電加熱爐溫度控制系統設計

1、武漢華夏理工學院信息工程課程設計報告書課 程 名 稱計算機控制技術課程設計課程設計總評成績 學生姓名、學 號 學 生 專 業(yè) 班級 自動化1142 指 導 教 師 姓名 李文彥 課程設計起止日期 2017. 06.12-2016-6.23 課程設計基本要求課程設計是工科學生十分重要的實踐教學環(huán)節(jié)，通過課程設計，培養(yǎng)學生綜合運用先修課程的理論知識和專業(yè)技能，解決工程領域某一方面實際問題的能力。課程設計報告是科學論文寫作的基礎，不僅可以培養(yǎng)和訓練學生的邏輯歸納能力、綜合分析能力和文字表達能力，也是規(guī)范課程設計教學要求、反映課程設計教學水平的重要依據。為了加強課程設計教學管理，提高課程設計教學質量，

2、特擬定如下基本要求。1. 課程設計教學一般可分為設計項目的選題、項目設計方案論證、項目設計結果分析、答辯等4個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都應有一定的考核要求和考核成績。2. 課程設計項目的選題要符合本課程設計教學大綱的要求，該項目應能突出學生實踐能力、設計能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；該項目有一定的實用性，且學生通過努力在規(guī)定的時間內是可以完成的。課程設計項目名稱、目的及技術要求記錄于課程設計報告書一、二項中，課程設計項目的選題考核成績占10%左右。3. 項目設計方案論證主要包括可行性設計方案論證、從可行性方案中確定最佳方案，實施最佳方案的軟件程序、硬件電路原理圖和PCB圖。項目設計方案論證內容記錄于課程設計報告

3、書第三項中，項目設計方案論證主要考核設計方案的正確性、可行性和創(chuàng)新性，考核成績占30%左右。4. 項目設計結果分析主要包括項目設計與制作結果的工藝水平，項目測試性能指標的正確性和完整性，項目測試中出現故障或錯誤原因的分析和處理方法。項目設計結果分析記錄于課程設計報告書第四項中，考核成績占25%左右。5. 學生在課程設計過程中應認真閱讀與本課程設計項目相關的文獻，培養(yǎng)自己的閱讀興趣和習慣，借以啟發(fā)自己的思維，提高綜合分和理解能力。文獻閱讀摘要記錄于課程設計報告書第五項中，考核成績占10%左右。6. 答辯是課程設計中十分重要的環(huán)節(jié)，由課程設計指導教師向答辯學生提出23個問題，通過答辯可進一步了解學

4、生對課程設計中理論知識和實際技能掌握的程度，以及對問題的理解、分析和判斷能力。答辯考核成績占25%左右。7.學生應在課程設計周內認真參加項目設計的各個環(huán)節(jié)，按時完成課程設計報告書交給課程設計指導教師評閱。課程設計指導教師應認真指導學生課程設計全過程，認真評閱學生的每一份課程設計報告，給出課程設計綜合評閱意見和每一個環(huán)節(jié)的評分成績（百分制），最后將百分制評分成績轉換為五級分制（優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格）總評成績。8. 課程設計報告書是實踐教學水平評估的重要資料，應按課程、班級集成存檔交實驗室統一管理。課程設計任務書（八）學生姓名： 專業(yè)班級： 自動化1142 指導教師： 李文彥 工作單位：

5、 信息工程系 題 目: 電加熱爐溫度控制系統設計（一）初始條件：1、設計一個單片機電阻爐溫度控制系統，控制對象為電阻加熱爐功率為8KW，220V交流電源供電，利用大功率可控硅控制器控制熱阻絲兩端所加的電壓大小，來改變流經熱阻絲的電流，從而改變電爐爐內的溫度。溫度范圍50-350，控制精度為1，通過LED 顯示溫度，其對象溫控數學模型為： 其中Td350秒， Kd50，=10秒。要求完成的主要任務: 1、硬件設計：設計系統總體電路，設計輸入通道及輸出通道，分析的工作原理；2、軟件設計：設計系統的總體程序程圖，編寫PID算法程序，從鍵盤接受Kp、Ti、Td、T；編寫顯示程序； 3、采用PID算法，

