威尔顿气动泵
基于单片机的智能气动泵限定体例的安排(图)
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  正在火炮身管气动擦拭历程中,会碰到气体的计量题目。流量的准确衡量是眼前测控体例规模的一个首要实质。C8051F020正在模仿信号的搜集和模数、数模转换及模仿信号的输出等效用方面所举行的完整,极度适合于军工业掌握体例的自愿化和智能化生长。以C8051F020为主题,能够打算一套智能气动泵掌握体例,告竣对气动泵举行状况检测和掌握。

  C8051F020器件是全体集成的搀和信号体例级MCU芯片,具有64个数字I/O引脚。其苛重特征:1)高速、流水线)全速、非侵入式的正在体例调试接口(片内);3)线通道ADC,带PGA和模仿众途开合;4)线ks/s的ADC,带PGA和8通道模仿众途开合;5)两个12位DAC,具有可编程数据更新形式;6)64KB可正在体例编程的FLASH存储器;7)4352(4096+256)B的片内RAM;8)可寻址64KB所在空间的外部数据存储器接口;9)硬件告竣的SPI、SMBus/I2C和两个UART串行接口;10)5个通用的16位依时器;11)具有5个捕获/比拟模块的可编程计数器/依时器阵列;12)片内看门狗依时器、VDD看管器和温度传感器。

  具有片内VDD看管器、看门狗依时器和时钟振荡器的C8051F020是真正能独立做事的片上体例。统统模仿和数字外设均可由用户固件使能/禁止和摆设。FLASH存储器还具有正在体例从新编程才能,可用于非易失性数据存储,并愿意现场更新8051固件。片内JTAG调试电途愿意运用装置正在最终行使体例上的产物MCU举行非侵入式(不占用片内资源)、全速、正在体例调试。正在运用JTAG调试时,统统的模仿和数字外设都可全效用运转。每个MCU都可正在工业温度限制(-45~+85℃)内用2.7~3.6V的电压做事。端口I/O、/RST和JTAG引脚都容许5V的输入信号电压。

  气动泵掌握体例要告竣对气体流量举行有用掌握,囊括搜集气体流量音信和及时掌握气体流量。掌握体例是以单片机为主题的监测与调控,能够独立即告终气体流量音信的搜集、处分和显示,还可通过准则的RS-485接口与上位机告竣通讯。体例道理构造框图如图1所示,它是一个小型的漫衍式数据搜集与掌握体例,苛重由微掌握器、气体流量传感器及其积蓄电桥、键盘和液晶显示模块、手脚实践机构和上位机构成。

  体例选用C8051F020动作体例的微掌握器。它的苛重功用是:1)通过筑立其内部的差分电途对气体流量举行采样;2)遵照给定的两个流量限值(上限和下限)举行鉴定,给着手脚实践机构相应指令;3)将处分后的采样流量通过I/O口输送给液晶显示器,同时经485总线输送给上位机。

  上位机将摄取到的采样气体流量、两个流量限值及时显示,告竣对流量的及时监测。体例还愿意从上位机修正流量上下限值。

  键盘和液晶显示模块苛重告终的效用为:通过键盘能够修正两个流量限值;液晶显示器将采样流量、上下限流量显示,显示气体流量调度历程。

  采用气体流量传感器测得的流量模仿信号,经平均电桥对其举行线性积蓄,再经众途开合分时送入A/D转换器形成数字量传给C8051F020单片机。

  实践机构苛重通过给与单片机发出的敕令,对体例的负载供应信号,掌握调度阀开启的巨细,使本质流量慢慢迫近,抵达到给定流量,告终自愿调度历程。比方,当采样流量比上限值低时,输出一个信号给实践机构1;当高于上限值时,输出一个掌握信号给实践机构2。

  体例的硬件打算采用模块式构造,构造紧凑,有利于调试和维持。体例硬件电途打算囊括四大局部:单片机主题掌握模块、气体流量检测模块、液晶显示模块、掌握实践模块和通讯模块。

