- 相关推荐
电气自动化单片机论文
现如今，大家都经常接触到论文吧，论文可以推广经验，交流认识。怎么写论文才能避免踩雷呢？以下是小编收集整理的电气自动化单片机论文，仅供参考，大家一起来看看吧。
电气自动化单片机论文1
摘要：铜矿是我国重要的战略能源，随着科技发展及工业生产水平的不断提高，对铜矿生产的自动化程度提出了更高要求，这使单片机在铜矿电气自动化控制技术有了越来越广泛的应用。本文手段简述了单片机及其优点、基本结构和工作原理，然后从铜矿开采、供电监测、排水自动化控制、通风系统监控、漏电保护等、电源自动化控制等多个方面具体论述了其在铜矿电气自动化控制技术中的应用，充分发挥单片机作用。
关键词：铜矿生产；电气自动化控制适；单片机；漏电保护；电源自动化控制
中图分类号：TP273.5文献标识码：A文章编号：1673-0038（20xx）51-0190-02
进入21世纪后，科学技术迅猛发展，工业领域内各行业的生产技术水平显著提高，很多产业都使用了技术含量较高的设备，单片机就是其中的典型代表。在铜矿生产中，由于生产工作的迫切需求，单片机广泛应用于电气自动化控制技术中，不仅有效提高了铜矿开采工作效率，减少了能源消耗和铜矿资源浪费，还降低了对周围环境的破坏，产生了一定的环保效果，促使我国铜矿开采水平有了明显提升。鉴于单片机在铜矿电气自动化控制技术中应用产生的巨大作用，应进一步对此展开深入研究，不断完善单片机电气自动化控制技术，开创我国铜矿电气自动化控制工作的新局面。
1单片机及其运行原理、主要功能
1.1单片机
单片机，是一种集成电路芯片，采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等集成到一块硅片上，构成的一个小而完善的微型的控制机械。由于采用集成技术、信息技术等多种现代化技术，具备体积小、功能强等优势，在铜矿电气自动化控制技术中有着广泛应用。
1.2基本结构
单片机一般由存储器模块、电源模块、通信模块、漏电闭锁模块四部分构成，中心内部系统处理器、主要控制器是单片机的基础结构部分。单片机内通过单一总线连接各部分，采用多通道数据传输模式。其在铜矿电气自动化控制技术中的应用，主要起到实时监控和保护作用。
1.3工作原理
在运行过程中，先将检测到的电信号处理后转换成为电压信号，然后再放大成为0.5V电压信号，传至CPU。之后，经由CPU转换成数字信号，通过电脑数据分析、处理后，发送给电气自动化控制系统的应用平台上，在显示器上显示出来。
2单片机在铜矿电气自动化控制技术中的应用分析
2.1铜矿开采
在铜矿开采工作体系中运用单片机，畅通了铜矿调度中心和采铜现场之间的信息沟通渠道，使采铜现场的相关数据信息能即时、顺利的传送到调度中心，方便调度中心对采铜现场进行远程实时监控和管理。在远程实时监控和管理过程中，单片机为铜矿开采提供了一个合理有效的监控体系，这一体系可进行语音通讯、紧急停止、故障报警等操作，控制刮板机、破碎机、转载机的自动顺序的启停操作。此外，还能够进行井下监测，勘查铜矿井，及时发现矿井气体中含有的危险成分，防止出现爆炸等严重事故，使铜矿开采工作更安全、自动化程度更高。
2.2供电监测
