，本文研制了變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)，該系統(tǒng)是以管網(wǎng)水壓為設(shè)定參數(shù)，通過(guò)控制變頻器的輸出頻率從而自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)(pid)，使供水系統(tǒng)自動(dòng)恒穩(wěn)于設(shè)定的壓力值。即用水量增加時(shí)，頻率升高，水泵轉(zhuǎn)速加快，供水量相應(yīng)增大，當(dāng)用水量超過(guò)一臺(tái)泵的供水量時(shí)，通過(guò)控制器加泵；用水量減少時(shí)，頻率降低，水泵轉(zhuǎn)速減慢，供水量相應(yīng)減小。也就是根據(jù)用水量的大小，由供水控制器控制水泵數(shù)量以及變頻器對(duì)水泵的調(diào)速，來(lái)實(shí)現(xiàn)恒壓供水。同時(shí)達(dá)到供水效率的目的“用多少水，供多少水”。采用該供水系統(tǒng)不需建造高位水箱，水塔,水質(zhì)無(wú)二次污染，是一種理想的現(xiàn)代化建筑供水方案。此外，恒壓供水系統(tǒng)對(duì)于某些上業(yè)或特殊用戶是非常重要的。例如在某些生產(chǎn)過(guò)程中，若自來(lái)水供水因故壓力不足或短時(shí)斷水，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)使產(chǎn)品報(bào)廢和設(shè)備損壞。又如發(fā)生火災(zāi)時(shí)，若供水壓力不足或無(wú)水供應(yīng)，不能迅速滅火，可能引起重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。所以，某些用水區(qū)采用恒壓供水系統(tǒng)，具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。 第2章 方案論證2.1 方案比較與論證方案一整個(gè)系統(tǒng)是以80c196為核心構(gòu)成控制器，將設(shè)定值與壓力反饋值進(jìn)行pid運(yùn)算。系統(tǒng)通過(guò)壓力傳感器將電器部分與泵組聯(lián)系起來(lái)，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。運(yùn)算結(jié)果以0-10v的電壓信號(hào)輸給變頻器，實(shí)現(xiàn)恒壓供水，其原理框圖如圖2.1所示。 圖2.1 方案一原理框圖 方案二整個(gè)系統(tǒng)的具體工作流程為：系統(tǒng)通過(guò)安裝在出水總管上的壓力傳感器，將供水管網(wǎng)的非電量信號(hào)(動(dòng)態(tài)壓力)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，輸入至供水控制器的輸入模塊，信號(hào)經(jīng)單片機(jī)運(yùn)算處理后與設(shè)定的信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，得出偏差值，再經(jīng)過(guò)pid處理得出最佳的運(yùn)行工況參數(shù)，并將其轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，由系統(tǒng)的輸出部分輸出變頻器的頻率設(shè)定值至變頻調(diào)速器，變頻調(diào)速器控制水泵的轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)管網(wǎng)內(nèi)的實(shí)際壓力值趨向于設(shè)定壓力值，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的恒壓供水。對(duì)于多臺(tái)泵調(diào)速的方式，控制器控制泵站投運(yùn)水泵的臺(tái)數(shù)及變量泵的運(yùn)行工況，并實(shí)現(xiàn)對(duì)每臺(tái)水泵根據(jù)cpu指令實(shí)施軟啟動(dòng)、軟切換及變頻運(yùn)行。系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算判定目前是否己達(dá)到設(shè)定壓力，決定是否增加或減少水泵。即：當(dāng)一臺(tái)水泵工作頻率達(dá)到最高頻率時(shí)，若管網(wǎng)水壓仍達(dá)不到預(yù)設(shè)水壓，則將啟動(dòng)下一臺(tái)水泵，直至滿足設(shè)定壓力要求為止。反之，若管網(wǎng)水壓大于預(yù)設(shè)水壓，控制器控制變頻器頻率降低，使變頻泵轉(zhuǎn)速降低，當(dāng)頻率低于下限時(shí)自動(dòng)切掉一臺(tái)水泵，始終使管網(wǎng)水壓保待恒定?？傊?，系統(tǒng)可根據(jù)用戶用水量的變化，自動(dòng)確定泵組的水泵的循壞運(yùn)行，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性及供水的質(zhì)量。系統(tǒng)系統(tǒng)由變頻器、控制器、傳感器、四個(gè)水泵電機(jī)及相關(guān)電氣控制設(shè)備集成而成。 泵 變頻器 顯示器d/a轉(zhuǎn)換壓力傳感器a/d轉(zhuǎn)換 at89c51 按鍵 圖2.2 系統(tǒng)原理框圖 方案三由專用變頻器與plc組成的恒壓供水系統(tǒng)，其原理框圖如2.3所示，這類變頻器的功能雖然強(qiáng)一些，但是價(jià)格比通用變頻器卻要高很多。