【導(dǎo)讀】速度和增加控制的靈活性。智能閥門(mén)定位器數(shù)字化、通信化、智能化以及支持現(xiàn)場(chǎng)總線的。特性，給工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)帶來(lái)了深刻的變革，代表了氣動(dòng)執(zhí)行器技術(shù)的發(fā)展方向。本文講述了智能閥門(mén)定位系統(tǒng)的相關(guān)原理。以單片機(jī)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(dòng)放大器驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，構(gòu)成智能閥位控制系統(tǒng)。位計(jì)反映實(shí)際閥位值，控制單片機(jī)通過(guò)A/D采集實(shí)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(dá)到設(shè)定值。由于硬件難以實(shí)現(xiàn)，本文選擇Proteus軟件進(jìn)行仿真，不僅簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)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(shí)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(dòng) ADC0808 鍵盤(pán)、顯示器接口芯片 獨(dú)立按鍵 獨(dú)立按鍵電路圖如下所示： 圖 54 獨(dú)立按鍵電路 當(dāng)按鍵 K1 按下時(shí)，地通過(guò)電阻 R1 然后再通過(guò)按鍵 K1 最終進(jìn)入 I/O 口形成一條通路，那么這條線路 這個(gè)引腳就是個(gè)低電平。當(dāng)松開(kāi)按鍵后，線路斷開(kāi)，就不會(huì)有電流通過(guò)，那么 恢復(fù)默認(rèn)高電平。我們就可以通過(guò) IO 口的高低電平來(lái)判斷 是否有按鍵按下。 矩陣鍵盤(pán) 矩陣按鍵電路圖如下所示： 徐州工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文 18 圖 55 矩陣鍵盤(pán)電路圖 矩陣鍵盤(pán)讀取方式與獨(dú)立鍵盤(pán)類似，但其讀取方式節(jié)省 I/O 口。 鍵盤(pán)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(rèn)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(chǔ)起來(lái)，當(dāng)下一次按鍵狀態(tài)讀進(jìn)來(lái)的時(shí)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(shuō)明按鍵發(fā)生動(dòng)作了，當(dāng)上一次的狀態(tài)是未按下、現(xiàn)在是按下，此時(shí)的按鍵動(dòng)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(shí)的按鍵動(dòng)作就是 “彈起 ”。顯然，每次按鍵動(dòng)作都會(huì)包含一次 “按下 ”動(dòng)作和一次 “彈起 ”動(dòng)作，我們可以任選一個(gè)動(dòng)作來(lái)執(zhí)行程序，或者兩個(gè)都用以執(zhí)行不同的程序也是可以的。 通常按鍵所用的開(kāi)關(guān)都是機(jī)械彈性開(kāi)關(guān)，當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開(kāi)、閉合時(shí)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上就穩(wěn)定的接通，在斷開(kāi)時(shí)也不會(huì)一下子徹底斷開(kāi)，而是在閉合和斷開(kāi)的瞬間伴隨了一連串的抖動(dòng)，如圖 56 所示。 圖 56 按鍵抖動(dòng)狀態(tài)圖 按鍵穩(wěn)定閉合時(shí)間長(zhǎng)短是由操作人員決定的，通常都會(huì)在 100ms 以上，刻意 快速按的話能達(dá)到 4050ms 左右，很難再低了。抖動(dòng)時(shí)間是由按鍵的機(jī)械特性決定的，一般是都會(huì)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(kāi)只響應(yīng)一次，必須進(jìn)行按鍵徐州工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文 19 的消抖處理。當(dāng)檢測(cè)到按鍵狀態(tài)變化時(shí)，不是立即去響應(yīng)動(dòng)作，而是先等待閉合或斷開(kāi)穩(wěn)定后再進(jìn)行處理。 時(shí)鐘 /報(bào)警電路 單片機(jī)雖有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外接附加電路。內(nèi)部時(shí)鐘利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在 XTAL1， XTAL2引腳上外接定時(shí)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(shí)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(bào)警。當(dāng)控制閥開(kāi)度大于 90％或小于 10％時(shí)，控制系統(tǒng)能進(jìn)行報(bào)警。該蜂鳴器接到 +5V電源便可嗚音，當(dāng)需要報(bào)警時(shí)，通過(guò)程序設(shè)置 “CLR ”便可使AT89C51的 。 徐州工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文 20 6 閥門(mén)定位控制系統(tǒng)仿真 根據(jù)上述設(shè)計(jì)運(yùn)用 Proteus設(shè)計(jì)，并應(yīng)用 Keil設(shè)計(jì)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(mén)定位控制系統(tǒng)仿真單片機(jī)連接圖。 圖 62 閥門(mén)定位控制系統(tǒng)仿真單片機(jī)連接圖 徐州工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文 21 運(yùn)用仿真軟件對(duì)上圖進(jìn)行測(cè)試，得到以下兩個(gè)閥門(mén)開(kāi)度圖。 圖 63 閥門(mén)開(kāi)度小于 10%仿真圖 圖 64 閥門(mén)開(kāi)度大于 90%仿真圖 徐州工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文 22 結(jié)論 本課題最終設(shè)計(jì)的智能閥門(mén)定位器實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)。 位置反饋經(jīng)過(guò) 8位 20ms采樣的 A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行處理，從而保證了信號(hào)處理的精度及快速性。操作程序包括用于自動(dòng)調(diào)整參數(shù)的自整 定過(guò)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(jī)通過(guò) A/D采集實(shí)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(dá)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(diǎn)。最重要的輸入階段的核心為數(shù)模轉(zhuǎn)換。控制核心是單片機(jī)， 51單片機(jī)體積小、成本低、穩(wěn)定性高。且可以滿足本系統(tǒng)的要求。對(duì)于其他硬件選擇，與單片機(jī)匹配，盡量節(jié)省單片機(jī)資源，便于實(shí)現(xiàn)，且滿足系統(tǒng)要求。 對(duì)于編程，根據(jù)課本所學(xué)知識(shí)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(gè)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(duì)鍵盤(pán)輸入和數(shù)模轉(zhuǎn)換而來(lái)的數(shù)值根據(jù) PID進(jìn)行處理。 徐州工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文 23 致謝 值此課程設(shè)計(jì)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(jì)的機(jī)會(huì)，同時(shí)也為我們提供了實(shí)驗(yàn)室方便進(jìn)行理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐，驗(yàn)證本次課程設(shè)計(jì)的實(shí)用性。 感謝各位老師對(duì)專業(yè)課和基礎(chǔ)課程的負(fù)責(zé)教學(xué)和平時(shí)任務(wù)的嚴(yán)格要求，正因如此才能為本次課程設(shè)計(jì)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(shí)與我進(jìn)行探討并提供各種幫助，他們讓我明白了團(tuán)隊(duì)的強(qiáng)大力量以及分享一些資料和編輯軟件的快樂(lè)，更重要的是從中學(xué)到了很多以前并不 了解的知識(shí)。 徐州工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文 24 參考文獻(xiàn) [1] 武自才 .郭萬(wàn)軍 .智能閥門(mén)定位器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)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(jì)算機(jī)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(jī)原理與應(yīng)用及 C51 編程技術(shù) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,20xx. [5] 曹長(zhǎng)剛 .氣動(dòng)閥門(mén)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(jì)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(jì)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(shí)器 0 中斷服務(wù) { CLK=~CLK。 } void t1(void) interrupt 3 using 0 //定時(shí)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(jì)論文 27 S_2=1。 P1=dispcode[dispbuf[7]]。 }