基于C8051F005智能阀门控制的设计

论文摘要

智能阀门控制系统已经逐渐取代了传统的机械式阀门控制系统,广泛应用于现代工业控制领域中。它是一个闭环控制系统,根据上位机的控制信号,通过电机的正反转实现对阀门开合的控制。通过对国内外智能阀门控制系统的详细分析,并借鉴了它们的先进经验,本文中进行了新一代智能阀门控制系统的研究和开发工作。本文应用“一体化”的设计思想,将传统阀门控制系统中的执行器和控制器合二为一,并在此基础上设计开发了安全、可靠、方便、先进的智能阀门控制系统。它以智能芯片C8051F005为系统控制和监测的核心,辅之以必要的外围电路,不仅具有常规控制系统的检测、控制、调节功能,而且由于智能芯片的使用,使得系统具有了更加智能化的功能。系统可以实现阀门控制、阀位显示、系统监测、故障自诊断和阀门电机保护等多项功能。本文根据“安全、可靠、简便、先进”的设计原则,确定了整个系统总体方案,开发了系统的硬件平台。论文引入了嵌入式开发技术进行系统的软件设计,使用高级计算机语言C语言进行代码的编码的编写,增加了系统的拓展性和可移植性。此外,为了增强系统的抗干扰能力,本文在软硬件设计时采取了一系列的抗干扰措施,提高了系统的稳定性。系统经过实际的调试和运行,表明系统设计合理、性能可靠,实现了预期的设计目标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外的发展现状和趋势
• 1.2.1 阀门控制系统的发展过程
• 1.2.2 国外发展现状
• 1.2.3 国内发展现状
• 1.3 课题的研究内容和主要工作
• 第二章 智能阀门控制系统总体设计方案
• 2.1 新型一体化的阀门控制器
• 2.2 智能阀门控制系统简介
• 2.2.1 主控模块
• 2.2.2 人机模块
• 2.2.3 电源及电机控制模块
• 第三章 智能阀门控制系统硬件设计
• 3.1 硬件设计的一般性原则
• 3.2 电源及电机控制模块设计
• 3.3 主控模块硬件设计
• 3.3.1 电流信号到电压信号的转换
• 3.3.2 C8051F005 简介
• 3.3.3 模拟量输送电路设计
• 3.4 人机交互模块硬件设计
• 3.4.1 数码管驱动电路设计
• 3.4.2 键盘扫描电路设计
• 3.5 系统抗干扰设计
• 3.5.1 制板抗干扰措施
• 3.5.2 电源抗干扰措施
• 3.5.3 光电隔离抗干扰措施
• 第四章 智能阀门控制系统软件设计工具和框架
• 4.1 嵌入式系统设计简介
• 4.1.1 嵌入式系统特点
• 4.1.2 嵌入式系统的开发工具
• 4.1.3 Silicon Laboratories IDE 开发环境
• 4.1.4 嵌入式系统开发流程
• 4.1.5 编程语言的选择
• 4.2 系统软件总体设计
• 4.2.1 系统需求分析
• 4.2.2 系统I/O 信息
• 4.2.3 系统软件框架
• 第五章 智能阀门控制系统功能实现
• 5.1 信号采集模块程序设计
• 5.1.1 A/D 转换的工作方式
• 5.1.2 A/D 转换程序设计
• 5.1.3 信息采集程序设计
• 5.2 显示模块程序设计
• 5.2.1 CH452 显示原理
• 5.2.2 CH452 与C8051F005 的通信
• 5.2.3 显示阀门信息程序设计
• 5.3 键盘扫描程序设计
• 5.4 电机控制模块程序设计
• 5.5 阀门卡位处理模块程序设计
• 5.5.1 对阀门卡位的判断
• 5.5.2 阀门卡位处理程序设计
• 5.6 监测模块程序设计
• 5.7 系统设置模块程序设计
• 5.8 系统功能总体实现
• 5.8.1 应用程序主函数
• 5.8.2 中断服务子程序
• 第六章 智能阀门控制系统仿真与调试
• 6.1 仿真调试
• 6.1.1 硬件调试
• 6.1.2 软件硬件联合调试
• 6.2 实验调试
• 6.2.1 上电初始化
• 6.2.2 手动模式调试
• 6.2.3 自动模式调试
• 第七章 总结和展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 附录
• 致谢