智能化壓力控制系統(tǒng)設計

1、 過程控制系統(tǒng)課程設計智能化壓力控制系統(tǒng)設計院 別 專業(yè)名稱班級學號學生姓名指導教師2014.7.8-2014.7.191、 前言 在科技飛速發(fā)展的今天，智能化已經(jīng)成為這個時代的主旋律，大到工業(yè)生產(chǎn)，小到手機、家具。其中，壓力是不可或缺的一個重要參數(shù)。為實現(xiàn)鍋爐氣壓的準確地自動檢測與控制，我們基于51單片機，設計了氣壓自動控制系統(tǒng)。它通過實時采集氣壓傳感器電壓進行PID運算，輸出PWM，從而控制固態(tài)繼電器對鍋爐進行加熱，使鍋爐氣壓快速準確的達到設定值。與其它同類系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)具有經(jīng)濟、方便等特點，適合小型控制。關(guān)鍵詞：鍋爐氣壓、51單片機、自動控制、PID2、 任務書1、系統(tǒng)構(gòu)成： 系統(tǒng)主要

2、由壓力傳感器，單片機控制系統(tǒng)、對象、執(zhí)行器（查找資料自行選擇）等組成。壓力傳感器、控制器、對象、執(zhí)行器可查找資料自行選擇，控制器選擇單片機為控制器。單片機型號自選。2、寫出壓力測量與控制過程，繪制壓力控制系統(tǒng)組成框圖。3、（1）系統(tǒng)硬件電路設計自選。 （2）編制壓力測量控制程序：軟件采用模塊化程序結(jié)構(gòu)設計，由壓力采集程序、壓力校準程序、壓力控制程序等部分組成。3、 選型1、傳感器：HL-DQ1氣壓傳感器HL-DQ1氣壓傳感器采用進口高精度壓力芯片，測量精度高、穩(wěn)定性好。精密信號處理電路可根據(jù)用戶的不同需求將大氣壓力轉(zhuǎn)換為電壓或電流等其它輸出信號。具有體積小巧，性能可靠，精度高，負載能力強，傳輸

3、距離長，抗干擾能力強等特點?？蓮V泛用于氣象、海洋、環(huán)境、機場、港口、實驗室、工農(nóng)業(yè)及交通等領(lǐng)域。 產(chǎn)品特點：連接簡便、體積小巧 、性價比高，專業(yè)級大氣壓力 應用范圍各類自動氣象站的大氣壓力專業(yè)測量 測量范圍：5001060hPa 輸出：頻率/電壓/智能 分辨率：0.1hPa 2、控制器：51單片機外接串行AD轉(zhuǎn)化芯片ADC0832將傳感器電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通過1602顯示屏顯示實時數(shù)據(jù)，使用定時器模擬一路PWM控制執(zhí)行器。3、被控對象：普通鍋爐4、執(zhí)行器：固態(tài)繼電器4、 主體設計1、 系統(tǒng)框圖給定值氣壓 51單片機 鍋爐 固態(tài)繼電器 ADC0832 壓力傳感器說明：本系統(tǒng)根據(jù)單閉環(huán)自動控制系統(tǒng)

4、的特點，以89C51單片機作為調(diào)節(jié)器，通過對傳感器輸出的電壓信號進行AD轉(zhuǎn)換，與給定值進行作差比較，單片機程序中進行相應的PID運算，在1602顯示屏上顯示采集到的電壓值，轉(zhuǎn)化后的氣壓值，輸出相應占空比的PWM信號控制固態(tài)繼電器加熱，使鍋爐氣壓快速準確到達并穩(wěn)定在設定值。2、 系統(tǒng)操作說明 啟動系統(tǒng)之后，顯示屏顯示默認的PID參數(shù)和設定值，通過按鍵ADD,SUB,NEXT,OK可實現(xiàn)參數(shù)加減修改，參數(shù)選擇，參數(shù)確認操作，之后系統(tǒng)進行自動運行，無需人干預，當壓力值高于設定值110%的時候能夠自動報警。3、 硬件電路設計proteus仿真電路圖說明：按鍵：ADD、SUB、NEXT、OK按鍵依次接單

5、片機P2.1、P2.2、P2.3、P2.4引腳，低電平觸發(fā)。ADC0832：DI、DO接單片機P3.4引腳，CS接P3.5，CLK接P3.3顯示屛1602：RS接P2.6,RW 接P2.5，LCDEN接P2.7，數(shù)據(jù)口D0D7接P0口，為提高穩(wěn)定性和引腳驅(qū)動能力，P0口接上拉電阻。4、 程序設計顯示屏顯示字符代碼 init_lcd1602();/液晶1602顯示初始化 write_cmd(0x81); write_date(K); write_date(p); write_date(:); write_cmd(0x89); write_date(K); write_date(i); write

