基于單片機(jī)原理的流量控制裝置

1、數(shù)理與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目： 基于單片機(jī)原理的流量控制裝置 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 日 期： 基于單片機(jī)原理的流量控制裝置設(shè)計(jì) 摘要：本文介紹的是一種以單片機(jī)為中心的流量控制裝置。流量計(jì)測(cè)量流量的大小，并經(jīng)過變送器轉(zhuǎn)化為420 mA的直流電流經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，等待進(jìn)入AT89C52單片機(jī)的內(nèi)部空間，一方面將流量大小送到顯示屏顯示，一方面送入運(yùn)算器。由鍵盤輸入設(shè)定值，計(jì)算偏差量，編寫正確的PID算法并最終得到控制量，由單片機(jī)傳送到輸出接口，經(jīng)D/A變換成電壓，并將電壓送入控制執(zhí)行結(jié)構(gòu)。執(zhí)行組織操控活門開度，從而控制流量大小。本裝

2、置在兩個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)：一是硬件設(shè)計(jì)，二是軟件設(shè)計(jì)。并通過一系列的仿真調(diào)試以及對(duì)裝置的抗干擾性和穩(wěn)定的檢驗(yàn)的方案，證明該裝置滿足穩(wěn)定、精確、快速控制要求。關(guān)鍵詞：流量計(jì)；AT89C52單片機(jī)；PID控制目 錄引言11 緒論21.1設(shè)計(jì)背景21.2海內(nèi)外研究近況及發(fā)展趨勢(shì)21.3研究?jī)?nèi)容32 流量計(jì)42.1 流量計(jì)的分類42.2 流量計(jì)的選型43.單片機(jī)64 裝置硬件設(shè)計(jì)74.1總體設(shè)計(jì)方案74.1.1裝置工作原理74.1.2總體硬件設(shè)計(jì)84.2 主要電路設(shè)計(jì)94.2.1 A/D變換電路94.2.2 鍵盤顯示接口電路114.2.3 D/A變換電路135.裝置軟件的設(shè)計(jì)145.1主程序設(shè)計(jì)145.2

3、A/D轉(zhuǎn)換程序155.3PID程序165.4顯示程序175.5鍵盤程序185.6D/A變換程序196.總結(jié)20致謝21參考文獻(xiàn)22引言據(jù)史書記載很早以前就有人利用堰法測(cè)量流量，并用樹枝、泥土、和石塊對(duì)水量進(jìn)行控制。近現(xiàn)代以來，人類社會(huì)發(fā)展進(jìn)步巨大，經(jīng)過許多科學(xué)家的研究與探索，促使流量的測(cè)量和控制也飛速發(fā)展。當(dāng)代是智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化的時(shí)代。高新技術(shù)的出現(xiàn)離不開信息的全球化傳播，用于測(cè)量和控制的儀表技術(shù)隨著新材料技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新工藝技術(shù)、微機(jī)技術(shù)等高新技術(shù)的提升而獲得快速提升。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的大潮下，如何適應(yīng)時(shí)代發(fā)展，將其他高新技術(shù)與流量與控制結(jié)合起來至關(guān)重要?，F(xiàn)代的新技術(shù)的發(fā)明使流量計(jì)的種類特

4、別多。流量計(jì)有電磁流量計(jì)，有差壓是流量計(jì)，有根據(jù)超聲波的特性而制成的超聲流量計(jì)，有用于液體檢測(cè)的最普遍的渦街流量計(jì)等等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)與流量的檢測(cè)與控制技術(shù)密切相關(guān)，人們?cè)絹碓蕉嗟牟捎脝纹瑱C(jī)對(duì)工業(yè)系統(tǒng)中的流量進(jìn)行測(cè)量與控制。PC機(jī)有著巨大的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與處理功能，而單片機(jī)的小型化，經(jīng)濟(jì)化使它在流量檢測(cè)控制中得到極大的運(yùn)用。計(jì)算機(jī)可以與單片機(jī)直接通信，從而實(shí)現(xiàn)PC機(jī)對(duì)流量的實(shí)時(shí)控制。計(jì)算機(jī)使PID技術(shù)在流量操控領(lǐng)域得到大規(guī)模采用，使控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)更加的精確。總而言之，經(jīng)過許多年的發(fā)展，流量控制系統(tǒng)正朝著多元化的方向發(fā)展，許多的優(yōu)秀的技術(shù)接踵而至，而其中一個(gè)最典型的技術(shù)便是基于單片機(jī)原理

