【正文】 表 41 水位檢測(cè)信號(hào)與輸出控制操作關(guān)系 編程語言介紹 C 語言簡介 早期的 C 語言主要是用于 UNIX 系統(tǒng)。成為了目前最優(yōu)秀的編程語言之一。 C 語言的性能和處理能力很強(qiáng)，它不僅富含操作者和數(shù)據(jù)類型，很容易實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。由于 C 語言實(shí)現(xiàn)了對(duì)硬件的編程操作， C 語言集高級(jí)語言和低級(jí)語言的功能于一身。另外，在 C 語言具有效率高，可攜帶等特點(diǎn) 。 C 語言具有繪圖能力強(qiáng)，可移植性，并具備很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，因此適于編寫系統(tǒng)軟件，三維，二維圖形和動(dòng)畫它是數(shù)值計(jì)算的高級(jí)語言。它結(jié)合了高級(jí)語言的基本結(jié)構(gòu)和語句與低級(jí)語言的實(shí)用性。 （ 2）豐富的運(yùn)算符 :C 語言的運(yùn)算符包含的范圍很廣泛，共有種 34 個(gè)運(yùn)算符。從而使 C 的運(yùn)算類型豐富話和多樣化，靈活使用各種運(yùn)算符可以實(shí)現(xiàn)在其它高級(jí)語言中難以實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算。能用來實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型的運(yùn)算。另外 C 語言具有強(qiáng)大的圖形處理功能 , 支持多種顯示器和驅(qū)動(dòng)器。這種結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦?, 便于使用、維護(hù)以及調(diào)試。 （ 5） C 語法限制不太嚴(yán)格、程序設(shè)計(jì)自由度大 :一般的高級(jí)語言語法檢查比較嚴(yán)，能夠檢查出幾乎所有的語法錯(cuò)誤。 （ 6） C 語言程序生成代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高 :一般只比匯編程序生成的目標(biāo) 代碼效率低 10 へ 20%。 C 語言源程序的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （ 1）一個(gè) C 語言源程序可以由一個(gè)或多個(gè)源文件組成。 （ 3）一個(gè)源程序不論由多少個(gè)文件組成，都有一個(gè)且只能有一個(gè) main 函數(shù)，即主函數(shù)。 （ 5）每一個(gè)說明，每一個(gè)語句都必須以分號(hào)結(jié)尾。 (6)標(biāo)識(shí)符，關(guān)鍵字之間必須至少加一個(gè)空格以示間隔。 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)步驟 程序設(shè)計(jì)就是用計(jì)算機(jī)所能接受的語言把所需解決問題的步驟逐一描述出來，也就是編制計(jì)算機(jī)的程序，在設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，軟件的編制是重要環(huán)節(jié)。應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)因系統(tǒng)而異，但程序設(shè)計(jì)總是有共同特點(diǎn)及其規(guī)律的。根據(jù)函數(shù)的關(guān)系和時(shí)間順序，設(shè)計(jì)合理的軟件結(jié)構(gòu)。 （ 3）合理準(zhǔn)確的分配系統(tǒng)資源，包括定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，中斷、堆棧等。 （ 4）由編寫出的程序的流程圖和指令系統(tǒng)編寫程序。通過編譯軟件編輯出源程序，然后用編譯程序匯編后生成目標(biāo)代碼。 （ 6）程序優(yōu)化。 程序流程圖 圖 水塔水位控制系統(tǒng)流程圖 程序源代碼 程序源代碼使用 C 語言編寫，使用 C 語言編寫程序效率高，調(diào)用方便。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 5 實(shí)驗(yàn)仿真及結(jié)果 根據(jù)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件流程圖，編寫相應(yīng)的程序在 Proteus 軟件環(huán)境下實(shí)際仿真，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能成功實(shí)現(xiàn)了水位檢測(cè)、電機(jī)故障檢測(cè)、處理和報(bào)警等功能，具有良好的檢測(cè)控制功能，可移植性和擴(kuò)展性強(qiáng)。 Proteus 仿真軟件介紹 Proteus 是目前最好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具。當(dāng)然，軟件仿真精度有限，而且不可能所有的器件都找得到相應(yīng)的仿真模型，用開發(fā)板和仿真器當(dāng)然是最好選擇，用 51,52 不管用匯編或是 C 編程必須要用 keil。因此在仿真，調(diào)試的時(shí)候，重要的不再是某些語句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容改變，而是從工程角度直 接看程序運(yùn)行和電路工作過程和結(jié)果。 (1)proteus 的工作過程 運(yùn)行 proteus ISIS 程序后，進(jìn)入該仿真軟件主界面。通過工具欄中的 p 命令，在 pick devices 窗口中選擇電路所需要的元件，放置元件，調(diào)整相對(duì)位置，設(shè)置元器件參數(shù)，元器件間連線，編譯程序；在 source 菜單下的 Definecode generation tools 命令下，選擇編譯程序工具、路徑、擴(kuò)展名等項(xiàng)目；在 source 菜單 Add/removesource files 命令下，加入單片機(jī)硬件電路對(duì)應(yīng)程序。在 Proteus 軟件包中，不存在同類儀表使用數(shù)量問題。