6、通過數據分析Kp改變時對系統超調量的影響；在MATLAB/SIMULINK上對控制算法進行仿真；4、仿真并調試設計的部分硬件電路和軟件程序； 5、完成符合要求的課程設計說明書；6、課程設計說明書要求：引言、設計要求、系統結構設計、原理分析、各個模塊的設計與仿真、軟件設計、調試過程、收獲、體會及總結、參考文獻、電路圖和源程序。說明書使用A4打印紙計算機打印或手寫，用Protel等繪圖軟件繪制電子線路圖紙。時間安排：第12天 下達課程設計任務書和日程安排，根據任務書查找資料；第3-4天 完成方案論證比較，設計系統的總體結構； 第45天 詳細設計系統的各部分的硬件電路； 第67天 詳細總體軟件及各部

7、分的程序流程，完成程序的編寫第78天 仿真并調試設計的部分硬件電路和軟件程序；第910天 結果分析整理、撰寫課程設計報告，驗收和答辯。指導教師簽名： 年 月 日一、課程設計項目名稱電加熱爐溫度控制系統設計（一）二、項目設計目的及技術要求1、硬件設計：用51單片機設計系統總體電路，設計輸入通道及輸出通道，分析的工作原理；2、軟件設計：設計系統的總體程序程圖，編寫積分分離PID算法程序，從鍵盤接受Kp、Ti、Td、T及的值；編寫顯示程序； 3、采用PID算法，通過數據分析Kp改變時對系統超調量的影響；在MATLAB/SIMULINK上對控制算法進行仿真；4、仿真并調試設計的部分硬件電路和軟件程序；

8、 5、完成符合要求的課程設計說明書；6、課程設計說明書要求：引言、設計要求、系統結構設計、原理分析、各個模塊的設計與仿真、軟件設計、調試過程、收獲、體會及總結、參考文獻、電路圖和源程序。說明書使用A4打印紙計算機打印或手寫，用Protues等繪圖軟件繪制電子線路圖紙。三、項目設計方案論證3.1方案論證比較3.1.1.硬件選擇微型計算機是指由微處理器加上采用大規(guī)模集成電路制成的程序存儲器和數據存儲器，以及輸入輸出設備相連接的I/O接口電路，微型計算機簡稱MC。如果將微處理器、存儲器和輸入/輸出接口電路集成在一塊集成電路芯版上，稱為單片微型計算機，簡稱單片機。本次設計選用的是AT89C51，是MC

9、S-51單片機系列的一種。其結構體系完整、指令系統功能完善、內部寄存器規(guī)范、性能優(yōu)越、技術成熟、具有高可靠性和高性價比。它提供以下標準功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲器，128字節(jié)內部RAM，32 個I/O 口線，兩個16位定時/計數器，一個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數器，串行通信口及中斷系統繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。3.1.2.算法選擇由于計算機控制是一

10、種采樣控制，它只能根據采樣時刻的偏差值來計算控制量。因此，在計算機控制系統中，必須首先對式（3-1）進行離散化處理，用數字形式的差分方程代替連續(xù)系統的微分方程，此時積分項和微分項可用求和及增量式表達。對溫度的控制算法，采用技術成熟的PID算法，對于時間常數比較大的系統來說，其近似于連續(xù)變化，因此用數字PID完全可以得到比較好的控制效果。簡單的比例調節(jié)器能夠反應很快，但不能完全消除靜差，控制不精確，為了消除比例調節(jié)器中殘存的靜差，在比例調節(jié)器的基礎上加入積分調節(jié)器，積分器的輸出值大小取決于對誤差的累積結果，在誤差不變的情況下，積分器還在輸出直到誤差為零，因此加入積分調節(jié)器相當于能自動調節(jié)控制常量

