前饋反饋復(fù)合控制課程設(shè)計要點

1、淮海工學(xué)院課程設(shè)計報告書 課程名稱： 控制系統(tǒng)課程設(shè)計 題 目： 前饋反饋復(fù)合控制設(shè)計 系 （院）： 電子工程學(xué)院 學(xué) 期： 2014-2015-2 專業(yè)班級： 自動化121 姓 名： 陶濤 學(xué) 號： 2012120862 評語：成績：簽名：日期：目 錄1引言2前饋反饋復(fù)合控制系統(tǒng)的概述2.1基本概念2.2系統(tǒng)的組成2.3系統(tǒng)的特點3 控制系統(tǒng)設(shè)計與要求3.1案例要求 3.2擬合曲線的仿真及傳遞函數(shù)的確定3.2.1 matlab的介紹3.2.2溫度測試數(shù)據(jù)的擬合和仿真響應(yīng)曲線3.3 利用臨界比例度法整定參數(shù)3.3.1操縱變量對被控變量傳遞函數(shù)的pid參數(shù)整定3.3.2干擾對被控變量傳遞函數(shù)的p

2、id參數(shù)整定3.4 前饋反饋系統(tǒng)仿真與整定3.4.1靜態(tài)前饋反饋的仿真3.4.2動態(tài)前饋反饋的仿真4 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計4.1 proteus的介紹4.2單片機芯片的選用4.3 單片機的最小系統(tǒng)設(shè)計4.4 單片機的a/d,d/a轉(zhuǎn)換電路設(shè)計4.5 顯示電路設(shè)計4.6 鍵盤電路設(shè)計4.7 自動/手動切換電路與報警電路電路設(shè)計5 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計5.1 軟件規(guī)劃5.2 程序流程圖6 總結(jié)7 參考文獻8 附錄單片機控制硬件總電路圖1引言換熱器是過程控制生產(chǎn)中普遍使用的換熱裝置之一，工業(yè)介質(zhì)經(jīng)過換熱器后一般能達到比較好的溫度控制效果，為下一步工藝過程創(chuàng)造良好的工藝介質(zhì)反應(yīng)溫度條件，其出口溫度控制的精

3、度，直接影響下一工藝的反應(yīng)過程，因此，換熱器出口溫度的控制方案設(shè)計在工程控制系統(tǒng)設(shè)計中占有比較重要的作用。目前,換熱器控制中大多數(shù)仍采用傳統(tǒng)的pid控制,以加熱介質(zhì)的流量作為調(diào)節(jié)手段,以被加熱工藝介質(zhì)的出口溫度作為被控量構(gòu)成控制系統(tǒng),對于存在大的負荷干擾且對于控制品質(zhì)要求較高的應(yīng)用場合,多采用加入負荷干擾的前饋控制構(gòu)成前饋反饋控制系統(tǒng)。2 前饋反饋復(fù)合控制系統(tǒng)的概述2.1基本概念前饋反饋復(fù)合控制系統(tǒng)：系統(tǒng)中既有針對主要擾動信號進行補償?shù)那梆伩刂?，又存在對被調(diào)量采用反饋控制以克服其他的干擾信號，這樣的系統(tǒng)就是前饋反饋復(fù)合控制系統(tǒng)。（1）復(fù)合控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)中存在兩種不同的控制方式，即前饋、反饋。

4、（2）前饋控制系統(tǒng)的作用是對主要的干擾信號進行補償，可以針對主要干擾信號，設(shè)置相應(yīng)的前饋控制器 。（3）引入反饋控制，是為了是系統(tǒng)能夠克服所有的干擾信號對被調(diào)量產(chǎn)生的影響，除了已知的干擾信號以外，系統(tǒng)中還存在其他的干擾信號，這些擾動信號對系統(tǒng)的影響比較小，有的是我們能夠考慮到的，有的我們肯本就考慮不到或是無法測量，都通過反饋控制來克服。 （4）系統(tǒng)中需要測量的信號既有被調(diào)量又有擾動信號。2.2系統(tǒng)的組成（1）擾動信號測量變送器：對擾動信號測量并轉(zhuǎn)化統(tǒng)一的電信號（2）被調(diào)量測量變送器：對被調(diào)量測量并轉(zhuǎn)化統(tǒng)一的電信號（3）前饋控制器：對干擾信號完全補償（4）調(diào)節(jié)器：反饋控制調(diào)節(jié)器，對被調(diào)量進行調(diào)節(jié)

