儲粉倉粉位高度控制系統(tǒng) 蔣博

1、PAGE 設(shè) 計 性 實 驗 說 明 書姓 名:蔣博學(xué) 號：2012307010613學(xué) 院:自動化工程學(xué)院班 級:自動卓越121題 目:儲粉倉粉位高度控制系統(tǒng) 2015 年 5 月 6 日目 錄 TOC o 1-3 u 目 錄 PAGEREF _Toc418609712 h - 1 -1、選題背景 PAGEREF _Toc418609713 h - 2 -2、設(shè)計理念 PAGEREF _Toc418609714 h - 2 -3、過程論述 PAGEREF _Toc418609715 h - 2 -3.1 傳感器 PAGEREF _Toc418609716 h - 2 -3.2 A/D轉(zhuǎn)換器

2、PAGEREF _Toc418609717 h - 4 -3.3 單片機 PAGEREF _Toc418609718 h - 6 -3.4 控制部分 PAGEREF _Toc418609719 h - 7 -4、結(jié)果分析 PAGEREF _Toc418609720 h - 7 -5、結(jié)論及心得體會 PAGEREF _Toc418609721 h - 8 -6、原理圖 PAGEREF _Toc418609722 h - 9 -1、選題背景本課題是一個基于單片機的粉位高度控制系統(tǒng)。根據(jù)監(jiān)控對象的特征，要求實時檢測煤粉的粉位高度，并與開始預(yù)設(shè)定值做比較，由單片機控制電機的運行狀態(tài)進行粉位的調(diào)整，最終

3、達到粉位的預(yù)設(shè)定值。粉倉高度12米，正常工作粉位在2米至9米之間，精度為10 cm，實現(xiàn)粉位上、下控制，有越線報警，若出現(xiàn)上、下粉位越線后，通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)控制，快速回歸到控制區(qū)。2、設(shè)計理念基于單片機以AT89C51芯片為控制核心，由傳感器、AD轉(zhuǎn)換、電源和直流電機控制部分等組成。工作過程如下：煤粉粉位發(fā)生變化時，由測量粉位的傳感器FMP40測出，并轉(zhuǎn)化為4-20mA標準信號送入AD轉(zhuǎn)換器，AD轉(zhuǎn)換器把模擬信號變成數(shù)字信號量，由單片機進行實時數(shù)據(jù)采集，并進行處理，根據(jù)設(shè)定要求控制輸出，檢測值若高于上限設(shè)定值時，進行報警，通過單片機控制繼電器斷開，電機停止，則送粉器停止送粉；檢測值若低于下限設(shè)

4、定值，進行報警，通過單片機控制繼電器閉合，電機運轉(zhuǎn)，則送粉器開始送粉。3、過程論述3.1 傳感器第一部分是傳感器，根據(jù)監(jiān)控對象煤粉粉位的特征，傳感器的選擇需要滿足防塵防爆，精度是0.1米。經(jīng)選擇決定采用德國E+H公司的產(chǎn)品FMP40導(dǎo)波雷達物位測量儀，它被設(shè)計用于粉末或小固體顆粒固體及液體進行連續(xù)物位測量，而且測量不受粉塵堆積影響，適用于防爆場合。具體介紹如下：3.2 A/D轉(zhuǎn)換器第二部分是A/D轉(zhuǎn)換器，采用ADC0809轉(zhuǎn)換器，由于在Proteus中ADC0809是不可仿真的，所以用ADC0808代替ADC0809進行仿真。ADC0808與ADC0809有相同的引腳，功能極為相似。在Prot

5、eus中，可以認為：ADC0808就是ADC0809。ADC0809是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 HYPERLINK /view/22318.htmCMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D HYPERLINK /view/425600.htm模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù) HYPERLINK /view/178200.htm地址碼鎖存 HYPERLINK /view/189742.htm譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換。目前僅在單片機初學(xué)應(yīng)用設(shè)計中較為常見。幾個關(guān)鍵引腳的功能：1)OE 數(shù)據(jù)輸出允許信號，高電屏有效（意思就是，當OE接高電屏時才允許將

