基于AT89C52单片机的流量控制系统课程设计报告(仿真和实物实现).doc

毕业设计

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目录

第一章绪论 1

2.1控制系统工艺流程 1

2.2控制系统的控制要求 5

2.3系统的实验调试 7

第二章总体设计方案 11

3.1设计思想 12

3.2总体设计流程图 13

第三章硬件设计 14

4.1硬件设计概要 14

4.2硬件选型 15

4.3硬件电路设计系统原理图及其说明 16

第四章软件设计 17

5.1软件设计流程图及其说明 17

5.2源程序及其说明 18

第五章总结与展望 20

致谢 21

参考文献 22

摘要

本系统采用C51系列的89S52单片机为核心,通过设置89S52单片机的定时器产生脉宽可调的PWM波,对阀门电机的输入电压进行调制,实现阀门开度的变化,进而实现了对液体流量的控制。单片机通过电磁流量计采集实际流量信号,根据该信号对其内部采用数字PID算法对PWM变量的值进行修改,从而达到对流量的闭环精确控制。

1、设计电磁流量计为流量传感器，单片机为核心流量控制系统。系统主要由水泵、水泵电机、流量传感器、电动阀门、阀门电机、单片机控制系统等组成。

2、写出流量控制过程，绘制控制系统组成框图

3、利用单片机对流量进行控制

（1）系统硬件电路设计

单片机采用89S52；设计键盘及显示电路，电机控制电路（可控硅，光电耦合器）。

（2）编制流量控制程序

第一章绪论

1.1研究背景及意义

工业生产中过程控制是流量测量与仪表应用的一大领域，流量与温度、压力和物位一起统称为过程控制中的四大参数，人们通过这些参数对生产过程进行监视与控制。对流体流量进行正确测量和调节是保证生产过程安全经济运行、提高产品质量、降低物质消耗、提高经济效益、实现科学管理的基础。流量的检测和控制在化工、能源电力、冶金、石油等领域应用广泛。

在天然气工业蓬勃发展的现在，天然气的计量引起了人们的特别关注，因为在天然气的采集、处理、储存、运输和分配过程中，需要数以百万计的流量计，其中有些流量计涉及到的结算金额数字巨大，对测量和控制准确度和可靠性要求特别高。此外，在环境保护领域，流量测量仪表也扮演着重要角色。人们为了控制大气污染，必须对污染大气的烟气以及其他温室气体排放量进行监测；废液和污水的排放，使地表水源和地下水源受到污染，人们必须对废液和污水进行处理，对排放量进行控制。于是数以百万计的烟气排放点和污水排放口都成了流量测量对象。同时在科学试验领域，需要大量的流量控制系统进行仿真与试验。流量计在现代农业、水利建设、生物工程、管道输送、航天航空、军事领域等也都有广泛的应用。

1.12本设计?研究目的、意义

流量是衡量设备的效率和经济性的重要指标?。流量测量与控制是实现工业生产过程自动化的一项重要任务。??

?本设计的主要研究内容是对液体流量进行控制，主要由流量传感器采集流量信息，然后经过AD转换器将连续的模拟信号离散化后传给单片机，单片机在软件系统的控制下，根据预先的设置和预期的控制要求,通过步进电机来精确控制阀门的开度,实现对流量的精确控制

第二章系统总体方案

1、方案整体思路

液体流量控制通常采用电动调节阀实现，近年来，电动调节阀的结构和控制方式发生了很大的变化，随着计算机进入控制领域，以及新型的电力电子功率元器件的不断出现，使采用全控制的开关功率元件进行脉宽调制（pulsewidthmodulation,简称PWM）控制方式得到了广泛的应用。这种控制方式很容易在单片机中实现，从而为电动调节阀的控制数字化提供了基础。将偏差的比例（proportion）、积分（integral）、微分（differential）通过线性组合构成数字控制量，构成数字PID控制器，它具有非常强的灵活性，可以根据试验和经验在线调整参数，因此可以得到更好的控制性能。

本系统采用C51系列的89S52单片机为核心，通过设置89S52单片机的定时器产生脉宽可调的PWM波【2】，对阀门电机的输入电压进行调制，实现阀门开度的变化，进而实现了对液体流量的控制。单片机通过电磁流量计采集实际流量信号，根据该信号对其内部采用数字PID算法对PWM变量的值进行修改，从而达到对流量的闭环精确控制。

2、实现流程

流量控制系统是一个过程控制系统，在设计的过程中，必须明确它的组成部分。过程控制系统的组成部分有：控制器、执行器、被控对象和测量变送单元，其框图