（沈阳化工学院信息工程学院，辽宁沈阳11⑴21）件的设计思想。该电动阀门控制器具有体积小、接线方便、精度高、操作简单、智能化等特点。实际应用表明，是一种经济实用、应用前景广阔的产品。
在现代过程控制领域中，执行机构是必不可少的部分，从早先的手动、气动执行器到现在的电动执行器，在不同的控制场所都得到了广泛的应用。目前，电动阀门得到了越来越广泛的应用，所以对电动阀门控制器的要求越来越高。本文介绍了一种基于AT89C4051的电动阀门控制器的设计、开发过程。
1设计基本思路1.1设计要求设计一种应用于实际工业控制的智能电动阀控制器，4~20mA信号输入，4~20mA阀位实际信号输出，220V交流电源供电；抗干扰能力强，满足现场使用的要求。具有安全位置选择功能，保证输入信号丢失后的正常工作；有正行程、反行程选择开关。
1.2基本设计思路如。
1.2.1电源设计控制器的电源部分采用开关电源设计。这样可以提高用电效率、减小供电电路的复杂性及体积。相比通用线性电源，其供电质量高，适用于微控制器的供电。
开关电源采用TOP221作为主控制芯片，TOP221通过线圈反馈回来的电流大小同设定值进行比较，决定此时的开关频率，使其同设定值相吻合，从而输出设定电压。此部分电路如。
220V交流电源经整流、滤波后，由稳压管形成一个幅值为100V的脉冲电压，脉冲频率由TOP221DRAIN管脚所接的电阻和电容所决定，根据反馈回DRAIMN脚的电流对频率进行微调，从而达到较好的控制效果。
1.2.2控制电路设计控制电路以AT89C4051为核心。AT89C4051是ATMEL公司生产的51系列微处理器。其指令于常用8051系列芯片指令通用，但由于其管脚少，为20脚芯片，体积小，适用于对体积严格要求的场合。由于AT89C4051不具备AD功能，所以需要额外的AD芯片来采集输入信号和阀位反馈信号。我们选用10位ADTLC1543，其精度满足使1994-201图（5hi控制器的硬件：框图丨al用要求，可采集多通道信号而且接口为SPI接口，可减少对AT89C4051口线的占用。4~20mA阀位反馈信号经过一个250D的精密电阻变为1~ 5V电压信号，送至TLV1543的1通道进行转换；有电动执行器反馈电位器反馈回来的电阻信号，经处理后变为电压信号送至TLC5615的2通道进行转换。
控制电路还要根据现在的阀位向外输出一个4~20mA的电流信号，以供其它设备使用。在此选用10位DA芯片TLC5615，它外围电路简单，接线方便。单片机从DA输出一个1~ 5V的电压信号，再由电压一电流转换电路输出4~20mA电流。由于抗干扰的需要，在单片机与A/D、D/A之间添加光耦。
因为控制器使用环境比较恶劣，各种电磁干扰较多，所以采用看门狗X25045来保证系统正常工作。当系统由于种种原因失去响应时，看门狗会使系统复位，使控制器恢复正常。此外，X25045还有512字节的E2PROM空间，可用来存储控制器运行时所需要的数据，以防掉电时丢失。
还有一些控制信号，如正行程、反行程控制、安全位置选择、手动/自动控制信号等，可直接用指定开关输入。
1.2.3电动阀控制电路设计此部分电路实质是一个控制交流电机正反转的电路。基本设计思路是由ATDAC4051发出电机正转或反转信号，然后由驱动芯片去驱动相应的晶闸管的门极，使晶闸管导通或关断，从而控制电机的正反转。由于单片机送出的是TTL控制电平，属弱电信号，必须通过专用驱动芯片来驱动，在此选用MOC3083.MOC3083是专用晶闸管驱动芯片，只需要信号输入，它就会控制门极使晶闸管导通；撤去信号，便会使晶闸管关断，不需要外加制电机的正反转。需要注意的是电动机是感性负载，当晶闸管关断时会产生相当大的反压，从而把晶闸管击穿，所以在晶闸管后需要增加缓冲电路，来吸收电动机产生的反压。另外，两个晶闸管不能同时导通，需要增加一个硬件逻辑门或在程序中控制使其不同时间发出导通指令。
2程序设计对于一个基于单片机的控制器，只有在程序设计中充分发挥硬件电路的优势才能体现其优点。硬件电路设计、测试后，进入程序编写、调试阶段。
程序采用当前流行的单片机开发平台KEILC实现，使用模块化设计，程序易于调试，具有良好的可续性和扩展性。程序基本结构框图如所示。
程序中一个重要特征便是实现自校正。对每一台电动执行器，它全开和全关时，反馈电位器的值是固定的。但对不同的电动执行器来说，其反馈值是不同的，具有分散性，因此控制器需要有校正功能。当次接上一台执行器时，能自动得到其全开、全关时的反馈值，并保存在E2PROM中，保证对执行器的控制准确。其实现思路是，启动自校正功能后，单片机发出向高位转动的指令，当电动阀转动到全开位置时，阀内的电气限位开关会使其保持在这个位置。单片机每隔一段时间读取一次反馈值，如果一段时间内读取值相同，便认为阀已到全开位置，记录此时反馈值，然后在发出向低位转动的指令并重复上述操作，得到全闭时的反馈值。根据这两个值便可以非常的控电路。在这两组晶丨和MOC3083来控Pub制阀门避免阀门出现关不严或无开的情况。姑3结论电动阀门控制器设计成功后，已在工厂的不同控制场合使用，普遍反映其体积小、接线方便、精度高、操作简单、智能化，是一种经济实用的产品，具有广阔的市场开发前景。