11、，消除靜差，使系統趨于穩(wěn)定。積分器雖然能消除靜差，但使系統響應速度變慢。進一步改進調節(jié)器的方法是通過檢測信號的變化率來預報誤差，并對誤差的變化作出響應，于是在PI調節(jié)器的基礎上再加上微分調節(jié)器，組成比例、積分、微分(PID)調節(jié)器，微分調節(jié)器的加入將有助于減小超調，克服振蕩，使系統趨于穩(wěn)定，同時加快了系統的穩(wěn)定速度，縮短調整時間，從而改善了系統的動態(tài)性能，其控制規(guī)律為：(3-2)單片機是一種采樣控制，它只能根據采樣時刻的誤差值計算控制變量，不能直接計算公式中的積分項和微分項，采用數值計算法逼近后，PID的調節(jié)規(guī)律可以通過數值公式(3-3)計算，如果采樣取得足夠小，這種逼近可相當準確，被控過程與

12、連續(xù)過程十分接近。我們變換上式(3-3)得：(3-4)把ei = ei - ei-1,2 ei=ei -ei-1帶人上式（3-4）得：(3-5)式中ei=WYi，W為設定值，Yi為第i次實際輸出值，Kp為比例系數，積分系數I=T/Ti，微分系數D=Td/T，T為采樣周期，以(3-5)式來編程比較方便。用PID控制算法實現溫度控制是這樣一個反饋過程：比較實際溫度和設定爐溫得到偏差，通過對偏差的處理獲得控制信號，再去調節(jié)電加熱爐的加熱功率，從而實現對爐溫的控制，由于電阻爐一般都是下一階段對象和帶純滯后的一階對象，所以式中Kp、Kd和Ki的選擇取決于電阻爐的響應特性和實際經驗。本程序先將用戶設定溫度

13、和鍋爐實際溫度T比較，計算出偏差ei，然后分兩種情況進行計算控制變量：1ei大于等于設定的偏差e時，由于積分控制器使系統響應速度變慢，不采用積分控制器調節(jié)，直接使用PD調節(jié)，獲得比較快的動態(tài)響應，計算Pd和Pp，最終得到控制量獲得比較快的動態(tài)響應。2ei小于設定的設定的偏差e時，正常的分別計算Pi、Pd和Pp，然后根據算法公式計算出控制變量。3.2總體方案設計與原理分析由于溫度控制系統的控制對象具有慣性大，連續(xù)性的特點。因而可以歸于具有純滯后的一階大慣性環(huán)節(jié)。一般來說，熱過程大多具有較大的滯后，它對任何信號的響應都會推遲一段時間，使輸出與輸入之間產生相移。對于這樣一些存在大的滯后特性的過渡過程

14、控制，一般來說可以采用以下幾種控制方案：3.2.1輸出開關量控制對于慣性較大的過程可以簡單地采用輸出開關量控制的方法。這種方法通過比較給定值與被控參數的偏差來控制輸出的狀態(tài)：開關或者通斷，因此控制過程十分簡單，也容易實現。但由于輸出控制量只有兩種狀態(tài)，使被控參數在兩個方向上變化的速率均為最大，因此容易引起反饋回路產生振蕩，對自動控制系統會產生十分不利的影響，甚至會因為輸出開關的頻繁動作而不能滿足系統對控制精度的要求。因此，這種控制方案一般在大慣性系統對控制精度和動態(tài)特性要求不高的情況下采用。3.2.2比例控制（P控制）比例控制的特點是控制器的輸出與偏差成比例，輸出量的大小與偏差之間有對應關系。

15、當負荷變化時，抗干擾能力強，過渡時間短，但過程始終存在余差。因此它適用于控制通道滯后較小、負荷變化不大、允許被控量在一定范圍內變化的系統。使用時還應注意經過一段時間后需將累積誤差消除。3.2.3比例積分控制（PI控制）由于比例積分控制的特點是控制器的輸出與偏差的積分成比例，積分的作用使得過渡過程結束時無余差，但系統的穩(wěn)定性降低。雖然加大比例度可以使穩(wěn)定性提高，但又使過渡時間加長。因此，PI控制適用于滯后較小、負荷變化不大、被控量不允許有余差的控制系統，它是工程上使用最多、應用最廣的一種控制方法。3.2.4比例積分加微分控制（PID控制）比例積分加微分控制的特點是微分的作用使控制器的輸出與偏差變

