1、禮匕大學(xué)家皇居今哉NortheasternUniversityatQinhuangdao過(guò)程控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)智能化壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)院別專業(yè)名稱班級(jí)學(xué)號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師2014.7.8-2014.7.19一、前言在科技飛速發(fā)展的今天，智能化已經(jīng)成為這個(gè)時(shí)代的主旋律，大到工業(yè)生產(chǎn)，小到手機(jī)、家具。其中，壓力是不可或缺的一個(gè)重要參數(shù)。為實(shí)現(xiàn)鍋爐氣壓的準(zhǔn)確地自動(dòng)檢測(cè)與控制，我們基于51單片機(jī)，設(shè)計(jì)了氣壓自動(dòng)控制系統(tǒng)。它通過(guò)實(shí)時(shí)采集氣壓傳感器電壓進(jìn)行PID運(yùn)算，輸出PWM從而控制固態(tài)繼電器對(duì)鍋爐進(jìn)行加熱，使鍋爐氣壓快速準(zhǔn)確的達(dá)到設(shè)定值。與其它同類系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)具有經(jīng)濟(jì)、方便等特點(diǎn)，適合小型控制。關(guān)鍵詞

2、：鍋爐氣壓、51單片機(jī)、自動(dòng)控制、PID二、任務(wù)書1、系統(tǒng)構(gòu)成：系統(tǒng)主要由壓力傳感器，單片機(jī)控制系統(tǒng)、對(duì)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(duì)象、執(zhí)行器可查找資料自行選擇，控制器選擇單片機(jī)為控制器。單片機(jī)型號(hào)自選。2、寫出壓力測(cè)量與控制過(guò)程，繪制壓力控制系統(tǒng)組成框圖。3、（1）系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)自選。（2）編制壓力測(cè)量控制程序：軟件采用模塊化程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由壓力采集程序、壓力校準(zhǔn)程序、壓力控制程序等部分組成。三、選型1、傳感器：HL-DQ1氣壓傳感器HL-DQ1氣壓傳感器采用進(jìn)口高精度壓力芯片，測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好。精密信號(hào)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

3、電流等其它輸出信號(hào)。具有體積小巧，性能可靠，精度高，負(fù)載能力強(qiáng)，傳輸距離長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)?？蓮V泛用于氣象、海洋、環(huán)境、機(jī)場(chǎng)、港口、實(shí)驗(yàn)室、工農(nóng)業(yè)及交通等領(lǐng)域。產(chǎn)品特點(diǎn)：連接簡(jiǎn)便、體積小巧、性價(jià)比高，專業(yè)級(jí)大氣壓力應(yīng)用范圍各類自動(dòng)氣象站的大氣壓力專業(yè)測(cè)量測(cè)量范圍：5001060hPa輸出：頻率/電壓/智能分辨率：0.1hPa2、控制器：51單片機(jī)外接串行AD轉(zhuǎn)化芯片ADC0832各傳感器電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通過(guò)1602顯示屏顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，第1頁(yè)使用定時(shí)器模擬一路PWM6制執(zhí)行器。3、被控對(duì)象：普通鍋爐4、執(zhí)行器：固態(tài)繼電器四、主體設(shè)計(jì)1、系統(tǒng)框圖給定值氣壓M51單片機(jī)固態(tài)繼電器一鍋爐111A

4、DC0832M壓力傳感器說(shuō)明：本系統(tǒng)根據(jù)單閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，以89C51單片機(jī)作為調(diào)節(jié)器，通過(guò)對(duì)傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，與給定值進(jìn)行作差比較，單片機(jī)程序中進(jìn)行相應(yīng)的PID運(yùn)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(yīng)占空比的PWMI號(hào)控制固態(tài)繼電器加熱，使鍋爐氣壓快速準(zhǔn)確到達(dá)并穩(wěn)定在設(shè)定值。2、系統(tǒng)操作說(shuō)明啟動(dòng)系統(tǒng)之后，顯示屏顯示默認(rèn)的PID參數(shù)和設(shè)定值，通過(guò)按鍵ADD,SUB,NEXT,OKT實(shí)現(xiàn)參數(shù)加減修改，參數(shù)選擇，參數(shù)確認(rèn)操作，之后系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行，無(wú)需人干預(yù)，當(dāng)壓力值高于設(shè)定值110%勺時(shí)候能夠自動(dòng)報(bào)警。3、硬件電路設(shè)計(jì)proteus仿真電路圖說(shuō)

5、明：按鍵：ADDSUBNEXTO儂鍵依次接單片機(jī)P2.1、P2.2、P2.3、P2.4引腳，低電平觸發(fā)。ADC0832DI、DO®單片機(jī)P3.4弓|腳，CS接P3.5,CLK接P3.3顯示屏1602:RS接P2.6,RW接P2.5,LCDENgP2.7,數(shù)據(jù)口D0D7接P0口，為提高穩(wěn)定性和引腳驅(qū)動(dòng)能力，P0口接上拉電阻。4、程序設(shè)計(jì)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(':');writ

