毕业综合实践单片机的计量泵流量控制系统的设计
毕业综合实践单片机的计量泵流量控制系统的设计[20200123162126]
摘要
本文介绍一种基于单片机的计量泵流量控制系统。它是由步进电机通过一对减速齿轮带动计量泵的转动丝杠上下运动，从而控制流量。本课题将手动调节微调螺杆的人工控制方式变成流量自动控制系统。步进电机的控制器采用以AT89C52单片机为核心的控制系统，通过质量流量计把流量信号变成模拟信号再传送到A/D转换通道上，由计算机判断输出液体的流量是否满足实际要求，进而控制步进电机带动泵的微调螺杆使输出液体的流量为一定值，通过上下位机通讯来监控计量泵流量，由此形成由输出液体流量控制的一个闭环控制系统。
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关键字:】计量泵、单片机
引言 ................................................. ....................1
一、 主要元件介绍 1
（一） 单片机芯片AT89C2051 2
（二） 单片机芯片AT89C252 1
（三） A/D转换芯片TLC1594 3
（四） 光耦合器SN74HC573N芯片 3
（五）驱动芯片ULN2003A 4
（六）步进电机 5
二、 硬件电路设计 5
（一）控制系统硬件电路的基本组成 5
（二）控制系统的时钟电路 6
（三）控制系统的复位电路设计 6
（四）控制系统的键盘显示接口 6
（五）流量显示电路 7
（六）接近开关接口 7
（七）A/D 转换接口电路 7
（八）串行通信接口 8
（九）步进电机接口 9
三、 部分控制系统的软件程序设计 9
（一）控制系统软件的总体结构 9
（二）定时器2的中断程序设计 10
（三）典型计算程序设计 11
（四）串行通信程序设计 11
（五）步进电机程序设计 12
四、 软件仿真 13
（一） Keil软件简介 13
（二） 步进机程序编译调试 13
总结 ...................................................... ..............14
附件一 原理图 15
附件二 原理图局部放大图一 16
附件三 原理图局部放大图二 17
附件四 原理图局部放大图三 18
附件五 PCB布局图 19
附件六 PCB顶层布线图 20
附件七 PCB底层布线图 21
参考文献 22
致谢 ......................................................... ...........23
ABSTRACT
This paper introduces a based on single chop metering pump flow control system. It is made of stepping motor through a pair of reduction gear drive metering pump rotation screw up and down, so as to control flow. this topic will be manual regulation adjustment screw artificial control mode into flow automatic control system. Stepping motor controller based on the microcontroller of AT89C52 as the core of the control system, through the mass flow meter the flow signal into analog signal to transfer to A/D conversion channel, judgment by computer output liquid flow whether meet the actual requirements, and then control stepping motor drive pump adjustment screw to make the output liquid flow for A certain value, and through A machine communication to monitor meeting pump flow, thus forming the output liquid flow control of A closed loop control system.
【Key word】: metering pump, single chip microcomputer.
引言
工业生产和研究中常用的一种定量输送液体的泵-计量泵。改变柱塞(或隔腹)的有效行程传统工作方式是人工手动调节泵的微调螺杆，从而达到对榆出液体的定量计里和检测的目的。在实际工作环境下，输送的液体介质有的是有刺激性的甚至是有毒的，因此人不宜长久现场操作；而且对于一些场合它的精度要求较高.手动调节远远不能满足实际工作的需要.
本文所作的研究就是改造这种传统的控制方式，将流量自动控制系统替代传统手动调节微调螺杆的人工控制方式，本系统采用步进电机（核心是AT89C52单片机）来带动微调螺杆，通过质量流量计把流量信号变成模拟信号，再传送到不同的A/D转换通道上，计算机判断输出液体的流量是否满足实际要求，进而控制步进电机带动泵的微调螺杆使输出液体的流量为一定值，再通过上下位机通讯来监控计量泵流量，由此形成对输出液体流量控制的一个闭环控制系统。
一、 主要元件介绍
（一） 单片机芯片AT89C2051
1.简介
AT89C2051是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含2K bytes的FEROM和128bytes的RAM，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位cpu和Flash存储单元，AT89C2051单片机在电子类产品中有广泛的应用。引脚图如图2所示：
图2 AT89C2051引脚图
2.引脚功能
(1) VCC:电源电压。
(2) GND：地
(3) Pl口:P1口是一个8位双向I/O口。口引脚P1.1～P1.7提供内部上拉电阻。
(4) P3口: P3口的P3.0～P3.5、P3.7是带有内部上拉电阻的七个双向I/O引脚。P3.6用于固定输入片内比较器的输出信号并且它作一通用I/O引脚而不可访问。P3口也用于实现AT89C2051的各种第二功能,如表1所示，P3口还接收一些用于闪速存储器编程和程序校验的控制信号。
表1 AT89C2051各种功能
引脚口 功能
P3.0 RXD串行输入端口
P3.1 TXD串行输入端口
P3.2 INT0外中断0
P3.3 INT1外中断1
P3.4 T0定时器0外部输入
