单片机压力控制器设计
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福建电脑
2008年第6期
单片机压力控制器设计
梁庆伟
(华侨大学机电及白动化学院福建采州362021)
【摘要】:本文论述了单片机压力控制嚣的总设计过程和器件的选择,着重描述了系统硬件电路设计、89(:51与各芯片的接口设计以及软件设计的过程。
【关键词】:压力控制器;单片机;采样时间
l、压力控制器的工作原理
单片机压力控制器通过对从压力测量元件输出的4—20mA模拟信号进行A/D转换,转换成数字信号,送人单片机进行处理。单片机对传来的数字信号和压力控制器的设定值进行求差。同时也把传来的数字信号显示在LED显示器上。求得的差值通过PID算法进行运算,求出数字控制信号。并将此信号送到D/A转换器上,D,A转换器将数字控制信号转换成O一5V电压信号。再通过电压/电流转换电路转换成4-20mA电流信号送到控制阀。以达到控制的目的。控制原理图如下图所示。
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刊
图3—2DAC0832与89C51接口电路
3.3单片机与8279的接口设计及显示电路
据总线接89C51的PO口。丽和丽接89C51的读.写信号线。
图2-1控制原理图
此系统中。89C51经8279外接4位LED显示器。8279的数
历.A0接P2.2和P2.3,89C51的周期信号ALE作8279的时钟
信号,8279采用加电自身复位方式。8279采用内部译码,所以SLO-3直接接到4位显示器上。接线如图3—3所示。
2、机型殛器件选择
单片机选为由ATMEL公司生产的AT89C51型单片机.A/D转换器选为由AnalogDevice公司生产的AD7715型16位A/D转换器,D/A转换器选为DAC0832型8位D/A转换器。显示部分选为hltel公司生产的8279可编程键盘/显示器接口和4个共阴极LED数码管。
3、系统硬件设计
3.1单片机与AD7715的接口电路设计
在此系统中AD7715用于压力测量。由于测量元件输出的4_20m.A电流信号经过电流,电压转换电路转换成l一5V电压信号,所以AD7715的参考输入端REFIN(+)控制在+5V,REFIN(一)接稳压器的输出端,将其控制在+IV。89C5l芯片采用串行口与AD7715进行通信.串行口工作在方式”0”。P3.1脚提供了AD工作所需的时钟。P3.O接受和发送通信数据,P2.1是片选信号。P3.3接历面可.89C51可以通过查询P3.3的状态来判断是否读取AD转换结果.MCLKBIN和MCLKOUT两端接晶振作主时钟信号。接线如下图3一l所示
图3-389C5l与8279接口连接框图
3.4电压,电流转换电路
由于在此系统中.DAC0832输出的电流信号经过运放输出的是0-SV电压.而控制器要求输出标准4-20mA电流信号,所以图3—2中的VOUT接一放大倍数为2倍的放大器.再通过芯片zF2820将放大后的电压转换成
4--20mA电流信号。厂1n
4、系统软件设计==[=
4.1总体设计
程序流程图如图4一l所示.程序开始,复位,对AD7715初始化.然后进入循环.进入循环后首先读取AD7715转换的数据.由于DAC0832为8位D/A转换器.所以需要把从AD读取的数据转换为8位的数据.再通过运算求出实际压力测量值.并将其显示在4位LED
l
丝
I
A/D砩亿
AD7715为16位加转换器而
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D/AI出教l
图3—1AD7715与AT89C51的连接图
3.2单片机DAC0832的接口设计
DAC0832芯片内带有数据寄存器.可直接挂在89c51的数据线上。如同扩展并行接El。如图3-2所示接口电路.DAC0832
数码管上。将读取的8位数据送人PID进行运算.输出的控制量再通过D/A转换变为4—20mA电流信号.送到控制阀。压力控制采样时问为3。5秒。此系统选为3秒。定时3秒后.进入第二次循环。
—■厂一..........::I£:...一定时3廿
图4.1程序总流程图
工作在单缓冲方式,ILE接+5V.丽和丽接89C51的。丽
和XFER接89C5l的P2.7。口地址为7FFF。
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89C51与AD7715的接171程程序首先初始化AD.设定
序
AD增益和工作模式。然后主程序循环调用通信子程序
型
图4-3式(4.1)的框图
READ_AD0,查询砑面矿是否变
为低电平,以读取数据。由于AD7715接收数据时是高位先接收,而89C51是低位先输出。在发出控制字时必须先将数据进行高低位转换输出。在89C51接收AD7715数据时也要进行高低位转换。
.89C51从AD中读取数据的流程图如图4..2所示。
4.389c51与8279的接口程序
程序首先通过8279的状态
地址#F7FH向8279写入清除
图4-2读取AD7715数据流程图
l
二、PID子程序如下:
im
PID(inte1
//PID算法
l_lDRDY
Iintup.Ui。Udl,dtUck
intUrl.dtUn;
。
Up=Kp+(e.e1);
Ui=Kp*T*e/Ti;
Udl=Td/(Kd*T+Td)‘(Ud2+Kp’Kd’(c.e1)).