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 Proteus 軟件 功能特點(diǎn) 編輯本段功能特點(diǎn) Proteus 軟件具有其它 EDA 工具軟件的功能。 編輯本段 功能模塊 （ 1）智能原理圖設(shè)計(jì)（ ISIS） 豐富的器件庫：超過 27000 種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件； 智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件； 智能化的連線功能：自動(dòng)連線功能使連接導(dǎo)線簡單快捷，大大縮短繪圖時(shí)間； 支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計(jì)簡明清晰； 可輸出高質(zhì)量圖紙：通過個(gè)性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的 BMP 圖紙，可以方便地供 WORD、 POWERPOINT 等多種文檔使用。 豐富的虛擬儀器： 13 種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器、直流電壓 /電流表、交流電壓 /電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計(jì) /計(jì)數(shù)器、邏輯探頭 、 SPI 調(diào)試器、 I2C 調(diào)試器等； 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 生動(dòng)的仿真顯示：用色點(diǎn)顯示引腳的數(shù)字電平，導(dǎo)線以不同顏色表示其對(duì)地電壓大小，結(jié)合動(dòng)態(tài)器件（如電機(jī)、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動(dòng)； 高級(jí)圖形仿真功能（ ASF）：基于圖標(biāo)的分析可以精確分析電路的 多項(xiàng)指標(biāo)，包括工作點(diǎn)、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、 頻譜分析等，還可以進(jìn)行一致性分析； （ 3）獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能（ VSM） 支持主流的 CPU類型：如 ARM 8051/5 AVR、 PIC10/1 PIC1 PIC1 PIC2dsPIC3 HC1 BasicStamp、 808 MSP430 等， CPU 類型隨 版本 還在繼續(xù)增加，如即將支持 CORTEX、 DSP 處理器； 支持通用外設(shè)模型：如字符 LCD 模塊、圖形 LCD 模塊、 LED 點(diǎn)陣 、 LED 七段顯示模塊、鍵盤 /按鍵、直流 /步進(jìn) /伺服電機(jī)、 RS232 虛擬終端、電子溫度計(jì)等等，其 COMPIM（ COM 口物理接口模型）還可以使仿真電路通過 PC 機(jī)串口和外部電路實(shí)現(xiàn)雙向 異步串行通信 ； 實(shí)時(shí)仿真：支持中斷仿真、 SPI/I2C 仿真、 MSSP 仿真、 RTC 仿真、 ADC 仿真、 CCP/ECCP仿真； 編譯及調(diào)試：支持單片機(jī)匯編語言的編輯 /編譯 /源碼級(jí)仿真，內(nèi)帶 805 AVR、PIC的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境相結(jié)合，進(jìn)行高級(jí)語言源碼級(jí)仿真和調(diào)試； （ 4）實(shí)用 PCB 設(shè)計(jì)平臺(tái) 原理圖到 PCB 快速通道： 原理圖設(shè)計(jì)完成之后，一鍵便可進(jìn)入 ARES 下的 PCB設(shè)計(jì)的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)； 先進(jìn)的自動(dòng)布局和布線功能：支持器件自動(dòng)和人工布局；支持無 網(wǎng)絡(luò) 自動(dòng)布線或人工布線；支持引腳交換或門交換功能使 PCB 設(shè)計(jì)更加合理； 完整 PCB設(shè)計(jì)功能：最多能設(shè)計(jì) 16 個(gè)銅箔層， 2 個(gè)絲印層， 4 個(gè)機(jī)械層，靈活布線策略供用戶設(shè)置，自動(dòng)設(shè)計(jì)規(guī)則的檢查； 多種輸出格式的支持：可以輸出多種格式文件，包括 Gerber 文件 的導(dǎo)入或?qū)С?，便利與其它 PCB 設(shè)計(jì)工具的互轉(zhuǎn)（如 protel）和 PCB 板的設(shè)計(jì)和加工。 （ 2） Proteus 可提供的仿真儀表資源有 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、 SPI調(diào)試器、 I2C 調(diào)試器、信號(hào)發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、 交直流電流表 。 （ 3）除了現(xiàn)實(shí)存在儀器外， Proteus 還提供了圖形顯示功能，可將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式顯示出來，其作用與示波器相似，但功能較多。這些都盡可能地減少了儀器對(duì)測(cè)量結(jié)果地影響。這些信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。 它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對(duì)應(yīng)。 隨著科技的發(fā)展，“ 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù) ”已成為許多設(shè)計(jì)部門重要的前期設(shè)計(jì)手段。可使設(shè)計(jì)時(shí)間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險(xiǎn)。 使用 Proteus 軟件進(jìn)行單片機(jī) 系統(tǒng)仿真 設(shè)計(jì) , 是 虛擬仿真技術(shù) 和計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)相結(jié)合的綜合運(yùn)用。