【正文】 y)。 x) for(y=848。 for(x=t。 L4=0。 L4=1。 t=TempData[i]。 delay_ms(1)。 DataPort=DuanMa[t]。 t=TempData[i]。 delay_ms(1)。 DataPort=DuanMa[t]。 t=TempData[i]。 delay_ms(1)。 DataPort=DuanMa[t]。 t=TempData[i]。L3=0。 L1=0。 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 37 頁 共 44 頁 while(t) { unsigned char i=0,t。 sbit L4=P2^7。 sbit L2=P2^5。 } } } 顯示子程序： include include define DataPort P0 Unsigned char code DuanMa[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00}。d=0。b=0。 delay_ms(1)。c=0。 a=0。d=0。b=0。 delay_ms(1)。c=0。i) {a=0。 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 36 頁 共 44 頁 } } else { for(。d=1。b=0。 delay_ms(1)。c=1。 a=0。d=0。b=1。 delay_ms(1)。c=0。i) {a=1。 void dianji(unsigned char Flag,unsigned int i) { if(Flag==0) { for(。 sbit c=P2^2。 } } 電機(jī)驅(qū)動子程序： include include sbit a=P2^0。 default:return 0xff。 case 0xe7:return 9。 case 0xeb:return 6。 case 0xed:return 3。 case 0xee:return 0。 case 0xd7:return 10。 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 35 頁 共 44 頁 case 0xdb:return 7。 case 0xdd:return 4。 case 0xde:return 1。 case 0xb7:return 11。 case 0xbb:return 8。 case 0xbd:return 5。 } unsigned char KeyPro(void) { switch(KeyScan()) { case 0xbe:return 2。 return Val。 delay_ms(10)。 Val+=0x07。 if(KeyPort!=0xf7) { Val=KeyPortamp。 return Val。 delay_ms(10)。 Val+=0x0b。 if(KeyPort!=0xfb) { Val=KeyPortamp。 return Val。 delay_ms(10)。 Val+=0x0d。 if(KeyPort!=0xfd) { Val=KeyPortamp。 return Val。 delay_ms(10)。 Val+=0x0e。 if(KeyPort!=0xfe) { Val=KeyPortamp。 if(KeyPort!=0xf0) 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 33 頁 共 44 頁 { delay_ms(10)。 } 鍵盤掃描子程序： include include define KeyPort P1 unsigned char KeyScan(void) { unsigned char Val。 TL1=(6553610000)%256。 } T0T1()。amp。cha50) dianji(0,256)。 if(cha=10amp。amp。 if(cha=100) dianji(0,1024)。cha10) dianji(1,102)。 if(cha=5amp。amp。cha100) dianji(1,512)。 if(cha=50amp。 } cha=liuliangdingzhi。 i=5。 temp[2]=liuliang%100/10。 temp[0]=liuliang/1000。 TR0=0。 liuliang=TH08。 while(1) { if(t1=100) { 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 31 頁 共 44 頁 TR1=0。 while(i) { display(temp)。 } } dingzhi=temp[0]*1000+temp[1]*100+temp[2]*10+temp[3]。i++) { temp[i]=10。 for(i=0。 } if(t==10) break。t=9) { temp[j++]=t。 if(t=0amp。 P0=0x00。 } void main(void) { unsigned char j=0,t=20。 TR0=1。 TL0=0。 TH1=(6553610000)/256。 ET1=1。 unsigned int t1=0,i。 在 本設(shè)計中，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間比較長 ，軟件的算法還有改進(jìn)的地方等，這些都要在實踐中去檢驗和改進(jìn)。經(jīng)過簡單的測試， 驗證 了設(shè)計 可行性，樣機(jī)的測試結(jié)果說明本設(shè)計在理論和實踐上都 能很好的滿足設(shè)計要求 。軟件設(shè)計簡單可靠，采用模塊化編程易于檢查排錯。 的 編制 。 ，繪制了 CAD圖紙并給出了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)尺寸。總結(jié)本課題的設(shè)計 和研究，有如下成果 和特點 ： ，繪制了電路原理圖和 PCB 圖。采用模塊化設(shè)計 方式 ， 運用數(shù)字技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、 計算機(jī)輔助設(shè)計 技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)， 利用電子技術(shù)、機(jī)械設(shè)計、步進(jìn)電機(jī)控制、單片機(jī)原理等方面的知識設(shè)計了一種增量式的數(shù)字流量閥。 本章小結(jié) 本章 闡述了 數(shù)字流量閥的控制方式與軟件編程思路，給出了控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖和軟件流程圖，軟件用 C語言編寫，完整程序見附錄 A。 其中電機(jī)采用的是 單 四拍的驅(qū) 動 工作方式， 電機(jī)轉(zhuǎn)動一圈需要單片機(jī)輸出 2048 個脈沖，鍵盤讀值采用的是行列掃描編碼的方法。 