儲水罐液位控制系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計論文

PAGE13PAGE23計算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計說明書儲水罐液位控制系統(tǒng)設(shè)計摘要計算機(jī)控制系統(tǒng)是自動控制技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，利用計算機(jī)（通常稱為工業(yè)控制計算機(jī)，簡稱工控機(jī)）來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動控制的系統(tǒng)，它由控制計算機(jī)本體（包括硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）和受控對象兩大部分組成。隨著計算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的快速發(fā)展，計算機(jī)控制技術(shù)誕生并迅速蓬勃發(fā)展起來，其應(yīng)用遍及國防、航空航天、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等多種領(lǐng)域。本文將利用計算機(jī)控制技術(shù)控制儲水罐液位,具體本文中儲水槽液位控制系統(tǒng)設(shè)計基于MCS51單片機(jī)系統(tǒng)而設(shè)計，利用單片機(jī)強(qiáng)大的功能和方便通信接口，實(shí)現(xiàn)水位檢測、電機(jī)速度控制，采用PI調(diào)節(jié)誤差，進(jìn)一步對液位控制系統(tǒng)優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)懟儲水罐液位的計算計控制。關(guān)鍵字計算機(jī)控制；儲水罐；傳遞函數(shù)徐州工程學(xué)院課程設(shè)計說明書目錄TOC\o"1-3"\h\u141041課程設(shè)計說明 3257841.1題目說明 323981.2設(shè)計要求 489702控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖與工作原理 4201262.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 4296392.2系統(tǒng)工作原理 560273控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型與總體控制方案 545333.1儲水槽數(shù)學(xué)模型建立 5218283.2電機(jī)的數(shù)學(xué)模型建立 633563.3控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)建立 8214954硬件選擇 947214.1液位傳感器的選型 10172344.1.1液位傳感器簡介 10152164.1.2液位傳感器工作原理 109664.1.3液位傳感器選型 10260804.2微控制器的選擇 11262894.2.180C51電源 1196194.2.280C51時鐘 12166034.2.380C51控制線 12213544.2.480C51I/O接口介紹 12271254.3A/D轉(zhuǎn)換器選擇 1323975硬件電路設(shè)計 15227775.180C51單片機(jī)外圍電路設(shè)計 1571275.1.1時鐘電路 15196115.1.2復(fù)位電路 15253205.1.3數(shù)碼管顯示電路 15102805.1.4A/D轉(zhuǎn)換電路 16312615.2水泵驅(qū)動電路設(shè)計 16124305.2.1電機(jī)驅(qū)動電路 1651166軟件設(shè)計 18292756.1軟件設(shè)計概要 1898466.1.1軟件設(shè)計模塊： 1884326.1.2模擬PID控制原理 1881396.2軟件設(shè)計流程圖 1979結(jié)論 204022參考文獻(xiàn) 2113848附錄： 221課程設(shè)計說明1.1題目說明被控系統(tǒng)為一儲水罐。系統(tǒng)如圖1-1所示，儲水罐內(nèi)為清水，下部設(shè)有出水管，流量記為Q2。儲水罐通過水泵將清水池內(nèi)的清水補(bǔ)入罐內(nèi)，流量記為Q1，清水池內(nèi)的水位可視為固定值2米（即在儲水罐補(bǔ)水過程中液位不變化）。已知儲水罐的截面積A=1平方米，高度H=2米，要求控制目標(biāo)液位高度為1米。圖1-1，儲水罐系統(tǒng)示意圖1.2設(shè)計要求1要求控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間≤2分鐘，超調(diào)量≤10%。2設(shè)計人機(jī)接口實(shí)時顯示。