毕业设计（论文）-基于单片机的流量控制系统

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1、摘要本文介绍了一种pwm结合数字pid算法在液体流量控制系统中的应用方案，系统以AVR单片机atnega32为核心，以比例电磁阀为控制对象，利用atnega32的PWM功能，采用数字PID调节实现液体流速闭坏控制，仿真结果表明采用PWM和数字PID控制液体流速具有良好的动态、稳定态，从而证明了这种设计的合理性和优越性。关键词：AVR单片机；PWM;PID;比例电磁阀第20页共20页目录引言………………………………………………………………………………4第一章系统方案………………………………………………………………51.1方案整体思路………………………………………………

2、………………51.2流程实现……………………………………………………………………61.3控制器算法与pwm波形输出………………………………………………7第二章系统硬件设计…………………………………………………………82.1总体设计框图及说明………………………………………………………82.2部分外部电路设计…………………………………………………………82.3传感器的选择………………………………………………………………10第三章系统软件设计…………………………………………………………113.1程序结构说明………………………………………………………………113.2程序流程

3、图及部分程序……………………………………………………11第四章总结……………………………………………………………………17致谢………………………………………………………………………………18参考文献…………………………………………………………………………19第20页共20页引言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

4、制阀门的开度，实现对流量的精确控制。流量控制系统设计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。随着计算机技术尤其是单片微型机技术的发展，人们已越来越多地采用单片机来对一些工业控制系统中如温度、流量和压力等参数进行检测和控制。PC机具有强大的监控和管理功能，而单片机则具有快速及灵活的控制

5、特点，通过PC机的RS-232串行接口与外部设备进行通信，是许多测控系统中常用的一种流量控制解决方案。因此如何实现PC机与单片机之间的控制具有非常重要的现实意义。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，第20页共20页在环境保护领域，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

6、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。在当今这个水资源比较缺乏的时代通过流量控制系统能更好节省水资源，通过不断的普及这将是未来社会的一笔宝贵的财富。第20页共20页第一章系统方案1.1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

7、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