【文章內(nèi)容簡介】 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 7 此電路中，按鍵輸入部分采用低電平有效，上拉電阻保證了按鍵斷開時(shí)， I/0 口線有確定的電平。 如圖 所示，電路由 4 個(gè)按鍵和 4 個(gè)電阻組成，按鍵分別命名為【啟停鍵】、【設(shè)置鍵】、【增一鍵】和【減一鍵】，共四個(gè)鍵，電阻可以采用 9 腳排阻（ 8 10KΩ）。 【啟停鍵】功能：啟動 /停止，執(zhí)行開始自動運(yùn)行和停止功能； 【設(shè)置鍵】功能：設(shè)置，與【加一鍵】和【減一鍵】鍵配合對壓力進(jìn)行調(diào)整，開始設(shè)置。 【增一鍵】鍵功 能： +1，與【設(shè)置鍵】鍵配合對壓力進(jìn)行調(diào)整，【加一鍵】鍵每按下一次則進(jìn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行 +1 操作。 【減一鍵】鍵功能： 1，與【設(shè)置鍵】鍵配合對壓力進(jìn)行調(diào)整，【減一鍵】 鍵每 按下一次則進(jìn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行 1 操作。 增一鍵減一鍵設(shè)置鍵啟停鍵R 1 31 0 KR 1 31 0 KR 1 31 0 KR 1 31 0 KV C CP 0 .0P 0 .1P 0 .2P 0 .3 圖 按鍵接口電路 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 計(jì)算機(jī)、數(shù)字通訊等數(shù)字系統(tǒng)是處理數(shù)字信號的電路系統(tǒng)。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，遇到的大都是連續(xù)變化的模擬量，因此，需要 一種接口電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號 接入單片機(jī)，以便單片機(jī)進(jìn)行 PID 處理 。 A/D 轉(zhuǎn)換器正是基于這種要求應(yīng)運(yùn)而生的。 由于壓力傳感器傳過來的信號為模擬信號，在接入前要加 A/D 轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，本次設(shè)計(jì)采用常用的 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809. 如圖 所示。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 8 I N 026m s b 2 1212 220I N 1272 3192 418I N 2282 582 615I N 312 714l s b 2 817I N 42E O C7I N 53A D D A25I N 64A D D B24A D D C23I N 75A L E22r e f( )16E N A B L E9S T A R T6r e f( + )12C L O C K10ORORU 4 AN O TI N T 0C L KRDWRV C CA D C 0 8 0 9P 0 .4 圖 A/D轉(zhuǎn)換電路 D/A 轉(zhuǎn)換 模塊 D/A 轉(zhuǎn)換電路用我們比較熟悉的 DAC0832 來作， DAC0832 采用了二次緩沖輸入數(shù)據(jù)方 （輸入寄存器及 DAC 寄存器）。它和單片機(jī)的輸出端口連接，將單片機(jī)輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，只有模擬信號才能進(jìn)去變頻器改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，其原理圖如圖 所示。 Vcc20I o u t 111l s b D I07I o u t 212D I16D I25R fb9D I34D I416V re f8D I515D I614m s b D I713I L E19W R 218CS1W R 12X fe r17D A C 0 8 3 2872U 4 AV C CV C C7 . 5 KR 1 7 圖 D/A轉(zhuǎn)換電路 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 9 顯示 模塊 1602LCD 是指顯示的內(nèi)容為 16X2,即可以顯示兩行，每行 16 個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。 通過 單片機(jī)顯示壓力當(dāng)前值，壓力設(shè)定值，當(dāng)前時(shí)間。引腳 1VSS 接電源地，引腳 2VDD 接電源（ +5V)，引腳 3VEE 為對比調(diào)整電壓，引腳 414 接單片機(jī) 、 、 端口，其引腳圖如圖 所示。 圖 顯示模塊電路 穩(wěn)壓電源 模塊 圖 穩(wěn)壓電源電路 大部分的電子電路與電子設(shè)備都需要有一個(gè)穩(wěn)定的直流電源提供能量，而且對于我們通常所接觸的控制器而言，一般都是利用電網(wǎng)提供的交流電源，經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓后，濾去其不穩(wěn)定的脈動、干擾成分，提供一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓，來使電子電路與電子設(shè)備保持正常的工作。