此種類型供水設(shè)備的花費(fèi)不光體現(xiàn)在變頻器上，還體現(xiàn)在plc上，市場(chǎng)上plc的價(jià)格也要高于單片機(jī)的價(jià)格。使其工作時(shí)需要專業(yè)人員通過(guò)變頻器的控制面板，在變頻器的pid選項(xiàng)中選擇合適的pid參數(shù)，再經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試校正，設(shè)備才可以正常運(yùn)行。整個(gè)操作過(guò)程都必須有專業(yè)人員的界入。因此，通用性不好，這是這種變頻恒壓供水方案的另外一個(gè)缺點(diǎn)。綜上所述，其有下面兩個(gè)缺點(diǎn)。1價(jià)格比較昂貴，不適合小型用戶的使用。2調(diào)試不方便，需要專業(yè)人事到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)試，這也增加了人力的投入資本。 圖2.3 方案三原理框圖2.2 系統(tǒng)整體方案的確立 根據(jù)以上三個(gè)方案的比較論證，本文將采用方案二，其原理框圖如圖2.2所示。方案二采用壓力傳感器反饋電壓信號(hào)（0-5v）至變頻器中央處理器(mcu)，經(jīng)pid控制組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。其輸出頻率的大小由作用mcu處理器控制，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速自動(dòng)增加或降低；當(dāng)變頻主電機(jī)由變頻器拖動(dòng)運(yùn)行至最大頻率，壓力如還不能達(dá)到設(shè)定的壓力值，則mcu自動(dòng)啟動(dòng)定頻副電機(jī)，以期保持供水壓力恒定。這樣不但減小了電動(dòng)機(jī)的無(wú)功功率，而且提高了水泵的工作效率，節(jié)約了能源。采用變頻控制方式；其操作方便，無(wú)須手動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)水閥門；啟動(dòng)噪音低，由于啟動(dòng)電流很小，減小了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，保護(hù)了用電設(shè)備。而且其系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，并且系統(tǒng)價(jià)格相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較便宜，所以本次設(shè)計(jì)將采用方案二。 針對(duì)該系統(tǒng)要求測(cè)量管道壓力，所以需要壓力傳感器，壓力傳感器作為檢測(cè)壓力元件,安裝在管網(wǎng)中，用來(lái)檢測(cè)管網(wǎng)壓力的高低。由于本文要求壓力檢測(cè)范圍為0.1mpa0.5mpa，檢測(cè)精度0.01mpa，所以本系統(tǒng)選用量程為00.8mpa，輸出420ma標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)的如圖2.4所示的cyyb-120系列壓力變送器。 圖2.4 cyyb-120壓力傳感器 第3章 硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)主要分為7個(gè)單元模塊，它們分別是：?jiǎn)纹瑱C(jī)at89c51、水管壓力測(cè)量模塊、按鍵接口模塊、a/d轉(zhuǎn)換模塊、d/a轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊、穩(wěn)壓電源模塊。3.1 單片機(jī)at89c51模塊at89c51是美國(guó)atmel公司生產(chǎn)的低電壓，高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4kbytes的可反復(fù)察寫的只讀程序存儲(chǔ)器和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)生產(chǎn)，兼容mcs-51的指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（cpu）和flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大。at89c51引腳圖如圖3.1所示： 圖3.1 at89c51引腳圖單片機(jī)中的時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在惟一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作 。該時(shí)鐘電路由兩個(gè)電容和一個(gè)晶體振蕩器組成。x1是接外部晶體管的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。輸出端為引腳x2，在芯片的外部通過(guò)這兩個(gè)引腳接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。單片機(jī)工作的速度是由時(shí)鐘電路提供的。