铜矿开采实行的是机械化作业，供电持续、稳定是工作顺利展开的关键。在铜矿开采中，由于工作性质和工作环境的影响，一次小的停电断电都有可能酿成大的事故，所以要保证产区各变电所、配电室供电安全。为满足这样的供电需求，把单片机应用于供电监测系统中，以提高供电监测管理的.可靠性、安全性。在供电监测中，通过单片机监测、采集各变电所、配电室内的电压、电流、功率、断电器的分合状态和故障信息等数据，然后传回调度中心的电气自动化控制系统的显示器上，工作人员根据这些数据不必进入现场就可以完成各个开关的分合闸控制、参数修改等工作，显著提高工作效率，同时也降低了工作强度。
2.3排水自动化控制
在地下铜矿开采过程中，排水系统是生产工作安全进行的基本保障。倘若矿井内的积水不能及时排出，土体在水的侵泡下会出现失稳、坍塌等情况，进而造成矿井坍陷，势必酿成严重的生产事故。应用单片机后，在铜矿井下设置自动化分站，系统通过PLC对水仓水位等信息进行自动化管理，远程控制排水泵启停、复位等操作，并实时监控水仓水位情况，确保排水系统正常运转。
2.4通风系统监控
铜矿开采过程中一般都要设置通风系统，一方面为铜矿开采工作面提供所需要的风量，一方面用于排出矿井气体内危险成分，避免发生爆炸等意外事故。但是，如果矿内发生火灾事故，由于通风系统可以提供新鲜风量，有一定的火势助燃效果，这个时候通风系统就成为了严重威胁。为此，在铜矿日常开采工作中需要实时监测通风系统，严格控制风量，以防发生火灾时最大程度的降低通风系统的不良危害。在通风系统监控中应用单片机后，可以控制通风系统，也可以监测到矿井内的危险信息，然后把危险信息传递回调度中心，根据具体情况调控有风量，使矿井内有效风量处于实时监测和控制状态下，既可以提供工作面需要的风量，又可以降低火灾发生时的危害程度。
2.5漏电保护
漏电保护是铜矿安全生产的一个重要方面，没有安全的漏电保护，极可能酿成严重火灾、人身伤害事故。而单片机在漏电保护中的应用，极大提升了铜矿漏电保护装置的技术含量，使漏电保护工作上升到了一个新的台阶。在过去很长一段时间内，铜矿生产中采用的漏洞保护装置的电流都比较大，长时间运行后，很容易出现漏电情况，保障不了采矿人员的人身安全。在漏电保护中应用单片机后，可以利用单片机高精度的判断性能在捡漏回路闭之后进行检漏工作，极大的提高了漏电保护性能，从而降低漏电事故发生的概率。而且，应用单片机后，有了固定不变的工作电阻值和较好的选择性，一定程度上可以预防停电事故，减少停电范围。
2.6电源自动化控制
电源在电气自动化控制系统中的重要作用是毋庸置疑的，为保证其起到应有的作用，应当提高其自动化控制技术的水平。所以，在铜矿电气自动化控制中应用单片机后，可以基于单片机设计电源开关的定时控制系统，设定定时时间，以便实现对电源开关的自动化控制。这样一来，一方面可以在漏电情况下出于漏电保护工作的需要自动切断电源，缩小停电范围，降低停电影响，避免造成较大程度的人身伤亡；另一方面也提高电源开关的自动化控制水平，可以根据设定好的时间进行电源开关控制。
3结语
综上所述，单片机在铜矿电气自动化控制技术中的应用相当广泛，在铜矿开采、供电安全管理、排水自动化控制、通风系统监控、漏电保护、电源自动化控制等方面发挥了巨大作用。既提高了铜矿电气自动化控制水平，也保证了铜矿生产安全，降低了工作强度，对铜矿生产而言，单片机应用价值巨大。在今后的发展中，应加强单片机在铜矿电气自动化控制技术中应用的研发工作，进一步完善与优化单片机应用效果，利用单片机的远程实时监控、保护作用为铜矿电气自动化控制的实行提供坚实的条件和基础。
电气自动化单片机论文2
1我国煤矿自动化控制现状
全社会的信息化发展已经成了主趋势,而自动化技术也逐渐向网络化、智能化发展,自二十世纪以来,我国煤矿自动化技术的发展十分迅速,但是较之于国外发达国家来说,我们需要赶追的距离还是很大,在应用过程中需要改进和提高的地方还有很多。