2控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖與工作原理2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖2-1，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖2-1中的控制器是PID控制器，其功能由計算機(jī)實(shí)現(xiàn)。計算機(jī)有強(qiáng)大的運(yùn)算，邏輯判斷和記憶功能。當(dāng)給初始量和反饋量后，依照偏差值進(jìn)行PID控制算法的運(yùn)算，計算結(jié)果經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬信號傳送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成對系統(tǒng)的控制。2.2系統(tǒng)工作原理如圖1-1所示打開電源水泵工作，將水抽入儲水罐中，進(jìn)水流量為,水槽液位高度上升，水槽底部有出水槽，水以流量的速度流出。水槽中有一個液位控制器測量液位懂的高度，液位傳感器將液位高度經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器傳至計算機(jī)與給定液位高度比較得到偏差，經(jīng)控制算法計算出相應(yīng)的控制值，控制信號經(jīng)DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬信號控制水泵抽水，從而達(dá)到給定的高度。3控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型與總體控制方案3.1儲水槽數(shù)學(xué)模型建立儲水罐流入量與流出量之差可用式3-1表示。……………（3.1）其中表示輸入的水流量表示輸出的水流量表示儲水罐中水的體積表示儲水罐橫截面積表示儲水罐液位的增量輸入水量也可表示成………（3.2），其中表示輸入流量的系數(shù)輸出水量由于和出水孔的面積，頁面高度有關(guān)，可表示成……（3.3），其中表示出水口流量系數(shù)。將3.2式，3.3式代入3.1式得移項變形，即令，，則再變形成：傳遞函數(shù)：這是一個典型一階環(huán)節(jié)，由條件可知,取，得傳遞函數(shù)：3.2電機(jī)的數(shù)學(xué)模型建立圖3-1是電樞控制直流電動機(jī)原理圖圖3-1，電樞控制直流電動機(jī)原理圖（1）電網(wǎng)絡(luò)平衡方程式中表示電動機(jī)內(nèi)阻；表示電樞繞組的感應(yīng)電動勢；表示電樞電，表示電動機(jī)電感。電動勢平衡方程式中為電動機(jī)常數(shù)，由電動機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)決定。機(jī)械平衡方程式中為電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量;為電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩；為折合阻力矩。轉(zhuǎn)矩平衡方程式中為電磁力矩常數(shù),由電動機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)確定。將上述4個方程聯(lián)立,因?yàn)榭蛰d下的阻力矩很小,略去,并消去中間變量、、,得到關(guān)于輸入輸出的微分方程式這是一個二階線性微分方程,因?yàn)殡姌欣@組的電感一般很小,略去,則可以得到簡化的一階線性微分方程:令初始條件為零,兩邊拉氏變換,求得傳遞函數(shù)由于抽水高度不高，查閱相關(guān)資料選擇WKA1300型水泵，參數(shù)如表3-1：表3-1，水泵參數(shù)表電壓電流流量最大抽水高度處于最大抽水高度時泵的抽水速率12V<400mA1.3L/min3m>500（L/min）24V<240mA1.3L/min3m>500（L/min）根據(jù)設(shè)計要求控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間≤2分鐘，水泵的選型要考慮調(diào)節(jié)時間的限制。由于儲水槽到達(dá)液位高度時水槽中水的容量為1000L.得出該電機(jī)的傳遞函數(shù)為由上式我們可以得到此液位系統(tǒng)的框圖如圖3-1圖3-1，儲水罐液位系統(tǒng)框圖3.3控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)建立由圖3-1，得系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)控制系統(tǒng)性能指標(biāo)超調(diào)量：調(diào)節(jié)時間：上升時間：峰值時間：按照要求控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間≤2分鐘，超調(diào)量≤10%。