第一章. 绪论1.1 研究目的、意义及研究内容 1.2 流量计的应用领域213流量计概述及分类 2第二章 工作原理及系统硬件设计 3.系统工作原理 2.2硬件构成4第三章 系统软件设计4 3.1软件设计思路5 3.2主程序设计6 3.3流量控制子程序6第四章 中断服务子程序74.1设定值输入程序42 A/D中断子程序84.定时器中断子程序14.4数码管显示子程序44.5步进电机控制程序1总 结17参考文献 18第一章绪论11 研究目的、意义及研究内容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。 本课题的主要研究内容是对流量进行控制,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。 1.2流量计的应用领域流量计主要用于以下几个领域。l 工业生产过程l 能源计量l 环境保护工程l 交通运输l 生物技术l 科学实验.3 流量计概述所谓流量是指单位时间内通过某一截面的物料数量,即瞬时流量。用于测量流量的仪表称为流量计,流量计是过程自动化仪表与装置中的大类仪表之一 。流量计也成为流量传感器，是一种指示被测流量和(或）在选定的时间间隔内流体总量的流速监测装置。主要功能是当流速未达到设定的流速阀值时发出检测信号,经计算机控制，进行报警或启动连锁保护系统,保护关键设备,能够以及时制止在生产中的突发事故,对生产安全和经济效益，有不可估量的实际作用。第二章 工作原理及系统硬件设计2.1 系统工作原理系统的工作原理是流量传感器采集到流量信息，通过变换器，转化为电信号,转换器将模拟电信号转化为离散信号，传给单片机。单片机软件系统根据事先的设定值对采集的信息进行处理,输出离散的控制信号。D转换器将离散的控制信号转化为模拟电量。通过模拟电量来控制阀门的动作，从而调节流量,实现流量的精确控制。2.2 硬件构成本系统主要由水泵、流量传感器、电动阀门和MC51单片机控制系统以及液体管线和控制线、监视线等组成。 系统结构框图如下所示： 流量是指单位时间内通过管道某一截面的物料数量。本控制系统的任务是对通过某一管道截面的物料数量即降粘剂流量进行控制。本系统采用单片机控制,通过流量计采集流量信息,传给单片机。单片机通过预先设定值和系统软件进行分析，发出相应的控制信号,驱动调节阀动作,从而确定降粘剂的配比与耗量，实现生产过程自动化。 系统硬件结构图如图所示：其中，电磁流量计作为流量传感器,采集流量信息，经放大器放大后送到A转换器。转换器将连续的模拟量转化为单片机能接受的离散的数字量。单片机收到流量信号后，在控制系统软件的作用下，发出相应的执行命令给执行机构步进电机。步进电机带动阀门动作,对流体流量进行控制。第三章 软件设计 软件设计思路该控制系统的软件设计可以分为三部分：1.主程序部分:该部分完成存储器分区、数据定义和系统的初始化等，以及调用各个子程序，完成主要的控制功能。2流量控制程序:通过PID控制算法,编写出相应的流量控制子程序,实现对流量的控制,达到预期的控制要求；.各子程序：各个子程序完成具体的实现方法，主要包括：设定值输入、数码管显示、步进电机控制、A转换中断、T0定时器中断、采样中断等。 软件流程图如下：3.2主程序设计 u 主程序部分,主要完成存储器分配、系统初始化和系统整体控制等，并通过调用各子程序段,实现软件的总体设计功能。主程序流程图u 初始化:系统初始化程序的功能是对1和95进行初始化,使D/A输出为0，步进电机处于停机状态,将RA中的标志位和工作单元置为初始状态,提示符CPUREAY写入缓冲器。更新显示器子程序的功能是将显示缓冲器的内容，分别转化为段数据,输出到815。显示器012的显示数据缓冲器分别为7H单元。当系统处于停机状态时,显示器04显示参数,显示器7显示参数地址,所以73H77H作为数据缓冲器，7H7A作为地址缓冲器，在运行状态时,H7H作为瞬时流量缓冲器,78H7F作为累计流量缓冲器。初始化程序的流程如图所示:.3 流量控制子程序在流量测试的基础上,把流量设定值和实际测试得到的瞬时流量进行比较计算出误差,采用数字I调节算法,计算输出到AD0809的变量Ui增量式PID控制算法的计算公式为式中:e为本次实际测得的流量和设定值之差；-=- ； ； P为比例系数;I为积分系数;D为微分系数;输出控制变量表达式为：+ 程序的入口参数:偏差ek、k-1、2、测量值y、给定值。这5个参数均为3字节的浮点数,分别将它们存放在RAM单元中。低字节存放浮点数的阶数和符号，其中符号存放在最高位，阶数以补码的形式存放在另7位中。尾数以原码的形式存放在另个字节中。 第四章中断服务子程序4.1 设定值输入程序本程序将4位BC码按千、百、十、个依次存放在85片内RAM的30HH单元中，每个地址单元的高4位为0,低位为BCD码。 程序代码如下：S:MOV R0,#3H;初始化，存放单元首址MO 2，7FH;P口高位置控制字及低4位置输入方式MOV R3,#0H;读入4个BCD码MOV A,RLOP:MO P1,A;P1口送控制字及低4位置输入方式OV ,P1；读如CD码ANL A，0FH；屏蔽高位MO R0,A；送入存储单元INC R;指向下个存储单元MV ,R2；准备下一片拨盘的控制端置0RR A;MO R2，A;DJNR3，LOOP；未读完返回RT；读完结束.2A/D中断子程序A/中断子程序流程图如下所示:程序代码如下:IT0:USH C ;保护现场USH DH USH DPL PUS PW SB SW.3 ;选工作寄存器区 MOV DP，#0F1H;读取155A口数据 MVX A,DPTR MOV R2, A ANL A， 0F0H ；屏蔽低4位 NZ N5 ； MO A,R JNB 02H， D51 ;判断是否采样零信号 OV C, ACC.0 ; OV 3, CMV C， C7 OV 37H,C JMP 145: MOV C,AC. ；万位和标志位荷重信号缓冲器 MOV 8，C O C,ACC.7 M 4FH, AJMP D1N5： MOV A， ；判断是否读出千位 JNB AC,ND4 NB 0H,D41 ;判断是否采样零信号 AL , #0FH ；千位零信号缓冲器 SWAP MOV ，A JM D4D：ANL A，#0 SWAP A MO 28, A AJP D14N4： JB CC.6, ND3 ；判断是否读出百位 JNB 2H,D31 ;判断是否采样零信号 MOV 1, #25H ；百位零信号缓冲器 ANL A，#0FH XCH ，R1 AJM 131： MOV R1, 28H AN A，#0FH XCHD A,R1 M 1D3: ACC.5, ND2 ;判断是否读出十位 JNB 02, D ；判断是否采样信号 ANL A， #FH ；十位零信号缓冲器 SA A MOV 24H， AJMP D1D21： ANL ，0F WAP A O 24H,A AP D4N2：JB 02H,D1 ；判断是否采样零信号 A A,# ;个位零信号缓冲器 MOV R,#4H A,R1 CLR 2H MOV DPTR，#0FFH ；启动A/D转换 MV ， #3H OVX DP,ADS：ET P1.6 NP NO CLR P1.6 JMP 14 D11： AL A,#0F MO R1，#7 XCHD ，R1 MOV AH，24 ; 采样数据送处理缓冲器 OV 2H,25