2单片机在电气自动化控制中的应用
2.1在漏电保护中的应用
单片机能够使得煤矿开采过程中的漏电现象减少,所以为了使得煤矿井下的施工全得到保证,关键因素就在于低压漏电保护。传统的漏电保护措施以分立元件为主,难以满足现代科技下的开采需求。而单片机系统的应用就解决了这个问题。单片机系统的智能化水平较高、检测结果准确,不仅具有较高的安全可靠性,并且其响应时间短,同时还能对漏电影响下的停电范围进行控制。例如,在煤矿开采过程中一旦发生漏电事故,在第一时间互感器将进行反应将电流转化成电信号,放大器对该信号进行放大并传输至单片机端口,单片机在检测电信号后,系统将收集的电网频率发送至单片机。这样就完成了漏电检测。
2.2在风机节能中的应用
在日常的煤矿作业中,风机的位置是十分重要、不可或缺的。风机的作用是为井下工作提供空气,且要满足井下对风速、风压的标准要求。在煤矿生产的各个节点上,主要是使用可调速系统对恒速系统进行替代。调速方式可以是串级式调速或变频调试。在电路控制中,通过使用软件代替硬件的方法使得其复杂程度降低,并增强了整个系统的可控性,并且有效的降低了成本。
2.3在矿井提升机自动化控制中的应用
煤炭开采作业大部分是使用交流电动机拖动,使用交流电拖动能够使开采设备的工作更灵活以及能够提高开采效率。但是交流电不仅消耗了大量的电能,同时由于交流电的简单化布置还可能带来很多安全问题,并且一旦出现了交流电应用设置上的失误,很可能会对整个设备造成损害。单片机技术的使用很好的避免了这种情况的出现。单片机技术能够对交流电进行很好的控制,并能减弱电流电压,使得电流以及电压都在合理科学的范围内,这样一来不仅保证了煤矿作业的工作效率,同时也使得煤矿作业的安全性得到了保证。
2.4在滚筒采煤机调高系统中的应用
采煤机需要在工作过程中对开采高度不断进行调整,从而满足煤层分布不均匀以及厚度不一致的需要。传统的采煤机缺少要求的灵活性,而应用单片机改造后的滚动采煤机就不必受这个问题的困扰了。
2.5在排水自动化中的.应用
对于矿井安全以及生产来说,除了通风系统,排水系统也是其重要保障,在矿井下设置自动化分站,系统就可以对排水进行自动化管理了。在排水系统中应用单片机,能够对水仓水位、电网的负荷等信息进行系统地管理以及处理。一旦电机出现故障,备用泵能自动启动,利用PLC能够对盘区的排水泵进行远程启动、停止、复位和测试等操作,并监控,使排水工作顺利进行。
2.6在采煤自动化中的应用
单片机应用于煤矿电气自动化控制技术中,使得煤矿调度中心和采煤现场之间的交流更加方便,并且能够将煤现场的相关数据信息即使向煤矿调度中心传递,实现了对现场的远程控制和管理。通过盘区设置的工作面集控系统,能够对刮板机、破碎机以及转载机的自动顺序进行起停控制,同时还能实现语音通信、故障报警以及紧急停止等重要功能"另外将单片机应用在智能电表中,能够对采煤用电量按照规划进行实时控制,减少用电浪费,为企业节省用电成本。
3结语
煤炭经济对于中国经济的发展是非常重要的,提高煤炭生产效率及质量对于经济发展是非常有利的。单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用使得我国的整个煤矿生产机械科技化水平前进了一大步,单片机的应用使得煤矿生产机电设备自身安全性及自动化科技水准得以提升,整个煤矿企业发展也呈现出高效、优良的趋势!