在單片機(jī)的xtal1和xtal2兩個(gè)引腳間，接一只晶振及兩只電容就構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘電路。電路中的器件選擇可以通過(guò)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)確定，也可以參考一些典型電路的參數(shù)。電路中電容c1和c2對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用，通常的取值范圍3010pf；石英晶體選擇6mhz或12mhz都可以。其結(jié)果只是機(jī)器周期時(shí)間不同，影響記數(shù)器的記數(shù)初值和運(yùn)算速度。3.2 水管壓力測(cè)量模塊 圖3.2 水管壓力測(cè)量電路要測(cè)量出水管的電壓就需要壓力傳感器。本次設(shè)計(jì)采用壓電傳感器來(lái)測(cè)量水管壓力。壓阻式傳感器是利用晶體的壓阻效應(yīng)制成的傳感器。當(dāng)它受到壓力作用時(shí)，應(yīng)變?cè)碾娮璋l(fā)生變化，從而使輸出電壓發(fā)生變化。一般壓阻式傳感器是在硅膜片上做成四個(gè)等值的電阻的應(yīng)變?cè)?，?gòu)成惠斯特電橋。當(dāng)受到壓力作用時(shí)，一對(duì)橋臂的電阻變大，而另一對(duì)橋臂電阻變小，電橋失去平衡，輸出一個(gè)與壓力成正比的電壓。由于硅壓阻式壓力傳感器的靈敏系數(shù)比金屬應(yīng)變的靈敏系數(shù)大50-100倍，故硅壓阻式壓力傳感器的滿量程輸出可達(dá)幾十毫伏至二百多毫伏，有時(shí)不需要放大就可直接測(cè)量。另外壓阻式傳感器還有易于微型化，測(cè)量范圍寬，頻率響應(yīng)好（可測(cè)幾千赫茲的脈動(dòng)壓力）和精度高等特點(diǎn)。但在使用過(guò)程中，要注意硅壓阻式壓力傳感器對(duì)溫度很敏感，在具體的應(yīng)用電路中要采用溫度補(bǔ)償。目前大多數(shù)硅壓阻式傳感器已將溫度補(bǔ)充電路做在傳感器中，從而使得這類傳感器的溫度系數(shù)小于0.3%的量程。如圖3.2所示。3.3 按鍵接口模塊 本系統(tǒng)采用獨(dú)立式按鍵，獨(dú)立式按鍵的各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵都有一個(gè)輸入線，各按鍵的狀態(tài)互不影響，cpu需對(duì)按鍵狀態(tài)分別檢測(cè)，只適用于按鍵數(shù)量較少的場(chǎng)合。在此電路中，按鍵輸入部分采用低電平有效，上拉電阻保證了按鍵斷開(kāi)時(shí)，i/0口線有確定的電平。如圖3.3所示，電路由4個(gè)按鍵和4個(gè)電阻組成，按鍵分別命名為【啟停鍵】、【設(shè)置鍵】、【增一鍵】和【減一鍵】，共四個(gè)鍵，電阻可以采用9腳排阻（810k）?！締⑼ｆI】功能：?jiǎn)?dòng)/停止，執(zhí)行開(kāi)始自動(dòng)運(yùn)行和停止功能；【設(shè)置鍵】功能：設(shè)置，與【加一鍵】和【減一鍵】鍵配合對(duì)壓力進(jìn)行調(diào)整，開(kāi)始設(shè)置?！驹鲆绘I】鍵功能：+1，與【設(shè)置鍵】鍵配合對(duì)壓力進(jìn)行調(diào)整，【加一鍵】鍵每按下一次則進(jìn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行+1操作?！緶p一鍵】鍵功能：-1，與【設(shè)置鍵】鍵配合對(duì)壓力進(jìn)行調(diào)整，【減一鍵】鍵每按下一次則進(jìn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行-1操作。 圖3.3 按鍵接口電路3.4 a/d轉(zhuǎn)換模塊計(jì)算機(jī)、數(shù)字通訊等數(shù)字系統(tǒng)是處理數(shù)字信號(hào)的電路系統(tǒng)。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，遇到的大都是連續(xù)變化的模擬量，因此，需要一種接口電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)接入單片機(jī)，以便單片機(jī)進(jìn)行pid處理。a/d轉(zhuǎn)換器正是基于這種要求應(yīng)運(yùn)而生的。由于壓力傳感器傳過(guò)來(lái)的信號(hào)為模擬信號(hào)，在接入前要加a/d轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，本次設(shè)計(jì)采用常用的a/d轉(zhuǎn)換芯片adc0809. 如圖3.4所示。 圖3.4 a/d轉(zhuǎn)換電路3.5 d/a轉(zhuǎn)換模塊 d/a轉(zhuǎn)換電路用我們比較熟悉的dac0832來(lái)作，dac0832采用了二次緩沖輸入數(shù)據(jù)方（輸入寄存器及dac寄存器）。它和單片機(jī)的輸出端口連接，將單片機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，只有模擬信號(hào)才能進(jìn)去變頻器改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，其原理圖如圖3.5所示。 圖3.5 d/a轉(zhuǎn)換電路3.6 顯示模塊 1602lcd是指顯示的內(nèi)容為16x2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。