论文总字数：13521字

摘 要

电动阀门是阀门系列中应用最广泛、用量最大的一个品种。随着机电一体化的发展和对使用阀门的现场环境的不同要求，实现阀门的智能化、数字化和网络化控制成为一种迫切的需求。本设计所采用的是MCS-51单片机来控制电机的正反转来实现阀门的开启与闭合，同时用行程限位开关为电机与阀门提供力矩保护，为了精确的掌握阀门位移，采用霍尔传感器对阀门的位置进行监测，并利用这些反馈信号来辅助控制系统。本系统在一些恶劣条件与需要远程控制的条件下，用户可以远程控制，也可利用现场条件系统自动生成控制信号进行控制，可以保证阀门与各组件的安全高效工作。

关键词：单片机,电动阀门,控制

Abstract： Valve is the control of natural gas, water and other fluid pipeline equipment, it can control these fluids on, off and change the flow of fluid through the pipeline, but also can switch the flow direction of fluid in the pipeline, the pressure on the surface of the fluid pipeline, to achieve the safe and effective work of the fluid channel and related parts. In all kinds of modern industrial pipeline control system, electric valve is the most widely used valve series, the largest amount of a variety. With the development of electromechanical integration and the different requirements for the field environment of using valves, the realization of intelligent, digital and networked control of valves has become an urgent need. MCS-51 single-chip microcomputer is used in the design of this paper. In order to accurately grasp the displacement of the valve, hall sensor is used to monitor the position of the valve, and its feedback signal is used to assist the control system. In some harsh conditions and the need for remote control, the user can remote control, but also can use the field conditions system to automatically generate control signals for control, can ensure the safety and efficient work of the valve and each component.

Keywords：Single chip microcomputer,Electric valve,control

目 录

1 绪论 4

2 设计方案 5

3 硬件设计 6

3.1 微处理模块 6

3.2 指示灯驱动电路 8

3.3 电动机正反转控制电路 9

3.4 节点信号电路 11

3.5 电源电路 12

3.6 A/D转换器 13

3.7过力矩保护 14

3.8 硬件调试 15

4 软件设计 15

4.1 总体程序流程图 15

4.2 按键输入流程图 16

4.3 报警显示流程图 17

4.4 自动控制流程图 18

4.5 软件调试 19

结论 20

参考文献 21

致谢 22

附录源程序 23

1 绪论

阀门是控制天然气、水和石油等流体管路的设备，它能够控制这些流体的导通、截止和改变流体通过管道的流量，还可以切换流体在管路中的流动方向，调节流体管路表面所受压力，实现流体通道及其相关部件的安全有效工作。在现代工业各类管路控制系统中，电动阀门是阀门系列中应用最广泛、用量最大的一个品种。随着机电一体化的发展和对使用阀门的现场环境的不同要求，实现阀门的智能化、数字化和网络化控制成为一种迫切的需求。

阀门控制器也可以称为调节阀，人们早在数千年前就懂得用泥土石块等障碍来控制改变水的流动状况，为了控制水并利用水为人们创造更大的价值人们广修水利工程，最经典的示例便是大禹治水了，都江宴也是人类对于水控制的高度文明的智慧结晶。千里之堤溃于蚁穴，人们对于水流的控制越来越被人们重视。随着工业的发展，对调节阀的要求也越来越高，因此出现了各种类型的调节阀。

执行器依其驱动介质的不同可分成三类：电动执行器、气动执行器和液动执行器。而电动执行器的输入信号有连续信号和断续信号两种：连续信号是指DC 0-10mA和DC 4 -20mA两种范围的电流信号，断续信号是指开关信号。电动阀门装置是由断续信号驱动的电动执行器。电动阀门在许多流体输送管理工程中运用的非常广泛，在各类阀门中也非常受欢迎，是使用量最大的一个品种之一。很长一段时间内，我国的电动阀门设备沿用以往上个世纪五六十年代的传统技术，其产品在机械结构上繁琐复杂生产成本较高，在远距离控制上不能适应生产要求，等等这些问题导致其很难满足生产自动化智能化的操作需求。在生产生活中，它存在许多弊端且不易克服，控制失灵生产受阻等情况常常出现。其次，在很多场合下只能通过技术人员现场操作，这在一些危险环境下比如高温、易燃及有毒等作业环境，极易发生危险，危及技术人员人身安全。该系统使用计算机的拨号网络技术, 可以利用计算机进行远程操作，实时的对系统进行监测和控制。这尤其适合那些工作人员难以到达的操作环境( 如野外恶劣环境及易燃、易爆、有毒气体介质等生产场地)和比较复杂的枢纽控制中，为技术人员带来许多便利，也提高了工业化生产的效率。

阀门是流体运输中应用最多的执行装置，在现代化工业生产和人们显示生活中有着重要的作用，为人们带来许多便利。在生产生活中，常用的阀门由驱动它们的能源的不同，可分为三种。第一种气动阀门以气体作为工作介质，进行动力传递和信号控制，具有防火、防爆、抗干扰能力强、结构简单等优点。然而，气动阀门由于压缩空气需要很大的压力，需要很大的能量，因此气动阀门的使用受到了很多的限制。第二种液压传动阀门可以在传动介质体积较小的情况下，输出较大的力或力矩，可以在高速下启动、制动、转向。但液动阀门的体积相较而言比较大，导致它在使用上存在安装、拆卸、维修困难等缺点，尤其一些空间狭小的工作环境。所以，它在一些应用环境下受到了诸多限制，应用不广泛。第三种电动阀门由电机装置和阀门两部分组成，与气动和液动阀门相比较，电动阀门的工作效率更高，器件反应更加灵敏，调速性能更好，在操作上也愈加简便轻松。。随着现代化工业技术的发展，这些产品已经远远不能满足这竞争日益激烈的市场需求，出现了许多劣势和不足。比如结构复杂、控制精度低、缺乏完善的故障诊断、报警和处理装置^[1]。

本文重点研究的是用AT89S51单片机控制电机正反转来实现阀门的开与关。由单片机采集外部各类控制信号，从而达到对阀门的高效控制。

2 设计方案

本设计以单片机为基础构成系统，采用的芯片为AT89S51。它具有功耗低、速度快、成本低等优点，是一种具有高性价比的方案。

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