X h K H h
×100%
（9-2）
其中：X为电位器动触点输出的转换后的实际值；H为电位 器动触点最大行程时输出的转换后的值，其默认值为255；h 为电位器动触点最小行程时输出的转换后的值，其默认值为0。
通过公式（9-2），我们可以为阀门定位器的电位 器在现场与阀心花怒放反馈杆的连接带来方便。因为 电位器的最大行程距离与阀心花怒放的最大行程距离 是不可能相同的，而我们要通过改变机械结构使阀心 花怒放的最大行程与电位器的最大行程完全匹配是相 当困难的，所以可以根据实际安装时候阀心花怒放的 最大行程的X1来替换默认的h值。这样就可以在阀心 花怒放的最大行程距离小于且接近电位器的最大行程 距离的条件下，无论阀心花怒放的最大行程距离是多 少，都可以准确的测出阀心花怒放的开度。
从调节器过来的信号经A/D转换后得到的数据也 需通过公式（9-2）进行转换。所得到的设定开度与 阀门的实际开度进行比较即可得出偏差，如果偏差 大于所允许的误差值（小于0.2%），89C51便输出控 制信号给压电阀。
2．数字滤波
在由微型机组成的自动控制系统中，为了减少对采样值 的干扰，提高系统的可靠性，常常采用数字滤波的方法。本 系统采用算术平均值滤波和中值滤波相结合的复合数字滤波。 它即可消除周期性脉冲干扰又可以消除随机脉冲干扰。 中值滤波是把几次采样值按一定顺序排列，如从小到大 排列，然后取其中间值为本次采样值。这种方法适用于变量 变化比较缓慢的过程，消除由于偶然因素造成的干扰。 算术平均值滤波是把几次连续采样值相加求和，除以采 样次数n,所得结果作为该次采样值。设第k个采样周期内共 采样i次，每次采样Xi为,则该次采样值Y(k)计算公式为：
算术平均值滤波是把几次连续采样值相加求和，除以采样 次数 n,所得结果作为该次采样值。设第k个采样周期内共采样i次，
每次采样Xi为,则该次采样值Y(k)计算公式为：
i 1 Y (k ) = i X n i 1
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图4-5 系统主控制程序
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9.2 微型机在阀门定位器中的应用
9.2.1 系统工作原理
阀门定位器的控制系统采用的是89C51为核心的单片机控制系统，它接 收来自调节器的设定阀门开度的电流信号（4～20mA），用这个信号与从调 节阀阀杆反馈回来的实际开度信号进行比较，如果微处理器得到一个偏差信 号，就利用这个信号去控制压电阀，使一定量的压缩空气经过压电阀进入到 调节阀的执行机构的气室，推动阀心花怒放的移动或转动，从而达到阀心花 怒放的准确定位。阀定位器的控制原理图如图9-8所示：
9.2.3 系统的硬件设计
1．系统的基本组成 2．A/D转换电路 3．键盘、显示器接口电路芯片Intel8279与 89C51的连 接电路 4．压电阀控制电路 5．电源监测电路及RS-232接口转换电路
图 9-9 单片机控制系统电路原理图
9.2.4 软件设计
1．调节阀开度显示的设计 系统设计中要求0～100%的阀门开度，而通过A/D转换后得 到的是0～255的数，因此进行线性的标度变换，采用如下公式 来把A/D转换的数据换算成阀门的开度。
图9-8 阀门定位器的控制原理
9.2.2 系统的控制要求
阀门定位器对单片机控制系统的设计要求 1）能够接受来自调节器的电流信号并能将它转换成为电压 信号，能够采集阀位反馈回来的模拟信号； 2）能对以上采集到的信号进行运算、整理，最后根据偏差 的大小输出连续信号或一定宽度的脉冲来控制压电阀； 3）利用数码管能现场显示输入的参数以及阀门开度； 4）利用按键能在现场对阀门的工作流量特性的参数，以及 阀芯的最大、最小行程等参数进行设定； 5）调节阀在自动运行过程中，当阀芯开度大于90%或小于 10%时，以及阀芯被卡住时，控制系统能进行报警； 6）具有断电保存功能、看门狗功能、电源电压监测功能； 7）能够和上位机实现通信，使上位机能够对阀门定位器实 现数据的设定、管理，并且可以显示、打印。
1 Y (K ) = n
Xi
i 1
i
图9-10
系统主控制程序
9.2 微型机在阀门定位器中的应用
9.2.1 系统工作原理
阀门定位器的控制系统采用的是89C51为核心的单片机控制系统，它接收 来自调节器的设定阀门开度的电流信号（4～20mA），用这个信号与从调节 阀阀杆反馈回来的实际开度信号进行比较，如果微处理器得到一个偏差信号， 就利用这个信号去控制压电阀，使一定量的压缩空气经过压电阀进入到调节 阀的执行机构的气室，推动阀芯移动或转动，从而达到阀芯的准确定位。 阀门定位器的控制原理图如下（图9-8）所示。
图4-3 阀门定位器的控制原理图
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2. 系统的控制要求
（1）能够接收来自调节器的电流信号并能将它转换成为电压 信号，能够采集阀位反馈回来的模拟信号； （2）能对以上采集到的信号进行运算、整理，最后根据偏差 的大小输出连续信号或一定宽度的脉冲来控制压电阀； （3）利用数码管能现场显示输入的参数以及阀门开度； （4）利用按键能在现场对阀门的工作流量特性的参数， 以及阀的最大、最小行程等参数进行设定； （5）调节阀在自动运行过程中，当阀心开度大于90%或小于 10%时，以及阀被卡住时，控制系统能进行报警； （6）具有断电保存功能、看门狗功能、电源电压监测功能； （7） 能够和上位机实现通信，使上位机能够对阀门定位器 实现数据的设定、管理，并且可以显示、打印。