通過(guò)單片機(jī)顯示壓力當(dāng)前值，壓力設(shè)定值，當(dāng)前時(shí)間。引腳1vss接電源地，引腳2vdd接電源（+5v)，引腳3vee為對(duì)比調(diào)整電壓，引腳4-14接單片機(jī)p2.0-p2.7、p0.5、p0.6、p0.7端口，其引腳圖如圖3.6所示。 圖3.6 顯示模塊電路 3.7 穩(wěn)壓電源模塊 圖3.7 穩(wěn)壓電源電路大部分的電子電路與電子設(shè)備都需要有一個(gè)穩(wěn)定的直流電源提供能量，而且對(duì)于我們通常所接觸的控制器而言，一般都是利用電網(wǎng)提供的交流電源，經(jīng)過(guò)整流、濾波、穩(wěn)壓后，濾去其不穩(wěn)定的脈動(dòng)、干擾成分，提供一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓，來(lái)使電子電路與電子設(shè)備保持正常的工作。并且，我們目前絕大部分電子電路與電子設(shè)備都是使用線性電源，即通過(guò)降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后提供穩(wěn)定的直流電壓給電子電路及芯片工作的,電路圖如圖3.7所示。 第4章 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)在進(jìn)入初始化后，通過(guò)按鍵接口電路設(shè)置系統(tǒng)的壓力設(shè)定值，利用壓力傳感器測(cè)量管道壓力值并送入單片機(jī)，接著通過(guò)顯示器顯示當(dāng)前的壓力值。送入單片機(jī)的信號(hào)經(jīng)單片機(jī)運(yùn)算后與設(shè)定的壓力值進(jìn)行比較，得出偏差值，再經(jīng)pid調(diào)節(jié)得出控制參數(shù)，送入變頻器中，以控制其輸出頻率的大小，以此改變水泵的電機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)轉(zhuǎn)速加到最大仍不能達(dá)到設(shè)定值，則下一臺(tái)壓力泵啟動(dòng)，直至達(dá)到壓力設(shè)定值。當(dāng)壓力高于設(shè)定值時(shí)，減少壓力泵的數(shù)量，使系統(tǒng)最終達(dá)到恒壓，系統(tǒng)的流程成圖如圖4.1所示。 延時(shí)鍵盤輸入 顯示 開(kāi)始 a/d壓力采集 可變參數(shù)設(shè)置 固定參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)初始化pid控制 變頻器、繼電器判斷及輸出控制信號(hào)輸出 圖4.1 系統(tǒng)流程圖 第5章 誤差分析在本文中，主要有壓力傳感器模塊、a/d轉(zhuǎn)換模塊易產(chǎn)生誤差。1.對(duì)于壓力傳感器，它的誤差來(lái)源主要在以下幾個(gè)方面： （1）零點(diǎn)溫度偏移：它是由溫度變化引起的壓力傳感器零點(diǎn)變化，零點(diǎn)偏移不是可的誤差，因?yàn)槊恳粋€(gè)器件可以向上或向下偏移，溫度變化將引起整個(gè)輸出曲線沿電壓軸向上或向下偏移。 （2）線性誤差;它是在期望壓力范圍傳感器輸出曲線與一標(biāo)定直線的偏差，計(jì)算線性誤差的一個(gè)方法是最小二乘方，它從數(shù)學(xué)上提供對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)的最佳配合直線。2.對(duì)于a/d轉(zhuǎn)換器，它的誤差來(lái)源主要在以下幾個(gè)方面： （1）單片機(jī)的電源電壓vdd：在該a/d轉(zhuǎn)換中，vdd電壓是造成a/d轉(zhuǎn)換誤差的主要原因，如果使vdd電壓精度做到較高，則a/d轉(zhuǎn)換誤差可以做到很小，在vdd電壓精度為0.5%情況下，實(shí)際的a/d轉(zhuǎn)換誤差小于1%。對(duì)于vdd造成的誤差，只能通過(guò)提高vdd電壓精度來(lái)解決，它相當(dāng)于a/d轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)電壓 （2）軟件產(chǎn)生的pwm占空比：若用于產(chǎn)生pwm的軟件設(shè)計(jì)不良，會(huì)使存放占空比的寄存器值與實(shí)際輸出的pwm占空比不一致，這會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差。對(duì)于軟件中pwm設(shè)計(jì)不良導(dǎo)致的誤差，可修改軟件進(jìn)行解決，本文提供了用軟件產(chǎn)生pwm的程序流程圖，實(shí)際使用中可按此流程設(shè)計(jì)程序。 （3）rc濾波電路的紋波：在r1、c1取值不當(dāng)?shù)那闆r下，u1處的電壓紋波較大，并且延時(shí)時(shí)間不夠，會(huì)使a/d轉(zhuǎn)換產(chǎn)生誤差，因此r1、c1取值不能太小。 