基于at89s52的智能流量控制仪设计

《基于at89s52的智能流量控制仪设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于at89s52的智能流量控制仪设计（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 I 页 毕业设计（论文） 基于单片机的智能流量测量控制仪设计基于单片机的智能流量测量控制仪设计 学 院控制工程学院 专业名称控制技术与仪器 班级学号 学生姓名 指导教师 2013 年 6 月 13 日 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 I 页 基于单片机的智能流量测量控制仪设计 摘 要 智能化测量控制仪表是含有微型计算机或者微型处理器的测量仪器，拥有对数据的 存储运算逻辑判断及自动化操作等功能。智能仪表的出现，极大地扩充了传统仪器的 应用范围，近年来，智能化测量控制仪表的发展尤为迅速。国内市场上已经出现了多 种多样智能化测量控制仪表，例如，能够自

2、动进行差压补偿的智能节流式流量计，能 够进行程序控温的智能多段温度控制仪，能够实现数字 PID 和各种复杂控制规律的智 能式调节器，以及能够对各种谱图进行分析和数据处理的智能色谱仪等。智能仪器凭 借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得 到了广泛的应用。 本论文设计的基于单片机的智能流量测量控制仪适用于工业企业生产现场，其用 途是：对管道内流体选择流量设定值并通过温度校准程序消除在管道内因液体流动导 致温度升高造成的流量值与设定值的偏差。该仪器包括流量计、温度计、控制阀、显 示器、键盘、控制芯片等部分组成。本系统选用合适的流量计和温度测量设施来监控 流量的准确

3、数据，通过 ADC0809 芯片将收集到的现场模拟数据转换为数字信号传输到 控制器 AT89S52 芯片，经 PID 运算得到控制信号后经 DAC0832LCN 转换为数字信号输入 到步进电机，以驱动调节阀控制流量在设定值水平，保证仪器的正常使用。 该智能流量测量控制仪的开发是对智能化测量控制仪表的丰富，有利于对工业现 场流体流速进行更精准控制。 关键词：智能仪表、流量控制、温度校准 Intelligent flow measurement instrument design Author：Li Yawei 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 II 页 Tutor：Jin Wei Abst

4、ract Intelligent measurement and control instrumentation is contained microcomputer or microprocessor measuring instruments, with the data stored on the arithmetic logic judgment and automation capabilities. The emergence of smart meters, which greatly expanded the scope of application of traditiona

5、l instruments, in recent years, intelligent measurement and control instrumentation developing rapidly. Domestic market has seen a variety of intelligent measurement and control instruments, for example, can automatically compensate for differential pressure orifice flow meter smart, intelligent tem

6、perature control procedures can be performed multi-zone temperature control device, and a variety of digital PID can be achieved complex control law smart regulator, and the ability of various spectral analysis and data processing intelligent chromatograph. With its small size, intelligent instrumen

7、ts, strong function, low power consumption advantages, rapidly in household appliances, research institutes and industrial enterprises have been widely used. In this thesis, microcontroller-based intelligent flow measurement and control instruments used in industrial production site, and its purpose

8、 is: Select the pipeline fluid flow setpoint temperature calibration procedure by eliminating internal fluid flow in the pipeline resulting temperature rise caused by traffic value and set value bias. The apparatus includes meter, thermometer, control valves, monitor, keyboard, controller chips and

9、other components. The system selects the appropriate flow and temperature measurement facility to monitor the flow of accurate data, collected through ADC0809 chip will live analog data is converted to digital signal transmission to the controller chip AT89S52, PID operation is controlled by the sig

10、nal converted by DAC0832LCN digital signal input to the stepper motor to drive the flow control valve at the set value level, to ensure the normal use of the instrument. The intelligent flow measurement and control instrument development is a wealth of intelligent measurement and control instrumenta

11、tion; it is beneficial for the industrial field for more precise control of fluid flow. KEY WORDS: Smart meters（Intelligent measurement, flow control, temperature calibration 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 III 页 目录 1 1 绪论 1 1.1 智能化流量控制测量仪设计发展概况 1 1.2 课题研究来源 1 1.3 课题研究意义 2 1.4 本文的主要工作 2 2 主要技术介绍 4 2.1 传感器概述 4 2