經(jīng)計算，，符合要求。4硬件選擇4.1液位傳感器的選型4.1.1液位傳感器簡介液位傳感器是一種測量液位的壓力傳感器．靜壓投入式液位變送器（液位計）是基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，采用國外先進(jìn)的隔離型擴(kuò)散硅敏感原件或陶瓷電容壓力敏感傳感器，將靜壓轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過溫度補(bǔ)償和線性修正，轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電信號（一般為4～20mA／１～５ＶＤＣ）。靜壓投入式液位變送器精巧的結(jié)構(gòu)，簡單的調(diào)校和靈活的安裝方式為用戶輕松地使用提供了方便。4～20mA、0～5v、0～10mA等標(biāo)準(zhǔn)信號輸出方式由用戶根據(jù)需要任選。4.1.2液位傳感器工作原理用靜壓測量原理：當(dāng)液位變送器投入到被測液體中某一深度時，傳感器迎液面受到的壓力公式為：………………式（4-1）式中：：變送器迎液面所受壓力；：被測液體密度；：當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋唬阂好嫔洗髿鈮?；：變送器投入液體的深度；通過導(dǎo)氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的大氣壓與傳感器的負(fù)壓腔連，以抵消傳感器背面的使傳感器測得壓力為：，顯然,通過測取壓力，可以得到液位深度。4.1.3液位傳感器選型根據(jù)設(shè)計要求液位目標(biāo)高度為1m，故傳感器量程不能選擇太大，精度要高。查閱相關(guān)資料選擇URS-100投入式液位變送器結(jié)構(gòu)原理：URS-100系列靜壓式液位計變送器是通過測量液體高度而產(chǎn)生的靜壓力來測定液體液位的。當(dāng)把液位變送器的傳感器部分投入到液體介質(zhì)中時，傳感器把液體的靜壓轉(zhuǎn)換為電壓信號，該電壓信號經(jīng)放大后轉(zhuǎn)化成4~20mADC標(biāo)準(zhǔn)電流信號輸出。主要技術(shù)參數(shù)1，測量范圍：0~1m；0~100m2，輸出信號：4~20mADC二線制3，精確度：0.2級，可提供0.1級4，介質(zhì)溫度：-40~100℃5，環(huán)境溫度：-30~80℃6，環(huán)境溫度影響：在溫度外償范圍內(nèi)，零位變化量≤±0.3%/10℃7，量程變化量:≤±0.2%/10℃8，電源電壓:24VDC,按負(fù)載特性,電源電壓可達(dá)12~40VDC4.2微控制器的選擇此設(shè)計采用ATMEL80C51作為控制芯片。它是在MCS-48系列的基礎(chǔ)上發(fā)展的高性能的8位單片機(jī)。所出的系列產(chǎn)品有8051、8031、8751。其代表就是8051。其他系列的單片機(jī)都以它為核心,所以本設(shè)計采用的核心芯片是8051單片機(jī)。CPU是它的核心設(shè)備,從功能上看,CPU包括兩個部分:運(yùn)算器和控制器,它執(zhí)行對輸入信號的分析和處理。每片80C51包括：一個8位的微型處理器CPU；128B的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM；4KB片內(nèi)程序存儲器ROM；四個8位并行的I/O接口P0-P3，每個接口既可以輸入，也可以輸出；兩個定時器/記數(shù)器；五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)；一個全雙工UART的串行I/O口；片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻率是12MHZ。以上各個部分通過內(nèi)部總線相連接。整個系統(tǒng)電控部分以ATMEL公司的8051為核心芯片，控制信號采集、處理、輸出三個過程。這種芯片內(nèi)置4KROM，因?yàn)橄到y(tǒng)要求控制線較多，如果采用8031外置EPROM程序控制結(jié)構(gòu)，則造成控制線不夠，而8051卻可以利用P0、P2口作控制總線，大大簡化了硬件結(jié)構(gòu)，并可以直接控制LED數(shù)據(jù)顯示，方便現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)，使整個系統(tǒng)的通用性和智能化得到了很大的提高?，F(xiàn)在介紹下在此設(shè)計中用到的引腳,引腳圖如圖4-2所示。圖4-2,80C51引腳圖單片機(jī)的40個引腳大致可分為4類：電源、時鐘、控制和I/O引腳。4.2.180C51電源VCC-芯片電源，接+5V；VSS-接地端；4.2.280C51時鐘XTAL1、XTAL2-晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。4.2.380C51控制線ALE/PROG:地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址

PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。PSEN:外ROM讀選通信號。RST/VPD:復(fù)位/備用電源。RST（Reset）功能：復(fù)位信號輸入端。VPD功能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。EA/Vpp:內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。EA功能：內(nèi)外ROM選擇端。Vpp功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。4.2.480C51I/O接口介紹P0口（39腳～32腳）：P0.0～P0.7統(tǒng)稱為P0口。當(dāng)不接外部存儲器與不擴(kuò)展I/O接口時，它可作為準(zhǔn)雙向8位輸入/輸出接口。當(dāng)接有外部程序存儲器或擴(kuò)展I/O口時，P0口為地址/數(shù)據(jù)分時復(fù)用口。它分時提供8位雙向數(shù)據(jù)總線。P1口（1腳～8腳）：P1.0～P1.7統(tǒng)稱為P1口，可作為準(zhǔn)雙向I/O接口使用。對于MCS—52子系列單片機(jī)，P1.0和P1.1還有第2功能：P1.0口用作定時器/計數(shù)器2的計數(shù)脈沖輸入端T2；P1.1用作定時器/計數(shù)器2的外部控制端T2EX。對于EPROM編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時，P0口接收輸入的低8位地址。P2口（21腳～28腳）：P2.0～P2.7統(tǒng)稱為P2口，一般可作為準(zhǔn)雙向I/O接口。當(dāng)接有外部程序存儲器或擴(kuò)展I/O接口且尋址范圍超過256個字節(jié)時，P2口用于高8位地址總線送出高8位地址。對于EPROM編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時，P2口接收輸入的8位地址。P3口（10腳～17腳）：P3.0～P3.7統(tǒng)稱為P3口。它為雙功能口，可以作為一般的準(zhǔn)雙向I/O接口，也可以將每1位用于第2功能，而且P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第1功能的輸入輸出或第2功能。4.3A/D轉(zhuǎn)換器選擇本設(shè)計采用ADC0809作為A/D轉(zhuǎn)換器，ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。ADC0809轉(zhuǎn)換器引腳圖如圖4-3所示圖4-3,ADC0809轉(zhuǎn)換器引腳圖ADC0809轉(zhuǎn)換器引腳介紹：1,IN0~IN7：8路模擬量輸入端。2,OUT1~OUT8：8位數(shù)字量輸出端。3,AL：:地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。4,START：A／D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0808復(fù)位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換）。5,EOC：A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。6,OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。7,CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。8,VREF（+）和VREF（-）：參考電壓輸入端。9,Vcc：主電源輸入端5V。10,GND：接地。11,ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路，通道選擇表如表4-3所示。12,注意事項：輸出端out8為最低位out1為最高位，與單片機(jī)連接是要注意。表4-3通道選擇ADDCADDBADDA選擇的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN75硬件電路設(shè)計5.180C51單片機(jī)外圍電路設(shè)計5.1.1時鐘電路80C51用內(nèi)部振蕩電路，這時需要XTAL1、XTAL2來外接石英晶振和微調(diào)電容，如圖4-1所示。外接石英晶振為12MHZ，兩個電容為30PF為起振電容。圖5-180C51外部時鐘電路5.1.2復(fù)位電路80C51單片機(jī)有一個復(fù)位引腳RST，高電平有效。