5、的流量控制。本設(shè)計(jì)用單片機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)合自動(dòng)控制技術(shù)用于流量控制裝置。該裝置并能與計(jì)算機(jī)通信。它的優(yōu)點(diǎn)是使測(cè)量更加準(zhǔn)確，控制更加精確，系統(tǒng)更加穩(wěn)定，更加智能并且成本較低，方便生活，適合大規(guī)模生產(chǎn)，對(duì)生產(chǎn)生活具有重大意義。11 緒論1.1設(shè)計(jì)背景流量可以分為兩類，即體積流量和質(zhì)量流量。長(zhǎng)時(shí)間的流量累計(jì)叫做累積流量。工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)流量的測(cè)控有廣泛地需求，一些先進(jìn)的流量測(cè)控方法和儀器儀表技術(shù)相繼出現(xiàn)。流量與壓力、溫度和物位聯(lián)系密切，構(gòu)成了過程控制中重要變量，人們通過這些變量，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視與控制。對(duì)液體流量進(jìn)行精確的測(cè)量和控制是保證生產(chǎn)過程運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)安全、提升產(chǎn)品品質(zhì)、減少物質(zhì)浪費(fèi)、增加經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)、保

6、證科學(xué)管理的基本。流量的測(cè)量和控制是石油、化工、冶金等領(lǐng)域的重要組成部分。流量的測(cè)量是指對(duì)在一定的管道內(nèi)的流體的流量大小進(jìn)行測(cè)量。出于流量檢測(cè)的性和多樣性，流量檢測(cè)的分類方法很多。按檢測(cè)結(jié)果分類：一是體積流量測(cè)量，二是質(zhì)量流量的測(cè)量。依靠被測(cè)流體的溫度，被測(cè)量流體密度，被測(cè)量流體的粘度，環(huán)境壓力，以及測(cè)量產(chǎn)所等，研究合宜的測(cè)量技術(shù)，使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確是流量測(cè)量主要任務(wù)。在工業(yè)過程中，讓一些參量按人的控制而保持有周期的變化的過程稱為過程控制。操控過程冗雜是過程控制主要的特點(diǎn)，通用系統(tǒng)設(shè)計(jì)難，控制方案豐富，定值控制等，儀表結(jié)合被控過程。過程控制的主要任務(wù)是確定控制目標(biāo)，選擇控制量，選擇被控參數(shù)，確定控

7、制方案，設(shè)計(jì)聯(lián)鎖保護(hù)裝置，揀擇控制方法，挑揀執(zhí)行器，安排報(bào)警裝置等。將流量的控制與單片機(jī)結(jié)合意義巨大。20世紀(jì)以來，發(fā)展最迅速的是計(jì)算機(jī)技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使單片機(jī)也得到發(fā)展，現(xiàn)在越來越多的流量控制裝置都采用單片機(jī)技術(shù)。將單片機(jī)運(yùn)用到控制裝置中，使裝置更加的小型化，數(shù)字化，智能化。1.2海內(nèi)外研究近況及發(fā)展趨勢(shì)400年前歐洲的托里拆利對(duì)差壓式流量計(jì)的發(fā)明，標(biāo)志現(xiàn)代流量測(cè)量技術(shù)的開始。之后，許多類型儀表形成自己的雛形。如堰、容積、皮托管、示蹤法、渦輪、靶式流量計(jì)、文丘里管等。20世紀(jì)由于能源計(jì)量、公共生活、過程工業(yè)中流量測(cè)量的方法越來越不滿足人們的要求，儀表技術(shù)得到快速的前進(jìn)，儀表更新?lián)Q代離不

