【正文】 型及功能 ................................................................................... 13 電機驅(qū)動電路的設(shè)計 ............................................................................... 14 液位設(shè)定模塊的結(jié)構(gòu)及功能 ............................................................................... 16 顯示模塊的設(shè)計 ................................................................................................... 17 報警模塊的設(shè)計 ................................................................................................... 18 電源的設(shè)計 .......................................................................................................... 19 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 .................................... 20 單片機軟件開發(fā)環(huán)境 ........................................................................................... 20 主程序設(shè)計 ........................................................................................................... 20 各功能模塊子程序的設(shè)計 ................................................................................... 22 A/D轉(zhuǎn)換子程序結(jié)構(gòu)設(shè)計 ......................................................................... 23 液位處理程序結(jié)構(gòu)設(shè)計 ........................................................................... 24 液位顯示子程序結(jié)構(gòu)設(shè)計 ....................................................................... 24 液位設(shè)定子程序結(jié)構(gòu)設(shè)計 ....................................................................... 24 5 總體調(diào)試 .......................................... 25 總 結(jié) ............................................ 26 參考文獻 .............................................. 27 2 附錄 1：程序 ......................................... 29 附錄 2：電路圖 ....................................... 34 致 謝 ............................................ 35 英文資料及中文翻譯 ................................... 1 1 緒 論 研究的目的和意義 當今社會許多工業(yè)控制系統(tǒng)，自然科學研究會需要對水位的監(jiān)測。同時，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個階段。 通過本次畢業(yè)設(shè)計 對 掌握電路設(shè)計 和 ATmega16L程序設(shè)計 的 思路與方法， 結(jié)合單片機與傳感器技術(shù)對液位進行 檢測和 控制 以使 系統(tǒng)的響應(yīng)速度加快，超調(diào)量減少，過渡過程時間縮短，振蕩次數(shù)減少 控制 成為本系統(tǒng)研究的主要目的和意義。在設(shè)計的過程中，熟悉 ATmega16L單片機 C語言的設(shè)計流程 和開發(fā)環(huán)境。 本系統(tǒng) 先通過 液位采集模塊 對水位 信號進行采樣 ，然后將采集到的信號送 給 ATmega16L單片機 進行處理，最后 控制由 驅(qū)動電路 驅(qū)動 的 水泵 實現(xiàn)液位調(diào)節(jié) 。0～8MHz. 引腳功能說明 （ 1） VCC為數(shù)字電路的電源， GND為地。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)始終還未起振，端口 B處于高阻狀態(tài)。 （ 5） 端口 D（ PD7PD0）為 8位雙向 I/O口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。 （ 9） AVCC是端口 A與 A/D轉(zhuǎn)換器的電源。 本系統(tǒng)用到的 是 液位 傳感器。 超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。該單片機的 A/D轉(zhuǎn)換器具有 2LSB的精確度和 ，轉(zhuǎn)換時間在 65260us間，比較快速。 A/D轉(zhuǎn)換器的時鐘由系統(tǒng)時鐘經(jīng)過一個 7位的預(yù)分頻器得到。如表 31所示。 位 5： ADFR位為 ADC自由轉(zhuǎn)換方式選擇位。 位 3： ADIE位為 ADC中斷使能位。 執(zhí)行模塊 的設(shè)計 本液位調(diào)節(jié)器的執(zhí)行部分 主要 由家用 小 水泵 （電機 ） 和 電機驅(qū)動電路 組成。在 DC12V1A時能連續(xù)通電 12小時。 此外它還具有如下特點：電壓最高可達 46V；總輸出電流可達 4A；較低的飽和壓降；具有過熱保護； TTL輸出電平驅(qū)動，可直接連接 CPU；具有輸出電流反饋，過載保護。 （ 3）使能端輸入 PWM信號，控制輸入端 A和控制輸入端 B輸入控制電機狀態(tài)的信號。 因為在本系統(tǒng)中要實時保存數(shù)據(jù)，所以在軟件設(shè)計時要用到的 外部中斷比較多，但 ATmega16L中只有兩個外部中斷，我們用外部中斷 0做了中斷擴展。 