【正文】 阻簡介及調理電路的設 計 ..................................................................... 25 電流互感器簡介及調理電路的設計 ................................................................. 28 AT89S52 與 ADC08038 的接口電路設計 ......................................................... 31 AT89S52 與振蕩電路的接口設計 ...................................................................... 31 AT89S52 與鍵盤、數碼管顯示的接口設計 ...................................................... 33 風扇和蜂鳴器控制模塊的設計 ......................................................................... 37 本章小結 .................................................................................................................... 38 第三章 系統(tǒng)軟件設計 ....................................... 39 程序模塊化設計概述 ............................................................................................... 39 軟件系統(tǒng)的模塊化設計原則 ........................................................................... 39 本設計的軟件系統(tǒng)模塊劃分 ........................................................................... 40 系統(tǒng)各模塊應用程序 ............................................................................................... 41 數據采集與顯示程序 ....................................................................................... 42 數據保存程序 ................................................. 43 歷史數據讀取程序 ............................................. 44 報警模塊 ..................................................... 45 參數設置模塊 ................................................. 45 第四章 系統(tǒng)軟件的具體實現 ................................. 46 系統(tǒng)監(jiān)控界面 ..................................................... 46 實驗步驟及其調試結果 ............................................. 47 歷史數據讀取 ..................................................... 48 第五章 總 結 .............................................. 49 參 考 文 獻 ............................................... 51 致 謝 .................................................. 52 第一章 緒 論 引言 在人們生產生活的過程中越來越多的涉及到液位控制和處理的問題。它推動著傳統(tǒng)儀器朝著數字化，智能化，模塊化，網絡化的方向發(fā)展。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設計）授權使用說明 本論文（設計）作者完全了解 **學院有關保留、使用畢業(yè)論文（設計）的規(guī)定，學校有權保留論文（設計）并向相關部門送交論文（設計）的電子版和紙質版。有權將論文（設計）用于非贏利目的的少量復制并允許論文（設計）進入學校圖書館被查閱。 虛擬儀器系統(tǒng)利用了計算機系統(tǒng)的強大功能，大大突破了傳統(tǒng)儀器在數據采集、處理、顯示、存儲等方面的限制，用戶可以自由定義，自由組合計算機平臺、 硬件、軟件以及完成系統(tǒng)功能所需的附件，可以方便的對其進行維護、擴展、升級，“ Soft is Instruments (軟件就是儀器 )的觀念正逐步被人們接受。比如，在飲品生產、食品加工、化工生產、污水凈化等各個領域，都會使用蓄液池，而對于蓄液池內液體的高度控制要求也越來越精準。虛擬儀器 VI（ Visual Instrument）正在成為當今世界流行的一種一起構成方案，它把計算機平臺與具有標準接口的硬件模塊及 開發(fā)測試軟件結合起來構成系統(tǒng)。 在美國虛擬儀器系統(tǒng)及其圖形編程語言，已作為各大學理工科學生的一門必修課程。 虛擬儀器開發(fā)商不僅注意使虛擬儀器能夠適應各種通用計算機總線系統(tǒng)，使之為虛擬儀器服務，而且也 注意建立各種儀器專用的總線系統(tǒng)。近一、兩年來這些學校 在原有的基礎上，又開發(fā)了一批新的虛擬儀器系統(tǒng)用于教學和科研。國內專家預測：未來幾年內，我國將有 50%的儀器為虛擬儀器。從二十 世紀初到五十年 代左右，測量儀器的材料性能得到改善出現了電子管，同時測量理論和方法與電子技術、控制技術相結合，出現了以記錄儀和示波器為代表的電子儀表五十年代以后隨著晶體管和集成電路的出現以及應用電子技術的發(fā)展將數字技術成功地應用到測量儀器。為解決這樣的問題，總線式儀器與系統(tǒng)應運 而生。在這種情況下，用戶自然會提出標準化的要求。 