8、開微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展，新型流量計(jì)大量涌現(xiàn)。就目前已有上百種流量計(jì)投向市場(chǎng)。 現(xiàn)代流量測(cè)量的技術(shù)依舊是歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)遙遙領(lǐng)先。我國(guó)從改革開放以來，引進(jìn)技術(shù)，不斷創(chuàng)新，在流量測(cè)控方面有了快速的發(fā)展，但是仍是和西方有差距?，F(xiàn)在中外合資越來越多，會(huì)遇到許多的機(jī)遇，一些技術(shù)也彌補(bǔ)了中國(guó)在流量測(cè)控方面的空缺，中國(guó)在這方面已漸漸成熟。近二十年來計(jì)算機(jī)技術(shù)飛躍發(fā)展，基于計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大運(yùn)算與存儲(chǔ)能力，單片機(jī)也得到發(fā)展，現(xiàn)在越來越多的流量控制裝置都采用單片機(jī)技術(shù)。將計(jì)算機(jī)的RS-432接口與單片機(jī)串行接口連接，進(jìn)行通信，從而進(jìn)行實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的實(shí)時(shí)控制。未來流量控制與單片機(jī)技術(shù)結(jié)合是重要的研究方向

9、。1.3研究?jī)?nèi)容本文研究的是結(jié)合單片機(jī)技術(shù)，本設(shè)計(jì)用單片機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)合自動(dòng)控制技術(shù)用于流量控制裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道內(nèi)流量進(jìn)行控制。系統(tǒng)利用流量傳感器進(jìn)行模擬量采樣，A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入AT89C52單片機(jī)的內(nèi)部空間參與運(yùn)算，通過顯示器對(duì)流量進(jìn)行顯示，得到經(jīng)數(shù)字PID算法的控制量，由單片機(jī)送到到輸出接口，并由D/A輸出模擬電壓，模擬電流供應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)電磁閥運(yùn)動(dòng)，電磁閥的開度決定了流量的大小，開度越大流量越大，開度越小流量越小。 232 流量計(jì)2.1 流量計(jì)的分類1.容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)是采用機(jī)械的特殊構(gòu)造測(cè)量流量，它的種類最多，運(yùn)用的比較多。雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)和橢圓齒輪

10、流量計(jì)等等都屬于容積式流量計(jì)。2.差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)依靠節(jié)流的特性也被稱為節(jié)流式流量計(jì)，依靠管道大小、流體條件及測(cè)件尺寸測(cè)量流量?？芍苯訙y(cè)體積流量，也可間接測(cè)質(zhì)量流量。 3.渦街流量計(jì)內(nèi)部置漩渦發(fā)生體，產(chǎn)生有規(guī)律的漩渦，漩渦頻率與流量成比例，測(cè)量頻率間接測(cè)流量。流體粘度、溫度、壓力、密度等一些誤差不影響直接測(cè)量體積流量。4.超聲流量計(jì)超聲束，也成為超聲脈沖，通過流體對(duì)其的作用來測(cè)量流量的儀表稱為超聲流量計(jì)。根據(jù)超聲波的一些特性，檢測(cè)方法不同，超聲波流量計(jì)種類很多。屬于無阻礙流量計(jì)，且不受流體溫度，密度，物位影響。在工業(yè)大管道中用的很多。5.電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)是依靠法拉弟電磁感應(yīng)定律研制

11、出的用來測(cè)量導(dǎo)電性液態(tài)流體的儀表。電磁流量計(jì)能適應(yīng)高腐蝕高溫環(huán)境。近20年電磁流量在技術(shù)上越來越成熟,取得巨大進(jìn)步。2.2 流量計(jì)的選型流量計(jì)的選型一方面要考慮到被測(cè)量流體的密度，被測(cè)量流體溫度，被測(cè)量流體的粘度，環(huán)境壓力，以及測(cè)量產(chǎn)所等。另外還要考慮到實(shí)際的設(shè)計(jì)要求選用是要數(shù)字式的還是模擬式。渦街流量計(jì)原理：它憑借流體會(huì)發(fā)生震蕩的現(xiàn)象的理論測(cè)量，流體介質(zhì)在管道中通過渦街流量變送器時(shí)，會(huì)在橫置的發(fā)生體上產(chǎn)生漩渦，被測(cè)流體流量與漩渦的出現(xiàn)頻率有關(guān)，一方面同時(shí)與流速有關(guān)，另一方面還與發(fā)生體的寬度有關(guān)。圖2- 1渦街流量計(jì)原理圖F：頻率 單位HZv：平均速度 m/sd：發(fā)聲體寬度 mSt：斯特勞哈爾