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 26 頁 共 44 頁 單片機(jī) 測得管道流量大小后， 通過 計算 當(dāng)前流量大小與設(shè)定流量大小 的差值 來控制步 進(jìn)電機(jī)正 /反轉(zhuǎn) ， 當(dāng)差值大于 100ml/s 時，步進(jìn)電機(jī)正 /反轉(zhuǎn) 2圈，閥芯行程為 3mm， 能改變的最大通流面積為 ； 然后 傳感器 再次測量 管道流量 ，單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)再次修正 ，當(dāng)差值在 50～ 100ml/s 范圍內(nèi)時，步進(jìn)電機(jī)正 /反轉(zhuǎn) 1圈，閥芯行程為 ， 能改變的最大通流面積為 mm2； 當(dāng) 差值在 10～ 50ml/s時，步進(jìn)電機(jī)正 /反轉(zhuǎn) ，閥芯行程為 ；當(dāng)差值在 5～ 10ml/s時，步進(jìn)電機(jī)正 /反轉(zhuǎn) ，閥芯行程為 ，此時閥門處于微調(diào)階段；當(dāng)差值小于 5ml/s時，由于測量誤 差和控制精度有一定范圍的原因，系統(tǒng)會默認(rèn)為此時 管道流量已經(jīng)穩(wěn)定為預(yù)設(shè)流量值大小，控制閥門處于平衡狀態(tài)，單片機(jī)將不會輸出控制指令，直到管道流量突然發(fā)生變化。 單片機(jī)的工作方式 由 ，流量傳感器的輸出信號是脈沖數(shù)字信號， 由單片機(jī)的定時計數(shù)器 0 計傳感器輸出的脈沖數(shù) 。 數(shù)字流量閥 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖 。測量關(guān)心的變量，與期望值相比較，用這個誤差糾正調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的響應(yīng) ， 一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負(fù)反饋，又稱負(fù)反饋控制系統(tǒng)。 在控制系統(tǒng)中，如果返回的 信息的作用是抵消輸入信息，稱為負(fù)反饋，負(fù)反饋可以使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定 ； 若其作用是增強(qiáng)輸入信息，則稱為正反饋，正反饋可以使信號得到加強(qiáng)。 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 25 頁 共 44 頁 5 數(shù)字流量閥的控制方案 與軟件 設(shè)計 數(shù)字流量閥的控制方案設(shè)計 數(shù)字流量閥 的控制方式 本設(shè)計控制方案設(shè)計基本思路是 反饋控制。 當(dāng) hR時 ： cos? = RRh? (41) S= 180180 ?? ? 2R +Rsin? (hR) (42) 由式 （ 41） 可得： ? =arccos RRh? (43） 將式 （ 43） 帶入 （ 42）即可得到通流面積 : S= 180 R Rh arcco s180 ? ? 2R +Rsin(arccos RRh? )*(hR) (44) 當(dāng) hR時： cos? = RhR? （ 45） S=180? ? 2R Rsin? (Rh) （ 46） 同理，由（ 45）可以得到 ? =arccos RhR? (47） 將式（ 47）帶入（ 46）即可得到通流面積 : 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 24 頁 共 44 頁 S= 180 R hR arccos ? 2R Rsin(arccos RhR? )*(Rh) (48) 而當(dāng) h=12mm 時，閥門全開，通流截面積 S=，預(yù)設(shè)流量值不能大于最大流量值。 圖 偏移量 h與通流截面的關(guān)系 假設(shè)閥門初始狀態(tài)是全關(guān)閉，即 h=0， 此時通流面積（圖中陰影部分） S=0。 而 且這樣設(shè)計閥門 與轉(zhuǎn)閥相比 ，避免了步進(jìn)電機(jī)直接受到流體的力矩作 用， 即閥芯不是直接通過旋轉(zhuǎn)多少角度來控制通流截面開度，閥芯所受到的主要是平行于水流方向的剪切力， 理論來上說不管水流量有多大，所受壓力有多強(qiáng)，步進(jìn)電機(jī)帶動閥芯轉(zhuǎn)動所需的扭矩都是一定的， 這樣不僅可以保護(hù)電機(jī) 不受到損壞，而且不需要選擇扭矩和功率很大的步進(jìn)電機(jī)即可實現(xiàn)中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 23 頁 共 44 頁 控制，很大的降低了數(shù)字閥的成本。同理，當(dāng)所測的流量值小于需要的流量時，單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)右旋，從而閥芯向上移動，通流面積增大，流量變大。 圖 閥門工作原理圖 水流經(jīng)過閥體，管道 截面是一個圓， 直徑為 12mm， 閥芯直徑為 14mm，閥芯截面是一個寬 14mm 的矩形， 因此閥芯剛好 完全擋住管道水流。 圖 閥芯結(jié)構(gòu)尺寸圖 其中 螺栓螺紋為普通細(xì)牙螺紋，螺距 P為 1mm， 即閥芯每旋轉(zhuǎn)一圈，閥芯上下移動的行程為 1mm， 閥芯與閥體連接即構(gòu)成了一個很簡單的閥門結(jié)構(gòu) [24][25]。閥芯的設(shè)計是盡量按照 螺紋零件結(jié)構(gòu)的國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，這樣便于生產(chǎn)加工，降低了生產(chǎn)成本，并且能夠批量生產(chǎn)。 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 21 頁 共 44 頁 圖 閥體三視圖 閥芯 閥芯是 閥門的另一個組成部分，它是一個可動部件，其主要作用就是改變閥體的通流面積 。閥體的設(shè)計應(yīng)在保證強(qiáng)度的前提下盡可能結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝 ，這樣不僅可以減小體積，還可以節(jié)省成本。 圖 閥門結(jié)構(gòu)示意圖 閥芯與閥體之間通過螺紋連接 ，閥芯通過步進(jìn)電機(jī)的帶動而轉(zhuǎn) 動 ，它們之間的連接通過一個機(jī)械轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，即將步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為閥芯的直線位移，這里省略了這個結(jié)構(gòu)，用一個連接槽來代替 ，排水通道的作用是當(dāng)閥門完全關(guān)閉時排出螺孔內(nèi)的積水。 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 20 頁 共 44 頁 4 數(shù)字流量閥的閥門結(jié)構(gòu)設(shè)計 閥門的結(jié)構(gòu)設(shè)計 在本設(shè)計中，閥門的結(jié)構(gòu)