6、e_cmd(0x89);write_date('K');write_date('i');write_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)(i

7、f(add=0)(delay(10);if(add=0)(while(add=0);switch(choose)(case1:kp+=0.1;break;case2:ki+=0.1;break;case3:kd+=0.1;break;case4:aim+=0.1;break;if(sub=0)delay(10);if(sub=0)(while(sub=0);switch(choose)(case1:kp-=0.1;break;case2:ki-=0.1;break;case3:kd-=0.1;break;case4:aim-=0.1;break;if(next=0)(delay(10);if(

8、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voidpidshow()(intdt,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

9、/100+0x30;dt2=dt%100/10+0x30;dt3=dt%10+0x30;write_cmd(0x8c);/write_date(dt1);write_date(dt2);write_date('.');write_date(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/10

10、0+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)case 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:(wri

11、te_cmd(0x80);write_date(0x20);write_cmd(0x88);write_date(0x7e);write_cmd(0xc0);write_date(0x20);write_cmd(0xc8);write_date(0x20);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

12、(0x80);write_date(0x20);write_cmd(0x88);write_date(0x20);write_cmd(0xc0);write_date(0x20);write_cmd(0xc8);write_date(0x7e);break;)、串行ADC0832轉(zhuǎn)換程序ucharADC0832(ucharCH)uchardis0,dis1;Clk=0;/拉低時(shí)鐘DI=1;/初始化_nop_();CS=0;/芯片選定_nop_();Clk=1;/拉高時(shí)鐘_nop_();if(CH=0)/通道選擇Clk=0;/第一次拉低時(shí)鐘DI=1;/通道0的第一位_nop_();Clk=1;/

13、拉高時(shí)鐘_nop_();Clk=0;/第二次拉低時(shí)鐘，ADC0832DI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(shí)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;i<8;i+)/讀取前8位的值(_nop_();dis0<<=1;Clk=1;_nop_();Clk=0;if(DO)dis0|=0

14、x01;else第10頁(yè)dis0|=0x00;)for(i=0;i<8;i+)/讀取后8位的值(dis1>>=1;if(DO)dis1|=0x80;elsedis1|=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ADC0832DO=1;/拉高輸出端，方便下次通道選擇DI端有效Clk=1;/拉高時(shí)鐘returndate;)五、參考文獻(xiàn)1邵裕森、戴先中.過(guò)程控制工程.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.52004.52蕭德云譯.過(guò)程控制系統(tǒng)一

15、一應(yīng)用、設(shè)計(jì)與整定(第3版).清華大學(xué)出版社,3金以慧.過(guò)程控制.¥#華大學(xué)出版社，2002.3六、結(jié)束語(yǔ)第11頁(yè)在本次課設(shè)過(guò)程中，我主要工作是運(yùn)用Proteus軟件進(jìn)行連接電路圖和仿真。通過(guò)這次課設(shè)，我對(duì)Proteus軟件的使用更加熟悉。這次課設(shè)是大學(xué)最后一個(gè)課設(shè)了，所以團(tuán)隊(duì)成員分工合作、共同討論疑難點(diǎn)時(shí)也都非常積極主動(dòng)，同時(shí)也不乏一些快樂(lè)。七、附錄1、仿真結(jié)果LU奧2用MM叩三皿！為閨小raiukts中仙5pa.jxdjr產(chǎn).J引1S¥*132£,1P2.1JIAS3皿江咚ElrP2M1IAUL1，=-H2?區(qū)工一BTpunzxpiaR”劇MOraafflcT

16、產(chǎn)”而廠時(shí)加F9frnP3£jmMT1冠1口至13z4Pl5EErlLEhIAAJ.lT2、完整程序代碼#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharsbitlcdrs=P2A6;sbitlcdrw=P2A5;sbitlcden=P2A7;/1602控制端口sbitDI=P3A4;sbitDO=P3A4;DI和DOf單片機(jī)共接口sbitClk=P3A3;sbitCS=P3A5;ADC0832控制端口sbitpwm=P2A。;第12頁(yè)sbitad

17、d=P2A1;sbitsub=P2A2;sbitnext=P2A3;sbitok=P2A4;顯示緩沖區(qū)電壓值顯示緩沖區(qū)壓強(qiáng)值顯示緩沖區(qū)輸出占空比sbitbeep=P1AQ;uchardis3=QxQQ,QxQQ,QxQQ;/uchardis13=QxQQ,QxQQ,QxQQ;/uchardis23=QxQQ,QxQQ,QxQQ;/uchardate=Q;/AD值intpress=Q;/壓力值intout=5Q;intchoose=1;uchari;ucharCH;/ADCQ832通道值uchartimer1;floatkp=6;floatki=Q.1;floatkd=Q.2;floataim=

