利用at89s51单片机设计ph值控制器

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1、万方数据2010年1月第38卷第2期机床与液压MACHINETOOL＆HYDRAULICSJan．2010V01．38No．2OOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．02．035利用AT89S51单片机设计pH值控制器李俊华，昊慎言(西京学院，陕西西安710123)摘要：根据pH值的非线性特点，利用AT89$51单片机设计了pH值控制器，实现了信号采集、数据处理、数据显示、键盘控制等功能。该控制器的软件使用C51汇编语言进行编程，采用模块化的设计方法，实现了数据采集模块、显示模块和键盘扫描模块的

2、设计。关键词：pH值控制器；单片机；非线性中图分类号：TP393文献标识码：B文章编号：11301-3881(2010)2—092—2TheDesignofpHControllerBasedonSingleChipComputerAT89S51UJunhua．WUShenyan(XijingUniversity，Xi’anShaanxi710123，China)Abstract：ThepHcontrollerwaSdesignedbasedonthesinglechipcomputerAT89$51accordington

3、on—linearityofthepH．Thefunctionsofsignalgathering，dataprocessing，keyboardcontrolwererealized．ThemodulardesignmethodWasusedtorealizethedataacquisitionmodule，thedemonstrationmoduleandthekeyboardscanningmoduleofthecontrollersoftwareusingassemblerlanguageC51．Keywords：

4、pHvaluecontroller；Single-chipcomputer；Nonlinear0引言pH值的控制问题一直是控制领域中的难题之一，因为酸碱中和反应过程是一个典型的非线性过程。由于pH过程的非线性特性，用常规的线性控制方法无法对反应的变化过程做快速、精确的反应，在控制过程中很容易引起振荡现象，很难对系统实现最优控制。作者利用AT89$51单片机设计了pH值控制器，通过分析pH值过程的反应特性，基于AT89$51单片机搭建硬件平台设计了pH值控制器，实现了其控制功能。对于pH值的控制问题找到了一条切实可行的解决方

5、案，方法简单，易于工程实现，具有一定的经济效益和社会效益。因此无论是对工业生产过程控制而言，还是对生态环境的保护而言，对pH值进行有效控制具有至关重要的意义。1pH值控制系统把pH值过程控制看作1个简单的单回路控制系统，它包含4个环节：控制器、控制阀、受控对象和pH值测量变送器。1个典型pH值控制系统如图1所示，其中r(k)为参考输入信号，PID表示控制器，d为干扰量，e(k)为偏差信号，Ⅱ(k)为控制量，pH(尼)为被控过程输出量。对于pH值过程，其基本任务是实现最优的恒值调节，对设定值的良好跟踪和控制安全可靠。，(t)

6、+，、P(t)PID调节的控制坐!压丽击竺!pH检测仪图1典型的pH值控制系统2pH值控制系统硬件设计总体方案AT89$51单片机及外围电路的总体设计如图2所示，主要由输入采集部分、输出控制部分和控制决策部分组成。系统中采用一片AT89$51单片处理器作为控制器的核心芯片，前项通道为数据采集部分，后项通道为控制部分，通过按键和LED显示进行人机交互，并预设了串口通信接口。数据采集电路测量模拟量电路卜_叫A／D转换：≥苴片机≯一I一墼掣接口电路_幛兰I执行机构卜II旦!垒堑垫l卜图2单片机外围电路设计框图输入采集部分主要采集

7、系统的参数即pH值。当pH参数的监测值超出设定的上限、下限参数时，扬声器发出声音进行报警，提醒工作人员检查原因并采取相应措施解决问题。控制决策部分由通用数字单片收稿日期：2008—12—15‘作者简介：李俊华(198l一)，硕士，助教，主要研究方向为智能控制与自动控制系统。电话：13152173968，E—mail：lijunhua-52@163．com。万方数据第2期李俊华等：利用AT89S51单片机设计pH值控制器·93·机AT89$51来实现，该郡分是根据系统的工况、测芯片内部封装40引脚，功能结构如图3所示。量内容

8、、显示方式等要求设计的核心部分。AT89$51P0．0一P0．7P2．0一P2．7ⅥtGNPSENALEIPROGEA／VPePST划REGISTER也一L——_r—一J皇TMP2ALUSTAfKPoINTER91M：ITNRG。。fRIN。SGT。R。UTCERTI。NTERRUPT．SERIAL，P