發(fā)布時間：2017-05-20 12:29

  本文關(guān)鍵詞：基于MSP430單片機的微量計量泵控制系統(tǒng)設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：計量泵作為一種專門用于流體精確計量的特殊泵，已被廣泛的應(yīng)用在國民經(jīng)濟發(fā)展的各行各業(yè)中。隨著生產(chǎn)工藝和自動化控制要求的提高，對計量泵也提出了更嚴格的標準。由于國產(chǎn)計量泵控制方式的精度不理想、流量顯示不直觀、可靠性差，無法滿足對現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)工藝的控制需求。近些年，隨著機電一體化迅速崛起和快速發(fā)展，在測控領(lǐng)域掀起了一場新的革命，也對計量泵的控制提出來更高的要求。 本文以MSP430系列超低功耗單片機為控制核心，設(shè)計了一套可以通過控制步進電機方向和轉(zhuǎn)速，來實現(xiàn)流量控制的微量計量泵閉環(huán)控制系統(tǒng)。論文的主要研究內(nèi)容如下： 首先，在對微量計量泵控制系統(tǒng)的各組成環(huán)節(jié)進行數(shù)學理論分析的基礎(chǔ)上，建立整個系統(tǒng)正確的數(shù)學模型，設(shè)計了與控制系統(tǒng)相匹配的模糊控制器，以達到流量的智能控制。用Matlab/Simulink仿真驗證了在步進電機的不同勵磁方式下該模糊控制器的精確性和穩(wěn)定性。 其次，采用MSP430作為主控芯片，以步進電機為控制對象，以增量式光電編碼器為檢測反饋元件，設(shè)計了系統(tǒng)的硬件功能電路，包括系統(tǒng)電源電路、按鍵電路、LCD顯示電路、步進電機驅(qū)動電路、轉(zhuǎn)速采集電路和報警電路等。用IAR Embedded Workbench開發(fā)平臺編寫調(diào)試與硬件系統(tǒng)相適合的軟件程序。軟硬件相結(jié)合實現(xiàn)了包括按鍵控制步進電機轉(zhuǎn)動狀態(tài)，直觀顯示步進電機轉(zhuǎn)速和光電編碼器采集以及報警等功能。 最后，通過VB(Visual Basic)上位機開發(fā)軟件設(shè)計了微量計量泵系統(tǒng)的上位機控制顯示界面，使其具有直觀顯示系統(tǒng)的工作模式和流量數(shù)據(jù)的功能。采用RS232標準串口實現(xiàn)控制系統(tǒng)上下位機的相互通信。上位機通過COM組件調(diào)用模糊PID運算，實現(xiàn)精確的流量控制。
【關(guān)鍵詞】：MSP430單片機 模糊PID控制器 VB6.0
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP273.4;TH814
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目錄6-9
• 1 緒論9-13
• 1.1 課題的研究背景9
• 1.2 微量計量泵簡介9
• 1.3 MSP430 單片機簡介9-10
• 1.4 計量泵機電一體化的發(fā)展10-11
• 1.5 微量計量泵的國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢11-12
• 1.6 課題研究的意義12
• 1.7 課題主要研究內(nèi)容和框架12-13
• 2 微量計量泵系統(tǒng)建模和模糊PID控制器設(shè)計仿真13-31
• 2.1 微量計量泵的工作原理13
• 2.2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析13-14
• 2.3 控制系統(tǒng)數(shù)學模型14-21
• 2.3.1 驅(qū)動器數(shù)學模型14-15
• 2.3.2 兩相混合步進電機數(shù)學模型15-20
• 2.3.3 同步帶的數(shù)學模型20-21
• 2.3.4 光電編碼器的數(shù)學模型21
• 2.4 PID控制理論21-23
• 2.5 模糊控制原理23-24
• 2.6 模糊PID算法24-25
• 2.7 模糊PID控制器的設(shè)計方法25-28
• 2.8 模糊PID控制算法的Matlab仿真28-30
• 2.9 小結(jié)30-31
• 3 微量計量泵控制系統(tǒng)硬件設(shè)計31-40
• 3.1 控制系結(jié)構(gòu)及工作原理31
• 3.2 主控芯片及外圍電路設(shè)計31-37
• 3.2.1 主控芯片的選擇31-32
• 3.2.2 單片機工作的最小系統(tǒng)32-33
• 3.2.3 操作按鍵電路33-34
• 3.2.4 數(shù)字顯示電路34-35
• 3.2.5 光電傳感器電路35-36
• 3.2.6 上位機通信電路設(shè)計36
• 3.2.7 報警電路36-37
• 3.3 步進電機驅(qū)動電路設(shè)計37-38
• 3.4 光電編碼器的選擇與連接38
• 3.5 電源轉(zhuǎn)換電路設(shè)計38-39
• 3.6 硬件抗干擾設(shè)計39
• 3.7 小結(jié)39-40
• 4 系統(tǒng)軟件構(gòu)成40-49
• 4.1 軟件開發(fā)環(huán)境40-42
• 4.2 系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)42-47
• 4.2.1 主程序設(shè)計42-43
• 4.2.2 按鍵操作與延時消抖模塊43-44
• 4.2.3 步進電機驅(qū)動控制程序44-45
• 4.2.4 轉(zhuǎn)速檢測模塊45
• 4.2.5 LCD1602 液晶顯示模塊45-46
• 4.2.6 上位機通信模塊46-47
• 4.2.7 報警處理模塊47
• 4.3 軟件抗干擾設(shè)計47-48
• 4.4 小結(jié)48-49
• 5 上位機軟件的實現(xiàn)及VB界面設(shè)計49-56
• 5.1 模糊PID控制算法的實現(xiàn)49-50
• 5.2 VB內(nèi)核中調(diào)用COM組件50-53
• 5.3 微量計量泵登錄界面53-54
• 5.4 系統(tǒng)整體測試54-55
• 5.5 小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-57
• 致謝57-58
• 參考文獻58-60
• 附錄A 控制系統(tǒng)硬件原理圖60-61
• 附錄B 控制系統(tǒng)硬件PCB圖61-62
• 攻讀學位期間的研究成果62

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本文編號：381657