題t目：基于單片機的智能調(diào)節(jié)器設計-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 ...................................................................................................... 42 看門狗芯片 MAX705 的應用 ....................................................................... 42 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） V 8D 觸發(fā)器 74LS273 的應用 ........................................................................... 43 總線收發(fā)器 74LS245 的應用 ........................................................................ 44 第四章 智能調(diào)節(jié)器軟件系統(tǒng)設計 ........................................................................................ 45 主程序設計 ............................................................................................................... 45 功能子程序設計 ....................................................................................................... 46 A/D 轉換子程序 .............................................................................................. 46 標度 變換子程序 ............................................................................................ 47 鍵盤子程序 .................................................................................................... 48 顯示子程序 .................................................................................................... 50 PID 控制算法子程序 ...................................................................................... 51 D/A 轉換子程序 ............................................................................................. 52 第五章 智能調(diào)節(jié)器抗干擾設計 ............................................................................................ 53 干擾的形成 ............................................................................................................... 53 硬件抗干擾設計 ....................................................................................................... 53 切斷干擾傳播路徑 ........................................................................................ 53 提高敏感器件的抗干擾性能 ........................................................................ 54 本設計中的其 它抗干擾措施 ........................................................................ 54 軟件抗干擾設計 ....................................................................................................... 55 看門狗技術 .................................................................................................... 55 數(shù)字濾波法 .................................................................................................... 56 開關量的軟件抗干擾 .................................................................................... 56 第六章 調(diào)試與總結 ................................................................................................................ 57 系統(tǒng)調(diào)試 ................................................................................................................... 57 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） VI 設計總結 ................................................................................................................... 58 參考文獻 .................................................................................................................................. 