【導(dǎo)讀】速度和增加控制的靈活性。智能閥門定位器數(shù)字化、通信化、智能化以及支持現(xiàn)場總線的。特性，給工業(yè)自動化生產(chǎn)帶來了深刻的變革，代表了氣動執(zhí)行器技術(shù)的發(fā)展方向。本文講述了智能閥門定位系統(tǒng)的相關(guān)原理。以單片機為核心，加上A/D、D/A（模數(shù)、數(shù)模）轉(zhuǎn)換接口，使三位氣動放大器驅(qū)動氣動執(zhí)行機構(gòu)，構(gòu)成智能閥位控制系統(tǒng)。位計反映實際閥位值，控制單片機通過A/D采集實際閥位值和鍵入的設(shè)定閥位值算出偏差，并且按PID控制調(diào)節(jié)閥位達到設(shè)定值。由于硬件難以實現(xiàn)，本文選擇Proteus軟件進行仿真，不僅簡化設(shè)計流程也便

　　

【正文】 將 A、 B、 C相連。例如當(dāng)我們要選中 IN0路模擬電路送入ADC0808的時候，執(zhí)行如下的程序： MOV DPTR, 0FEFFH。輸入 ADC0808的地址 FEFFH給 DPTR MOVA, 00H。將 IN0模擬電壓地址送 A MOVX @DPTR,A。 將 A中數(shù)據(jù)送入 A、 B、 C，并啟動 ADC0808 鍵盤、顯示器接口芯片 獨立按鍵 獨立按鍵電路圖如下所示： 圖 54 獨立按鍵電路 當(dāng)按鍵 K1 按下時，地通過電阻 R1 然后再通過按鍵 K1 最終進入 I/O 口形成一條通路，那么這條線路 這個引腳就是個低電平。當(dāng)松開按鍵后，線路斷開，就不會有電流通過，那么 恢復(fù)默認高電平。我們就可以通過 IO 口的高低電平來判斷 是否有按鍵按下。 矩陣鍵盤 矩陣按鍵電路圖如下所示： 徐州工程學(xué)院課程設(shè)計論文 18 圖 55 矩陣鍵盤電路圖 矩陣鍵盤讀取方式與獨立鍵盤類似，但其讀取方式節(jié)省 I/O 口。 鍵盤消抖 絕大多數(shù)情況下，我們按按鍵是不能一直按住的，所以我們通常是判斷按鍵從按下到彈起兩種狀態(tài)發(fā)生變化了，就認為是有按鍵按下。 程序上，我們可以把每次按鍵狀態(tài)都存儲起來，當(dāng)下一次按鍵狀態(tài)讀進來的時候，與當(dāng)前按鍵狀態(tài)做比較，如果發(fā)現(xiàn)這兩次按鍵狀態(tài)不一致，就說明按鍵發(fā)生動作了，當(dāng)上一次的狀態(tài)是未按下、現(xiàn)在是按下，此時的按鍵動作就是 “按下 ”；當(dāng)上 一次的狀態(tài)是按下、現(xiàn)在是未按下，此時的按鍵動作就是 “彈起 ”。顯然，每次按鍵動作都會包含一次 “按下 ”動作和一次 “彈起 ”動作，我們可以任選一個動作來執(zhí)行程序，或者兩個都用以執(zhí)行不同的程序也是可以的。 通常按鍵所用的開關(guān)都是機械彈性開關(guān)，當(dāng)機械觸點斷開、閉合時，由于機械觸點的彈性作用，一個按鍵開關(guān)在閉合時不會馬上就穩(wěn)定的接通，在斷開時也不會一下子徹底斷開，而是在閉合和斷開的瞬間伴隨了一連串的抖動，如圖 56 所示。 圖 56 按鍵抖動狀態(tài)圖 按鍵穩(wěn)定閉合時間長短是由操作人員決定的，通常都會在 100ms 以上，刻意 快速按的話能達到 4050ms 左右，很難再低了。抖動時間是由按鍵的機械特性決定的，一般是都會在 10ms 以下，為了確保程序?qū)Π存I的一次閉合或者一次斷開只響應(yīng)一次，必須進行按鍵徐州工程學(xué)院課程設(shè)計論文 19 的消抖處理。當(dāng)檢測到按鍵狀態(tài)變化時，不是立即去響應(yīng)動作，而是先等待閉合或斷開穩(wěn)定后再進行處理。 時鐘 /報警電路 單片機雖有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外接附加電路。內(nèi)部時鐘利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在 XTAL1， XTAL2引腳上外接定時元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。最常用的內(nèi)部時鐘方式是采用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路 ，振蕩晶體可在 到 12MHz之間選擇。 系統(tǒng)設(shè)置了上、下限位報警。當(dāng)控制閥開度大于 90％或小于 10％時，控制系統(tǒng)能進行報警。該蜂鳴器接到 +5V電源便可嗚音，當(dāng)需要報警時，通過程序設(shè)置 “CLR ”便可使AT89C51的 。 徐州工程學(xué)院課程設(shè)計論文 20 6 閥門定位控制系統(tǒng)仿真 根據(jù)上述設(shè)計運用 Proteus設(shè)計，并應(yīng)用 Keil設(shè)計程序。能用到的元件有 AT89C51，ADC0808， 8段數(shù)碼管，按鈕， LED顯示燈，蜂鳴器，按鈕等。 圖 61 Proteus中所使用的元件代碼 下圖是用 Proteus軟件仿真作出的閥門定位控制系統(tǒng)仿真單片機連接圖。 圖 62 閥門定位控制系統(tǒng)仿真單片機連接圖 徐州工程學(xué)院課程設(shè)計論文 21 運用仿真軟件對上圖進行測試，得到以下兩個閥門開度圖。 圖 63 閥門開度小于 10%仿真圖 圖 64 閥門開度大于 90%仿真圖 徐州工程學(xué)院課程設(shè)計論文 22 結(jié)論 本課題最終設(shè)計的智能閥門定位器實現(xiàn)了預(yù)定的設(shè)計目標(biāo)。 