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基于STM32的pH自动控制加液机的设计毕业设计 目录 摘要 I Abstract II 第一章 绪论 1 1.1 pH自动控制系统的研究背景和意义 1 1.2 pH自动控制系统的发展概况 1 1.3 课题的主要工作概述 2 本章小结 2 第二章 pH自动控制系统的原理和方法 3 2.1 pH自动控制系统的原理 3 2.2 pH自动控制系统的设计方法 3 2.3 硬件和软件介绍 4 2.3.1 STM32微控制器简介 4 2.3.2 软件介绍 5 本章小结 5 第三章 pH自动控制加液机硬件设计 6 3.1 pH自动控制加液机硬件组成 6 3.2 STM32F103最小系统简介 7 3.2.1 pH自动控制系统MCU简介 7 3.2.2 复位电路 8 3.2.3时钟电路 8 3.2.4 启动模式选择电路 9 3.2.5 电源电路 10 3.3 pH控制器 10 3.4 阻抗匹配电路 10 3.5 STM32F103RBT6 ADC 11 3.6 蠕动泵 12 3.6.1 步进电机的工作原理 12 3.6.2 两相步进电机的工作方式 13 3.6.3步进电机驱动器 13 3.7 LCD显示屏 14 3.8 按键电路 15 本章小结 15 第四章 pH自动控制加液机软件设计 16 4.1 pH自动控制系统软件结构 16 4.2 PID程序设计 17 4.3 A/D数据采集程序设计 18 4.4步进电机驱动程序设计 20 4.5显示模块驱动程序设计 20 4.6 按键程序设计 23 本章小结 24 第五章 调试过程和结果分析 25 5.1 硬件调试 25 5.1.1 步进电机调试 25 5.1.2 pH控制器调试 26 5.2 软件调试 27 5.3 PID参数整定 29 5.4 结果分析 30 本章小结 33 第六章 设计总结 34 致谢 35 参考文献 36 附录1 38 附录2 47 第一章 绪论 1.1 pH自动控制系统的研究背景和意义 在如制药、发酵、造纸、电镀、废水处理及给水处理等这些现代化工业生产过程中，由于pH值对溶液的物理性质以及化学性质都有很大的影响，因此pH值的检测问题时刻存在。然而pH值的自动控制在整个工业自动化中是一个薄弱的环节，甚至还会出现即使是使用的相同仪表, 但应用在不同设计和不同的场合中所取得的pH值控制效果相差甚远的现象。因此,在工业生产过程中我们必须让pH值严格控制在特定范围内，否则可能会造成产品质量下降，原料浪费，生产不能顺利进行，企业的竞争力下降，甚至造成环境污染，另外强酸强碱还会腐蚀生产设备，降低设备寿命，并影响生产，甚至产生危险，故pH值的控制问题在工业过程中占有举足轻重的地位。因此，无论是对工业生产过程控制而言，还是对生态环境的保护而言，对pH值进行有效控制具有重要的意义。针对此现象,设计各种相应的pH值过程自动控制系统是很重要的。 1.2 pH自动控制系统的发展概况 传统的酸碱废水处理是通过人工进行调节的，经过人工的分析，并由人工操作不断加入调节剂，经过分析化验后排掉废水。这样处理调节周期长，加酸或加碱的量不能把握，而且占地面积大，能耗高，且手工配药无法在密封的环境下进行，有剧毒的化学物质严重危害着操作者的身心健康。因此可以看出手动控制安全可靠性差，工作效率低，很难满足实时控制系统的要求和符合合格排放标准。所以采用pH值自动控制系统取代人工调节系统是未来发展的必然趋势。从国内外pH值自动控制系统的控制策略的研究来看，多数控制方法采用的是模拟量调节器，这在今后大型化和复杂化的工业生产过程中将会举步维艰，也无法满足生产控制在安全、平稳、优质、高效等方面的要求。所以急需将计算机控制技术、过程控制技术、仪表技术、电子技术等多种技术结合起来，研制出能适用于各种工业生产过程场合的通用的高精密pH值全自动控制系统。 随着数字化产品向小型、高速、大容量、低成本的迅速发展，使得各种性能的微处理器不断推出，特别是适用于实时控制的工业计算机、单片机、可编程控制器(PLC)、ARM等在控制领域的应用，更加促进pH值自动控制系统的发展。 1.3 课题的主要工作概述 本课题是基于ARM Cortex-M3控制芯片对pH自动加液系统进行设计，在掌握步进电机的驱动原理、数据采集和A/D转换方法、显示模块驱动条件、PID控制原理及算法等基础上设计一基于ARM Cortex-M3的pH自动控制加液系统。ARM Cortex-M3控制芯片可以实现步进电机的驱动、A/D转换、数据的静态显示动态显示及显示曲线、PID控制。为了研究此系统方案的正确性和可行性，可在实体模型上进行调试及改进。论文的研究内容包括以下几个方面： 完成步进电机驱动部分的设计 完成动态数据、静态数据及曲线显示部分的设计 完成数据采集及A/D转换部分