引腳 標號 功能說明 備注 1 Vss 邏輯負電源輸入引腳， 0V 2 Vdd 邏輯正電源輸入引腳，＋ 5V 3 Vl 偏壓信號 引腳， 可 調(diào)節(jié)其對比度 一般接 0V 4 RS 數(shù)據(jù) /指令寄存器選擇 功能 5 R/W 讀寫選擇引腳 若只需要讀，則接地 6 EN 讀寫使能引腳 7～ 14 D0～ D7 8位數(shù)據(jù)引腳線 15 CS1 半屏控制引腳 高電平時對應(yīng)半屏可用 16 CS2 半屏控制 引腳 表 35 LCD12864管腳 排列和功能表 18 VCCVCCPD4PD5PD6GND1VCC2VC3RS4RW5E6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714PSB15NC16RST17VOUT18A19K2012864 液晶* 圖 34 LCD12864連接電路 原理圖 報警模塊的設(shè)計 工業(yè)現(xiàn)場需 要有對液位超限 的 檢測報警功能 ，并 能通過聲、光發(fā)出報警警示，所以我們用到一個報 警電路。 采用的 高亮發(fā)光二極管 的優(yōu)點表現(xiàn)在：尺寸小， 體積小； 不存在熱輻射 ； 低電壓，低電流啟動，耗電少 ； 反應(yīng)速度快，可用于高頻場合；使用壽命長；有利于環(huán)保 ； 容易開發(fā)成輕薄短小產(chǎn)品。 主程序設(shè)計 本設(shè)計的重中之重是 PID控制算法的實現(xiàn)。采用增量型算法的原因是增量型算法具有很多優(yōu)點： （ 1） 由于計算機輸出增量，所以誤動作影響小，必要時可用邏輯判斷的方法去掉； 21 圖 41 增量型 PID算法的程序流程圖 （ 2） 在位置型控制算法中，由手動到自動切換時，必須首先使計算機的輸出值等于閥門的原始開度，才能保證手動 /自動無擾動切換，這將給程序設(shè)計帶來困難。 還有一種是數(shù)字 PID調(diào)節(jié)器，其算法是利用偏差增量，比位置型算法一直累加歷史偏差要簡單的多。 程序：將換算后的 液位 信號 經(jīng) 單片機 換算后送去顯示模塊顯示 。 本設(shè)計使用的鍵盤為 獨立式式 ，該鍵盤的特點是 各鍵相互獨立，每個按鍵的“接地端”均接地，每個按鍵的“測試端 各接一根輸入線，一根輸入線上的 工作 狀態(tài)不會影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。 整個系統(tǒng)控制程序采用 C語言進行編程。 27 參考文獻 [1]李廣弟，朱月秀，冷祖祁．單片機基礎(chǔ) [M].北京 :北京航空航天大學出版社，2022. [2]李朝青．單片機原理及接口技術(shù) [M].北京 :北京航空航天大學出版社， 1998. [3]李勛等．單片機實用教程 [M].北京 :北京航空航天大學出版社， 2022. [4]胡漢才．單片機原理及系統(tǒng)設(shè)計 [M].北京 :清華大學出版社， 2022. [5]睢丙東，魏澤鼎等．單片機應(yīng)用技術(shù)與實例 [M].北京 :電子工業(yè)出版社， 2022. [6]陳杰，黃鴻．傳感器與檢測技術(shù) [M].北京 :高等教育出版社， 2022. [7]王紹純．自動檢測技術(shù) [M].北京 :冶金工業(yè)出版社， 1985. [8]徐愛鈞．單片機高級語言 C51 應(yīng)用程序設(shè)計 [M].北京 :電子工業(yè)出版社，2022. [9]何立民 ．單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)配置與接口技術(shù) [M].北京 :北京航空航天大學出版社， 1990. [10]李科杰．傳感技術(shù) [M].北京 :北京理工大學出版社， 1989. [11]沙占友，王彥朋，孟志永等 ． 單片機外圍電路設(shè)計 [M].北京 :電子工業(yè)出版社， 2022. [12]湯競南，沈國琴 ． 51單片機 C語言開發(fā)與實例 [M].北京 :人民郵電出版社，2022. [13]倪德良，俞善慶，杜云慶．家用熱水器的能效、應(yīng)用及發(fā)展對策 [J].能源技術(shù)， 2022年第 04期 . [14]張建學 ． 走近家用熱水器 [J].質(zhì)量跟蹤 ， 2022年第 10期 . [15]徐鴻浩，谷剛 ． 太陽能熱水器輔助電加熱系統(tǒng)的設(shè)計 [J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2022年第 27期 . [16]吳秀清．微型計算機與接口技術(shù) [M]，第一版，中國科技大學出版社， [17]童詩白．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) [M]，第二版， .北京 .高等教育出版社， 1998 [18]吳金戎，沈慶陽，郭庭吉． 8051單片機實踐與應(yīng)用 [M]，第二版，清華大學出版 社， [19] Brian amp。 //調(diào)整值限幅，防止積分飽和 if(pwm_var = Umin)pwm_var = Umin。 ACSR= 0x80。 } pragma interrupt_handler adc_isr:15 //AD轉(zhuǎn)換完成中斷 void adc_isr(void) { ADC_led()。 shedin[10]=set%10+0x30。0X01)==0) { if(key==0) { set。 } } if((PINCamp。 js=0。 TI_data[11]=TI/100+0x30。 chn_disp(2,0,TI_data)。s shower water at the ideal temperature, which typically involves the mixing of two process streams, cold and hot water. The person feels the water to estimate its temperature. Based on this measurement they perform a control action: use the cold water tap to adjust the process. The person would repeat this inputoutput control loop, adjusting the hot water flow until the process temperature stabilized at the desired value. Feeling the water temperature is taking a measurement of the process value or process variable (PV). The desired temperature is called the setpoint (SP). The output from the controller and inp