16、化的速度成正比例,它對克服對象的容量滯后有顯著的效果。在比例基礎上加上微分作用，使穩(wěn)定性提高，再加上積分作用，可以消除余差。因此，PID控制適用于負荷變化大、容量滯后較大、控制品質要求又很高的控制系統。結合本例題設計任務與要求，由于溫度系統的傳遞函數事先難以精確獲得，因而很難判斷哪一種控制方法能夠滿足系統對控制品質的要求。但從以上對控制方法的分析來看，PID控制方法最適合本例采用。另一方面，由于可以采用單片機實現控制過程，無論采用上述哪一種控制方法都不會增加系統硬件成本，而只需對軟件作相應改變即可實現不同的控制方案。因此本系統可以采用PID的控制方式，以最大限度地滿足系統對諸如控制精度、調節(jié)時

17、間和超調量等控制品質的要求。3.3 硬件電路設計與分析3.3.1.系統概況本系統是采用以AT89C51單片機為核心的溫度控制系統，通過溫度傳感器采樣實時溫度，并通過變送器將溫度最終轉換為電壓信號通過A/D轉換器0808將其轉換為數字信號，送入單片機與給定值進行比較，通過運用PID算法得出控制結果，送顯示并進行控制?？傮w設計方案見如圖4-1所示。測量變送看門狗圖3-1 系統設計方案圖3.3.2.功能模塊1、單片機控制模塊A/T89C51是整個系統的控制核心，將采集來的數據與設定值進行比較，利用PID算法得出結果并送輸出。整個控制系統的程序就下載到單片機中去。A/T89C51仿真圖如圖3-2所示。

18、圖3-2 單片機仿真2、數據轉換與采集模塊A/D0808AD0808是CMOS的8位模/數轉換器，采用逐次逼近原理進行A/D轉換，芯片內有模擬多路轉換開關和A/D轉換兩大部分，可對8路05V的輸入模擬電壓信號分時進行轉換。模擬多路開關由8路模擬開關和3位地址鎖存譯碼器組成，可選通8路模擬輸入中的任何一路，地址鎖存信號ALE將3位地址信號ADDA、ADDB、ADDC進行鎖存，然后由譯碼電路選通其中的一路，被選中的通道進行A/D轉換。A/D轉換部分包括比較器、逐次逼近寄存器（SAR）、256R電阻網絡、樹狀電子開關、控制與時序電路等。另外ADC0809輸出具有TTL三態(tài)鎖存緩沖器，可直接連到CPU

19、數據總線上。實時溫度經過傳感器的檢測并通過變送器將其轉換成模擬的電壓信號，而A/D0808則用來采集電壓信號并將其轉換為數字信號存儲在單片機中，以便后續(xù)對數據的處理。其硬件仿真圖如圖3-3所示。圖3-3 A/D0808仿真圖3、按鍵選擇模塊系統采用了兩個按鍵用來進行溫度的設定，一個進行溫度加，一個進行溫度減。每按下一次，溫度就相應的加一或減一。按照設計要求，溫度的設定范圍為50-150度，其仿真如圖3-4所示。圖3-4 按鍵示意圖4、顯示模塊顯示模塊采用兩個7段共陰極數碼管，一個用來顯示實時溫度，一個用來顯示設定溫度。并用74LS04來驅動數碼管。其仿真圖如圖3-5所示。圖3-5 顯示示意圖5