6、_date(:); write_cmd(0xc1); write_date(K); write_date(d); write_date(:); write_cmd(0xc9); write_date(A); write_date(i); write_date(m); write_date(:); 參數(shù)修改代碼 while(1) if(add=0) delay(10); if(add=0) while(add=0);switch(choose) case 1:kp+=0.1;break; case 2:ki+=0.1;break; case 3:kd+=0.1;break; case 4:aim

7、+=0.1;break; if(sub=0) delay(10); if(sub=0) while(sub=0);switch(choose) case 1:kp-=0.1;break; case 2:ki-=0.1;break; case 3:kd-=0.1;break; case 4:aim-=0.1;break; if(next=0) delay(10); if(next=0) while(next=0); choose+;if(choose=5)choose=1; if(ok=0) delay(10); if(ok=0) break; pidshow(); pidshow子程序void

8、 pidshow()int dt,dt1,dt2,dt3;dt=kp*10;dt1=dt/100+0x30;dt2=dt%100/10+0x30;dt3=dt%10+0x30;write_cmd(0x84);/write_date(dt1);write_date(dt2);write_date(.);write_date(dt3);dt=ki*10;dt1=dt/100+0x30;dt2=dt%100/10+0x30;dt3=dt%10+0x30;write_cmd(0x8c);/write_date(dt1);write_date(dt2);write_date(.);write_date(

9、dt3); dt=kd*10;dt1=dt/100+0x30;dt2=dt%100/10+0x30;dt3=dt%10+0x30;write_cmd(0xc4);/write_date(dt1);write_date(dt2);write_date(.);write_date(dt3);dt=aim*10;dt1=dt/100+0x30;dt2=dt%100/10+0x30;dt3=dt%10+0x30;write_cmd(0xcd);/write_date(dt1);write_date(dt2);write_date(.);write_date(dt3);switch(choose) ca

10、se 1: write_cmd(0x80); write_date(0x7e); write_cmd(0x88); write_date(0x20); write_cmd(0xc0); write_date(0x20); write_cmd(0xc8); write_date(0x20); break; case 2: write_cmd(0x80); write_date(0x20); write_cmd(0x88); write_date(0x7e); write_cmd(0xc0); write_date(0x20); write_cmd(0xc8); write_date(0x20);

11、 break; case 3: write_cmd(0x80); write_date(0x20); write_cmd(0x88); write_date(0x20); write_cmd(0xc0); write_date(0x7e); write_cmd(0xc8); write_date(0x20); break; case 4: write_cmd(0x80); write_date(0x20); write_cmd(0x88); write_date(0x20); write_cmd(0xc0); write_date(0x20); write_cmd(0xc8); write_d

12、ate(0x7e); break; 、串行ADC0832轉(zhuǎn)換程序uchar ADC0832(uchar CH) uchar dis0,dis1; Clk=0; /拉低時鐘 DI=1; /初始化 _nop_();CS=0; /芯片選定 _nop_(); Clk=1; /拉高時鐘 _nop_();if(CH=0) /通道選擇 Clk=0; /第一次拉低時鐘 DI=1; /通道0的第一位 _nop_(); Clk=1; /拉高時鐘 _nop_(); Clk=0; /第二次拉低時鐘，ADC0832 DI接受數(shù)據(jù) DI=0; /通道0的第二位 _nop_(); Clk=1; _nop_(); else

13、Clk=0; DI=1; /通道1的第一位 _nop_(); Clk=1; _nop_(); Clk=0; DI=1; /通道1的第二位 _nop_(); Clk=1; _nop_(); Clk=0; /第三次拉低時鐘,此前DI兩次賦值決定通道 DI=1; /DI開始失效，拉高電平，便于DO數(shù)據(jù)傳輸 for(i= 0;i8;i+) /讀取前8位的值 _nop_(); dis0= 1; Clk=1; _nop_(); Clk=0; if (DO) dis0|=0x01; else dis0|=0x00; for (i=0;i= 1; if (DO) dis1|= 0x80; else dis1|

14、= 0x00; _nop_(); Clk=1; _nop_(); Clk=0; if(dis0=dis1) /兩次結(jié)束數(shù)據(jù)比較，若相等 date=dis0; /則賦值給dat _nop_(); CS=1; /釋放ADC0832 DO=1; /拉高輸出端，方便下次通道選擇DI端有效 Clk=1; /拉高時鐘 return date;5、 參考文獻1邵裕森、戴先中.過程控制工程.北京：機械工業(yè)出版社，2000.52蕭德云譯過程控制系統(tǒng)應用、設計與整定（第3版）清華大學出版社，2004.53金以慧過程控制清華大學出版社，2002.36、 結(jié)束語 在本次課設過程中，我主要工作是運用Proteus軟件進