基于虛擬儀器技術的數據采集系統(tǒng)的提出在一定程度上解決了傳統(tǒng)數據采集所面臨的問題，虛擬儀器數據采集系統(tǒng)成為當今數據采集系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。除此以外還有 HP 公司的HPVEE ， HPTIG 開發(fā)平臺，美國 Tektronix 公司的 EzTest ， TekTNS 平臺軟件，這些都是國際上公認的優(yōu)秀的虛擬儀器開發(fā)軟件平臺 [11]。 利用 Labview ，可產生獨立運行的可執(zhí)行文件，它是一個真正的 32 編譯器。 如果將 VI與傳統(tǒng)儀器相比較，那么前面板上的控件對應的就是傳統(tǒng)儀器上的按鈕、顯示屏等控件，而流程圖上的連線端子相當于傳統(tǒng)儀 器箱內的硬件電路。設計者可把一個復雜自動檢測系統(tǒng)分為多個子系統(tǒng)，每一個都可完成一定的功能。 （ 2） 軟件開發(fā)：硬件電路的相關程序，給定實際液位高度和廣電脈沖信號的算法關系等。各種類型信號采集的難易程度差別很大。這樣信號 x(t)可以用一組分散的采樣值來表示： {x(0)， x(△ t)， x(2△ t)， x(3△ t)，?， x(k△ t)，? } 圖 顯示了一個模擬信號和它采樣后的采樣值。圖 和圖 顯示了一個信號分別用合適的采樣率和過低的采樣率進行采樣的結果。 核心芯片的選擇及簡介 核心芯片的選擇 本控制系統(tǒng)中的核心芯片包括單片機、 AD 采集芯片、振蕩芯片和驅動芯片等。 AT89S52 簡介 AT89S52 是一種低功耗／低電壓、高性能的 8 位單片機，片內帶有一個 8K字節(jié)的 Flash，它采用了 CMOST 藝和 ATIVIEL 公司的高密度非易失性存儲器(NURAM) 技術，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與 Meg 一 51 兼容。 5． ALE：當訪問外部存儲器時， ALE(地址鎖存允許信號 )的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。作為輸出口用時，每位能以吸收電流的方式驅動 8 個 Tn，輸入，對端口寫高電平 “1”時， 又可作高阻抗輸入端用。在對 Flash 編程和程序驗證時， Pl口接收低 8 位地址。 O～ P3． 7)： P3 口是一個帶有內部上拉電阻的 8 位 雙向 T／ 0 端口。 16． P3． 4／ T0：定時／計數器 O 的外部輸入。 24． Nc： No Connect，未用的引腳。 ADC08038 的引腳圖如圖 4—2 所示。i：外部參考電壓輸入端和輸出端。 3．振蕩電路模塊：本模塊在單片機的控制下可以輸出特定頻率的矩形波信號，該信號可以對 IGBT 的開通和關斷進行控制，也就是可以對系統(tǒng)的功率進行控制。根據變換的不同，熱敏電阻可分為正溫度系數熱敏電阻和負溫度系數熱敏電阻。下面分別介紹： 電阻值 R(kQ)： 電阻值可以近似地用如下公式表達： ?????? ???????? ???? 1212 11 TTBE X PRR 公式 (43) 其中： Rl、 R2 為絕對溫度下 Tl、 T2 時的電阻值 (kΩ ) B 為 B 值 (K) 絕對溫度和攝氏溫度的換算關系如下： T 絕對溫度 (K)=T 攝氏溫度 (℃ )+273 B 值： B（ K） B 值反映了兩個溫度之間的電阻變化，可用下述公式計算： 21212121 /1/1 ??????? 公式 (43) 其中： R R2 絕對溫度 T T2 時的電阻值 耗散系數 6(mW／ ℃ )： 耗散系數是指熱敏電阻消耗的功率與環(huán)境溫度變化之比： 020 TTRITT W ????? 公式 (43) 其中： W 熱敏電阻消耗的功率 T 熱平衡時的溫度 Tb 周圍環(huán)境溫度 I 在溫度 T 時通過熱敏電阻電流 R 在溫度 T 時熱敏電阻的電阻值 時間常數 T(second)： 時間常數是熱敏電阻在零功率狀態(tài)下，當環(huán)境溫度由一個特定溫度向另一個特定溫度突變時， 溫度變化 63． 2％所需時間。 電流互感器簡介及調理電路的設計 電流互感器簡介 電流互感器的原理類似于變壓器的原理，也是基于電磁感應基本原理，即當電路中通以一 定頻率的交流電時，會引起互感器內部磁心的磁通量變化，從而使互感器的線圈產生感應電動勢。 調理電路的設計 基于以上對電流互感器的原理及其應用的理解。二者的原理一致，設計思路類似，這里就不再贅述。如圖 48 所示，它通過設置 RT 端的電阻值和 CT端的電容值產生特定頻率的鋸齒波，該鋸齒波通過電壓比較器電路即可轉換為矩形波。 數碼管顯示電路的原理及其設 計 本課題中的顯示數據采用三個 7 段共陽極數碼管，如圖 4 一 11 所示，需要顯示的數據是單片機通過 4094 串行傳入的，即數碼管通過 4094 驅動而顯示數據的。在圖 413 中， 4094 的 OUTPUT ENABLE 為使能端，STROBE 為開關端， DATA 為數據端， CLOCK 為時鐘信號， Ol08 為并行輸出端， Qs 和 Qs?為串行輸出端， VDD 為電源端， VSS 為地端。 本章小結 本章首先介紹了本控制系統(tǒng)中最為核心的兩個芯片～控制處理器單片機AT89S52 和采集芯片 ADC08038，然后對整個課題任務進行了模塊劃分，并對各個模塊所要實現的功能做了詳細的設計，最后對每個模塊進行了非常詳細的硬件電路設計。 1）自頂向下逐步求精的設計方法 軟件設計往往在開始時不了解問題的全部細節(jié)，只能對問題做出全局性的決策，即設計表征解決問題一般策略的抽象算法。一般來講，底層模塊的扇入較高，頂層模塊的扇出較高。 圖 ，增加了一個中間判斷層模塊 F，以一個開關量 Flag 決定模塊 A要調用的模塊，這樣對 A的修改，僅局限于 Flag 的設置，大大較少了工作量。 報警燈 控件選板 新式 布爾 圓形指示燈 。 函數選板 編程 定時 格式化日期 /時間字符串 。 歷史數據回放（按鈕） 控件選板 布爾 確定按鈕 。 設備運行前進行檢查，確定連線正確及設備保護措施具備，運行Labview 軟件中編寫的程序。 歷史數據讀取 對采集數據的保存是本設計的一個突出特點，數據保存有著實際的意義，這樣便于以后訪問歷史數據，還可以實現數據的遠程訪問。非常清楚的表達了采集波形的動態(tài)曲線。 圖 參數設置前面板及程序框圖 第四章 系統(tǒng)軟件的具體實現 系統(tǒng)監(jiān)控界面 當系統(tǒng)運行時在監(jiān)控界面中可以選擇控制對象，可以輸入上下限的值，界面中顯示實時控制曲線及實時數據。具體程序見圖。 數據保存程序 數