位置反饋經(jīng)過 8位 20ms采樣的 A/D轉(zhuǎn)換器進行處理，從而保證了信號處理的精度及快速性。操作程序包括用于自動調(diào)整參數(shù)的自整 定過程及自適應(yīng)控制程序，用于精確定位的優(yōu)化控制操作。單片機通過 A/D采集實際閥位值和鍵入的設(shè)定閥位值算出偏差，按 PID調(diào)節(jié)閥位達到設(shè)定值。 根據(jù)查閱相關(guān)資料，首先根據(jù)系統(tǒng)特點。最重要的輸入階段的核心為數(shù)模轉(zhuǎn)換?？刂坪诵氖菃纹瑱C， 51單片機體積小、成本低、穩(wěn)定性高。且可以滿足本系統(tǒng)的要求。對于其他硬件選擇，與單片機匹配，盡量節(jié)省單片機資源，便于實現(xiàn)，且滿足系統(tǒng)要求。 對于編程，根據(jù)課本所學(xué)知識以及任務(wù)的要求。用模塊化編程的思想。將任務(wù)分為輸入，處理，輸出三個方面。輸入主要為模數(shù)轉(zhuǎn)換，確保采集數(shù)據(jù)穩(wěn)定，按鍵輸入 準(zhǔn)確。處理對鍵盤輸入和數(shù)模轉(zhuǎn)換而來的數(shù)值根據(jù) PID進行處理。 徐州工程學(xué)院課程設(shè)計論文 23 致謝 值此課程設(shè)計完成之際，衷心感謝學(xué)校和老師能夠給予我這次做課程設(shè)計的機會，同時也為我們提供了實驗室方便進行理論轉(zhuǎn)化為實踐，驗證本次課程設(shè)計的實用性。 感謝各位老師對專業(yè)課和基礎(chǔ)課程的負責(zé)教學(xué)和平時任務(wù)的嚴格要求，正因如此才能為本次課程設(shè)計打下了良好的理論基礎(chǔ)。 感謝同學(xué)能夠在我遇到困難時與我進行探討并提供各種幫助，他們讓我明白了團隊的強大力量以及分享一些資料和編輯軟件的快樂，更重要的是從中學(xué)到了很多以前并不 了解的知識。 徐州工程學(xué)院課程設(shè)計論文 24 參考文獻 [1] 武自才 .郭萬軍 .智能閥門定位器控制系統(tǒng)設(shè)計 [J].儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計量 .20xx,(6):3941. [2] 孫林軍 .智能控制 PID 研究 [D].浙江 :浙江工業(yè)大學(xué)碩士論文 .20xx. [3] 顧德英 ,羅云林 ,馬淑華 .計算機控制技術(shù)（第三版） [M].北京 :北京郵電大學(xué)出版社 .20xx. [4] 高玉芹 .單片機原理與應(yīng)用及 C51 編程技術(shù) [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,20xx. [5] 曹長剛 .氣動閥門定位器控制系統(tǒng)的研究 [D].南昌 :南昌 大學(xué)碩士論文 ,20xx. 徐州工程學(xué)院課程設(shè)計論文 25 附錄 模擬量輸入 LED 顯示程序 include unsigned char code dispbitcode[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7, 0xef,0xdf,0xbf,0x7f}。 unsigned char code dispcode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00}。 unsigned char dispbuf[8]={10,10,10,10,10,0,0,0}。 unsigned char dispcount。 unsigned char getdata。 unsigned int a。 long int i。 unsigned int R1。 sbit ST=P3^0。 sbit OE=P3^1。 sbit EOC=P3^2。 sbit CLK=P3^3。 sbit W_R=P3^6。 sbit R_D=P3^7。 sbit A_0=P2^2。 sbit A_1=P2^3。 sbit S_1=P2^6。 sbit S_2=P2^7。 void main(void) { ST=0。 OE=0。 ET0=1。 ET1=1。 EA=1。 TMOD=0x12。 TH0=216。 TL0=216。 TH1=(655365000)/256。 TL1=(655365000)%256。 徐州工程學(xué)院課程設(shè)計論文 26 TR1=1。 TR0=1。 ST=1。 ST=0。 while(1) { if(EOC==1) { OE=1。 getdata=P0。 OE=0。 i=getdata*1008。 dispbuf[6]=i/10。 dispbuf[7]=i%10。 ST=1。 ST=0。 } } } void t0(void) interrupt 1 using 0 //定時器 0 中斷服務(wù) { CLK=~CLK。 } void t1(void) interrupt 3 using 0 //定時器 1 中斷服務(wù) { TH1=(655366000)/256。 TL1=(655366000)%256。 A_0=0。 A_1=0。 R_D=1。 W_R=0。 S_1=1。 S_2=0。 P1=dispcode[dispbuf[6]]。 S_1=0。 徐州工程學(xué)院課程設(shè)計論文 27 S_2=1。 P1=dispcode[dispbuf[7]]。 }