电气自动化单片机论文3
【摘要】
过去的以教师为中心的单片机课程教学，由于课程的综合性太强使得学生在学习过程中对很多知识点难以接受，我们通过对本门课程项目式和模块化改革的结合，合理安排教学内容和教学资源，降低初学者入门门槛，引导学生以兴趣为导向，极大的提高了学习者主动获取知识的意愿，明显提高了本课程的教学效果。
【关键词】
模块化教学；项目驱动；教学改革
“单片机技术”课程在本科院校里是电子信息类专业的必修课程，这门课程是以电子技术基础，编程语言，计算机理论等知识为基础的一门专业性和应用性很强的综合性课程。基于以上特点，对于初学者来说对单片机的理论知识的正确把握往往感觉比较吃力，给初学者造成学习困难。但是经过我们多年的教学经验，这类有很强的应用性和实用性的课程，以项目式教学更能推动学生的学习兴趣，同时模块化的教学设计更能降低初学者入门的门槛。两者相结合教学方法的采用对本门课程的教学效果提升明显.
1、单片机项目驱动教学法
以往的单片机教学模式是以教师为中心，老师在课堂上按照教材，或者教学大纲按部就班的讲授理论原理和知识点；以课堂教学为中心，学生学习为被动接受，由于知识点综合性比较强，理论太深奥使得学生往往学习兴趣不高，同时缺乏动手实践机会，教学效果一般不够理想。以项目驱动的教学法是学生为主体，教师为主导，以实践应用为根本目标，围绕具体的项目构建教学内容体系，通过师生共同参与完成一个具体的项目而展开的教学活动。注重的不是最终的结果，而是项目完成的过程，在项目的教学实施过程中，学生按需学习，亲身实践，学生在项目的实践过程中，理解知识和掌握技能，学习成为一个参与的创造实践活动，培养分析和解决问题的能力。引进单片机项目教学方式打破了原有的教学组织安排，以项目的开发步骤作为教学内容，将课程的内容分解为一个个小项目，从项目引入到项目解析再到任务分解然后到知识点讲解最后知识点应用，将原教学方案里单片机的知识点穿插到具体项目开发的过程中。这里面包含了软、硬平台搭建到项目展开再到项目完成的一系列教学活动，使学生从被动学习变为主动学习，按照这种方法我们将以往教学体系中的知识内容变化为若干个工程项目，然后围绕着这些工程项目任务的展开同时开展教学，让学生以具体工作目标的展开来进行教学环节的工作。有利于激发学生的学习积极性和创新能力，调动了学生的学习积极性。在这整个过程中，学生能很好的把握课程的知识要求，在体验创新与探索的过程中，又培养了学生们的分析解决问题的能力及团队协作能力等。
2、模块化的单片机教学方法
任何复杂的系统都是由具有完整基本功能的功能模块电路组成，单片机应用系统也是如此，一般由cpu系统、中断系统、I/O口等。同时任何复杂的电路系统都可以分解为多个具备单一功能的`模块电路，按照这个思路，学习单片机系统我们也可以从单片机的功能模块电路入手，我们根据学生的认知规律，和学习单片的一般原理的方法，机将单片机教学模块分成几个部分，这里面每个部分有自己的专用模块[3]。比如程序功能部分、硬件部分；在对硬件电路设计部分进行模块化设计，将单片机的各个功能模块以独立的原理图形式出现，我们把单片机个硬件按功能分为了键盘模块、数码管显示模块、传感器控制模块、模数转换模块、显示模块、通信模块等几大模块，如图1。各个模块通过面包板上预留的连接器与系统主板进行连接，然后用排线组合成所需要的系统。在教学过程中，要不断收集遇到的各种硬件功能模块电路，弄清它们的工作原理、性能及特性、特定的功能及使用方法，把系统化整为零，建立起自己的硬件模块库。指导学生学会搜集、分析别人的设计案例、论文和相关书籍中的功能模块电路，不断地充实自己的功能模块电路库，日积月累，学生就会觉得自己的单片机系统设计能力越来越强。最后在进行模块分解时，各模块功能尽可能专一，联系尽可能简单，使模块独立性强，方便教学实用的模块。