摘要
本文介绍一种基于单片机的计量泵流量控制系统。它是由步进电机通过一对减速齿轮带动计量泵的转动丝杠上下运动，从而控制流量。本课题将手动调节微调螺杆的人工控制方式变成流量自动控制系统。步进电机的控制器采用以AT89C52单片机为核心的控制系统，通过质量流量计把流量信号变成模拟信号再传送到A/D转换通道上，由计算机判断输出液体的流量是否满足实际要求，进而控制步进电机带动泵的微调螺杆使输出液体的流量为一定值，通过上下位机通讯来监控计量泵流量，由此形成由输出液体流量控制的一个闭环控制系统。
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关键字:】计量泵、单片机
引言 ................................................. ....................1
一、 主要元件介绍 1
（一） 单片机芯片AT89C2051 2
（二） 单片机芯片AT89C252 1
（三） A/D转换芯片TLC1594 3
（四） 光耦合器SN74HC573N芯片 3
（五）驱动芯片ULN2003A 4
（六）步进电机 5
二、 硬件电路设计 5
（一）控制系统硬件电路的基本组成 5
（二）控制系统的时钟电路 6
（三）控制系统的复位电路设计 6
（四）控制系统的键盘显示接口 6
（五）流量显示电路 7
（六）接近开关接口 7
（七）A/D 转换接口电路 7
（八）串行通信接口 8
（九）步进电机接口 9
三、 部分控制系统的软件程序设计 9
（一）控制系统软件的总体结构 9
（二）定时器2的中断程序设计 10
（三）典型计算程序设计 11
（四）串行通信程序设计 11
（五）步进电机程序设计 12
四、 软件仿真 13
（一） Keil软件简介 13
（二） 步进机程序编译调试 13
总结 ...................................................... ..............14
附件一 原理图 15
附件二 原理图局部放大图一 16
附件三 原理图局部放大图二 17
附件四 原理图局部放大图三 18
附件五 PCB布局图 19
附件六 PCB顶层布线图 20
附件七 PCB底层布线图 21
参考文献 22
致谢 ......................................................... ...........23
ABSTRACT
This paper introduces a based on single chop metering pump flow control system. It is made of stepping motor through a pair of reduction gear drive metering pump rotation screw up and down, so as to control flow. this topic will be manual regulation adjustment screw artificial control mode into flow automatic control system. Stepping motor controller based on the microcontroller of AT89C52 as the core of the control system, through the mass flow meter the flow signal into analog signal to transfer to A/D conversion channel, judgment by computer output liquid flow whether meet the actual requirements, and then control stepping motor drive pump adjustment screw to make the output liquid flow for A certain value, and through A machine communication to monitor meeting pump flow, thus forming the output liquid flow control of A closed loop control system.
【Key word】: metering pump, single chip microcomputer.
引言
工业生产和研究中常用的一种定量输送液体的泵-计量泵。改变柱塞(或隔腹)的有效行程传统工作方式是人工手动调节泵的微调螺杆，从而达到对榆出液体的定量计里和检测的目的。在实际工作环境下，输送的液体介质有的是有刺激性的甚至是有毒的，因此人不宜长久现场操作；而且对于一些场合它的精度要求较高.手动调节远远不能满足实际工作的需要.
本文所作的研究就是改造这种传统的控制方式，将流量自动控制系统替代传统手动调节微调螺杆的人工控制方式，本系统采用步进电机（核心是AT89C52单片机）来带动微调螺杆，通过质量流量计把流量信号变成模拟信号，再传送到不同的A/D转换通道上，计算机判断输出液体的流量是否满足实际要求，进而控制步进电机带动泵的微调螺杆使输出液体的流量为一定值，再通过上下位机通讯来监控计量泵流量，由此形成对输出液体流量控制的一个闭环控制系统。
一、 主要元件介绍
（一） 单片机芯片AT89C2051
1.简介
AT89C2051是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含2K bytes的FEROM和128bytes的RAM，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位cpu和Flash存储单元，AT89C2051单片机在电子类产品中有广泛的应用。引脚图如图2所示：
图2 AT89C2051引脚图
2.引脚功能
(1) VCC:电源电压。
(2) GND：地
(3) Pl口:P1口是一个8位双向I/O口。口引脚P1.1～P1.7提供内部上拉电阻。
(4) P3口: P3口的P3.0～P3.5、P3.7是带有内部上拉电阻的七个双向I/O引脚。P3.6用于固定输入片内比较器的输出信号并且它作一通用I/O引脚而不可访问。P3口也用于实现AT89C2051的各种第二功能,如表1所示，P3口还接收一些用于闪速存储器编程和程序校验的控制信号。
表1 AT89C2051各种功能
引脚口 功能
P3.0 RXD串行输入端口
P3.1 TXD串行输入端口
P3.2 INT0外中断0
P3.3 INT1外中断1
P3.4 T0定时器0外部输入
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