20、、報警模塊當實時溫度高于或低于設定溫度5度以上時，系統就會報警，報警指示燈紅燈亮。如圖3-6所示。圖3-6 報警示意圖6 、輸出模塊經過數據的運算，單片機通過P3.4口的高低電平來控制加熱系統的通斷，通過導通時間的長短來控制加熱的強度，以達到精確控制的效果。當溫度在設定溫度的正負5度之內時，系統進行PID運算控制；當高于設定溫度5度時，停止加熱；當低于設定溫度5度時，全功率加熱。由于仿真軟件自身條件的原因，使用綠色的LED燈代替，當綠燈亮時，表示正在加熱，不亮時，停止加熱。仿真圖如3-7所示。圖3-7 加熱示意圖3.3.3.系統的整體設計系統的整體設計圖如圖3-8所示。圖3-8 系統設計方案圖

21、其中：1單片機采用的是MCS-51系列的89C51，其集成了中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、程序存儲器ROM或EPROM、定時器/計數器、中斷控制器及串型和并行I/O接口等部件。單片機主要應用于工業(yè)控制領域，用來實現對信號的檢測、數據的采集以及對應用對象的控制。它具有體積小、重量輕、價格低、可靠性高、耗電少和靈活機動等許多優(yōu)點。單片機是微型計算機的一個重要分支，特別適合用于智能控制系統。2實時的溫度測量由于條件的限制直接用模擬電壓來代替?zhèn)鞲衅骷白兯推?，?808來采樣和轉換溫度。3.3.4.元器件清單系統所需的元器件清單如表4-1所示。表3-1系統配置清單表序號部件名稱所屬類數量1AT89

22、C51Microprocessor ICs12A/D0808Data Converters137SEG-MPX4-CCOptoelectronics24BUTTONSwitches&Relays35LED-GREENOptoelectronics16LED-REDOptoelectronics1774LS373TTL 74LS series18RESPACK-8Resistors1974LS04TTL 74LS series810NOTSimulator Primitives111NORSimulator Primitives212POT-HGResistors113電容Capacitors2

23、14CLOCKSimulator Primitives215CRYSTALMiscellaneous116電阻Resistors117INPUT終端418GROUND終端719VSOURCESimulator Primitives13.3.5.小結系統硬件是設計的基礎，在設計軟件程序之前，要對系統的結構有個深入的了解，本章詳細介紹了整個系統的硬件結構和各模塊的選型，介紹了系統的概況，使讀者對總體的設計有個大致了解。3.4 軟件設計3.4.1.Protues7軟件概況PROTUES是一種基于標準仿真殷勤SOICE3F5的混合電路仿真工具，既可以仿真模擬電路，又可以仿真數字電路以及數字、模擬混合電

24、路，其最大特色在于能夠仿真基于控制器的系統。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調試到單片機與外圍電路協同仿真，一鍵切換到PCB設計，真正實現了從概念到產品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex

25、和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯。其程序界面如圖3-9所示。圖3-9 Protues7工作界面PROTUES軟件的功能特點介紹如下：1原理布圖 2PCB自動或人工布線 3SPICE電路仿真 革命性的特點： 1互動的電路仿真。用戶甚至可以實時采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。 2仿真處理器及其外圍電路。可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運行后輸入輸出的效果。配合系統配置的

26、虛擬邏輯分析儀、示波器等，Protues建立了完備的電子設計開發(fā)環(huán)境。同時它還具有4大功能模塊：智能原理圖設計（ISIS），完善的電路仿真功能（Prospice），獨特的單片機協同仿真功能（VSM），實用的PCB設計平臺。Protues提供了豐富的資源：1Protues可提供的仿真元器件資源：仿真數字和模擬、交流和直流等數千種元器件，有30多個元件庫。 2Protues可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI調試器、I2C調試器、信號發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個電路中隨意的調用。3除了現實存在的儀器外，Protues還提供了一個

27、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，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數指標，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對測量結果的影響。4Protues可提供的調試手段 Protues提供了比較豐富的測試信用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數字信號。3.4.2.軟件流程圖溫度控制系統的軟件流程圖，系統開始工作時會檢測爐溫，一般情況下此時爐溫比給定值低，于是電爐開始全速加熱。于此同時，系統會按照預定的采樣周期進行采樣，當檢測爐溫在上限溫度和下限溫度之間，那么開始進行PID控制，并繼續(xù)按照預定的采樣周期進行采樣，直至