5、 （5）執(zhí)行器和調(diào)節(jié)機構(gòu) （6）擾動通道對象：擾動信號通過該通道對被調(diào)量產(chǎn)生影響 （7）控制通道對象：調(diào)節(jié)量通過該通道對被調(diào)量進行調(diào)節(jié)前饋反饋復(fù)合系統(tǒng)的原理方框圖如圖2-1所示： 圖2-1簡化原理圖2.3系統(tǒng)的特點從前饋控制角度上講，由于增加了反饋控制，降低了對前饋控制模型精度的要求，并能對未選作前饋信號的干擾產(chǎn)生校正作用。而從反饋控制角度上講，由于前饋控制的存在，對于擾動做了及時的粗調(diào)作用，大大減小了反饋控制的負擔。很顯然，前饋無論加在什么位置都不會構(gòu)成回路，系統(tǒng)的特征式都保持不變，因而不會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3控制系統(tǒng)設(shè)計與要求3.1案例要求生產(chǎn)實踐中

6、，當工藝介質(zhì)比較穩(wěn)定的時候，單閉環(huán)調(diào)整換熱器的蒸汽流量，可以實現(xiàn)對工藝介質(zhì)的出口溫度的控制，但當工藝介質(zhì)進料不穩(wěn)定的時候，僅用單閉環(huán)蒸汽流量的調(diào)整對換熱器出口溫度進行控制卻達不到令人滿意的程度。因此需要加入前饋控制器。當換熱器的工藝介質(zhì)穩(wěn)定，對加熱蒸汽進行單位階躍激勵，則工藝介質(zhì)出口溫度測試數(shù)據(jù)如下：t/s05102030405060708090100t/0580130250260280290297300300300當加熱蒸汽流量不變，換熱器工藝介發(fā)生階躍變化時，則工藝介質(zhì)出口溫度測試數(shù)據(jù)如下： t/s0510203040506070t/02.5522.54042.5606567.5t/809

7、0100110120130140150160t/7072.573.674.374.574.97575753.2擬合曲線的仿真及傳遞函數(shù)的確定3.2.1 matlab的介紹matlab是美國mathworks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，主要包括matlab和simulink兩大部分。matlab是matrix&laboratory兩個詞的組合，意為矩陣工廠（矩陣實驗室）。是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動

8、態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言（如c、fortran）的編輯模式，代表了當今國際科學(xué)計算軟件的先進水平。matlab產(chǎn)品族可以用來進行以下各種工作： 數(shù)值分析、數(shù)值和符號計算、工程與科學(xué)繪圖、控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真、數(shù)字圖像處理、數(shù)字信號處理、通訊系統(tǒng)設(shè)計與仿真、財務(wù)與金融工程。matlab特點：此高級語言可用于技術(shù)計算，此開發(fā)環(huán)境可對代碼、文件和數(shù)據(jù)進行管理，交互式工具可以按迭代的方式探查、設(shè)計及求解問題，數(shù)學(xué)函數(shù)可用于線性代數(shù)、統(tǒng)計

9、、傅立葉分析、篩選、優(yōu)化以及數(shù)值積分等，二維和三維圖形函數(shù)可用于可視化數(shù)據(jù)，各種工具可用于構(gòu)建自定義的圖形用戶界面，各種函數(shù)可將基于matlab的算法與外部應(yīng)用程序和語言（如 c、c+、fortran、java、com 以及 microsoft excel）。3.2.2溫度測試數(shù)據(jù)的擬合和仿真響應(yīng)曲線（1）當換熱器的工藝介質(zhì)穩(wěn)定，對加熱蒸汽進行單位階躍激勵時，求出口溫度擬合曲線。程序如下：x=0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100;y=0 5 80 130 250 260 280 290 297 300 300 300;/輸入溫度的數(shù)據(jù)a=polyfit(x,y,

10、3) /進行3階多項式擬合，輸出各項系數(shù)的值z=polyval(a,x); /輸出各個x處的多項值的值k=20; /利用多項式求導(dǎo)，在x=0時的切線的斜率x0=2;y0=0; /擬合曲線與x軸的交點b=y0-k*x0; /求出b值x1=0:100/定義未知數(shù)x1的范圍y1=k*x1+b; /切線函數(shù) plot(x,y,'ro',x,z,'b-',x1,y1,'r-')； axis(0 100 0 300)；grid on得到 a =0.0005 -0.1356 11.5854 -23.7494，曲線如圖3-1所示：圖3-1擬合曲線從圖中得出：延遲