令而{}晰I搿兰铲
dtUd=Odl—Ud2;dtUn=Up+Ui+dtUd;Un=Unl+dtUn;UnlffiUlI:el=e;Ud2=Udl;
retunl
Un;
命令,然后读出8279的状态,等待清除完毕,然后对时钟编程,时钟编程命令为#34H。送人命令。再送人显示器方式设置命令,4位显示器。左边输入。内部译码。然后再通过8279的数据地址
5、结束语
本文主要讲述了单片机压力控制器设计的基本原理.系统硬件和软件的总体设计及各部分接口的硬件和软件详细设计.
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一、此系统采用的是实际微分PID控制算法.其算式的传递
器鸣叶币1+毒
(上接第145页)
∽。,
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其中疋为比例增益。正为积分时间,乃为微分时间,亿为微分增益。
中,再根据职工编号,选择相应的职工记录便可。职工流动信息管理模块提供职工调动信息的添加、删除、查询和修改功能。
4)职工考勤信息管理模块
职工考勤信息管理模块包括日考勤信息管理和其他考勤信息管理,对于每一项考勤,本系统都提供了添加、编辑、删除的功能。除此以外,根据考勤信息记录量大的特点。特别对各项考勤设置特殊的查询方式。查询条件一共有三个.包括职工编号、起始日期和终止日期。这样一来.就可方便考勤员对某一职工在某一时间段内的考勤情况进行统计和查询。若不输入职工编号.则系统默认输出所有职工在该时问段内的考勤情况。若不输入终止日期。系统则默认返回从起始日期到当前El期的所有符合条件的记录。若输入了终止日期.却没有输入起始日期.系统则会给出提示信息,并要求填写起始日期。考勤工作主要由考勤人员手工完成。考勤员需用自已的职工编号和密码。成功登录后。方可进行相关操作。
日考勤信息管理模块用于记录每天的人员考勤信息.考勤内容主要包括迟到、早退和旷勤。这三项考勤在数据库表中的数据类型本来定义为”是,否n。但将数据邦定到页面上时.显示为nYes”或者”No”。介于”是”或”否”相对更直观.后来将数据库中这三个字段的类型改为了文本型.考勤人员只需在添加或修改这些字段时直接写u是n或n否u便可。
其他考勤信息管理模块包括请假信息管理、加班信息管理和出差信息管理三个部分。这三个模块都具备添加、删除和修改功能。这里的请假、加班、出差的信息统计由考勤人员根据统计信息进行操作。为职工考勤信息管理模块设置的特殊查询方式,
在职工请假信息、加班信息和出差信息管理这三个子模块中都有应用。同时。也保留了简单的拿职工姓名来模糊查找记录的查询方法.使系统的操作更加方便、快捷。因为只有职工基本信息表中存在的人员才能有考勤员为他们添加考勤信息.所以在添加请假信息、加班信息和出差信息时,当填人职工编号后系统会自动核实此职工编号是否存在.不存在则会提示错误信息。
5)组织机构编制管理模块
该模块主要分为机构信息管理和部门信息管理两部分。该模块的维护人是主管.主管人员登录时,要正确输入本人职工编号、登录密码.并选中身份下拉框中的”主管”才能成功登录。成功登陆后.可通过主界面上的左菜单选择相关的操作。4.1总结
本文研究了关于人事管理和机构管理信息系统的设计和开发过程。在系统开发过程中采用结构法分析方法,认清系统的各个功能模块,逐步的自顶向下、逐层分解的进行开发。在系统分析阶段.需要整合并提取出有用的信息,并正确地分析和加以利用。在完成企业人事管理系统的设计和实现过程中,收获颇多。
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梁庆伟
华侨大学机电及自动化学院,福建,泉州,362021福建电脑
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参考文献(5条)
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