【正文】 尤為要感謝的是我此次設(shè)計指導(dǎo)老師，他以豐富的理論知識與實際經(jīng)驗?zāi)托牡亟獯鹞业拿恳粋€問題，毫無保留，這對我的設(shè)計有極大的幫助。這是一個線性關(guān)系所以我采用線性參數(shù)標(biāo)度變換。4 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 整個系統(tǒng)軟件設(shè)計主要是對作為數(shù)據(jù)采集處理的單片機的軟件設(shè)計。由于各位的斷碼線并聯(lián)，8位I/O口輸出的斷碼對各個顯示位來說都是相同的。在本次課題設(shè)計中我們采用行列式鍵盤，其與89C51的接線圖如下圖圖316 鍵盤電路與89C51的接線圖 顯示電路設(shè)計顯示器普遍地用于直觀地顯示數(shù)字系統(tǒng)的運行狀態(tài)和工作數(shù)據(jù),按照材料及生產(chǎn)工藝,單片機應(yīng)用系統(tǒng)中常用的顯示器有: 發(fā)光二極管LED顯示器,液晶LCD顯示器,，也是本次課題設(shè)計我們采用的的顯示器。由于行列式鍵盤中行、列線多為多鍵共用，各按鍵均影響改鍵所在的行和列的電平。電磁閥是用來控制流體的自動化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器；并不限于液壓，氣動。在實際應(yīng)用中，如果只有一路模擬量輸出，或雖是多路模擬量輸出但并不要求多路輸出同步的情況下，就可以采用單緩沖方式。 IN0~IN7：8路模擬信號輸入端。通常定義為輸出滿刻度值與2n之比(n為 D/A轉(zhuǎn)換器的二進制位數(shù))。由于ADC0809內(nèi)部設(shè)有地址鎖存器，所以通道地址由P0口的低3位直接與ADC0809的A、B、C相連。 EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端。由于本系統(tǒng)的控制時間允許，可選8位逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器。PHS9300工業(yè)酸度計的主要特點是： 1)特制高阻轉(zhuǎn)換器，量程任意可調(diào)； 2)使用隔離，提高抗干擾能力； 3)配套電極性能穩(wěn)定，測量范圍廣，參比電極采用了國際上新技術(shù)的銀 氯化銀型低內(nèi)阻雙液接固體參比電極； 4)結(jié)構(gòu)多種多樣，適用于多種環(huán)境，獲國家專利()的集成體酸度傳感器，外形輕巧，維護量小，使用簡單；PHS9300工業(yè)酸度計的主要性能指標(biāo)： 1)測量范圍：0—14PH 2)測量誤差：177。 綜上所述，在本次課題設(shè)計中我們采用的最小系統(tǒng)框圖如下圖 圖37 單片機最小系統(tǒng)框圖電路中的6264芯片是8K*8 SRAM，單一的+5V電源所有的輸入端和輸出端都與TTL電路兼容。隨著Vcc的繼續(xù)提高，RESET一直保持低電平。當(dāng)取C=22uF，R=200，Rx=1k，此時=2210110=22ms當(dāng)按下按鈕，RST出現(xiàn)5=，使單片機復(fù)位。[6] 在本次課題設(shè)計中我們采用內(nèi)部時鐘方式電路。MCS51單片機各功能部件的運行都是以時鐘控制信號為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍的工作。 ③I/O口引腳： P0口：雙向8位三態(tài)I/O口，此口為地址總線(低8位)及數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用口，可驅(qū)動8個LS型TTL負載。由于單片機在使用時，通常是處于測控系統(tǒng)的核心地位并嵌入其中，所以，通常也把單片機稱為嵌入式控制器EMCU(Embeddded MicroControiier Unit)。前一個調(diào)節(jié)器稱為主調(diào)節(jié)器，它所檢測和控制的變量稱主變量（主被控參數(shù)），即工藝控制指標(biāo)；后一個調(diào)節(jié)器稱為副調(diào)節(jié)器，它所檢測和控制的變量稱副變量（副被控參數(shù)），是為了穩(wěn)定主變量而引入的輔助變量。開環(huán)控制系統(tǒng)由控制器與被控對象組成。環(huán)境污染也日益呈現(xiàn)國際化趨勢，因此改善環(huán)境一是刻不容緩的問題了！這次設(shè)計我們采用 電石渣液中和酸性廢水不僅能夠減少對壞境的危害，還可以減少投資成本，以廢治廢，有很這好的經(jīng)濟效益。