11、時間=2.5，k=300,t=17，所以傳遞函數(shù)為：g（s）=exp(-2.5*s)*(300/(17s+1) (3-1)(2)當加熱蒸汽流量不變，換熱器工藝介質(zhì)發(fā)生階躍變化時，求出口溫度擬合曲線。程序如下：x=0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160;y=0 2.5 5 22.5 40 42.5 60 65 67.5 70 72.5 73.6 74.3 74.5 74.9 75 75 75;a=polyfit(x,y,3)z=polyval(a,x);k=3.5;x0=3.6;y0=0;b=y0-k*x0;x1=0:

12、100y1=k*x1+b;plot(x,y,'ro',x,z,'b-',x1,y1,'g-')；axis(0 160 0 75)；grid on 得到 a =0.0000 -0.0133 1.8081 -5.7583，曲線如圖3-2所示： 圖3-2擬合曲線從圖中得出：延遲時間=3.5，k=75,t=21;所以傳遞函數(shù)為：g（s）=exp(-3.5*s)*(75/(21s+1) (3-2)3.3 利用臨界比例度法整定參數(shù)3.3.1操縱變量對被控變量傳遞函數(shù)的pid參數(shù)整定臨界比例度法適用于已知對象傳遞函數(shù)的場合。在閉合的控制系統(tǒng)里，將調(diào)節(jié)器置于純比

13、例作用下，從小到大逐漸改變調(diào)節(jié)器的比例度，得到等幅振蕩的過渡過程。此時的比例度稱為臨界比例度，相鄰兩個波峰間的時間間隔稱為臨界振蕩周期。然后查找參數(shù)整定表計算得到pid的整定參數(shù)。通過matlab仿真得到系統(tǒng)的響應(yīng)效果，并微調(diào)參數(shù)獲得理想的控制效果。連續(xù)系統(tǒng)臨界比例度整定方法的控制器參考參數(shù)表如表3-1所示。 控制器類型比例度積分時間常數(shù)ti微分時間p2kp0pi2.2kp0.85tk0pid1.7kp0.50tk0.125tk表3-1 連續(xù)系統(tǒng)臨界比例度法整定控制器參數(shù)圖3-3 pid控制器的參數(shù)整定方框圖1.畫出系統(tǒng)的simulink模型如圖3-3所示；2.斷開系統(tǒng)微分器的輸出連線、積分器

14、的輸出連線，kp值從小到大進行試驗，觀察示波器的輸出，直到輸出等幅振蕩曲線為止，記下此時的比例度，臨界振蕩周期tk。3.根據(jù)表1選則kp，對系統(tǒng)進行p控制整定，記錄kp并給出單位階躍響應(yīng)曲線；4.根據(jù)表1選擇kp，ti，對系統(tǒng)進行pi控制整定，記錄kp，ti，繪制單位階躍響應(yīng)曲線；5.根據(jù)表1選擇kp，ti，對系統(tǒng)進行pid控制整定，記錄kp，ti，并繪制單位階躍響應(yīng)曲線；6.對p，pi，pid控制的階躍響應(yīng)曲線進行比較，給出分析結(jié)果。調(diào)整kp得到等幅振蕩曲線，如圖3-4所示，進而得到比例度，臨界振蕩周期tk，查表1計算得到p、pi、pid的控制參數(shù)，其仿真結(jié)果分別如圖3-5、3-6、3-7所

15、示：圖3-4等幅振蕩響應(yīng)曲線其中kp=0.0421，tk=10 圖3-5 p控制的響應(yīng)曲線其中kp=0.0215，1/ki=0,kd=0圖3-6 pi控制的響應(yīng)曲線其中kp=0.0186,1/ki=0.1176,kd=0圖3-7 pid控制的響應(yīng)曲線其中kp=0.0248,1/ki=0.2,kd=1.25 從上述圖中可以看出，p控制可以加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但沒辦法克服系統(tǒng)的靜差。pi控制由于引入了積分，有效地克服了系統(tǒng)的靜差。pid控制由于微分的作用，加快了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。驗證了理論課上的結(jié)論。通過比較發(fā)現(xiàn)p控制器的超調(diào)較pi，pid控制器的都小，但是p控制器的余差較大，本次選取pi控制器即可

