【正文】 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(zhuān) 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(guò)變送器轉(zhuǎn)化為4^20 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(pán)輸入設(shè)定值，計(jì)算偏差量，編寫(xiě)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(mén)開(kāi)度，從而控制流量大小。本裝置在兩個(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(guò)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(mǎn)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 2 2 2 32 流量計(jì) 4 流量計(jì)的分類(lèi) 4 流量計(jì)的選型 4 64 裝置硬件設(shè)計(jì) 7 7 7 8 主要電路設(shè)計(jì) 9 A/D變換電路 9 鍵盤(pán)顯示接口電路 11 D/A變換電路 13 14 14 15 16 17 18 19 20致謝 21參考文獻(xiàn) 22引言據(jù)史書(shū)記載很早以前就有人利用堰法測(cè)量流量，并用樹(shù)枝、泥土、和石塊對(duì)水量進(jìn)行控制。近現(xiàn)代以來(lái)，人類(lèi)社會(huì)發(fā)展進(jìn)步巨大，經(jīng)過(guò)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(kāi)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(lái)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(lèi)特別多。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?lái)越多的采用單片機(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(guò)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 緒論流量可以分為兩類(lèi)，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(guò)程控制中重要變量，人們通過(guò)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(guò)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(lèi)方法很多。按檢測(cè)結(jié)果分類(lèi)：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(guò)程中，讓一些參量按人的控制而保持有周期的變化的過(guò)程稱(chēng)為過(guò)程控制。操控過(guò)程冗雜是過(guò)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(guò)程。過(guò)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(lái)，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(lái)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。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(kāi)始。之后，許多類(lèi)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(guò)程工業(yè)中流量測(cè)量的方法越來(lái)越不滿(mǎn)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代離不開(kāi)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(kāi)放以來(lái)，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。現(xiàn)在中外合資越來(lái)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(lái)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(lái)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RS432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(lái)流量控制與單片機(jī)技術(shù)結(jié)合是重要的研究方向。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