水污染使水環(huán)境質(zhì)量惡化，飲用水源的質(zhì)量普遍下降，威脅人的身體健康，引起胎兒早產(chǎn)或畸形等等。2 控制方案的論證 主要的幾種控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)有許多種，主要有開環(huán)控制系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)和復(fù)合控制系統(tǒng)，他們都有其各自的特點和不同的適用場合。但這種系統(tǒng)使用的元件較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，特別是系統(tǒng)的性能分析和設(shè)計也較麻煩。3 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 最小系統(tǒng)的設(shè)計 單片機片機的選擇 單片機就是在一塊半導(dǎo)體硅片上集成了微處理器(CPU)，存儲器(RAM,ROM,EPROM)和各種輸入、輸出接口(定時器/計數(shù)器，并行I/O口，串行I/O口，A/D轉(zhuǎn)換器以及脈寬調(diào)制器PWM等)，這樣一塊電路集成芯片具有一臺計算機的屬性，因而被稱為單片微型計算機，簡稱單片機。 Vss：接低電平。但是，擦除和寫入對于要有數(shù)據(jù)高速吞吐的應(yīng)用還顯得時間過長，這也是E2PROM的主要缺陷。(2) 外部時鐘電路方式外部時鐘方式是使用外部振蕩脈沖信號，常用于多片MCS51單片機同時工作，以便于多片MCS51單片機之間的同步，一般為低于12MHz的方波。當(dāng)時鐘頻率選用6MHz時，C取22μF，Rs取200Ω，Rk取1KΩ按鍵脈沖復(fù)位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的脈沖來實現(xiàn)的，脈沖復(fù)位電路如下圖(b)所示。[7]在本次課題設(shè)計中我們采用MAX690A微處理器監(jiān)控器芯片。當(dāng)由于某種嚴重干擾而出現(xiàn)死循環(huán)時，單片機將不能定期改變WDI端電平，使單片機復(fù)位。在化工、礦冶、造紙、給排水、污水處理等部門得到廣泛應(yīng)用。(1) 轉(zhuǎn)換時間的選擇轉(zhuǎn)換速度是指完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需時間的倒數(shù)，是一個很重要的指標(biāo)。 START：啟動轉(zhuǎn)換信號輸入端。由于ADC0809無片內(nèi)時鐘，時鐘信號可由單片機的ALE信號經(jīng)D觸發(fā)器二分頻后獲得。在實際應(yīng)用中對于電流輸出的D/A轉(zhuǎn)換器，如需要模擬電壓可在其輸出端加一個運算放大器構(gòu)成的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路，將電流輸出轉(zhuǎn)換成電壓輸出。 DAC0832引腳圖如下圖 圖311 DAC0832引腳圖各引腳的功能如下： Vcc：是源電壓（+5~+15V）。 AGND：模擬地 NGND：數(shù)字地，可與AGND接在一起使用。具有體積小、重量輕、連線簡單、流量大、調(diào)節(jié)精度高等特點，廣泛應(yīng)用于電力、石油、化工、冶金、環(huán)保、輕工、教學(xué)和科學(xué)研究設(shè)備等行業(yè)的工業(yè)過程自動化控制系統(tǒng)中。無按鍵按下時，行線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時行線點平狀態(tài)將由與次行線相連的列線的電平?jīng)Q定。這種方法,鍵值的形成要根據(jù)I/:鍵碼=行首鍵碼+列號。(2) LED動態(tài)顯示方式在多位LED顯示時，為簡化硬件電路，通常將所有位的斷碼線相應(yīng)段并聯(lián)在一起，由1個8位I/O口控制，形成斷碼線的多路復(fù)用，而各位的共陽極或共陰極分別由相應(yīng)的I/O線控制，形成各位的分時選通。壓電式蜂鳴器約需10mA的驅(qū)動電流，可以使用TTL系列集成電路7406或7407低電平驅(qū)動，也可以使用一個晶體管驅(qū)動。式中， Ao測量儀表量程的下限； Am測量儀表量程的上限； Ax實際測量值(工程量)； No儀表下限所對應(yīng)的數(shù)字量； Nm儀表上限所對應(yīng)的數(shù)字量； Nx測量值所對應(yīng)的數(shù)字量；為了使程序設(shè)計簡單，一般設(shè)下限Ao所對應(yīng)的數(shù)字量No=0。