16、。3.3.2干擾對被控變量傳遞函數(shù)的pid參數(shù)整定使用的方法、方框圖、步驟同操縱變量對被控變量傳遞函數(shù)的pid參數(shù)整定。同理，調(diào)整kp得到等幅振蕩曲線，如圖3-8所示，進而得到比例度，臨界振蕩周期tk，查表1計算得到p、pi、pid的控制參數(shù)，其仿真結(jié)果分別如圖3-9、3-10、3-11所示：圖3-8等幅振蕩響應(yīng)曲線其中kp=0.143，tk=12.5 圖3-9 p控制的響應(yīng)曲線其中kp=0.0715,1/ki=0,1/kd=0圖3-10 pi控制的響應(yīng)曲線其中kp=0.065,1/ki=0.094,kd=0圖3-11 pid控制的響應(yīng)曲線其中kp=0.084,1/ki=0.16,kd=1.5

17、63通過比較發(fā)現(xiàn)p控制器的超調(diào)較pi，pid控制器的都小，但是p控制器的余差較大，本次實驗選取pi控制器即可。3.4 前饋反饋系統(tǒng)仿真與整定由之前得到的傳遞函數(shù)式（3-1）和式（3-2）分別是操縱變量對被控變量的傳遞函數(shù)和干擾對被控變量的傳遞函數(shù)，由此可求得前饋控制器的傳遞函數(shù)。假設(shè)物料流量是干擾，則可組成圖3-12所示的前饋控制方案，方案中選擇加熱蒸汽流量作為操縱變量。圖中是物料出口溫度的設(shè)定值。前饋控制的方框圖如圖3-13所示，這里假設(shè)測量變送環(huán)節(jié)以及控制閥的傳遞函數(shù)為1。圖3-12 前饋控制方案圖 圖3-13前饋控制的方框圖（3-3）系統(tǒng)傳遞函數(shù)可表示為（3-4）式中，是干擾對被控變量的

18、傳遞函數(shù)；是操縱變量對被控變量的傳遞函數(shù)；是前饋控制器的傳遞函數(shù)。為使系統(tǒng)對擾動實現(xiàn)全補償，提出的條件是當時，要求。并代入式（3-3）中可得 工程上將前饋和反饋結(jié)合起來使用，構(gòu)成前饋-反饋控制系統(tǒng)。這樣既發(fā)揮了前饋作用的優(yōu)點，又保持了反饋控制能克服多種擾動以及對被控變量進行檢測的優(yōu)點。3.4.1 靜態(tài)前饋反饋的仿真（3-5）令式（3-4）中的s為0，就可以得到靜態(tài)前饋控制算式式中和分別為干擾通道和控制通道的靜態(tài)增益，由已知的傳遞函數(shù)可以得知這里的和分別為75和300，所以可以根據(jù)以上公式計算得知。使用matlab進行方框圖繪制并仿真，方框圖如圖3-14所示：圖3-14 靜態(tài)態(tài)前饋反饋方框圖其p

19、id參數(shù)為p=0.0095，i=0.00045，d=0仿真結(jié)果如圖3-15所示圖3-15 靜態(tài)態(tài)前饋反饋仿真圖3.4.2 動態(tài)前饋反饋的仿真靜態(tài)前饋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，它可以保證在穩(wěn)態(tài)時消除擾動的影響，但在動態(tài)過程中偏差依然存在。當控制通道和干擾通道之間的動態(tài)特性差異很大時必須考慮動態(tài)前饋補償。動態(tài)前饋的根據(jù)是絕對不變性原理。通過選擇合適的前饋控制規(guī)律，使干擾經(jīng)過前饋控制器之后到達被控變量這一通道時的動態(tài)特性與對象干擾通道的動態(tài)特性完全一樣，但是使它們的符號相反，這樣就可以使控制作用補償干擾對被控變量的影響。（3-6）根據(jù)式（3-4）得出前饋控制器傳遞函數(shù)為：g（s）=exp（-1*s）