第6章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 通過(guò)這次的設(shè)計(jì)，我基本上掌握了一般的設(shè)計(jì)步驟：首先明確設(shè)計(jì)任務(wù)，以及工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活所要求控制達(dá)到的具體的技術(shù)指標(biāo)；然后通過(guò)討論思考及必要的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)和實(shí)際查閱完成對(duì)總體工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際系統(tǒng)的了解；進(jìn)而要對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)深入的方案論證及聯(lián)系實(shí)際的生產(chǎn)工況、生產(chǎn)條件、企業(yè)經(jīng)濟(jì)等一系列條件，確立自己的設(shè)計(jì)方案；最后就是對(duì)自己確立的方案進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)，包括所用元器件選型，以及控制部分整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)的硬件選型與設(shè)計(jì)。本文用單片機(jī)匯編語(yǔ)言結(jié)合硬件電路，設(shè)計(jì)出以at89c51為核心的恒壓供水控制器，并將數(shù)值pid算法應(yīng)用到恒壓供水控制器中，通過(guò)控制變頻器的輸出頻率從而自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速和電機(jī)的啟動(dòng)個(gè)數(shù)，使供水系統(tǒng)自動(dòng)穩(wěn)定于設(shè)定的壓力值，讓用戶在使用時(shí)更加方便快捷。采用單片機(jī)控制的變頻供水系統(tǒng)具有工作可靠、實(shí)現(xiàn)容易、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，是較理想的控制器。當(dāng)然由于自己能力所限和時(shí)間的緊迫，這個(gè)設(shè)計(jì)還有很多缺陷，無(wú)法應(yīng)用于實(shí)際，在電路設(shè)計(jì)方面也有考慮不足，由于沒(méi)能做出實(shí)物，還無(wú)法對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試。只有在以后的工作中去完善。 參考文獻(xiàn)1 梅麗鳳，王艷秋，汪毓鐸，張軍單片機(jī)原理及接口技術(shù)m北京：北京交通大學(xué) 出版社，2004.92 王曉明.電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制m.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002.63 王曉君，安國(guó)臣mcs-51及兼容單片機(jī)原理與選型m北京：電子工業(yè)出版社，2003.54 盧京潮自動(dòng)控制原理m.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2004.25 吳忠智，吳加林變頻器應(yīng)用手冊(cè)m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.126 何立民mcs-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置及接口技術(shù)m北京：北京航空 航天大學(xué)出版社，1996.97 陳伯時(shí)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)m北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003 78 楊寧單片機(jī)與控制技術(shù)m北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.29 楊振江流行單片機(jī)實(shí)用子程序及應(yīng)用實(shí)例m西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2002.410 胡漢才單片機(jī)原理及其接口技術(shù)m.北京:清華大學(xué)出版社,2004.3 附錄 附錄1)myheadfiles.h#include at89x51.h#define ulong unsigned long#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define off 0x00#define on 0xff#define hi 0xff#define lo 0x00#define free 0xff /空閑，#define autorun 0x40 /自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志#define setwp 0x49 /設(shè)置水管水壓值狀態(tài)標(biāo)志#define keycodeup 0xff#define keycodedw 0xa0#define keycodefree 0xf3#define keycoderun 0x02#define keycodenone 0x02sbit keyup =p04; /各按鍵sbit keydw =p05;sbit keyset =p06;sbit keyrunstop=p07;sbit endacout =p33; /低有效，為低表示dac0832可以接收數(shù)據(jù)sbit enadcin =p32; /高有效，為高表示adc0809可以輸出數(shù)據(jù)sbit