6、轉(zhuǎn)換后的結(jié)果從ADC0808的OUT1OUT8引腳輸出，否則，在內(nèi)部鎖存）。2)ADC0808的ALE信號（22引腳），以及START信號（6引腳） ALE稱為“地址鎖存允許信號”，高電屏有效。就是說：ALE=1時，允許將ADDAADDC的地址輸入到ADC0808的內(nèi)部譯碼器，經(jīng)過譯碼后選定外部模擬量的輸入通道。 START信號，這是一個必須重點掌握的信號，向START送入一個高脈沖，其上升沿使ADC0808內(nèi)部的“逐次逼近寄存器SAR”復(fù)位，其下降沿可以啟動A/D轉(zhuǎn)換，并同時使EOC引腳為低電平。 應(yīng)注意到：ALE是高電屏有效，而START的有效部分只是上升沿和下降沿，所以在連接電路時可以將

7、ALE信號與START信號連接到一起，使它們在同一個脈沖上各取所需。 3)EOC AD轉(zhuǎn)換結(jié)束的標志信號，在AD轉(zhuǎn)換結(jié)束時成現(xiàn)高電屏。不能通過以下方式使EOC恢復(fù)低電屏：假設(shè)EOC連到P1.0口上，企圖通過CLR P1.0使EOC恢復(fù)低電屏是不可行的。在Proteus仿真時，會出現(xiàn)黃色信號，表示短路。在實際當中，短路是非常可怕的事情。3.3 單片機第三部分是控制核心單片機，采用AT89C51芯片，AT89C51是一種帶4K HYPERLINK /view/60408.htm字節(jié)FLASH HYPERLINK /view/87697.htm存儲器（FPEROMFlash Programmable

8、 and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位 HYPERLINK /view/1125.htm微處理器，俗稱 HYPERLINK /view/1012.htm單片機。AT89C2051是一種帶2K HYPERLINK /view/60408.htm字節(jié)閃存可編程可擦除 HYPERLINK /view/132973.htm只讀存儲器的 HYPERLINK /view/1012.htm單片機。 HYPERLINK /view/1012.htm單片機的可擦除 HYPERLINK /view/132973.htm只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采

9、用ATMEL高密度非易失 HYPERLINK /view/87697.htm存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃速 HYPERLINK /view/87697.htm存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51 HYPERLINK /view/1012.htm單片機為很多 HYPERLINK /view/2613031.htm嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。3.4 控制部分第四部分是控制部分，通過單片機程序控制P2.0的高地電平來控制繼電器的閉合

10、與斷開，從而控制電機的運行狀態(tài)。繼電器是一種功率開關(guān)器件, 它能夠?qū)崿F(xiàn)弱電控制強電的功能。4、結(jié)果分析根據(jù)設(shè)計要求測量范圍是0-12米，精度為10 cm，測量的數(shù)據(jù)容量為120位。傳感器的精度滿足要求后，AD轉(zhuǎn)換器也必須滿足輸入輸出，ADC0809是一個八位AD轉(zhuǎn)換器，也就是分辨率為8,二的八次方顯然大于120，因此滿足條件。當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個高電平并維持2個機器周期(24個振蕩周期)以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。 Vt=V0+（V1-V0）* 1-exp(-t/RC) 或t = RC*Ln(V1-V0)/(V1-Vt) 求充電到90%VC

11、C的時間t。（V0=0，V1=VCC，Vt=0.9VCC） 代入上式： 0.9VCC=0+VCC*1-exp(-t/RC) 既 1-exp(-t/RC)=0.9；exp(-t/RC）=0.1 - t/RC=ln(0.1) t/RC=ln(10) ln10約等于2.3 也就是t=2.3RC。 帶入R=10k，C=10uf得。 t=2.3*10k*10uf=230ms下面是軟件設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖：5、結(jié)論及心得體會通過本次實驗設(shè)計，加深理解了A/D和D/A 轉(zhuǎn)換器的特點和工作原理，了解了傳感的性能選擇，復(fù)習了單片機的相關(guān)知識，也又一次體會到了一點一點解決問題所收獲的成功的喜悅。在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