20、（-17s+1）/(82s+1)）利用matlab繪制方框圖并進行仿真，方框圖如圖3-16所示：圖3-16 動態(tài)前饋反饋方框圖其中pid控制器參數(shù)為p=0.013，i=0.0005，d=0。其仿真如圖3-17所示：圖3-17 動態(tài)前饋反饋仿真圖4 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計4.1 proteus的介紹proteus軟件是一種低投資的電子設(shè)計自動化軟件，提供可仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件和多達30多個元件庫。proteus軟件提供多種現(xiàn)實存在的虛擬儀器儀表。此外，proteus還提供圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標，例如極

21、高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗，盡可能減少儀器對測量結(jié)果的影響，proteus軟件提供豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。提供schematic drawing、spice仿真與pcb設(shè)計功能，同時可以仿真單片機和周邊設(shè)備，可以仿真51系列、avr、pic等常用的mcu，并提供周邊設(shè)備的仿真，例如373、led、示波器等。proteus提供了大量的元件庫，有ram、rom、鍵盤、馬達、led、lcd、ad/da、部分spi器件、部分iic器件，編譯方面支持keil和mplab等編譯器。proteus的特點是：1、實現(xiàn)了單片機仿真和spice電路仿真相結(jié)合。具有模擬電

22、路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、rs232動態(tài)仿真、i2c調(diào)試器、spi調(diào)試器、鍵盤和lcd系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。2、支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有：68000系列、8051系列、avr系列、pic12系列、pic16系列、pic18系列、z80系列、hc11系列以及各種外圍芯片。3、提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如keil c51 uvisio

23、n2等軟件。4、具有強大的原理圖繪制功能?？傊撥浖且豢罴瘑纹瑱C和spice分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。4.2單片機芯片的選用單片機處理模塊使用80c51作為主處理芯片，并用80c51單片機來協(xié)調(diào)外圍電路的工作。其主要功能為給定值輸入，電壓值讀取，電壓值校正，對矩陣鍵盤的數(shù)據(jù)、a/d轉(zhuǎn)換來的數(shù)據(jù)進行處理，處理后的數(shù)據(jù)送給顯示器、d/a轉(zhuǎn)換電路、報警電路、調(diào)節(jié)閥的指示燈。單片機通過連接芯片鎖存器74ls373，訪問外接電路則是通過尋址方式來實現(xiàn)。 4.3 單片機的最小系統(tǒng)設(shè)計 單片機的最小系統(tǒng)是在沒有擴展情況下添加基本的晶振電路、復(fù)位電路和電源電路構(gòu)成的。在proteus中，80c5

24、1的電源自動供給為+5v。實際中需添加變壓器等設(shè)備。因為單片機其內(nèi)部是無法實現(xiàn)復(fù)位的，所以需要外接復(fù)位電路。單片機的復(fù)位置位均是為了把電路初始化到一個確定的已知狀態(tài)。一般來說，單片機復(fù)位電路的作用是把一個狀態(tài)初始化到空狀態(tài)。單片機的復(fù)位電路是在原來單片機的復(fù)位引腳rst上外接電阻和電容，實現(xiàn)上電復(fù)位。當復(fù)位電平持續(xù)兩個機器周期以上時復(fù)位有效。復(fù)位電平的持續(xù)時間必須大于單片機的兩個機器周期。時鐘電路是用來配合外部晶體實現(xiàn)振蕩的電路，這樣可以為單片機提供運行時鐘。此外，單片機的時鐘電路是單片機的動力源，時鐘振蕩產(chǎn)生了序列脈沖，這些脈沖驅(qū)動cpu等單元工作。若外接晶振為12mhz，機器周期為1us。

25、將時鐘電路接到80c51的xtal1（19）和xtal2（18）引腳上，將復(fù)位電路接到80c51的rst引腳（9）上，即構(gòu)成單片機最小系統(tǒng)。如圖4-1示： 圖4-1 80c51單片機最小系統(tǒng) 4.4 單片機的a/d,d/a轉(zhuǎn)換電路設(shè)計單片機只能對數(shù)字量進行加工和處理，不能處理模擬量，而遇到有模擬量的地方，通常需要將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。需要把非電量的信號轉(zhuǎn)換成連續(xù)的電信號。這里選用adc0808模塊進行a/d轉(zhuǎn)換。a/d轉(zhuǎn)換器的性能指標包括轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換時間、線性度和電源靈敏度。當系統(tǒng)需要用到模擬輸出時，就可以選擇d/a轉(zhuǎn)換器把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。d/a轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標包括分辨率、線性度