startadc=p35; /負(fù)脈沖啟動(dòng)sbit adccomp=p34; /高有效，為低表示轉(zhuǎn)換沒(méi)完成sbit motor1en=p36; sbit motor2en=p37;sbit workled=p04;/static char ledcodetable=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90; /共陽(yáng)極led字型碼static char ledcodetable=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /共陰極led字型碼static char ledseltable=0xf8,0xf1,0xf2,0xf4;/0x08,0x01,0x02,0x04; /led高低位選擇 0x0e,0x0c,0x0a,0x07void init_device(void);/void ledisplay();void bcdtoled(void);void intdatatoled(uint dat);uint sampleadc (void);void outdac(uint dat);void delay(uint time);void keypro(void); /按鍵處理void pidpro(void);2),main.c#include myheadfiles.huchar keycodenew=keycodenone; /按鍵輸入值uchar keycodeold=keycodenone; /按鍵輸入值/bit newkeyin=0; /新按鍵值輸入標(biāo)志uchar ledvalue4=6,1,2,3; /放置各個(gè)led原值碼uchar ledcode4; /放置各個(gè)led字型uint time10ms=0; /用于定時(shí)uchar workstate=free; /系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志uchar tempchar; /全局臨時(shí)變量uint tempint;uchar ledcnp=0; /記錄led點(diǎn)亮位置int waterpctr=150; /控制輸出int waterpnow=60; /當(dāng)前水管內(nèi)的水壓int waterpset=150; /記錄人為設(shè)置的水管目標(biāo)壓強(qiáng)/假定05v 對(duì)應(yīng)水壓0255void main (void)init_device(); intdatatoled(waterpset);/bcdtoled();while(1)/if(time10ms % 50300)=0)if(time10ms % 15)=0) /調(diào)節(jié)按鍵掃瞄處理程序keypro(); /time10ms =20;/workled=workled;switch(workstate)case autorun:motor1en=on; if(time10ms % 10)=0) /調(diào)節(jié)采樣頻率waterpnow=sampleadc();intdatatoled(waterpnow); bcdtoled();pidpro();break;case setwp: /設(shè)置水管水壓值狀態(tài)標(biāo)志intdatatoled(waterpset); bcdtoled();/workstate=autorun; /設(shè)置完就進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行break;case free: motor1en=off; motor2en=off; ledcode0=0x71; /fledcode1=0x70; /rledcode2=0x79; /eledcode3=0x79; /ebreak;default: workstate=free; break; void pidpro(void)if(waterpnow (waterpset/3)motor2en=off; if(waterpnow (waterpset+2) /00功率輸出waterpctr=0; else /變功率輸出-變頻輸出-變化控制電壓waterpctr=waterpset -waterpnow;outdac(waterpctr);void init_device(void)th0=0xd8; /晶振12.0mhz ,設(shè)置為10ms中斷tl0=0xf0;tr0=1;ie0 =1;p0=0; /驅(qū)動(dòng)口預(yù)先置0/p1=0xff; p3=0xff; /按鍵口預(yù)先置1enadcin=off;startadc=lo; ie=0x8a; /允許定時(shí)器0、1中斷 et0=1;void time0_isr (void) interrupt 1tf0=0;/清除中斷標(biāo)志 th0=0xd8; /晶振12.0mhz ,設(shè)置為10ms中斷 tl0=0xf0;/ th0=0xb1; /晶振12.0mhz ,設(shè)置為20ms中斷/ tl0=0xe0;time10ms+; /記錄中斷次數(shù)if(time10ms % 8)=0) /以下驅(qū)動(dòng)led數(shù)據(jù)管 /tempchar=p0 & 0xf0;/tempchar=p0;/ tempchar&=0xf0;/tempchar|=ledseltableledcnp;/p0=tempchar; /選擇要點(diǎn)亮的led位