12、數(shù)St=F()q=vA渦街流量計(jì)的功能：1、自動(dòng)補(bǔ)償溫壓干擾功能。迅速將非標(biāo)情況的流量換算成標(biāo)準(zhǔn)情況下流量。2、電路設(shè)計(jì)全智能化，數(shù)字化控制，自行補(bǔ)償流體密度干擾誤差。3、補(bǔ)償修正功能、數(shù)字濾波使流量測(cè)量準(zhǔn)確。4、無需外接電源電池供電可連續(xù)工作兩年以上。5、點(diǎn)陣漢字顯示。壓 電 元 件 抗干擾濾波A/D轉(zhuǎn)換隔 離跟蹤濾波隔 離脈沖輸出顯示工程單位組態(tài)狀況微處理器變送器組態(tài)溫度校正自診斷量程調(diào)整D/A轉(zhuǎn)換數(shù)字通信420mA電子線路現(xiàn)場(chǎng)通信器 圖2-2靈巧型渦街流量變送器3.單片機(jī)現(xiàn)今在市場(chǎng)主要的有Cygnal、ATMEL 、PIC、AVR、SIEMENS 、INTEL、PHILIPS等聞名的產(chǎn)商

13、供應(yīng)的數(shù)百個(gè)型號(hào)80C52種類的單片機(jī)。該單片機(jī)的特點(diǎn)是性能價(jià)格比優(yōu)越，集成度高，被廣泛的應(yīng)用在工業(yè)測(cè)量控制領(lǐng)域內(nèi)。圖3- 1AT89C52引腳圖 AT89C52是MCS-51系列單片機(jī)之一，MCS-51是Intel公司生產(chǎn)的單片機(jī)的系列符號(hào)，其所有的不同型號(hào)單片機(jī)是相互兼容的，它們的差異是部分引腳功能不同。AT89C52核心CPU由INTEL公司提供，結(jié)合ATMEL公司FLASH存儲(chǔ)器技術(shù)制造，有穩(wěn)定可靠的性能，內(nèi)部存儲(chǔ)器在程序不太大時(shí)，不必?cái)U(kuò)展外部存儲(chǔ)器，這些對(duì)于追求產(chǎn)品小型化，追求可靠性而言，意義重大。AT89C52技術(shù)優(yōu)勢(shì)是將4K宇節(jié)FLASH和8位多功能CPU組合在一起。由于其集成度

14、高、功能強(qiáng)，ATMEL的89C52深受設(shè)計(jì)者的歡迎，AT89C52占了市場(chǎng)很大份額。AT89C52引腳功能：表3- 1AT89C52引腳列表引腳名稱引腳號(hào)引腳功能P0口3239作為地址總線或數(shù)據(jù)總線P1口18通用I/O口P2口2128I/O口、外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器高8位地址線P3口1017I/O通用口及第三功能（見附錄）Vcc40接5v電源Vss20接數(shù)字地XTAL119外部時(shí)鐘電路輸入端XTAL218時(shí)鐘電路輸出端RST9復(fù)位引腳/VPP31外部程序存儲(chǔ)器訪問控制端、VPP為FLASH變程電壓輸入端ALE/30地址信號(hào)鎖存端。為FLASH編程脈沖輸入端29片外ROM讀選通控制端4 裝置硬件設(shè)計(jì)4.

15、1總體設(shè)計(jì)方案4.1.1裝置工作原理該裝置是對(duì)流量的大小進(jìn)行過程控制，主要從三個(gè)模塊設(shè)計(jì)，主要部分為對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其次對(duì)執(zhí)行器、測(cè)量變送設(shè)計(jì)。裝置原理圖如圖4-1所示。1.渦街流量計(jì)：對(duì)流量進(jìn)行檢測(cè)。并將采集的流量大小轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的模擬電壓。2.伺服電機(jī)：根據(jù)D/A輸出控制電壓經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路的變化直接控制伺服電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，根據(jù)電壓能自動(dòng)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)。3.控制系統(tǒng)：采用單片機(jī)為裝置的控制中心，A/D轉(zhuǎn)換將流量信號(hào)采集，經(jīng)過PID算法，計(jì)算控制量的大小，利用D/A轉(zhuǎn)換將控制量變?yōu)槟M電壓輸出。輸出后直接控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。4.閥門：直接控制流量的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。圖4- 1裝置原理圖4.1.2總體硬件設(shè)計(jì)流量計(jì)測(cè)量