图9-8 阀门定位器的控制原理图
9.2.2 系统的控制要求
阀门定位器对单片机控制系统的设计要求 有以下几点： （1）能够接受来自调节器的电流信号并能将它转换成为 电压信号，能够采集阀位反馈回来的模拟信号； （2）能对以上采集到的信号进行运算、整理，最后根据 偏差的大小输出连续信号或一定宽度的脉冲来控制 压电阀； （3）利用数码管能现场显示输入的参数以及阀门开度； （4）利用按键能在现场对阀门的工作流量特性的参数， 以及阀心花怒放的最大、最小行程等参数进行设定； （5）调节阀在自动运行过程中，当阀心花怒放开度大于 90%或小于10%时，以及阀心花怒放被卡住时，控 制系统能进行报警； （6）具有断电保存功能、看门狗功能、电源电压监测功能； （7） 能够和上位机实现通信，使上位机能够对阀门定位器 实现数据的设定、管理，并且可以显示、打印。
X h K ×100% H h
（9-2）
其中：X为电位器动触点输出的转换后的实际值；H为电位 器动触点最大行程时输出的转换后的值，其默认值为255；h为 电位器动触点最小行程时输出的转换后的值，其默认值为0。
通过公式（9-2），我们可以为阀门定位器的电位器在现场 与阀芯反馈杆的连接带来方便ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ因为电位器的最大行程距离与 阀芯的最大行程距离是不可能相同的，而我们要通过改变机械 结构使阀芯的最大行程与电位器的最大行程完全匹配是相当困 难的，所以可以根据实际安装时候阀芯的最大行程的X1来替换 默认的h值。这样就可以在阀芯的最大行程距离小于且接近电 位器的最大行程距离的条件下，无论阀芯的最大行程距离是多 少，都可以准确的测出阀芯的开度。 从调节器过来的信号经A/D转换后得到的数据也需通过公式 （9-2）进行转换。所得到的设定开度与阀门的实际开度进行 比较即可得出偏差，如果偏差大于所允许的误差值（小于 0.2%），89C51便输出控制信号给压电阀。
9.2.3 系统的硬件设计
1．系统的基本组成 2．A/D转换电路 3．Intel8279键盘、显示器接口芯片 与 89C51的连接电路 4．压电阀控制电路 5．电源监测电路及RS-232接口转换 电路
图9-9
单片机控制系统电路原理图
9.2.4 软件设计
1．调节阀开度显示的设计 因为系统设计中要求0～100%的阀门开度，而通过 A/D转换后得到的是0～255的数，为此我们采用如下公 式来把A/D转换的数据换算成阀门的开度。
2．数字滤波
在由微型机组成的自动控制系统中，为了减少对采样值的干 扰，提高系统的可靠性，常常采用数字滤波的方法。本系统采 用算术平均值滤波和中值滤波相结合的复合数字滤波。它即可 消除周期性脉冲干扰又可以消除随机脉冲干扰。 中值滤波是把几次采样值按一定顺序排列，如从小到大排列， 然后取其中间值为本次采样值。这种方法适用于变量变化比较 缓慢的过程，消除由于偶然因素造成的干扰。 算术平均值滤波是把几次连续采样值相加求和，除以采样 次数n，所得结果作为该次采样值。设第k个采样周期内共采样 i次，每次采样值为Xi，则该次采样值Y(k)计算公式为：
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3.系统的硬件设计
1．系统的基本组成
2．A/D转换电路
3．Intel8279键盘、显示器接口芯片与 89C51的连接电路 4．压电阀控制电路
5．电源监测电路及RS-232接口转换电路
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图4-4 单片机控制系统电路原理图
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4. 软件设计
（1）调节阀开度显示的设计
因为系统设计中要求0～100%的阀门开度，而通过 A/D转 换后得到的是 0～255的数，为此采用如下公式来把A/D转换 的数据换算成阀门的开度。
X h K ×100% H h
其中： X为电位器动触点输出的转换后的实际值； H为电位 器动触点最大行程时输出的转换后的值，其默认值为255；h为 电位器动触点最小行程时输出的转换后的值，其默认值为0。
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（2）数字滤波
在由微型机组成的自动控制系统中，为了减少对采样值的干 扰，提高系统的可靠性，常常采用数字滤波的方法。本系统采用 算术平均值滤波和中值滤波相结合的复合数字滤波。它即可消除 周期性脉冲干扰又可以消除随机脉冲干扰。 中值滤波是把几次采样值按一定顺序排列，如从小到大排 列，然后取其中间值为本次采样值。这种方法适用于变量变化比 较缓慢的过程，消除由于偶然因素造成的干扰。
i 1 Y (K ) = Xi n i 1
图9-10 系统主控制 程序
两个中断服务程序的流程图如下（图9-11、图9-12）。
二、微型机在阀门定位器中的应用