基于PID的液位調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)

摘    要
PID控制器主要適用于基本線(xiàn)性和動(dòng)態(tài)特性不隨時(shí)間變化的系統(tǒng)，它是一個(gè)在工業(yè)控制應(yīng)用中常見(jiàn)的反饋回路部件。PID液位調(diào)節(jié)器是基于PID控制器原理的、可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和差別的出現(xiàn)率來(lái)調(diào)整輸入值的裝置。它可以使系統(tǒng)更加準(zhǔn)確，更加穩(wěn)定的控制液位。通過(guò)數(shù)學(xué)方法證明，在其他控制方法導(dǎo)致系統(tǒng)有穩(wěn)定誤差或過(guò)程反復(fù)的情況下，一個(gè)PID反饋回路卻可以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定。因此，PID液位調(diào)節(jié)器廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活之中。 
作為重要的被控量之一的液位，其控制系統(tǒng)引人關(guān)注。本文設(shè)計(jì)了液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以ATmega16L單片機(jī)作為控制核心，實(shí)現(xiàn)液位自動(dòng)調(diào)節(jié)和液位顯示。設(shè)計(jì)液位控制系統(tǒng)操作方便、性能良好，能夠?qū)σ何贿M(jìn)行有效的控制。本文還詳細(xì)的給出了部分相關(guān)的硬件電路圖和軟件流程圖，并編制了C語(yǔ)言程序。

關(guān)鍵詞：AVR單片機(jī)；PID調(diào)節(jié)器；液位控制

ABSTRACT
PID controller mainly suitable for basic linear and dynamic characteristics of the system does not change over time, it is a common in application in industrial control feedback loop components. And other simple control operations according to different PID adjustor, historical data and the difference between the rate to adjust the input value, can make the system more accurate, more stable. Through mathematical methods in other control methods, cause the system has stable error or process repeated instances, a PID feedback loop can keep the system stability. Therefore, PID control widely used in industrial production and daily life.
As one of the important accused of quantity, the control system of the level of attention. This paper designs a level system, the system to ATmega16L microcontroller as the core to realize automatic adjustment and level shows level. Design level control system, convenient operation, good performance, and can effectively control level. The paper also gives a detailed parts related hardware circuit and software flow chart, and the C programming language.

Key words: AVR microcontroller; The PID regulator; Liquid level control

 
目   錄
1 緒 論 1
1.1 研究的目的和意義 1
1.2 本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)及其所要實(shí)現(xiàn)的功能 2
1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容 2
2 系統(tǒng)工作原理及其總體設(shè)計(jì)方案 3
2.1 系統(tǒng)工作原理 3
2.2 總體設(shè)計(jì)方案 3
3 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 5
3.1 核心控制模塊的設(shè)計(jì) 5
3.1.1 ATmega16L單片機(jī)簡(jiǎn)介 5
3.1.2 ATmega16L單片機(jī)最小系統(tǒng) 6
3.2 液位采集模塊的設(shè)計(jì) 7
3.2.1 液位傳感器選擇 7
3.2.2 采集電路的設(shè)計(jì) 8
3.3 執(zhí)行模塊的設(shè)計(jì) 11
3.3.1 水泵的選型及功能 11
3.3.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 12
3.4 液位設(shè)定模塊的結(jié)構(gòu)及功能 14
3.5 顯示模塊的設(shè)計(jì) 15
3.6 報(bào)警模塊的設(shè)計(jì) 16
3.7 電源的設(shè)計(jì) 17
4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 18
4.1 單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境 18
4.2 主程序設(shè)計(jì) 18
4.3 各功能模塊子程序的設(shè)計(jì) 20
4.5.1 A/D轉(zhuǎn)換子程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21
4.5.2 液位處理程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22
4.5.3 液位顯示子程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22
4.5.4 液位設(shè)定子程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22
5 總體調(diào)試 23
總    結(jié) 24
參考文獻(xiàn) 25
附錄1：程序 27
附錄2：電路圖 32
致    謝 33
英文資料及中文翻譯 1