16、流量的大小，并經(jīng)過變送器轉(zhuǎn)化為420 mA的直流電流經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，等待進(jìn)入AT89C52單片機(jī)的內(nèi)部空間，一方面將流量大小送到顯示屏顯示，一方面送入運(yùn)算器。由鍵盤輸入設(shè)定值，計(jì)算偏差量，編寫正確的PID算法并最終得到控制量，由單片機(jī)傳送到輸出接口，經(jīng)D/A變換成電壓，并將電壓送入控制執(zhí)行結(jié)構(gòu)。執(zhí)行部分操控閥門，從而操控流量大小。硬件功能結(jié)構(gòu)如圖4-2所示。AT89C52輸入端口輸出端口A/D鍵盤顯示 接口鍵 盤數(shù)碼管顯示 器D/A電機(jī) 圖4- 2硬件功能結(jié)構(gòu)圖4.2 主要電路設(shè)計(jì)4.2.1 A/D變換電路ADC有兩種類型：一類直接接到電子電路中；另一類可和單片機(jī)直接連接。ADC080

17、9(圖4-3)是一種8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)相連。圖4-3ADC0809引腳圖ADC0809引腳功能如表4-1所示：表4- 1ADC0809引腳功能表引腳名稱引腳號(hào)引腳功能IN0IN715,26,27,288路模擬信號(hào)輸入端D0D78，14，15,1821轉(zhuǎn)換成的數(shù)字量輸出端A,B,C,ALE2225控制8路模擬輸入通道切換OE17輸出允許端START6啟動(dòng)信號(hào)輸入端CLK10時(shí)鐘信號(hào)輸入端VREF(+)VREF(-)12,16基準(zhǔn)電壓輸入端2ADC0809與單片機(jī)的接口電路用指令先選擇一個(gè)模擬通道。單片機(jī)給一個(gè)信號(hào)給START引腳開始轉(zhuǎn)化。發(fā)出EOC（高電平）信號(hào)結(jié)束轉(zhuǎn)化。單

18、片機(jī)執(zhí)行信號(hào)，控制邏輯電路OE端為高電平把轉(zhuǎn)化的數(shù)字量讀入單片機(jī)。圖4- 4ADC0809接口電路XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2

19、.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C522 -1MSB21ADD B24ADD A25ADD C23VREF(+)12VREF(-)16IN31IN42IN53IN64IN75START62 -58EOC7OUTPUT ENABLE9CLOCK10VCC112 -220GND132 -7142 -6152 -8LSB172 -4182 -319IN228IN127IN026ALE22U2ADC080912U3:A74LS04&123U4:A74LS00&456U4:B7

20、4LS00CLKEOCSRTATP2.7P2.00123456701234567OESTARTINSTARTEOCOECLK4.2.2 鍵盤顯示接口電路1.鍵盤電路設(shè)計(jì)鍵盤輸入設(shè)定的流量的的大小，并將流量的大小數(shù)到顯示屏顯示。矩陣式鍵盤結(jié)構(gòu)分成行線、列線，行、列的交點(diǎn)為按鍵所在處。按鍵處一直為高電平；當(dāng)有鍵按下時(shí)，行線電平將由與此行線相連的列線的電平?jīng)Q定。以此判斷按鍵是否按下。矩陣鍵盤與單片機(jī)的接口如下圖4-5所示。圖4- 5鍵盤接口電路2.顯示電路圖4- 6數(shù)碼管結(jié)構(gòu)八段LED數(shù)碼顯示管（圖4-6）原理很簡(jiǎn)單，是通過在同名管腳所加高電平點(diǎn)亮發(fā)光二極管而顯示字形的。例如：若在共陰LED管的dp