28、溫度穩(wěn)定為給定值。4、 項目設計結果分析5、 4.1調試記錄及結果分析4.1.1. 仿真程序及圖形在打開Matlab中的Simulink之后，開始繪制系統仿真圖形，如圖4.1所示，該圖中對積分和微分先進行處理，使得的到當為等幅震蕩時的kc值，然后通過Z-N法則的第二法，加入為微分和積分之后，采用PID控制。改變Kp的值，既可以的得到不同的結果，從而可以分析出Kp的改變對系統超調量造成的影響。圖4.1系統仿真圖4.1.2仿真結果及分析由圖可以得到Kc=1.13，Tc=40，TI=0，TD=0，時出現的等幅震蕩曲線圖Kp=0.678 Ki=0.05 Kd=5當Kp=0.7時，曲線圖如下所示：當Kp

29、=0.8時曲線如上圖所示當Kp=1時，曲線如上圖所示當Kp=1.1時如上圖所示從上述結果圖中可以看出，但當Kp增大到一定程度時，將會導致系統的超調量增加，穩(wěn)定性變差，并且使得系統產生震蕩。從上面曲線圖中可以明顯看出當Kp為1時，系統開始出現震蕩，在Kp大于1時，出現劇烈震蕩，系統穩(wěn)定性變差。4.2.結論本實驗通過PID算法調節(jié)，設計并比較實際溫度與設定溫度，最終達到實際溫度與設定溫度的誤差穩(wěn)定在一定范圍。在這次課設的實驗過程中我遇到了諸多問題，算的上是困難重重，也讓我在實驗過程中了解了自己的不足之處，讓我了解了自己對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。通過這次實驗，我不僅鞏固了以前

30、所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。這次課程設計使我了解了微型計算機控制技術課程設計的真正用意是培養(yǎng)我們的自學能力，養(yǎng)成編寫程序的好習慣，懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為實際所用，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。五、參考文摘1于海生微型計算機控制技術M.清華大學出版社，2007計算機控制系統概述、線性離散系統的數學描述和分析方法、計算機控制系統的多種控制算法、過程輸入輸出通道、網絡控制技術、控制軟件設計、控制系統的計算機仿真以及計算機控制系統的設計與工程實現等內容。本書

31、注重了先進性、系統性和實用性。增加了內?？刂?、模型預測控制等先進控制內容；加強了網絡控制的內容；每章附有大量的實例，并增加大量MATLAB仿真等實踐內容，以利于學生實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和鍛煉。2于海生單片微機原理與接口技術.冶金工業(yè)出版社，2003主要內容包括嵌入式開發(fā)技術。單片機的內部指令、指令系統、內部功能部件的工作原理、應用編程及外部擴展技術。介紹mcs-51系列及增強型單片機的硬件編程結構、軟件設計、中斷系統、存儲器配置，以及mcs-96系列單片機硬件、軟件、pts、epa和人-機聯系設備，新產品80c196kc的應用結構。3鄭榮煥Proteus電子電路設計及仿真.電子工業(yè)出版社，

32、2014Protues VSM組合了混合模式SPICE電路仿真、處理器模型、動態(tài)元器件庫、虛擬儀器、處理器軟仿真器、第三方編譯器和調試器等組件，第一次使得在物理原型構建出來之前，在計算器上完成從原理圖設計、電子測試仿真、處理器代碼調試聯系電路實時仿真設計、功能驗證、出版成品成為可能。使用Pouteus能夠幫助電子電路開發(fā)人員涉及更多知識，縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。4鄒伯敏自動控制理論.機械工業(yè)出版社，2007超前、滯后、和滯后-超前3種對系統的校正方法，這些方法是基于校正裝置的輸出與其輸入信號間相位的超前、滯后來區(qū)分的，并利用這些特性對不同的系統進行動態(tài)校正。這些校正裝置所起的作用等價于時域