3、总结
新兴本院校定位应用型教学型高校，以培应用型、创新型人才为目标。在此基础上的以项目驱动法教学和模块化教学为主线，以实际应用为培养为目标的“单片机技术”课程教学改革思路，按照这个方式能使学生在项目模块化的环节中一步一个台阶。此教学法脱离了枯燥无味的说教模式，使学生在具体的设计项目的工作环境里轻松自在的状态来投入到学习中，思维能力、动手能力、学习能力以及团队协作能力都有了明显提高，模块化学习过程中所积累的各种电路系统模块也促进构建成学生进行科技创新实践、参加大学生创新创业训练的重要模块库，激发了学生学习的主动性和成就感。法国文化教育学家斯普朗格曾言：教育的最终目的不是传授已有的东西，而是要把人的创造力量诱导出来。本课程的教学改革正是朝着这个方向前进。
电气自动化单片机论文4
摘要：
单片机是当前被运用到各个领域的一个技术产品，随着当前社会生产活动的增多，单片机被运用到众多的生产领域中，在一定程度上提升了人们的生活水平和质量。就当前单片机的使用情况看，单片机更多地被运用到电子技术领域中，提升电子领域的发展程度，例如在仪表仪器中使用单片机可以提升其智能程度;单片机在工业控制中通过自身功能的发挥，可使工业控制更加先进化。该文从单片机的概述入手，研究在电子技术发展中单片机运用的程度。
关键词：
单片机；电子技术；应用研究
20个世纪70年代，单片机得到快速的发展，形成一个品种较为全面，功能更加强大的技术产品，开始在各生产领域中运用。随着近半个世纪的发展，单片机取得更优质的成果，科技水平更加先进，在众多领域中实现高效运用，提升这些领域的发展程度。单片机现在在电子技术领域中得到广泛的使用，如在通信功能、仪表仪器等方面实现高效的运用，促进这些企业实现优质的发展。同时，随着单片机运用程度的增加，应用领域的扩展，其技术呈现创新发展趋势。
1、单片机的科学分析
1.1概述
单片机是嵌入式系统的一个组成部分，它采用规模较大的电路技术将CPU、RAM、ROM以及定时器等众多功能集成在一个硅片上，继而形成一个具有完善功能的，微型的计算机系统。单片式是1970年左右开始在生产中运用，随着多年技术的革新和使用程度的加深，当前它在汽车电子，医疗器械，工业控制以及仪表仪器中得到运用。单片式发展速度较快，由最开始的4位单片机发展成8位单片机，到目前300M具有高速运转和处理能力的单片机。
1.2主要特点
单片机是当前计算机发展的一个重要组成部分，随着计算机水平的增长，单片机也呈现高效革新的态势，且呈现不同用途的，不同型号的单片机产品。以AT89S52型号单片机为例，单片机目前重要的发展特点有6个方面。第一，单片机具有使用方便的特点，单片机整体体积较小，系统构成较为简单，整体呈现模块化;第二，对环境的要求较低，单片机具有较强的环境适应能力，可以在不同的环境得到运用;第三，控制能力较强大，单片机有着较强的科技力量，通过众多功能的集成，其具有很强的控制功能;第四，功能消耗较低，单片机在运行的时候只需要较低的电压，整体对功能的消耗低;第五，速度快，单片机具有极强的处理功能，对各项数据和信息有着极快的处理速度;第六，可靠性高，单片机可以实现长时间的工作，提升整体系统的运转能力。
2、电子技术中单片机的应用情况分析
2.1手机通信中的运用
单片机在电子通讯中得到运用，主要体现在手机语音功能的建设中，单片机对手机语音信息进行识别，并开展相关操作。在手机的音频入口安置单片机可以使其收集众多的音频信息，系统分辨工作开展之后，向各个部件下具体的指令和信息，实现语音信息中的手机操作。
2.2单片机提升医疗器械诊断正确性