21、，a,b接低電平，c,d,e,f,g管腳上分別加上7FH控制電平（即：dp,a,b上為0伏，不亮；其余為TTL高電平，全亮），則LED顯示管顯示字形為“6”。7FH采用十六進(jìn)制編碼,被叫做字型碼。因此，LED上所顯示字形對(duì)應(yīng)相應(yīng)字形碼。LED分為共陰和共陽(yáng)兩種。如圖4-6所示是共陰共陽(yáng)兩種結(jié)構(gòu)。顯示屏與單片機(jī)的接口如圖4-7所示。圖4- 7顯示接口電路4.2.3 D/A變換電路圖4- 8DAC0832引腳圖1.DAC0832芯片引腳功能如下：DI0DI7：數(shù)字信號(hào)輸入端:片選段ILE：數(shù)據(jù)鎖存控制端 ：寫選通控制端：數(shù)據(jù)傳送控制 ：寫選通控制端IOUT1：電流的輸出端1 IOUT：電流輸出端2

22、Rfb：外部反饋信號(hào)輸入端 Vcc：電源輸入端DGND：數(shù)字信號(hào)地 AGND：模擬信號(hào)地2.DAC8032與單片機(jī)接口如所示：?jiǎn)纹瑱C(jī)將經(jīng)PID控制算法得到的控制量經(jīng)DAC0832變換成標(biāo)準(zhǔn)的模擬電壓輸出，經(jīng)過電壓放大電路，可直接控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。伺服電機(jī)的能夠正反轉(zhuǎn)而且轉(zhuǎn)速隨電壓變化而變化能夠控制閥門的開度，開度越大流量越大開度越小，流量越小。圖4- 9DAC0832接口電路圖5.裝置軟件的設(shè)計(jì)裝置軟件設(shè)計(jì)，是整個(gè)設(shè)計(jì)的大腦。系統(tǒng)軟件控制著整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行順序，設(shè)計(jì)一個(gè)好的軟件系統(tǒng)，能使一些功能實(shí)現(xiàn)的更加迅速。整個(gè)系統(tǒng)程序分為定時(shí)器中斷子程序、A/D轉(zhuǎn)化程序、PID程序、顯示器程序、鍵盤輸入程

23、序、D/A轉(zhuǎn)化程序。首先對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行初始化，使各個(gè)I/O初始化，并對(duì)鍵盤輸入的值進(jìn)行傳送。然后開始調(diào)運(yùn)各子程序，采樣流量數(shù)據(jù)，送入單片機(jī)，與鍵盤鍵入值比較，通過PID運(yùn)算，計(jì)算誤差后，將誤差轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的模擬電壓輸出，從而控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使閥門到相應(yīng)位置，使流量保持與設(shè)定值相同。圖5- 1主程序流程圖初始化賦值數(shù)據(jù)采集與A/D變化流量值顯示判斷是否等于設(shè)定值PID算法D/A轉(zhuǎn)化返回開始NY5.1主程序設(shè)計(jì)主程序流程（圖5-1）。部分程序如下：main() /主程序 TMOD=0x21 ; /定時(shí)器0 ，8位，選擇計(jì)數(shù)方式TH0=0xfc ;TL0=0x18 ;TH=0x7f; /賦初值TL1

24、=0 ;EA=1; ET0=1;ET1=1; /開中斷 while(1)if(sw=1)ADC_val(); /ADC0809函數(shù) display(uuu);KB_Scan1(void)else display(sc);PID(); / 每次進(jìn)行一次PID運(yùn)算 圖5- 2A/D程序流程圖開始ADC0809初始化讀取采集數(shù)據(jù)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)化延時(shí)復(fù)位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理返回5.2A/D轉(zhuǎn)換程序A/D轉(zhuǎn)換程序如5-2所示。void AD_val() uchar i,temp=0; cs=1;/初始化，啟動(dòng) sclk=0; cs=0; _nop_(); for(i=0;i<8;i+)/讀取采集數(shù)據(jù)，讀取

25、的是上一次采集數(shù)據(jù)sclk=1;temp=temp<<1;if(Dataout) temp |=0x01; sclk=0; cs=1; AD=temp; for(i=0;i<5;i+) /延時(shí)17us以上，進(jìn)行復(fù)位 _nop_(); Int_result=AD*100/256; /處理整數(shù) uuu=Int_result; 5.3PID程序PID調(diào)節(jié)規(guī)律是指調(diào)節(jié)器輸出分別于偏差的大小，偏差的積分，偏差的變化率成正比。增量表達(dá)式是：圖5- 3PID算法程序流程圖開始設(shè)定值-采集值對(duì)增量進(jìn)行PID運(yùn)算輸出控制量結(jié)束計(jì)算增量是的程序框圖如圖所示：typedef struct PID