33、中的比例-微分（PD）、比例-積分（PI）或它們的組合（PID）。PID控制器有著使用靈活，參數調節(jié)方便，性能穩(wěn)定等優(yōu)點，且已有定型的工業(yè)產品溫室，因此它在控制工程中被廣泛應用。5吳勤勤控制儀表及裝置.化學工業(yè)出版社，2012本書以電子技術、微機原理、控制工程和計算機網絡技術為基礎，系統的闡述儀表與裝置的結構、特點、功能和應用。本書全分為兩篇：第一篇為模擬式控制儀表及裝置，主要介紹模擬式控制器、變送器和轉換器、運算器和執(zhí)行器；第二篇為數字式控制儀器及裝置，主要介紹可編程調節(jié)器、可編程控制器、智能變送器和閥門定位器、集散控制器系統和現場總線控制系統。六 附錄6.1軟件程序ORG 0000HAJM

34、P MAINORG 001BHAJMP CT1ORG 0200HA1 EQU 50HMAIN: CLR A MOV 2AH,A MOV 2CH,AMOV 2DH,A MOV 2EH,A MOV A1,#50LOOP: ACALL SAMP ACALL FILTER ACALL TRASTACALL TESTKEY ACALL DISPLAY MOV A,50HADD A,#5MOV 52H,A SUBB A,#10 MOV 53H,A MOV A,51H CJNE A,52H,TPL CLR P3.4 CLR P3.2 AJMP LOOPTPL: JNC TPL1 CJNE A,53H,MTP

35、L SETB P3.4 CLR P3.2 AJMP LOOPMTPL: JNC HAT SETB P3.2 SETB P3.4 AJMP LOOPTPL1: SETB P3.2 CLR P3.4 AJMP LOOPHAT: CLR P3.2ACALL PID MOV A,2FH CPL A INC A SETB F0 MOV TMOD,#50H SETB P3.4 MOV TL1,A MOV TH1,#0FFH CLR PT1 SETB EA SETB TR1 SETB ET1LOOP1: ACALL TESTKEYACALL DISPLAY JB F0,LOOP1 AJMP LOOPCT1:

36、 CLR TR1CLR F0 CLR P3.4 RETI;采樣子程序;SAMP: MOV R1,#02CH MOV R0,#03MOV DPTR,#0FEFFHREAD: MOVX DPTR,AHERE: JB P3.3,HERE MOVX A,DPTRRLC A MOV 20H.0,CRLC AMOV 20H.1,CRLC A MOV 20H.2,C RLC A MOV 20H.3,CRLC A MOV 20H.4,CRLC A MOV 20H.5,CRLC AMOV 20H.6,CRLC AMOV 20H.7,CMOV A,20H MOV R1,A MOV P0,A INC R1DJNZ

37、R0,READ RET;濾波子程序;FILTER: MOV A,2CH CJNE A,2DH,CMP1 AJMP CMP2CMP1: JNC CMP2XCH A,2DHXCH A,2CHCMP2: MOV A,2DHCJNE A,2EH,CMP3MOV 2AH,A RETCMP3: JC CMP4 MOV 2AH,ARETCMP4: MOV A,2EH CJNE A,2CH,CMP5 MOV 2AH,A RETCMP5: JC CMP6 XCH A,2CHCMP6: MOV 2AH,A RETTRAST: MOV A,2AH MOV B,#02H DIV AB ADD A,#25MOV 51H

38、,A RETTRAST1: SUBB A,#25 MOV B,#02H MUL AB RET;按鍵選擇子程序;TESTKEY: JBP3.0,MAIN2_2ACALLDELAY10JBP3.0,MAIN2_2JNBP3.0,$ MOVA,#1 ADDA,A1 CLRC CJNEA,#150,MAIN2_1_1 MOVA,#150 AJMPMAIN2_1_3MAIN2_1_1:JCMAIN2_1_3MAIN2_1_2:CLRCMOVA,#150MAIN2_1_3:MOVA1,A; ;上面這一段是+1度按鍵,按下+1度;MAIN2_2:JBP3.1,MAIN2_3ACALLDELAY10JBP3.