18、5;voidsystem_Ini()TMOD|=Qx11;/PWMTHQ=Qxff;/11.Q592TLQ=Qx9a;第13頁(yè)TR0=1;IE=0x8A;/*AD0832轉(zhuǎn)換程序*/ucharADC0832(ucharCH)uchardis0,dis1;Clk=0;/拉低時(shí)鐘DI=1;/初始化_nop_();CS=0;/芯片選定_nop_();Clk=1;/拉高時(shí)鐘_nop_();if(CH=0)/通道選擇Clk=0;/第一次拉低時(shí)鐘DI=1;/通道0的第一位_nop_();Clk=1;/拉高時(shí)鐘_nop_();Clk=0;/第二次拉低時(shí)鐘，ADC0832DI接受數(shù)據(jù)DI=0;/通道0的第二位

19、_nop_();第14頁(yè)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(shí)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;i<8;i+)/讀取前8位的值(_nop_();dis0<<=1;Clk=1;_nop_();Clk=0;if(DO)dis0|=0x01;elsedis0|=0x00;第15頁(yè)for(i=0;i<8;i+)/讀取后8位的值

20、dis1>>=1;if(DO)dis1|=0x80;elsedis1|=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ADC0832DO=1;/拉高輸出端，方便下次通道選擇DI端有效Clk=1;/拉高時(shí)鐘returndate;，*數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序功能：將0-255級(jí)換算成0.00-5.00的電壓數(shù)*voidconvert(uchara)uinttemp;/特別注意這里需定義int型(余數(shù)將大于255)dis0=a/51;/取個(gè)位temp=a%51;

21、第16頁(yè)temp=temp*10;dis1=temp/51;/取小數(shù)點(diǎn)后第一位temp=temp%51;temp=temp*10;dis2=temp/51;/取小數(shù)點(diǎn)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%100/10;dis22=out%10;/*LCD1602驅(qū)動(dòng)程序*/voiddelay(ucharz)uintx,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=122;y>0;y-);v

22、oidwrite_cmd(ucharcmd)/lcd1602寫命令函數(shù)lcdrs=0;lcdrw=0;/選擇指令寄存器第17頁(yè)lcden=1;P0=cmd;/寫數(shù)據(jù)delay(5);lcden=0;/使能拉低lcden=1;voidwrite_date(uchardate)/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;初始化voidinit_lcd1602()/lcd1602write_cmd(0x01);/清屏write_cmd(0x38);/功能設(shè)置write_c

23、md(0x0c);/顯示設(shè)置write_cmd(0x06);/輸入方式從左到右delay(1);/*顯示函數(shù)*/voiddisplay(void)uchari;第18頁(yè)write_cmd(0x80);write_date('V');write_date(':');for(i=0;i<3;i+)(if(i=1)write_date('.');/write_date(0x30+disi);delay(5);write_date('V');write_cmd(0x88);write_date('P');write_

24、date(':');for(i=0;i<2;i+)(if(i=1)write_date('.');/write_date(0x30+dis1i);delay(5);write_date('k');write_date('p');write_date('a');第二位顯示小數(shù)點(diǎn)第二位顯示小數(shù)點(diǎn)write_cmd(0xc0);write_date('O');write_date('U');write_date('T');write_date(':')

25、;第19頁(yè)for(i=0;i<3;i+)(write_date(0x30+dis2i);delay(5);voidpidshow()(intdt,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

26、_cmd(0x8c);/write_date(dt1);write_date(dt2);write_date('.');write_date(dt3);第20頁(yè)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;writ

27、e_cmd(0xcd);/write_date(dt1);write_date(dt2);write_date('.');write_date(dt3);switch(choose)case 1:write_cmd(0x80);write_date(0x7e);write_cmd(0x88);write_date(0x20);write_cmd(0xc0);第21頁(yè)write_date(0x20);write_cmd(0xc8);write_date(0x20);break;case 2:write_cmd(0x80);write_date(0x20);write_cmd(0x

28、88);write_date(0x7e);write_cmd(0xc0);write_date(0x20);write_cmd(0xc8);write_date(0x20);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:第22頁(yè)(write_cmd(0x80);write_date(0x20);write_cmd(0x88);w

29、rite_date(0x20);write_cmd(0xc0);write_date(0x20);write_cmd(0xc8);write_date(0x7e);break;)voidpidcal()(out=(aim-press/100)*kp+50;/*主函數(shù)*/*voidmain(void)beep=0;system_Ini();第23頁(yè)CH=0;/選擇通道0或1init_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_date(':');write_cmd(0xc1);write_date(