本設(shè)計的主要優(yōu)點是采用單片機為控制核心，與基本的轉(zhuǎn)換芯片建立連接來完成控制任務(wù)，操作及編程簡便，成本低，處理效果好。同時,增強了我對知識地熟練應(yīng)用能力和對與其相關(guān)的知識的運用能力。 對增量式PID算法歸并后，得△ 其中 已看不出是PID的表達式了，也看不出P、I、D作用的直接關(guān)系，只表示了各次誤差量對控制作用的影響。 主程序設(shè)計 開 始初 始 化 開 中 斷掃描鍵盤調(diào)用顯示子程序圖41主程序框圖 定時中斷服務(wù)子程序設(shè)計開 始Y測量PH值關(guān) 中 斷N次數(shù)1=0？N定時20s？Y濾 波Y測量電石渣液流量標(biāo)度變換NPID算法次數(shù)1=0？Y調(diào)控制子程序濾 波重裝時間常數(shù)標(biāo)度變換開 中 斷定時 +1返 回N定時10s？ 圖42 定時中斷服務(wù)子程序框圖 流量檢測子程序設(shè)計開 始選擇0809的IN0通道啟動A/D轉(zhuǎn)換延 時20ms讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果并存儲返 回圖43 流量檢測子程序框圖 PH值檢測子程序設(shè)計開 始選擇0809的IN1口啟動A/D轉(zhuǎn)換延 時20ms讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果并存儲返 回圖44 PH值檢測子程序框圖 控制及報警子程序設(shè)計開 始LED1紅燈亮 蜂鳴器響PH8?YNLED2綠燈亮 蜂鳴器響PH6?YN選中0832 輸出控制量返 回圖45 控制及報警子程序框圖開 始 串口顯示子程序設(shè)計串行口初始化開放顯示同步移位脈沖輸出段碼個數(shù)送段碼個數(shù)計數(shù)器顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首地址送 顯示緩沖區(qū)指針 取 段 碼段碼送SBUFN段碼輸出完？Y清 TI指向下一個顯示單元N三個段碼輸出完？Y關(guān)閉顯示同步移位脈沖輸出返 回 圖46 串口顯示子程序框圖 顯示子程序設(shè)計開 始PH值存儲區(qū)首址為顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首址調(diào)用顯示子程序延時 20ms流量存儲區(qū)首址為顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首址調(diào)用顯示子程序延時 20ms返 回圖47 顯示子程序框圖開 始 鍵盤子程序設(shè)計串行口初始化N有鍵閉合？Y延時10ms去抖N確定有鍵按下Y判斷閉合鍵位置N按鍵釋放Y計算得鍵碼執(zhí)行按鍵功能返 回 圖48 鍵盤子程序框圖 軟件濾波設(shè)計 對于實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，為了消除傳感器通道中的干擾信號，硬件上常采用模擬濾波器對信號實現(xiàn)頻率濾波。這樣，在同一時刻，4位LED只有選通的那一位顯示出字符，而其他三位都是熄滅的。這種顯示器有共陽極和共陰極二種。1） 行掃描法 先令列線Y0為低電平(0),其余3根列線Y1,Y2,Y3都為高電平,X1,X2,X3都為高電平,則Y0這一列上沒有鍵閉合,如果讀出的行線狀態(tài)不全為高電平,則為低電平的行線和Y0相交的鍵處于閉合狀態(tài)。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機械運動。單片機必須通過LE1端來鎖存待轉(zhuǎn)換數(shù)字量，通過LE2端來啟動D/A轉(zhuǎn)換。 START：啟動信號輸入端，應(yīng)在此腳施加正脈沖，當(dāng)上升沿到達時，內(nèi)部逐次逼近寄存器復(fù)位，在下降沿到達后，開始A/D轉(zhuǎn)換過程。其值為從輸入數(shù)字量到輸出達到終值誤差177。由于ALE和START連在一起，因此ADC0809在鎖存通道地址的同時也啟動轉(zhuǎn)換。 CLK：時鐘輸入端,ADC0809的典型時鐘頻率為640kHz，轉(zhuǎn)換時間約為100μs。對于該8個通道的輸入信號，8位A/D轉(zhuǎn)換器，其精度為輸入為0～5V時，分辨率為—A/D轉(zhuǎn)換器的滿量程值 —ADC的二進制位數(shù)量化誤差為ADC0809是TI公司生產(chǎn)的8位逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括一個8位的逼近