26、、轉(zhuǎn)換精度、建立時間、溫度系數(shù)、輸入數(shù)字電平、電源抑制比和工作溫度范圍。d/a轉(zhuǎn)換器類型可以分為直接和間接轉(zhuǎn)換器。如果按照輸入端結(jié)構(gòu)來分類，可以分為兩類，一類是輸入端帶有數(shù)據(jù)存儲器，這類可以直接和計算機的數(shù)據(jù)總線直接相連接，另一類是不帶數(shù)據(jù)存儲器的，要使用時就需要另外配數(shù)據(jù)存儲器。d/a轉(zhuǎn)換器可以把數(shù)字信號實現(xiàn)成模擬信號，然而它的輸出電量不能實現(xiàn)連續(xù)可調(diào)，因此這是準模擬量輸出。分辨率上可分為8位、10位、16位等。這里采用dac0832模塊進行d/a轉(zhuǎn)換。dac0832是8位的d/a轉(zhuǎn)換芯片，有20個引腳。 其相關(guān)a/d、d/a轉(zhuǎn)換接口電路如圖4-2圖4-3其中ino和in1分別接傳感器測量的

27、模擬量，當溫度發(fā)生改變時，輸入的模擬電壓量發(fā)生改變，經(jīng)過轉(zhuǎn)換形成響應(yīng)的數(shù)字信號并將其顯示在顯示器上。單片機處理的數(shù)據(jù)經(jīng)d/a轉(zhuǎn)換后變成模擬電壓量然后再送給調(diào)節(jié)閥，控制調(diào)節(jié)閥的工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制。因d/a轉(zhuǎn)換之后傳遞的信號很小很難識別，所以需要連接放大電路，放大電路用于電壓信號的放大。圖4-2 a/d轉(zhuǎn)換接口電路圖4-3 d/a轉(zhuǎn)換接口電路4.5 顯示電路設(shè)計 此處使用的顯示器是lcd1602。lcd1602可以顯示2排各16個字符。設(shè)計中的數(shù)據(jù)端接單片機的p0口，因為p0口的輸出是三態(tài)的，所以要外接上拉電阻。a/d轉(zhuǎn)換模塊模擬量顯示在顯示器上。顯示器電路如圖4-4示：圖4-4 顯示

28、器電路顯示器單片機處理的數(shù)據(jù)經(jīng)d/a轉(zhuǎn)換后（dac0832）送給調(diào)節(jié)閥，當有調(diào)節(jié)作用時燈亮。電路如圖4-5示：圖4-5節(jié)閥信號燈4.6 鍵盤電路設(shè)計用鍵盤進行給定設(shè)定值。鍵盤顯示模塊通過8255a擴充并行口，連接矩陣鍵盤。高四位通過與非門與中斷0連接。采用定時掃描法，先判斷是否有按鍵按下，然后再判斷是哪個按鍵被按下讀數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)存入數(shù)組，并如此循環(huán)當按下確定鍵時，將數(shù)組數(shù)據(jù)送到顯示器顯示。用定時器定時10ms，進行定時掃描。設(shè)計鍵盤電路如圖4-6示：圖4-6鍵盤電路4.7 自動/手動切換電路與報警電路電路設(shè)計先設(shè)定報警電路的系數(shù)，當調(diào)節(jié)閥作用一定時間后（時間為設(shè)定值），還沒達到預(yù)期效果時，報警電路會自行報警，提醒工作人員。報警方式有閃光燈和聲音警報。當電路出現(xiàn)報警時，需先切換到手動工作狀對系統(tǒng)態(tài)進行調(diào)節(jié)，若手動調(diào)節(jié)也不起作用，則進行緊急停車，對系統(tǒng)進行維修。本次設(shè)計采用蜂鳴器報警。蜂鳴器俗稱喇叭，是廣泛運用于各種電子產(chǎn)品的一種元器件，它用于提示、報警、音樂等許多運用場合。蜂鳴器與家用電氣上的喇叭在用法上也有相似的地方，通常工作電流比較大，電路上的ttl點評基本上驅(qū)動不了蜂鳴器，需要增加一個電流放大的電路才可以，即此一個管腳很難驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出聲音,所以添加三極管來增加通過蜂鳴器的電流。報警電路和切換電路如圖4-7和4-8所示：圖4-7報警電路圖4-8切換電路5 控制系