39、1,MAIN2_3JNBP3.1,$MOVA,A1CJNEA,#50,MAIN2_2_1AJMP MAIN2_2_3MAIN2_2_1:JCMAIN2_2_2CLR CMOVB,#1SUBB A,BAJMP MAIN2_2_3MAIN2_2_2:MOVA,#50MAIN2_2_3:MOV A1,A;MAIN2_3: ACALL TRAST1MOV 32H,AMOV 31H,B RET;顯示子程序;DISPLAY: MOV A,A1;將待顯示的數存在70H到75H中 MOVB,#100 DIV AB ;顯示子程序 MOV 73H,A ;百位在A MOVA,B;MOV B,#10 DIV AB M

40、OV 72H,A ;十位在B MOV 71H,B ;個位在C MOV A,51H ;將的十六進制數轉換成十進制 MOVB,#100 DIV AB ;顯示子程序 MOV 76H,A ;百位在A MOVA,B MOV B,#10 DIV AB MOV 75H,A ;十位在B MOV 74H,B ;個位在CDISP1: MOV R1,#70H ;指向顯示數據首址 MOV R5,#0FEH ;掃描控制字初值PLAY: MOV P1,#0FFH MOV A,R5 ;掃描字放入A MOV P2,A ;從P2口輸出 MOV A,R1 ;取顯示數據到A MOV DPTR,#TAB ;取段碼表地址 MOVC A

41、,A+DPTR ;查顯示數據對應段碼 MOV P1,A ;段碼放入P1口 MOV A,R5 LCALL D1MS ;顯示1MS INC R1 ;指向下一地址 MOV A,R5 ;掃描控制字放入A JNB ACC.6,ENDOUT ;ACC.5=0時一次顯示結束 RL A ;A中數據循環(huán)左移 MOV R5,A ;放回R5內 AJMP PLAY ;跳回PLAY循環(huán)ENDOUT: MOV P1,#0FFH ;一次顯示結束，P2口復位 MOV P2,#0FFH ;P3口復位 RET ;子程序返回TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0

42、FFH;共陽段碼表 0 1 234 56 789不亮“-”;延時子程序;D1MS: MOV R6,#14H ;1MS延時程序，LED顯示程序用DL1: MOV R7,#19HDL2: DJNZ R7,DL2DJNZ R6,DL1RETDELAY10: MOV R6,#20;10MS延時D3: MOVR5,#255DJNZR5,$DJNZR6,D3RETDELAY125: MOV R6,#255;125MS延時D1:MOVR5,#255DJNZR5,$DJNZR6,D1RETDELAY1S: MOV R7,#8 ;1S延時D2:LCALLDELAY125DJNZR7,D2RET;PID算法子程序

43、;PID: MOV R5,31H MOV R4,32H MOV R3,2AH MOV R2,#00H ACALL CPL1ACALL DSUM MOV 39H,R7MOV 3AH,R6 MOV R5,35HMOV R4,36HMOV R0,#4AH ACALL MULT1 MOV R5,39HMOV R4,3AH MOV R3,3BH MOV R2,3CH ACALL CPL1ACALL DSUM MOV R5,33H MOV R4,34HMOV R0,#46H ACALL MULT1 MOV R5,49HMOV R4,48HMOV R3,4DHMOV R2,4CH ACALL DSUM MOV 4AH,R7 MOV 4BH,R6MOV R3,4AHMOV R2,4BH MOV R5,2FH MOV R4,30H ACALL DSUM MOV 2FH,R7MOV 30H,R6 MOV 3DH,3BH MOV 3EH,3CH MOV 3BH,39H MOV 3CH,3AH RET;雙字節(jié)加法程序; R5R4+R3R2=R7R6 ;DSUM: MOV A,R4ADD A,R2MOV