26、int SetPoint ;int Proportion;int Integral;int Derivative;int LastError;int PreError; PID;main() PID vPID;PIDInt ( &vPID );vPID.Proportion = 10;vPID.Integral = 10;vPID.Derivative ;vPID.SetPoint =;while(1)Verror=Measure();Error =vPID. SetPoint- Verror;tempi=PIDCal(&vPID, Error;laser.Value+=tem

27、pi;laserLASERH=laser.Num0;LASERL=laser.Num1; void PIDInit (PID *pp) memset ( pp,0,sizeof(PID);int PIDCal( PID *pp, int ThisError );int pError,dError,iError;long templ;pError = ThisError-pp->LastError;iError = ThisError;dError = ThisError-2*(pp->LastError)+pp->PreError;templ=pp->Proportio

28、n*pError+ pp->Integral*iError+pp->Derivative*dErro;pp->PreError = pp->LastError;pp->LastError = ThisError;return (int)(templ>>8); 5.4顯示程序顯示程序流程圖如5-4所示。圖5- 4顯示程序流程圖開始原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換查表獲得字形碼驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)數(shù)碼管顯示返回void LED_display(uint num) uchar qian,bai,shi,ge; qian=num/1000; bai=num/100%10; shi=

29、num/10%10; ge=num%10; if(num>0) wx=0; P0=0xf7; wx=1; dx=0; P0=discodege; dx=1; delay1ms(1); wx=0; P0=0xfb; wx=1; dx=0; P0=discodeshi; dx=1;delay1ms(1); wx=0; P0=0xfd; wx=1; dx=0; P0=discodebai; dx=1;delay1ms(1); wx=0; P0=0xfe; wx=1; dx=0; P0=discodeqian; dx=1;delay1ms(1); 5.5鍵盤程序開始鍵盤接口寄存器寫1判斷是否有鍵

30、按下跳 去 抖 動(dòng)把編碼轉(zhuǎn)化為鍵值鍵值寫存儲(chǔ)器結(jié)束YN鍵盤輸入時(shí)，鍵盤中的按鍵相當(dāng)于開關(guān)，按鍵的斷開和閉合時(shí)和出現(xiàn)按鍵抖動(dòng)，所以要有解決消除抖動(dòng)的方法。常用的消除抖動(dòng)的方法是用軟件延時(shí)的方法來消除按鍵抖動(dòng)，在檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)，對(duì)應(yīng)的行線會(huì)有低電平，執(zhí)行10ms的子程序，在此確認(rèn)是否為低電平，結(jié)果是低電平就算按下。按鍵松開變?yōu)楦唠娖?，?zhí)行10ms子程序，檢測(cè)仍為高電平，則斷開。程序框圖如下void KB_Scan1(void) uchar tmp,line,i,flag,press; /定義局部變量if(lie1=0|lie2=0|lie3=0)return;line=0xFE; for(i=

31、1;i<=4;i+)P2=line;tmp=P2; tmp&=0x70;if(tmp!=0x70) tmp=P2;flag=1;break;else line=(line<<1)|0x01;if(i=5) tmp=0xFF;flag=0;圖5- 5鍵盤程序流程圖switch(tmp) case 0xEE:press=1; break; case 0xDE:press=2; break; case 0xBE:press=3; break; case 0xED:press=4; break; case 0xDD:press=5; break; case 0xBD:pres

32、s=6; break; case 0xEB:press=7; break; case 0xDB:press=8; break; case 0xBB:press=9; break; case 0xD7:press=0; break; default: break; if(flag=1) buf2=buf1; buf1=buf0; buf0= press; 5.6D/A變換程序D/A開始DAC0832初始化采集數(shù)據(jù)D/A轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)輸出結(jié)束變換流程圖如5-6所示#include<reg51.h>#define DAC0832Addr 0fffe#define uchar unsigned

33、char#define unit unsigned intsbit P26=0xA6;sbit P27=0Xa7;void TransformData(uchar c0832data);void Delay（）；main（）uchar cDigital=0;Delay();While(1)TransformData(cDigital);cDigital+;Delay();圖5- 6D/A流程圖void TransformData(uchar c0832data);*(uchar xdata *)DAC0832Addr)=c0832dataVoid Delay()unit i；for（i=0;i