人们在实现温饱之后，更加关注自身的健康，对医疗水平有着越来越高的需求。但是，在医疗建设的过程中总会出现一些问题，检测手段以及消毒水平存在一定的不足，影响整体医疗建设的质量。单片机在医疗器械中得到运用之后，大大减少了医疗问题的出现，使医疗工作得到一定程度的提升。单片机的使用增加了医疗设备的诊疗准确性，提升了诊断的'精准性。同时，随着单片机在医疗器械中的运用，整体医疗设备朝着更加智能化、自动化的发展方向前进，使医疗诊断的结果更加精准，更好地为人们的健康提供医疗保障。
2.3单片机使仪表仪器的使用更加智能化
单片机因其集成度高等特点被用于仪表仪器的生产，随着单片机科研水平的不断革新，仪表仪器的发展更加智能化，更加符合当前人们的使用需求。同时，随着单片机使用程度的增加，仪表仪器设备朝着数字化方向发展，整体测试水平较高，仪表仪器控制和处理的功能建设更加优质。例如，在航天仪器制造的时候，使用单片机这种先进的技术可以使仪器的精准性和集成性更强，提升航天电子系统的数字化程度，大大降低航天事故发生的几率。
2.4家电中普遍使用单片机
单片机不仅在高科技的领域中实现运用，如医疗器械、仪表仪器等领域，同时也在日常生活中得到运用，例如在家电行业中。随着科研水平的发展，单片机越来越多地在生活中得到运用，提升人们生活的质量和幸福感。当前人们家庭生活中使用的洗衣机、微波炉以及电视机等家电都运用了单片机这项技术。在电视机的运用中，通过使用单片机使其系统控制技术更加先进，功能操作更加便捷。例如，人们可以通过遥控器自由切换不同的电视频道，选择自己想看的电视节目。单片机在微波炉建造中，通过系统信息的处理，可以根据食材的不同进行科学的、自动的选择工作，主要是选择加热时所需要的温度和具体时间。单片机在洗衣机的系统控制中，可以根据衣物的材质以及脏污程度进行自动洗涤，对洗衣液的使用量、洗涤的强度控制以及详细的洗涤时间有着科学的控制和选择。
3、单片机在未来电子技术领域中开发趋势分析
随着社会生产实力的增强，科研技术程度更加深入，单片机型号和技能革新的速度会越来越快，其在电子领域的应用开发主要从以下3个方面进行。
3.1对单片机程序开发
随着单片机自身开发程度的加深，其在嵌入式系统的建设中得到越来越全面的运用，目前已经不在裸机的环境中实现开发和使用。单片机已经实现一定程度的自动执行，可以对数据进行较强的储存，科学处理和传输数据。单片机具有较强的环境使用能力，可以保障计算机在不同的环境中实现正常的运转和数据的处理，对外界的物理参数实现高质量的采集，并对其进行逻辑分析和正确的处理。
3.2优化C语言系统程序
C语言有着强大的数据处理能力，可以以简易的方式对编程语言开展编译、处理等工作，有着强大的编程能力。为了使单片机在复杂的计算数据和控制数据的环境中实现正常的使用，提升系统的集成和控制能力，一定要加强C语言在单片机中的运用程度。通过对C语言更深度的开发，可以加大单片机的开发程度和力度，进而拓展单片机使用和运用的范围和领域。
3.3加强对计算机的研发
目前，单片机的制作中使用众多的通信接口，通过接口的连接可以和计算机进行数据的交流和沟通。可以说，单片机通过通信接口可以让通信设备和计算机形成一定的联系，可以使双方进行精准的数据支持，提升设备对数据的使用程度和运用程度。为此，要想对单片机进行深度的开发，应该对计算机进行系统的分析和运用，提升数据连接和传输的质量。
4、结语
单片机是当前计算机发展的一个重要组成部分，随着计算机水平的增长，单片机也呈现高效革新的态势，在电子领域实现高效的运用。突出表现在手机通信中和家庭电器的使用中，提升人们的生活建设质量。同时，单片机使仪表仪器的使用更加智能化，提升医疗器械的诊断正确性。在未来的发展中，可以通过对单片机程序进行开发、优化C语言系统程序以及加强对计算机的研发这3个方面提升单片机在电子领域的运用程度。
参考文献
[1]郑泽宏.单片机在电子技术中的应用和开发技术研究[J].科技信息，20xx(25)：140，221.