  单片机主题掌握模块的打算苛重囊括C8051F020单片机的最小体例、键盘及液晶显示电途的打算。此中,AIN0.0和AIN0.1动作气体流量采样的输入端;P0.0和P0.1为通讯供应输入/输出信号;P1口动作键盘引出端;P6口和P5口的局部引脚动作液晶的数据口和掌握口;P2.4和P2.5分手动作可实践机构1和2的掌握信号输出端。CGM12864B点阵液晶显示屏是由2片带掌握器的列驱动电途KS0108和1片行驱动电途KS0107构成苛重的硬件电途。显示方面由1片128×64像素的液晶片构成。KS0108将显示辨别为驾驭半屏,一共屏从上到下64行分为8页,每页8行。其液晶显示电途如图2所示。

  该模块苛重由气体流量传感器、整形放大电途、众途开合和A/D转换器转换电途等构成。苛重告终将传感器检测到的与气体流量相对应的模仿量作整形放大,形成C8051F020单片性能摄取的数字量。

  检测气体流量时,CPU内部依时器/计数器CTC1一直采样流量计输出的脉冲数,并通过硬件中缀每秒对测得的流量运算一次,求得被测气体的瞬时容积流量Qi和累计容积流量Qv。

  掌握实践模块苛重功用是对外部辅助装备举行掌握,如氛围压缩机。本体例的外部电途接口,通过一个三极管电途,能够轻易的与外部电途衔接,单片机掌握外部继电器电途图如图3所示。

  为告竣单片机与上位机之间长间隔有用数据通讯,通讯模块采用MAX485芯片,操纵RS485准则打算,摆设P0口的P0.0和P0.1为TX0和RX0引脚,与MAX485的RO和DI相连,因为微机串口操纵RS232准则,单片机串口输出为TTL准则,必需告竣准则信号间的转换。电途打算如图4所示。

  正在气体流量衡量的底子上,给定值和本质测得的瞬时流量举行比拟后算有缺点,然后对气体流量举行调度。因为气体流量体例的准确数学模子很难取得,而含糊掌握算法具有人的智能头脑、适合性好、鲁棒性强等特色,正合用于这类体例。因而,采用含糊掌握算法对气体流量举行自愿掌握,可博得优异的掌握特征,其含糊掌握器框图如图5所示。

  含糊掌握器采用双输入、单输出的二维构造。输入变量为瞬时流量缺点e和缺点转化c,输出变量为掌握量u。其含糊子集分手为

  当瞬时流量转化时,通过驱动调度阀,掌握其开启的巨细及转化顺序,使缺点趋近于零。遵照气体流量的参数特色和现场本质操作经历及专家的常识外面,总结出含糊掌握礼貌外,如外1所示。

  选拔含糊掌握礼貌是含糊掌握器的症结题目。为了更好地降低掌握精度,本体例采用带有4个调剂因子的掌握礼貌:

  此中,0α1α2α3α41,本体例选拔:α1=0.26,α2=0.58,α3=0.76,α4=0.86。代入上式运算后经重复修正和本质调试,获得了适用的含糊掌握盘查外,如外2所示。

  下位机标准苛重举行C8051F020单片机体例的初始化、端口摆设、A/D初始化、液晶以及键盘扫描初始化。为制止误手脚,无心中转化体例的相合参数,变成人工计量偏差,体例可筑立“暗号”,确保衡量的牢靠性和正确性,实在流程如图6所示。

  含糊掌握中的掌握算法由标准告竣。囊括两局部,一是离线计较含糊掌握盘查外,二是正在及时掌握历程中正在线输入变量,并将它们作含糊量化处分,然后查找含糊掌握盘查外后举行输出,去掌握调度阀的开启角度,来告竣对气体流量的掌握。

  上位机标准采用Lab Windows/CVI打算,苛重告竣对采样气体流量、两个流量限值的摄取和显示,还可对流量限值举行修正和发送给下位机。

  为降低掌握体例的安靖性,强化抗骚扰才能,可采用远隔电源变压器,信号通道采用光电远隔和滤波技能;可运用Watchdog技能和软件机合制止标准跑飞,告竣职分的光复;选取电源抗骚扰法子。

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