59 附錄 A 硬件電路連接圖 ........................................................................................................ 61 附錄 B 源程序 ........................................................................................................................ 62 致謝 .......................................................................................................................................... 78 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 1 第一章 引 言 在過去的幾十年中，傳統(tǒng)的電動單元組合儀表曾在工業(yè)測控領域里發(fā)揮過重要作用 ，但是隨著科技進步 ， 工業(yè)生產(chǎn)中的自動化程度越來越高 ， 使得許多傳統(tǒng)的單一功能的模擬儀表已不能完全滿足 生產(chǎn)過程及工業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)的需要。隨 著生產(chǎn)的不斷發(fā)展和技術水平的不斷提高，生產(chǎn)過程變得越來越復雜，一些自動控制裝置正逐漸代替人工操作。 調(diào)節(jié)器接受偏差信號后，按一定的運算規(guī)律輸出控制信號，作用于被控對象，以消除擾動對被控變量的影響，從而使被控變量回到給定值上來。其調(diào)節(jié)過程是先把過程參數(shù)進行采樣，并通過模 擬量輸入通道將模擬量變成數(shù)字量。一般有單回路、 2回路、 4 回路或 8 回路的調(diào)節(jié)器，控制方式 有單閉環(huán)控制、串級控制 、 信號選擇及前饋控制和按預定曲線進行程序控制等 ，控制算法 PID 控制 、 直接數(shù)字控制 、 最優(yōu)控制 、 模糊控制 和 神經(jīng)網(wǎng)絡控制等 。如被測爐溫超過上限值或低于下限值時 ， 給出報警信號 ， 進行相應操作。智能儀表可采用自動校準技術來消除儀器內(nèi)部所產(chǎn)生的漂移電壓 ； (2) 傳統(tǒng)儀表的校準通常與更高一級的同類儀表 進行對比測量來實現(xiàn)，智能儀器提供了一種先進而方便的自動校準方法 ； (3) 智能儀器在提高儀器可靠性方面也明顯優(yōu)于傳統(tǒng)儀表。 在實際微處理器的選擇中，我們往往會感到許多型號的微處理器都能滿足設計要求，這 時 微處理器的選擇 主 要取決于設計人員對 某種微處理器的熟悉程度。例如 MCS51 具有的布爾處理功能，包括一套 位處理指令和位控制輸入輸出功能，非常適用于儀器儀表的控制。其中， PID控制技術最為成熟，控制結構簡單，參數(shù)容易整定，且不必求出被控對象的數(shù)學模型就可進行調(diào)節(jié)。此時，數(shù)字調(diào)節(jié)器的輸出與輸入之間的關系為 ? ??????? ????? ??kiIP TkTekTeTTiTeTTkTeKkTu 0 D )()()()()( () 其中： PK 、 IT 、 DT 分別為比例系數(shù)、積分時間 常數(shù)和微分時間常數(shù)； T 為采樣周期； k 為采樣序號， k = 0， 1， 2， … ； )(kTu 為第 k 次采樣時刻的計算機輸出值； )(kTe 為第 k 次采樣時刻輸入的偏差值； )( TkTe ? 為第 (k1)次采樣時刻輸入的偏差值。 (1) 位置式 PID控制算法 位置式 PID控制算法 原理框 圖如圖 。它們只是與采樣周期、比例增益、積分時間常數(shù)和微分時間常數(shù)相關的常數(shù)。 綜合考慮，本設計采用 增量式 PID控制算法 。而系統(tǒng)對積分項的要求是，系統(tǒng)偏差大時積分作用減弱以至全無，而在小偏差時則應加強。 先判斷 )1( ?ku 是否超出限制值，若超出，則只累加負偏差，否則，內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 14 累加正偏 差。 其優(yōu)點在于避免因提降給定值時所引起的超調(diào)量過大或閥門動作過分劇烈而產(chǎn)生振蕩等，適用于給定值頻繁提 降的場合。具體分析，其局限性主要來自以下幾個方面： (1) 算法結構的簡單性決定了 PID控制比較適用于 SISO最小相位系統(tǒng)，在處理大時滯、開環(huán)不穩(wěn)定過程等難控對象時，需要通過多個 PID控制器或與其 它 控制器的組合，才能得到較好的控制效果； (2) 算法結構的簡單性同時決定了 PID控制只能確定閉環(huán)系統(tǒng)的少數(shù)主要零極點；閉環(huán)特性從根本上只是基于動態(tài)特性的低階近似假定的； (3) 出于同樣的原因，決定了單 一 PID控制器無法同時滿足對假定設定值控制和伺服/跟蹤控制的不同性能要求 [5]。 80C196KB 單片機 繼 MCS51 系列 8 位單片機后， Intel 公司于 1983 年推出 MCS96 系列 16 位單片機。 如 C 語言、 FORTH 語言、 PL/M 語言 等 。 EA =0 時，全部存儲器的訪問指向片外存儲器； RES ：復位輸入和開漏輸出。每次外部寫操作時， WR 變低。 PWM 的占空比取決于裝入到 PWM_CONTROL寄存器的值。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 22 在本設計中，采用 74LS373作為地址鎖存器使用，其 電路 連接方法如圖 。 27128是 16K8位的 EPROM，單一 +5V供電，工作電流為 100mA，維持電流為 40mA，讀出時間最大為 250ns， DIP28 封裝。之后 P3口傳送指令或數(shù)據(jù)代碼。 EA 為低電平時，這些引腳總是作系統(tǒng)總線，否則，只有在訪問存儲器時才作總線 [6]。該腳也可作輸出口； 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 21 RXD/：串行口的接收腳。若采用外部時鐘源，應接至此腳； XTAL2：振蕩器反相輸出。它有 68條引腳，如圖 所示： 圖 80C196 引腳圖 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAA C H 5/ P 10A C H 4/ P 11A G N D12V R E F13V S S14E X T I N T / P 15/ R E S16R X D / P 2 .117T X D / P 2 .018P 1. 019P 1. 120P 1. 221P 1. 322P 1. 423H S I .024H S I .125H S I .226HSI.327H