[2]王红纪，徐小亚.单片机在电子技术中的应用和开发[J].电子测试，20xx(13)：44-46.
[3]王德权.研究单片机在电子技术中的应用[J].科技与企业，20xx(3)：113.
[4]张力.单片机在电子技术中的应用和开发[J].电子技术与软件工程，20xx(5)：259.
[5]许文涛.单片机在电子技术中的应用[J].黑龙江科技信息，20xx(19)：15.
电气自动化单片机论文5
摘要：
以STCl2C5A60S2单片机为核心，设计开发了基于单片机的低成本过程控制综合实验，阐述了过程控制综合实验整体设计，及单片机控制板各个功能的硬件设计与软件开发，对实验平台的特点进行了描述。实践表明，通过综合实验训练，让学生从底层设计并实践反馈控制系统，强化和提高了学生的动手能力与综合实践能力。
关键词：
实验系统;单片机;过程控制;系统设计
“过程控制”“计算机控制”“微机原理”和“检测技术”是我院自动化专业的必修课程，是理论性、设计性、实践性很强的专业方向课，与实际控制工程联系紧密。学生在这些课程的学习过程中，实验都是针对本门课程的内容进行，还有很多是演示实验和仿真实验。在实际工作中，控制系统一般都是这几方面内容的综合应用，而学生在学习的过程中缺乏对整个系统的设计训练，因此在教学过程中应将控制器系统设计方法和实际计算机控制系统相结合，通过理论知识与实践活动的有机结合，培养学生解决实际工业应用中控制问题的能力。为了达到这一教学目标，自动化实验室开设了自动化综合实验课程设计，从控制器设计开始，每一步都由学生独立完成，实现水箱液位控制。学生要完成设计单片机控制器电路，绘制原理图与印制板图，编写调试控制程序，设计上位机监控画面等内容。从学生实验效果看，学生完成整个实验后，提高了学习兴趣与实践技能，对控制系统有了更清楚的了解。
1、系统功能及组成
系统总体结构，系统为单回路控制系统，水箱内水位为被控对象，水泵抽水到水箱，水箱底部放水，当抽水与放水达到平衡，水箱水位保持平衡。投入式水位传感器测量水箱水位值，将当前水位反馈到单片机控制器，在控制器内与设定值比较，控制器根据二者的差值，采用某种控制算法，输出控制量改变变频器输出频率，即改变水泵的抽水量，最终让水箱水位保持在设定值。上位机运行组态软件，与单片机控制器通信，可以动态显示画面与控制曲线，还可以修改水位设定值与控制参数。控制器系统结构，以单片机为核心，外接数码显示电路、按键电路、通信电路及输入输出电路等。单片机采用宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的`单片机STCl2C5A60S2/AD，该单片机优点是指令代码完全兼容传统8051，并内置10位A/D转换电路，可直接在用户系统上用ISP在线下载方式，将用户程序下载进STC单片机运行，这样可省去编程器和仿真器、降低实验成本.2.2水位信号输入电路与控制信号输出电路水位测量采用的是二线制投入式液位变送器，输出4～20mA电流信号，工作电压为24V。采用5V转24V的1W电源模块为变送器提供24。
2控制器硬件电路设计