在時鐘電路工作以后，當(dāng)外部電路使得RST端出現(xiàn)兩個機(jī)器周期（24個時鐘周期）以上的高電平，系統(tǒng)內(nèi)部復(fù)位。復(fù)位方式有兩種：上電復(fù)位和按鈕復(fù)位。本設(shè)計選用按鈕復(fù)位，因?yàn)橛龅教厥馇闆r系統(tǒng)出錯，可以及時復(fù)位保證系統(tǒng)損失減到最低。復(fù)位電路如圖5-2所示。圖5-280C51按鈕復(fù)位電路5.1.3數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管顯示電路用來顯示液位高度，本控制器的電路圖如圖5-3所示：圖5-3，數(shù)碼管顯示電路5.1.4A/D轉(zhuǎn)換電路A/D轉(zhuǎn)換電路主要是用來采集傳感器的信號，將傳感器采集的液位高度模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳送給單片機(jī)做相關(guān)處理。本控制器采用ADC0809芯片，其連接電路如圖5-4：圖5-4,A/D轉(zhuǎn)換電路根據(jù)ADC0809的數(shù)據(jù)手冊連接電路，引腳作為模擬信號的輸入端，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號輸入單片機(jī)的P2口對數(shù)據(jù)做相關(guān)處理。5.2水泵驅(qū)動電路設(shè)計5.2.1電機(jī)驅(qū)動電路本課程設(shè)計所選水泵為WKA1300型微型水泵，此水泵為直流控制，相當(dāng)于一個直流電機(jī)；用單片機(jī)控制直流電路通常是通過I/O口輸出PWM波來控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)。目前流行的直流電機(jī)驅(qū)動電路是H型全橋式電路，這種驅(qū)動電路可以很方便實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的四象限運(yùn)行，分別對應(yīng)正轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動、反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動。它的基本原理圖如圖5-5所示。

全橋式驅(qū)動電路的4只開關(guān)管都工作在斬波狀態(tài)，S1、S2為一組，S3、S4為另一組，兩組的狀態(tài)互補(bǔ)，一組導(dǎo)通則另一組必須關(guān)斷。當(dāng)S1、S2導(dǎo)通時，S3、S4關(guān)斷，電機(jī)兩端加正向電壓，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)制動；當(dāng)S3、S4導(dǎo)通時，S1、S2關(guān)斷，電機(jī)兩端為反向電壓，電機(jī)反轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)制動。圖5-5,原理圖由于H橋搭建比較繁瑣，有集成了H橋的驅(qū)動芯片用來控制電機(jī)。本課程設(shè)計采用的是L293D芯片采用16引腳DIP封裝，其內(nèi)部集成了雙極型H-橋電路，所有的開量都做成n型。這種雙極型脈沖調(diào)寬方式具有很多優(yōu)點(diǎn)，如電流連續(xù)；電機(jī)可四角限運(yùn)行；電機(jī)停止時有微振電流，起到“動力潤滑”作用，消除正反向時的靜摩擦死區(qū)：低速平穩(wěn)性好等。L293D通過內(nèi)部邏輯生成使能信號。H-橋電路的輸入量可以用來設(shè)置馬達(dá)轉(zhuǎn)動方向，使能信號可以用于脈寬調(diào)整（PWM）。另外，L293D將2個H-橋電路集成到1片芯片上，這就意味著用1片芯片可以同時控制2個電機(jī)。每1個電機(jī)需要3個控制信號EN12、IN1、IN2，其中EN12是使能信號，IN1、IN2為電機(jī)轉(zhuǎn)動方向控制信號，IN1、IN2分別為1，0時，電機(jī)正轉(zhuǎn)，反之，電機(jī)反轉(zhuǎn)。選用一路PWM連接EN12引腳，通過調(diào)整PWM的占空比可以調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速。選擇一路I/O口，經(jīng)反向器74HC14分別接IN1和IN2引腳，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。驅(qū)動電路如圖5-6：圖5-6,驅(qū)動電路6軟件設(shè)計6.1軟件設(shè)計概要6.1.1軟件設(shè)計模塊：1,A/D數(shù)據(jù)采集模塊;2,數(shù)碼管液位高度顯示模塊;3,PI算法模塊6.1.2模擬PID控制原理模擬PID控制系統(tǒng)原理圖如圖6-1所示。