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1、计算机控制系统设计性实验报告学生姓名:学 号：学 院:班 级:题 目:储粉仓粉位高度控制系统1.选题背景 本课题的主要目的是通过对粉仓粉位高度的测量，使得粉位高度处于正常的工作粉位2米至9米之间，精度范围为-10cm到+10cm之间，实现粉位的上下控制，并且在粉位超过粉位正常值后进行越线报警，通过自动控制使得粉位快速的回到正常的工作粉位。2.方案论证2.1流程框图AD736JNZUS-100 超声波测距模块煤粉粉位 DAC904E送粉器键盘AT89C51显示器报警器器2.2工作原理通过超声波传感器对于储粉仓粉位的一个高度测量，经过AD转换器，就所测的模拟信号转换为数字信号输送给AT89C51单
2、片机，单片机通过所接收到的测量值和键盘人为键入的给定值进行比较，算出的误差在通过DA转换器，转换为模拟信号送给送粉器，通过调节送粉器的开关来控制储粉仓中煤粉的高度。当粉位高度超出了上限9米的时候，报警器进行报警并且通过打开送粉器来降低储粉仓中煤粉的高度；当粉位高度低于2米时，报警器进行报警并且关闭送粉器，提高储粉仓中的煤粉高度。这个方案操作简单，要求的器件较少，且反应迅速，控制结果精确可行。3.硬件设计本次课题所需要的器件为US-100 超声波传感器、AD736JNZ模数转换AT89C51单片机、DAC904E数模转换器、键盘、LED显示器、报警器等。3.1传感器 3.1.1 概述 US-10
3、0 超声波测距模块可实现 2cm4.5m 的非接触测距功能，拥有 2.45.5V 的宽电压输入范围，静态功耗低于 2mA，自带温度传感器对测距结果进行校正，同时具有 GPIO，串口等多种通信方式，内带看门狗，工作稳定可靠。3.1.2 主要技术参数 电气参数US-100 超声波测距模块工作电压DC 2.4V5.5V静态电流2mA工作温度-20+70 度输出方式电平或 UART（跳线帽选择）感应角度小于 15 度探测距离2cm-450cm探测精度0.3cm+1%3.1.3 本模块实物图及展示 图 3.1： US-100 正面图 图 3.2：US-100 背面图本模块的尺寸：45mm*20mm*1.
4、6mm。板上有两个半径为 1mm的机械孔，如图 3.3 所示：图 3.3：US-100 尺寸图3.1.4 接口说明 本模块共有两个接口，即模式选择跳线和 5 Pin 接口。模式选择跳线接口如图 4.1 所示。模式选择跳线的间距为2.54mm，当插上跳线帽时为 UART（串口）模式，拔掉时为电平触发模式。图 3.4：模式选择跳线接口5 Pin 接口为 2.54mm 间距的弯排针，如图 3.5 所示： 图 3.5 ：5 Pin 接口从左到右依次编号 1,2,3,4,5。它们的定义如下：z 1 号 Pin：接 VCC 电源（供电范围 2.4V5.5V）。z 2 号 Pin：当为 UART 模式时，接
5、外部电路 UART 的 TX 端；当为电平触发模式时，接外部电路的 Trig 端。z 3 号 Pin：当为 UART 模式时，接外部电路 UART 的 RX端；当为电平触发模式时，接外部电路的 Echo 端。z 4 号 Pin：接外部电路的地。z 5 号 Pin：接外部电路的地。3.1.5 电平触发测距工作原理 在模块上电前，首先去掉模式选择跳线上的跳线帽，使模块处于电平触发模式。电平触发测距的时序如图 5.1 所示： 图 3.6：US-100 测距时序图4. 电路原理图 图4.1：电路原理图5. 系统流程框图开始 预设粉位上、下限设定值报警并关闭送粉器报警并打开送粉器测量粉位实际值否否小于设
6、定下限值大于设定上限值是否在设定值范围内结束6设计心得和体会通过课题设计，我觉得我从中学到了很多的知识，对于以前的知识也进行了重新回顾，认识了更多的单片机类型以及他们的用途，还有各种各样的传感器，其中人超声波传感器、红外线传感器、压力传感器等等，丰富了我的知识。当然我也学会了如何用电脑来画框图和电路图，对系统的分析知识更加的全面，其实让我感受最深的还是学习的东西还有很多，有很多需要我查阅的学习的借鉴的东西，然后学会了如何查阅找到自己所需要的知识，并且加以整理利用，我觉得这是我学到的最重要的东西。7参考文献电厂煤粉仓粉位测量方法综述苏杰中国知识资源总库电厂热力设备及运行盛伟.牛卫东.中国电力出版社2007.3电路第二版 刘耀年主编中国电力出版社2013.7测控系统原理与设计孙传友.孙晓斌著北京航空航天大学出版社2007- 7 -