水箱自动控制系统设计 - 图文(7)

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2. 复位

该指令为软件复位指令，执行该指令后，显示起始行置为第0 行，列地址置为0，页地址置为3。其复位格式如下： R/W 0 A0 0 D7 1 D6 1 D5 1 D4 0 D3 0 D2 0 D1 0 D0 0 3. 占空比选择

在选择占空比时，如果D0=0，则选择的占空比为1/16，D0=1 为1/32。当驱动32 行液晶显示时，应使D0=1；驱动16 行时，应使D0 为0。格式如下：

R/W 0 A0 0 D7 1 D6 0 D5 1 D4 0 D3 1 D2 0 D1 0 D0 1/0 4. 显示起始行设置

该指令设置了对应显示屏上首行的显示RAM 中的行号。有规律的修改该行号，可实现滚屏功能。格式如下： R/W 0 A0 0 D7 1 D6 1 D5 0 D4 显示起始行 D3 D2 D1 （0～31） D0 5. 终止驱动选择

该指令用软件终止 SED1520 的 LCD 驱动的输出。使系统在不显示状态下停止对 LCD 的驱动输出，从而降低系统的功耗。终止驱动指令须在关显示状态下输入。 D0＝1 为终止驱动，D0=0 为正常驱动。

R/W 0 A0 0 D7 1 D6 0 D5 1 D4 0 D3 0 D2 1 D1 0 D0 1/0 6. ADC 选择指令

该指令用来设置列驱动输出端与液晶显示屏的列驱动线的连接方式。一般设置为ADC=0。该指令的格式如下： R/W 0 A0 0 D7 1 D6 0 D5 1 D4 0 D3 0 D2 0 D1 1 D0 1/0 7. 显示开/关指令

下面是显示开/关指令的格式： R/W 0 A0 0 D7 1 D6 0 D5 1 D4 0 D3 1 D2 1 D1 1 D0 1/0 其中D0=1 为开显示；D0=1 为关显示。该指令不影响RAM的内容显示。 8. 设置页地址的设置格式如下：

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D6 0 D5 1 D4 1 D3 1 D2 1 D1 D0 R/W 0 A0 0 D7 1 页地址（0～3） 9. 设置列地址

一般情况下，显示RAM 被分成四页，每页80个字节，当设置了页地址和列地址后即可确定显示RAM中的唯一单元，该单元由低到高的各个数据位对应于显示屏上某一列的8 行数据位。列地址的设置格式如下： R/W 0 A0 0 D7 D6 1 D5 D4 D3 D2 D1 D0 页地址（0～79） 10. 改写方式设置指令

该指令发出后，使得每次写数据后列地址自动增 1，而读数据后列地址仍保持原值不变。这种称为 “改写模式” (Read Modify Write)的方式,为逐个读取像点修改的工作提供了方便。 R/W 0 A0 0 D7 1 D6 1 D5 1 D4 0 D3 0 D2 0 D1 0 D0 0 11. 改写方式结束指令

该指令执行后，将结束改写方式，以后无论读或写数据后，列地址都增 1。 R/W 0 A0 0 D7 1 D6 1 D5 1 D4 0 D3 1 D2 1 D1 1 D0 0 12. 写数据 R/W 0 A0 1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 显示数据 13. 读数据

正常状态下，写数据或读数据后，列地址将自动增 1。 R/W 1 A0 1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 显示数据 3.2 传感器的选择

在工业控制中，无论我们要实现什么样的控制，都需要先检测被控制的信号。而检测信号在通常情况下都需要使用传感器。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

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它是实现自动检测和自动控制的首要环节。也就是把非电量的变化转换成电量的变化，以便我们进行采集和处理。

目前，市场上出售的传感器种类繁多，其性能和用途差别很大。选用一个合适的传感器对我们的系统设计是非常重要的，这个关系设计成本，系统性能等各个方面。

对于一般传感器常用的性能参数有： 1. 量程：

在任何的传感器进行测量的过程中，如果被测量超出规定测量范围，测量的结果会出现较大的误差或者造成传感器的破坏。所以进行传感器的选择时必须考虑传感器的量程。 2. 线性度：