圖6-1,PID控制系統(tǒng)原理圖比例環(huán)節(jié)的作用是對偏差瞬間做出快速反應(yīng)。偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，使控制量向減少偏差的方向變化?？刂谱饔玫膹?qiáng)弱取決于比例系數(shù),越大，控制越強(qiáng)，但過大的KP會導(dǎo)致系統(tǒng)震蕩，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。積分環(huán)節(jié)的作用是把偏差的積累作為輸出。在控制過程中，只要有偏差存在，積分環(huán)節(jié)的輸出就會不斷增大。直到偏差，輸出的才可能維持在某一常量，使系統(tǒng)在給定值不變的條件下趨于穩(wěn)態(tài)。積分環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)作用雖然會消除靜態(tài)誤差，但也會降低系統(tǒng)的響應(yīng)速度，增加系統(tǒng)的超調(diào)量。積分常數(shù)越大，積分的積累作用越弱。增大積分常數(shù)會減慢靜態(tài)誤差的消除過程，但可以減少超調(diào)量，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所以，必須根據(jù)實(shí)際控制的具體要求來確定。微分環(huán)節(jié)的作用是阻止偏差的變化。它是根據(jù)偏差的變化趨勢（變化速度）進(jìn)行控制。偏差變化得越快，微分控制器的輸出越大，并能在偏差值變大之前進(jìn)行修正。微分作用的引入，將有助于減小超調(diào)量，克服震蕩，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。但微分的作用對輸入信號的噪聲很敏感，對那些噪聲大的系統(tǒng)一般不用微分，或在微分起作用之前先對輸入信號進(jìn)行濾波。適當(dāng)?shù)剡x擇微分常數(shù)TD，可以使微分的作用達(dá)到最優(yōu)。本課程設(shè)計采用比例-積分控制，即PI控制，通過一定的算法，來改變PWM波形，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到對儲水罐液位高度的控制。6.2軟件設(shè)計流程圖根據(jù)題目需要，繪制軟件設(shè)計流程圖如圖6-2所示圖6-2軟件設(shè)計流程圖結(jié)論本儲水槽液位控制系統(tǒng)設(shè)計基于MCS51單片機(jī)系統(tǒng)而設(shè)計的，利用單片機(jī)強(qiáng)大的功能和方便通信接口，實(shí)現(xiàn)水位檢測、電機(jī)速度控制，采用PI調(diào)節(jié)誤差，進(jìn)一步對液位控制系統(tǒng)優(yōu)化?？疾炝藢Α蹲詣涌刂圃怼?，《計算機(jī)控制技術(shù)》，《單片機(jī)原理及應(yīng)用》這幾門課程的應(yīng)用。同時硬件電路與軟件程序的設(shè)計是對液位控制系統(tǒng)的應(yīng)用支撐。參考文獻(xiàn)[1]D.Ibrahim.MicrocontrollerBasedAppliedDigitalControl[M]．JohnWiley&Sons.2006．[2]戴文進(jìn)等電機(jī)與拖動[M]清華大學(xué)出版社,2008．[3]陳伯時電力拖動自動控制系統(tǒng)[M]機(jī)械工業(yè)出版社,2011．[4]顧德英等計算機(jī)控制技術(shù)[M]北京郵電大學(xué)出版社,2007．[5]謝維成等單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計[M]清華大學(xué)出版社,2006．附錄：程序#include<reg51.h>#defineunitunsignedint#defineuncharunsignedcharunitshu,num,i,j,a,EN,zkb，k,t;uncharcodetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};sbitdula=P2^6;sbitwela=P2^7;sbitadwr=P3^6;/**A/D的WR端口**/sbitadrd=P3^7;/**A/D的RD端口**/sbitcs=P3^2;/**A/D的片選信號端口**/sbitEN=P2^2;voidpi();voiddelay(unitz)/**延時**/{ unitx,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--);}voiddisplay(unitshu)/**數(shù)碼管顯示**/{ i=shu%10; j=shu/10; wela=1; P0=0xfd; wela=0; dula=1; P0=table[i]; delay(1);wela=1; P0=0xfc; wela=0; dula=table[j];}voidmain(){ E