34、<200;i+）;6.總結(jié)模擬仿真硬件圖如圖所示:經(jīng)過這段時(shí)間，我的畢業(yè)論文基本的告罄了，讓我獲益匪淺。從我得到論文題目開始，我就在平時(shí)下班時(shí)間搜索相關(guān)的資料。這些資料都是專業(yè)性特別強(qiáng)的論文期刊，由于以前上課沒怎么聽講，這些文章對(duì)我來說無疑是一本厚厚的天書。開始，我一片茫然。重拾課本，從數(shù)模電甚至是電路學(xué)，一些最基本的東西開始看，弄懂了不會(huì)的東西。然后繼續(xù)看單片機(jī)原理的課本，使我了解了單片機(jī)的構(gòu)成以及設(shè)計(jì)步驟。漸漸地我慢慢形成了自己的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思維。在編寫論文期間，我學(xué)會(huì)了如何準(zhǔn)備寫作材料，學(xué)會(huì)了如何查找編寫資料，及時(shí)地和導(dǎo)師溝通，慢慢的一些問題都迎刃而解。就比如說，最初，我拿到這個(gè)題目

35、時(shí)，我開始設(shè)想的是將單片機(jī)作為主體，然后設(shè)計(jì)采集信號(hào)電路，再做顯示電路，鍵盤中斷電路，接著做D/A轉(zhuǎn)化的電路。但是這些電路網(wǎng)上的資料里一般都有，如何寫出自己的東西呢？帶著這個(gè)問題，我去網(wǎng)上查了一些廠家的產(chǎn)品，從他們的公司產(chǎn)品介紹上，我整合了我需要的信息，有了自己想要寫的內(nèi)容，比起那些只在網(wǎng)上直接復(fù)制文章，我覺得做這些自己弄的東西更有意義。還有，在畫一些原理圖時(shí)，有些軟件我自己以前自己并沒有學(xué)過，我只能在最快的時(shí)間在網(wǎng)上看他們的教程，并且盡快地畫出自己所需要的電路圖。經(jīng)過這段不懈的鉆研與探索，我學(xué)會(huì)了許多的知識(shí)。我覺得我比較對(duì)技術(shù)感興趣，拿到問題，經(jīng)過自己的鉆研，一次次收獲新東西是的那種喜悅，我

36、快要對(duì)這些東西癡迷。經(jīng)過自己的奮斗，論文完成了。這期間一切東西都要自學(xué)，并且要學(xué)會(huì)尋找資源，想出自己的思路。完成一篇論文，需要的是整合學(xué)科所有知識(shí)，是對(duì)自己在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)的總結(jié)，通過遇到的困難讓我懂得只有不怕困難，勇于探索才能做好事情。這些對(duì)自己以后的工作至關(guān)重要。致謝經(jīng)過這么長(zhǎng)時(shí)間的努力，我的畢業(yè)論文基于單片機(jī)的流量控制裝置的設(shè)計(jì)終于完成了，大學(xué)生活將在此告一段落。在大學(xué)中這次奇妙之旅，我在思想上和學(xué)習(xí)上都受益非淺，這些都是與老師和同學(xué)的幫助時(shí)分不開的。在本論文的寫作過程中，我的導(dǎo)師給了我寶貴的意見，在他的指導(dǎo)下我做完了論文。在和老師溝通過程中，老師的縝密思維給我留下深刻映像，使我在做論文時(shí)更加注重思維的縝密性，這對(duì)我寫論文是極其重要的。在此，我表示衷心的感謝老師的幫助。參考文獻(xiàn)1潘永湘，楊延西，趙躍. 過程控制與自動(dòng)化儀表. M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社2張毅剛,彭喜元，彭宇.單片機(jī)原理及應(yīng)用.M.北京：高等教育出版社3賀哲榮，黃金波.AT89S51單片機(jī)硬件設(shè)計(jì)與編程實(shí)例.M.北京：中國(guó)電力出版社4徐愛鈞，彭秀華.單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言C51應(yīng)用程序設(shè)計(jì).M. 北京：電子工業(yè)出版社5林志琦.基于Protues的單片機(jī)可視化軟硬件仿真M.北京：北京航空航天大學(xué)出