12、.1.1 传感器可选型 4 2.1.2 传感器选型结果 6 2.2 执行器 7 2.2.1 执行器选型标准 7 2.2.2 执行器可选型 8 2.2.3 执行器选型结果 8 2.3 芯片选择 9 3 流量测量控制仪 10 3.1 系统框架设计 10 3.1.1 系统原理框图 10 3.1.2 PID 算法 11 3.1.3 系统概述 12 3.1.4 系统结构框图 13 3.2 电路设计 13 3.2.1 总电路图（见附录 F ）13 3.2.2 矩阵键盘电路 13 3.2.3 AT89S52 管脚以及电路设定 14 3.2.4 A/D 和 D/A 电路 18 3.2.5 LCD 显示电路:2

13、0 3.2.6 温度采集电路 22 3.2.7 复位电路 23 3.2.8 时钟电路 23 3.3 软件程序编写 24 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 IV 页 3.3.1 主程序 24 3.3.2 温度读取函数 26 3.2.3 A/D、 D/A 转换函数 27 3.3.4 PID 调整函数 28 3.3.5 LCD 显示函数 29 3.3.6 键盘扫描函数 30 4 系统联调 32 4.1 各按键作用 32 4.2 正常运行状况 32 结论 35 致谢 36 参考文献 37 附录 38 附录 A 主程序 38 附录 B 温度调节程序 44 附录 C LED 显示程序 46 附录 D

14、 IC 总线驱动程序 49 附录 E 键盘扫描程序 53 附录 F 总电路 57 附录 G 英文参考文献 58 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 1 页 1 1 绪论 1.1 智能化流量控制测量仪设计发展概况 智能化流量控制测量仪是以生产过程的流量参量为被控制量使之接近给定值或保持 在给定范围内的自动控制仪表。这里“过程”是指在生产装置或设备中进行的物质和 能量的相互作用和转换过程（表征过程的主要参量有温度、压力、流量、液位、成分、 浓度等） 。通过对过程参量的控制，可使生产过程中产品的产量增加、质量提高和能耗 减少。一般的过程控制系统通常采用反馈控制的形式，这是过程控制的主要方式。 智

15、能化流量控制测量仪其目的和意义可以归结到以下几点： a.随着计算机技术与过程控制技术的发展，人们对过程控制的目标已经提高到完 善生产管理、提高产品质量、节约能源降及低生产成本的水平上来；这样就 对当前过程控制的发展提出了很多新的要求，如何利用控制技术对生产过程 进行更好的管理与控制，已越来越为企业所关注，实现整个生产流水线监控， 实现企业的管控一体化已成为企业发展的必由之路。 b.自动控制的主要目标是在保证人身和设备安全的情况下，稳定生产工艺状况， 避免人为因素造成产品质量和产量的剧烈波动，确保生产能够获得最大的效 益 c.人难免会出现纰漏，智能仪器并不会出现主观的紊乱，还能为安全提供保证 1

16、.2 课题研究来源 中国的工业自动化已经进入到 21 世纪，我国制造业的高速发展，拉动了对自动化 仪器仪表与控制系统向国际水平发展的需求，我国新上的大型项目所用自动化仪器仪 表和控制系统的先进程度的需求已经处于世界先进水平。当前我国正处于工业化中期。 工业化、信息化、现代化、市场化和国际化“五化”息息相关。 智能化测量控制仪表是含有微型计算机或者微型处理器的测量仪器，拥有对数据 的存储运算逻辑判断及自动化操作等功能。智能仪表的出现，极大地扩充了传统仪器 的应用范围，近年来，智能化测量控制仪表的发展尤为迅速。国内市场上已经出现了 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 2 页 多种多样智能化测量控制仪表，例如，能够自动进行差压补偿的智能节流式流量计， 能够进行程序控温的智能多段温度控制仪，能够实现数字 PID 和各种复杂控制规律的 智能式调节器，以及能够对各种谱图进行分析和数据处理的智能色谱仪等。智能仪器 凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中 得到了广泛的应用。 1.3 课