15、行連接電路圖和仿真。通過這次課設，我對Proteus軟件的使用更加熟悉。這次課設是大學最后一個課設了，所以團隊成員分工合作、共同討論疑難點時也都非常積極主動，同時也不乏一些快樂。七、附錄1、仿真結(jié)果2、完整程序代碼#include #include #define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit lcdrs=P26;sbit lcdrw=P25;sbit lcden=P27; /1602控制端口sbit DI=P34;sbit DO=P34; /DI和DO與單片機共接口sbit Clk=P33;sbit CS=P35;/ADC0

16、832控制端口sbit pwm=P20;sbit add=P21;sbit sub=P22;sbit next=P23;sbit ok=P24;sbit beep=P10;uchar dis3=0x00,0x00,0x00; /顯示緩沖區(qū)電壓值uchar dis13=0x00,0x00,0x00; /顯示緩沖區(qū)壓強值uchar dis23=0x00,0x00,0x00; /顯示緩沖區(qū)輸出占空比uchar date=0; /AD值int press=0;/壓力值int out=50;int choose=1;uchar i;uchar CH; /ADC0832通道值uchar timer1; f

17、loat kp=6;float ki=0.1;float kd=0.2;float aim=5;void system_Ini() TMOD|= 0x11;/PWM TH0 = 0xff; /11.0592TL0 = 0x9a;TR0 = 1; IE =0x8A;/*AD0832轉(zhuǎn)換程序*/uchar ADC0832(uchar CH) uchar dis0,dis1; Clk=0; /拉低時鐘 DI=1; /初始化 _nop_();CS=0; /芯片選定 _nop_(); Clk=1; /拉高時鐘 _nop_();if(CH=0) /通道選擇 Clk=0; /第一次拉低時鐘 DI=1; /通

18、道0的第一位 _nop_(); Clk=1; /拉高時鐘 _nop_(); Clk=0; /第二次拉低時鐘，ADC0832 DI接受數(shù)據(jù) DI=0; /通道0的第二位 _nop_(); Clk=1; _nop_(); else Clk=0; DI=1; /通道1的第一位 _nop_(); Clk=1; _nop_(); Clk=0; DI=1; /通道1的第二位 _nop_(); Clk=1; _nop_(); Clk=0; /第三次拉低時鐘,此前DI兩次賦值決定通道 DI=1; /DI開始失效，拉高電平，便于DO數(shù)據(jù)傳輸 for(i= 0;i8;i+) /讀取前8位的值 _nop_(); d

19、is0= 1; Clk=1; _nop_(); Clk=0; if (DO) dis0|=0x01; else dis0|=0x00; for (i=0;i= 1; if (DO) dis1|= 0x80; else dis1|= 0x00; _nop_(); Clk=1; _nop_(); Clk=0; if(dis0=dis1) /兩次結(jié)束數(shù)據(jù)比較，若相等 date=dis0; /則賦值給dat _nop_(); CS=1; /釋放ADC0832 DO=1; /拉高輸出端，方便下次通道選擇DI端有效 Clk=1; /拉高時鐘 return date;/*數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序功能：將0-255級換算

20、成0.00-5.00的電壓數(shù)*/void convert(uchar a) uint temp; /特別注意這里需定義int型（余數(shù)將大于255）dis0=a/51; /取個位temp=a%51;temp=temp*10;dis1=temp/51; /取小數(shù)點后第一位temp=temp%51;temp=temp*10;dis2=temp/51; /取小數(shù)點后第二位press=(dis0+dis1*0.1+dis0*0.01)*1000/4;dis10=press/100;dis11=press%100/10;dis12=press%10;dis20=out/100;dis21=out%100/

21、10;dis22=out%10;/*LCD1602驅(qū)動程序*/void delay(uchar z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=122;y0;y-);void write_cmd(uchar cmd)/lcd1602寫命令函數(shù)lcdrs=0;lcdrw=0; /選擇指令寄存器lcden=1;P0=cmd; /寫數(shù)據(jù)delay(5);lcden=0; /使能拉低lcden=1;void write_date(uchar date)/lcd1602寫數(shù)據(jù)函數(shù)lcdrs=1;lcdrw=0; /選擇數(shù)據(jù)寄存器lcden=1;P0=date; /寫數(shù)據(jù)delay(5);lcden=0; /使能拉低lcden=1;void init_lcd1602()/lcd1602初始化write_cmd(0x01); /清屏write_cmd(0x38); /功能設置write_cmd(0x0c); /顯示設置write_cm