智能輸水器監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)報(bào)告

1、1智能輸水器監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)報(bào)告（南通職業(yè)大學(xué)電子系）一、智能輸水器監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求一、智能輸水器監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求智能輸水器監(jiān)控系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)液體點(diǎn)滴速度監(jiān)測與控制裝置，示意圖如圖1所示。（1）在滴斗處檢測點(diǎn)滴速度，并制作一個(gè)數(shù)顯裝置，能動(dòng)態(tài)顯示點(diǎn)滴速度（滴分）。（2）通過改變h2控制點(diǎn)滴速度，如右圖所示；也可以通過控制輸液軟管夾頭的松緊等其它方式來控制點(diǎn)滴速度。點(diǎn)滴速度可用鍵盤設(shè)定并顯示，設(shè)定范圍為20~150(滴分)，控

2、制誤差范圍為設(shè)定值10%1滴。??（3）調(diào)整時(shí)間≤3分鐘（從改變設(shè)定值起到點(diǎn)滴速度基本穩(wěn)定，能人工讀出數(shù)據(jù)為止）。（4）當(dāng)h1降到警戒值（2~3cm）時(shí)，能發(fā)出報(bào)警信號(hào)。除實(shí)現(xiàn)上述基本功能外本產(chǎn)品要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)由主站控制16個(gè)從站的有線監(jiān)控系統(tǒng)。16個(gè)從站中，只有一個(gè)從站是按基本要求制作的一套點(diǎn)滴速度監(jiān)控裝置，其它從站為模擬從站(僅要求制作一個(gè)模擬從站)。（1）主站功能：a具有定點(diǎn)和巡回檢測兩種方式。b可顯示從站傳輸過來的從站號(hào)和點(diǎn)

3、滴速度。c在巡回檢測時(shí)，主站能任意設(shè)定要查詢的從站數(shù)量、從站號(hào)和各從站的點(diǎn)滴速度。d收到從站發(fā)來的報(bào)警信號(hào)后，聲光報(bào)警并顯示相應(yīng)的從站號(hào)；可用手動(dòng)方式解除報(bào)警狀態(tài)。（2）從站功能：a能輸出從站號(hào)、點(diǎn)滴速度和報(bào)警信號(hào)；從站號(hào)和點(diǎn)滴速度可以任意設(shè)定。b接收主站設(shè)定的點(diǎn)滴速度信息并顯示。c對(duì)異常情況進(jìn)行報(bào)警。（3）主站和從站間的通信方式不限，通信協(xié)議自定，但應(yīng)盡量減少信號(hào)傳輸線的數(shù)量。二、系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案二、系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框

4、圖如下圖2所示，該系統(tǒng)中包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、檢測模塊、鍵盤及顯示模塊、存儲(chǔ)模塊。（1）單片機(jī)最小系統(tǒng)的確定：因89C52有較多的輸出口線、8K的存儲(chǔ)程序空間以及256字節(jié)的RAM空間、三個(gè)定時(shí)器，完全能滿足本系統(tǒng)的要求。所以本系統(tǒng)采用89C52作為核心系統(tǒng)。h1h2電動(dòng)機(jī)滑輪點(diǎn)滴移動(dòng)支架儲(chǔ)液瓶受液瓶滴斗滴速夾圖1智能輸水器示意圖智能輸水器示意圖3存儲(chǔ)速度的要求不高，同時(shí)考慮到掉電保護(hù)功能，所以選用串行存儲(chǔ)芯片24C02。利用時(shí)鐘＋RAM

5、＋帶電池的芯片DS12887來另存數(shù)據(jù)?？刂颇K：由于滴斗里水滴的速度不是線性的，控制方法的選擇有一定的難度，經(jīng)過理論分析和多種方法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，決定采用模糊控制技術(shù)。電機(jī)控制的兩大基本要求就是快速性和穩(wěn)定性。我們的所有努力都是圍繞這兩大要求去做的。在穩(wěn)定性方面，穩(wěn)態(tài)偏差E(N)＝|G(N)－H(N)|其中G(N)為給定輸入；H(N)為實(shí)測值。a.當(dāng)偏差大于12的設(shè)定值時(shí)，控制速度為16。b.當(dāng)偏差在12至14設(shè)定值之間時(shí)，控制速度為8。

6、c.當(dāng)偏差在14至18設(shè)定值之間時(shí)，控制速度為4。d.當(dāng)偏差在18至116設(shè)定值之間時(shí)，控制速度為2。e.當(dāng)偏差小于116設(shè)定值時(shí)，調(diào)整速度為0，即電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。照顧到高水位設(shè)定值，當(dāng)偏差大于20滴分時(shí)，以控制速度為16處理，總的來說，偏差大時(shí)，快速到達(dá)預(yù)定區(qū)域，到達(dá)后，進(jìn)行微調(diào)，最后定位。電機(jī)采用PWM恒流控制，具有振動(dòng)小，噪音低，扭矩大。驅(qū)動(dòng)電流及細(xì)分?jǐn)?shù)分檔可調(diào)，自動(dòng)半流鎖定功能，輸入信號(hào)全部采用光耦隔離。以此來達(dá)到快速性和穩(wěn)定性的

7、要求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是控制用時(shí)少于一分鐘即能達(dá)到控制指標(biāo)所規(guī)定的要求。這種控制方法在東南大學(xué)的實(shí)際演示過程中收到了眾多專家的一致稱好，為我們能夠拿到大賽的一等獎(jiǎng)奠定了基礎(chǔ)。三、智能輸水器監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)三、智能輸水器監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)水滴采樣：水滴采樣控制電路如圖4所示：（1）紅外發(fā)射電流采用12V，4mA。（2）紅外接收靜態(tài)工作點(diǎn)的分析，如果靜態(tài)工作點(diǎn)過低就會(huì)導(dǎo)致水滴信號(hào)較小，過高會(huì)導(dǎo)致電路飽和，不能對(duì)電路進(jìn)行檢測，綜合考慮信號(hào)的大小和靜態(tài)工作點(diǎn)

8、的穩(wěn)定性，決定通過改變R18將靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)定在6V。（3）輸入耦合電路時(shí)間常數(shù)的選擇，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示水滴的脈寬在10ms左右，根據(jù)題目要求，水滴在150滴分時(shí)，其周期是400ms，為了準(zhǔn)確采樣到水滴，通過改變R16將時(shí)間常數(shù)設(shè)置為1秒。（4）輸入波形采集比較器回差的計(jì)算：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示水滴的有無的電壓變化在0.4～0.6V，為了準(zhǔn)確分辨水滴，我們將回差設(shè)置在0.2V，選用IN5819導(dǎo)通電壓二極管來實(shí)現(xiàn)。（5）在程序中，水滴采樣消噪的處理方