因此， Proteus 有較高的推廣利用價(jià)值。具體仿真如圖 ,， , 所示： 圖 水位為 1 時(shí)的系統(tǒng)狀態(tài) 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 圖 水位為 2 時(shí)的系統(tǒng)狀態(tài) 圖 水位為 3 時(shí)的系統(tǒng)狀態(tài) 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 圖 水滿時(shí)的系統(tǒng)狀態(tài) 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 6 系統(tǒng)的安裝與調(diào)試 安裝步驟 （ 1） 檢查元件的好壞 按電路圖買好元件后首先檢查買回元件的好壞，按各元件的檢測(cè)方法分別進(jìn)行檢測(cè)，一定要仔細(xì)認(rèn)真。 （ 2） 放置、焊接各元件 按原理圖的位置放置各元件，在放置過程中要先放置、焊接較低的元件，后焊較高的和要求較高的元件。 調(diào)試過程 本系統(tǒng)調(diào)試主要分為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試兩大部分。這樣有利于問題的分析解決，不會(huì)造成問題積累，而且不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)小問題而進(jìn)行整體電路檢查，從而可節(jié)約大量調(diào)試時(shí)間。聯(lián)機(jī)調(diào)試是最重要的部分，同時(shí)也是此次成功設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。對(duì)于虛焊和漏焊的情況最好的辦法是先找到一個(gè)比較大的電路回路，如果用的是指針式萬用表，打到歐姆檔 1X10 歐姆檔就可以測(cè)，如果是指針擺到最右端，說明我們的線路連接是正常的！如果用的是數(shù)字萬用表，我們可以調(diào)整到短路檔位，接上要測(cè)的點(diǎn)直接就可以測(cè)，如果有蜂鳴響說明線路連接正常。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 25 （ 2） .調(diào)試按鍵輸入部分 :用萬用表接到按鍵的信號(hào)輸入端口，如果按鍵按下信號(hào)肯定會(huì)有變化，并且會(huì)在萬用表上直接測(cè)試讀出，這樣直接通過硬件測(cè)量按鍵是否能打到預(yù)期的效果。 調(diào)試遇到的問題及解決方案 (一 ) .硬件問題解決方案： 1. LED 燈通電不亮。 。而是看三極管 8550 驅(qū)動(dòng)管是否損壞，具體的檢測(cè)方法是首先看 8550 射極是否為高電壓，如果為高電壓繼續(xù)，脫離單片機(jī)給基極一個(gè)低電平，此時(shí)蜂鳴器應(yīng)該會(huì)響，但是若不響，電壓檔測(cè)量射極是否為低電平，若是，則需要具體找一個(gè) 6v 直流電串上一個(gè) 10k 的電阻進(jìn)行直接通電，看蜂鳴器是否損壞。方法同上。然后在執(zhí)行完程序后我們要做一個(gè)按鍵是否釋放的檢測(cè)，這樣就能在軟件里把這個(gè)按鍵的抖動(dòng)問題比較好的處理掉。在本設(shè)計(jì)電路完成后，實(shí)現(xiàn)了基于單片機(jī) STC89C52 的水塔水位模擬控制系統(tǒng)。 系統(tǒng)程序語言是使用比較廣泛的 C 語言進(jìn)行編寫，結(jié)構(gòu)清晰，達(dá)到的系統(tǒng)控制效果很好。 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，系統(tǒng)反映快速靈活，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，該單片機(jī)控制的水塔水位控制系統(tǒng)方案正確可行，各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定，可靠。貝伊特 . 電子元件 [M].北京：北京科 技出版設(shè)， 1999. 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 28 [16] 超星數(shù)字圖書館 . [17] 中國電子網(wǎng) . [18]《軟件世界》雜志 . . 附錄 A 英文原文 Research on Fuzzy Control for Steam Generator Water Level Wei Peng Dafa Zhang I. INTRODUCTION The steam generator is one of the main devices in PWR nuclear power plant, in order to ensure the safety of nuclear power plant during operation。 QW for the water flow。 GW (s) for the impact of the water flow to the steam generator water level。 on the other hand, the increase in water flow GW made it greater than steam load, and cause water level increases linearly. Comprehensive two factors, after the step increase of the water flow, the water level rise has a time delay process, showing a down then up. B. Dynamic Characteristics under Steam Load Disturbance Suppose feed water flow GW remains unchanged, and steam load GS step increases, on the one hand the water level will flow down because the steam flow rate is greater tha n the water flow rate. On the other hand, as the steam load increased, vapor pressure is red