通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。在实际工作中，为使仪表具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线、线性度（非线性误差）就是这个近似程度的一个性能指标。其线性度：

ef???max?100% (3-1) ?F.S.其中 ef为线性度，?max为输出平均值与基准拟和直线的最大偏差

?F.S.为传感器满量程输出平均值

选用传感器时一般要求其线性度较高，否则处理数据麻烦，且结果准确度不高。 3. 分辨力

是指传感器可能感受到的被测量的最小变化的能力。也就是说如果输入量从某一非零值缓慢地变化。当输入变化值未超过某一数值时，传感器的输出不会发生变化，即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。只有当输入量的变化超过分辨力时，其输出才会发生变化。通常传感器在满量程范围内各点的分辨力并不相同，因此常用满量程中能使输出量产生阶跃变化的输入量中的最大变化值作为衡量分辨力的指标。上述指标若用满量程的百分比表示，则称为分辨率。分辨率越高则系统测试的精度越高。选用传感器时应该满足分辨率即可，因为分辨率越高，价格越贵。 4. 灵敏度

灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化?y对输入量变化?x的比值它是输出——输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度S是一个常数。

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输出量的变化?y? (3-2)

输入量的变化?x

S?提高灵敏度，可得到较高的测量精度。但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差。故一般系统灵敏度满足要求即可。 5. 滞后（迟滞）

传感器的滞后特性指在相同工作条件下，传感器在正反行程期间输出—输入曲线不重合的程度。其滞后度：

et???max?100% (3-3) UF.S.其中UF.S.为满量程输出。

传感器的滞后反映出了传感器的机械部分不可避免的缺陷，在选择的时候也要有所注意。

6. 零点温度影响（俗称零点温漂）

表征此传感器在环境温度变化时它的零点的稳定性。一般以每10℃范围内产生的漂移为计量单位。故选用传感器时，要考虑温漂影响，一般要求温漂不要过大，否则所测数据误差较大。 7. 允许使用温度

规定了此传感器能适用的场合，对于传感器的影响很大。例常温传感器一般标注为：-20℃ —— +70℃。高温传感器标注为：-40℃ —— +250℃。当传感器超过或低于其使用温度时，会产生很大误差。故选用传感器时应注意。

本系统所要控制的量有温度、压力、液位、流量。为其选择合适的传感器很重要：一是这些传感器的性能决定了整个系统的性能；而是不同的传感器价格相差很大，选择性能适合，价格便宜的传感器对于搭建低成本系统很重要。

3.2.1温度传感器选择

常用的温度检测元件主要有热电偶、热电阻、热敏电阻等。

图3-11 热电偶原理图

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热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一，热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路（如图3-11），如两连接端温度不同，则在回路内产生热电流的物理现象。产生接触电势随温度变化而变化，从而达到测温的目的。测量准确，价格适中测温范围宽，线性度较好。因此是本系统的最佳方案。

热敏电阻由金属氧化物或半导体材料制成，灵敏度高、热惰性小、寿命长、价格便宜。但其测量的稳定性和复现性差，而且线性度差，需要进行查表线性拟合，大大浪费控制器的资源，因此不能选用。

热电阻是利用金属的电阻率随温度变化而变化的特性，将温度量转化成电阻量。其优点是准确度高，稳定性高，性能可靠，热惯性小、复现性好，价格适中。但是其温度与电阻值是非线性关系，处理起来比较复杂，因此不适合本系统。

考虑到测温范围和价格问题，本系统选用康铜热电偶。其价格便宜，测温范围-50～150℃。然后选择一个相适应的温度变送器。CS-WBⅡ型变送器就是一个很好的选择。该变送器模块测量精度对于热电阻为±0.2-0.5%，温度飘移±0.025%/℃，功耗≤0.5，电流或电压输出线性度0.01%。输出4～20m A电流信号。变送器的原理为：①通过确认阻值的不同计算出当前的温度 。②再根据热点阻的量程变送输出对应的标准信号(4-20mA）值。即：温度变化--热电阻--电阻变化--温度变送器—4～20mA信号。

3.2.2 液位传感器选择

常用的液位传感器按照原理可分为浮体式，声波式，电容式，直流电极式，光纤式和压差式几大类。

1. 浮体式液位传感器

浮体式测量仪表主要分为浮筒式与浮子式, 其中钢带浮子式液位传感器在原理及使用中更为典型, 它是一种最简单的液位测量装置, 由一根不锈钢管和一个空心球组成, 不锈钢管内部装有若干个干簧继电器,空心球内装有一块永磁铁, 当空心球随着水位上下运动时, 磁铁作用于继电器产品与液位相应的信号。另一种浮体式液位传感器是在滑轮组上用钢丝绳一端挂浮球, 另一端挂重锤, 通过浮球与重锤的运动距离达到液位检测的目的, 其缺点是钢丝绳与滑轮间存在滑动摩擦力, 回位误差较大, 特别是在钢丝绳和滑轮生锈的情况下, 回位误差更大甚至失效。

这种类型测量装置仅适用于清洁液体液面的连续测量与位式测量, 不宜在脏污的、粘性的以及在环境温度下冻结的液体中使用。 2. 声波式液位传感器

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