并且，我們目前絕大部分電子電路與電子設(shè)備都是使用線性電源， 即通過降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后提供穩(wěn)定的直流電壓給電子電路及芯片工作的 ,電路圖如圖 所示。 VSS1VDD2VEE3RS4RW5E6D07D18D29D310D411D512D613D7141 6 0 2V C CP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 10 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)在進(jìn)入初始化后，通過按鍵接口電路設(shè)置系統(tǒng)的壓力設(shè)定值，利用壓力傳感器測量管道壓力值并送入單片機(jī)，接著通過顯示器顯示當(dāng)前的壓力值。送入單片機(jī)的信號經(jīng)單片機(jī)運(yùn)算后與設(shè)定的壓力值進(jìn)行比較， 得出偏差值，再經(jīng) PID 調(diào)節(jié)得出控制參數(shù) ， 送入變頻器中，以控制其輸出頻率的大小，以此改變水泵的電機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)轉(zhuǎn)速加到最大仍不能達(dá)到設(shè)定值，則下一臺壓力泵啟動，直至達(dá)到壓 力設(shè)定值。當(dāng) 壓力高于設(shè)定值時(shí)，減少壓力泵的數(shù)量，使系統(tǒng)最終達(dá)到恒壓，系統(tǒng)的流程成圖如圖 所示。 圖 系統(tǒng)流程圖 系統(tǒng)初始化 開始 固定參數(shù)設(shè)置 可變參數(shù)設(shè)置 鍵盤輸入 A/D 壓力采集 顯示 變頻器、繼電器判斷及輸出 PID 控制 控制信號輸出 延時(shí) 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 11 第 5 章 誤差分析 在本文中，主要有壓力傳感器 模塊、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊易產(chǎn)生誤差。 壓力傳感器，它的誤差來源主要在以下幾個(gè)方面： （ 1）零點(diǎn)溫度偏移：它是由溫度變化引起的壓力傳感器零點(diǎn)變化，零點(diǎn)偏移不是可的誤差，因?yàn)槊恳粋€(gè)器件可以向上或向下偏移，溫度變化將引起整個(gè)輸出曲線沿電壓軸向上或向下偏移。 （ 2）線性誤差 。它是在期望壓力范圍傳感器輸出曲線與一標(biāo)定直線的偏差，計(jì)算線性誤差的一個(gè)方法是最小二乘方，它從數(shù)學(xué)上提供對數(shù)據(jù)點(diǎn)的最佳配合直線。 A/D 轉(zhuǎn)換器，它的誤差來源主要在以下幾個(gè)方面： （ 1） 單片機(jī)的電源電壓 VDD：在該 A/D 轉(zhuǎn)換中， VDD 電壓是造成 A/D 轉(zhuǎn)換誤差的 主要原因，如果使 VDD 電壓精度做到較高，則 A/D 轉(zhuǎn)換誤差可以做到很小，在 VDD 電壓精度為%情況下，實(shí)際的 A/D 轉(zhuǎn)換誤差小于 1%。對 于 VDD 造成的誤差，只能通過提高 VDD 電壓精度來解決，它相當(dāng)于 A/D 轉(zhuǎn)換的基 準(zhǔn)電壓 （ 2） 軟件產(chǎn)生的 PWM 占空比：若用于產(chǎn)生 PWM 的軟件設(shè)計(jì)不良，會使存放占空比的寄存器值與實(shí)際輸出的 PWM 占空比不一致，這會導(dǎo)致測量誤差。對于軟件中 PWM 設(shè)計(jì)不良導(dǎo)致的誤差，可修改軟件進(jìn)行解決，本文提供了用軟件產(chǎn)生 PWM 的程序流程圖，實(shí)際使用中可按此流程設(shè)計(jì)程序。 （ 3） RC 濾波電 路的紋波：在 R C1 取值不當(dāng)?shù)那闆r下， U1 處的電壓紋波較大，并且延時(shí)時(shí)間不夠，會使 A/D 轉(zhuǎn)換產(chǎn)生誤差，因此 R C1 取值不能太小 。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 12 第 6 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 通過這次的設(shè)計(jì)，我基本上掌握了一般的設(shè)計(jì)步驟：首先明確設(shè)計(jì)任務(wù)，以及工業(yè)生產(chǎn)和社會生活所要求控制達(dá)到的具體的技術(shù)指標(biāo)；然后通過討論思考及必要的簡單實(shí)驗(yàn)和實(shí)際查閱完成對總體工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際系統(tǒng)的了解；進(jìn)而要對整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)經(jīng)過深入的方案論證及聯(lián)系實(shí)際的生產(chǎn)工況、生產(chǎn)條件、企業(yè)經(jīng)濟(jì)等一 系列條件，確立自己的設(shè)計(jì)方案；最后就是對自己確立的方案進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)，包括所用元器件選型，以及控制部分整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)的硬件選型與設(shè)計(jì)。 本文用單片機(jī)匯編語言結(jié)合硬件電路，設(shè)計(jì)出以 AT89C51為核心的恒壓供水控制器，并將數(shù)值 PID算法應(yīng)用到恒壓供水控制器中，通過控