对于硬件部分，要求学生会用电路图设计软件AltiumDesigner绘制电路原理图和印制板图，因为时间限制，学生只要基本会使用软件即可，最终电路板使用的是统一的电路版。因为实验要求单片机控制器由学生动手焊接调试，每届学生使用的都是自己焊接调试的电路板，因此单片机控制器硬件设计以简单、低成本为目标。2.1程序下载与通信电路因为现在PC机主板一般没有集成串口，因此采用了串口－USB接口转换器PL2303。PL2303芯片可提供一个全双工异步串行通信装置与USB功能接口便利连接的解决方案。这样设计使控制器与上位机之间只需要一条USB线就可以完成单片机程序下载与通信的功能，还能利用USB口的5V电源为控制板提供电源而不再需要外部提供电源，变送器输出的电流信号流过一个200Ω的电阻变换为电压信号接到单片机的A/D转换引脚。水泵抽水量由变频器输出频率控制，变频器输出频率可以由控制板输出电压信号进行调节。为了精简电路，没有采用片外D/A转换器，而是用单片机输出脉冲宽度调制(PWM)信号，片外采用跟随器将PWM信号变为直流信号。控制器根据控制算法计算的输出量改变PWM波的占空比，跟随器输出值随占空比的变化而改变。跟随器采用单5V电源，输出给变频器电压信号可在0～3.5V变化，虽然没有达到5V，但变频器输出频率改变范围已满足实验需要，2.3LED显示电路控制板用4位LED数码管，显示当前水位值、设定水位值和控制参数等。为了节省I/O口，LED显示采用8位串入并出移位寄存器74LS164，4片级联，只需2位I/O口，按时序要求输出4位显示码，就可实现4位8段LED显示的静态显示2.4按键及指示灯控制板还设计有6位按键与4位LED指示灯，用以完成设定值修改、参数设置、显示切换和状态指示等功能。
3、系统软件设计
3.1单片机控制器程序
单片机控制板软件使用C语言编程，采用模块化设计，包括通信模块、A/D测量模块、PWM输出模块、显示模块、按键处理模块和控制算法模块等。主程序流程图如图5所示。实验并不要求学生编写完整的程序，但控制算法和水位采样值的标度变换程序要求学生完成，控制算法基本要求是采用PID算法。程序的模板和其他各部分模块程序提供给学生，由学生最终完成整个程序的整合与调试，有能力的同学还可以编写其他控制算法的程序和增加手自动切换等功能。
3.2上位机组态
为了清楚显示控制过程以了解控制效果，要求学生在上位PC机上用组态软件“组态王”实现系统的监控画面。画面要求较为简单：
1)能用动画及数字实时显示水位值；
2)能显示水位的给定值及数字显示控制器的P、I、D参数值，这些参数均能在操作界面中进行修改；
3)给定值和测量值的实时记录曲线，用来记录和显示控制过程中被控变量的水位设定值和实时水位值的变化过程。上位机与单片机控制板采用Modbus通信协议进行通信，在控制板通信程序中实现了Mod-bus通信协议中读多寄存器(功能码3)和写多寄存器(功能码16)的功能。在组态王软件中，定义设备时选择［PLC］－［莫迪康］－［ModbusＲTU］－［COM］即可实现上位机与控制板的通信。
4、结束语
该实验让学生从底层起设计反馈控制系统，从电路设计，电路板焊接，单片机程序编程调试到上位机组态软件的使用，让学生对反馈控制系统有较全面清楚的了解。实践表明，该综合实验对加强实践教学环节，增强学生的动手能力、知识和技术的应用能力、尽快适应现场能力大有帮助。
【电气自动化单片机论文】相关文章：
电气工程自动化的论文05-15
电气自动化毕业论文提纲范文05-31
电气技术论文02-24
电气自动化实习报告07-22
电气自动化实习报告06-11
电气自动化就业前景08-18
电气自动化的实习报告02-28
电气自动化在电气工程中的融合运用08-24
电气自动化毕业实习报告08-25
电气自动化毕业实习报告12-06