【正文】 系統(tǒng)的調(diào)速穩(wěn)速原理可用下列順序表示： n↓→ Ufn↓→△ u=Ug Ufn↑→ α↓→ Ud↑→ n↑ (補償了 n↓ ) 這種系統(tǒng)的輸出量參與控制，直接影響系統(tǒng)的控制過程，所以是閉環(huán)控制系統(tǒng)。 5 由于輸出信號要返回輸入端參與控制，所以信號傳遞有兩個通道：主通道將控制信號送至被控對象；反 饋通道將輸出信號反饋到輸入端。 閉環(huán)控制系統(tǒng)一般采用差值控制。差值所產(chǎn)生的控制作用是使系統(tǒng)向減少或消除偏差的方向變化，所以有利于克服慣性和干擾而維持給定的控制，因此也稱這種控制為偏差控制。 反饋控制系統(tǒng)無論采取哪種量反饋，包圍在反饋環(huán)內(nèi)的各種干擾量所引起的輸出量變化都能被減小或消除，使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)和靜態(tài)控制精度，所以獲得了廣泛應(yīng)用。 3．復合控制系統(tǒng) 將閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)合在一起，構(gòu)成開環(huán) 閉環(huán)相結(jié)合的控制系統(tǒng)稱為復合控制系統(tǒng)，也稱為混合控制系統(tǒng)。例如，可以將擾動控制 (開環(huán) )和偏差控制 (閉環(huán)控制 )相結(jié)合而形成復合控制系統(tǒng)。 復合控制系統(tǒng)兼有閉環(huán)和開環(huán)的優(yōu)點，控制精度高，控制反應(yīng)快，但結(jié)構(gòu)復雜。 微型計算機控制系統(tǒng)與其所控制的生產(chǎn)對象密切相關(guān)，控制對象不同，控制系統(tǒng)也不同。根據(jù)應(yīng)用特點、控制方案、控制目標和系統(tǒng)構(gòu)成，微型計算機控制系統(tǒng)大體上可分為以下幾種類型：操作指導控制系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)（ DDC）、計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)（ SCC）、分布式控制系統(tǒng)（ DCS）、計算機集成制造系統(tǒng)（ CIMS）和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（ FCS）。下面分別進行介紹。 1．操作指導控制系統(tǒng) 操作指導控制系統(tǒng)如圖 16所示。所謂操作指導是指計算機只對系統(tǒng)過程參數(shù)進行收集、加工處理，然后輸出數(shù)據(jù)，但輸出的數(shù)據(jù)不直接用來控制生產(chǎn)對象，操作人員根據(jù)這些數(shù)據(jù)進行必要的操作。 6 在這種系統(tǒng)中，計算機每隔一定的時間進行一次采樣，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后送入計算機進行加工處理。然后再進行顯示、打印或報警。操作人員據(jù)此改變設(shè)定值或進行必要的操作。這種系統(tǒng)突出的特點是簡單、安全可靠，對于控 制規(guī)律不太確定的系統(tǒng)更為適用。它的缺點是仍要人工進行操作，所以響應(yīng)速度不可能太快。它相當于模擬儀表控制系統(tǒng)的手動與半自動工作方式。主要用于計算機控制的初級階段，或用于試驗新的數(shù)學模型和調(diào)試新的控制程序等。 2 總體方案設(shè)計 硬件方案論證 該系統(tǒng)的硬件方案的設(shè)計包括微控制器的選擇、溫度傳感器的選擇、顯示器的選擇和鍵盤的選擇，至于 電機 是要控制的對象， 24V直流電源作為功率電源進行加溫 所以在該微型計算機系統(tǒng)中我們只對上述的幾個硬件部分進行選擇。 微控制器的選擇 方案一 ： 8031 芯片內(nèi)部無 ROM， 需要外擴程序存儲器 ,由此造成電路焊接的困難 ，況且使用 8031 還需要另外購買其他的芯片 ，如 A/D 轉(zhuǎn)換及定時 /計數(shù)器（ PWM）等芯片， 從而造成成本較高 ， 性價比低。 方案二 ： 89C51 芯片內(nèi)部有 ROM， 且片內(nèi) ROM 全部采用 Flash ROM， 它能于 3V的超低壓工作 ， 與 MCS51 系列單片機完全兼容 ， 但是其不具備 ISP 在線編程技術(shù) ， 7 需把程序編寫好以后再放到編程器中燒寫，才可以進行硬件電路的調(diào)試，倘若程序編寫出現(xiàn)問題，調(diào)試電路就比較麻煩， 而且其芯片內(nèi)存也只有 4KB。 方案三 ： 基于前兩種方案的比較 ,我們考慮到 S08AW60，該芯片擁有 62KB 片上在線可編程 FLASH 存儲器 和 2KB 片上 RAM， 具有模塊保護與安全選項功能 。該芯片還可以通過 BDM 進行在線編程及調(diào)試，無需頻繁的插拔單片機， 可避免損壞芯片 。且其內(nèi)部資源豐富，本身就含有 A/D 轉(zhuǎn)換模塊和定時 /計數(shù)器（ PWM）模塊，使用方便簡單。 綜觀上述三種方案的論證與比較 ,我們采用 S08AW60 作為主控模塊芯片。 溫度傳感器的選擇 方案一： 熱電偶主要是利用兩種不同金屬的熱電效應(yīng)，測溫范圍在 200℃～ 1800℃，產(chǎn)生接觸電勢隨溫度變化而變化，從而 達到測溫的目的。測量準確，價格適中溫，線性度較好。但其輸出電壓受冷端溫度影響，需要進行冷端溫度補償，使電路變得復雜，且測量范圍過大，在本題中并非最佳方案。 方案二： 熱敏電阻由金屬氧化物或半導體材料制成，測溫范圍在 50℃～ 300℃， 靈敏度高、熱惰性小、壽命長、價格便宜。但其測量的穩(wěn)定性和復現(xiàn)性差，而且線性度差，需要進行查表線性擬合，大大浪費控制器的資源，因此不能選用。 方案三： 熱電阻是利用金屬的電阻率隨溫度變化而變化的特性，將溫度量轉(zhuǎn)化成電阻量。其優(yōu)點是準確度高，穩(wěn)定性高，性能可靠，熱慣性小、復現(xiàn)性好， 價格適中。如銅熱電阻，其測溫范圍在 50℃～ 150℃，銅容易提純，價格比鉑便宜很多，且電阻溫度關(guān)系是線形的。 根據(jù)要求，并進行比較，最終選用熱電阻 Gu100 溫度傳感器。 顯示器的選擇 方案一 : LCD 數(shù)碼管液晶顯示 ,由單片機驅(qū)動 .它主要用來顯示大量數(shù)據(jù)、文字、圖 8 形，能夠顯示的位數(shù)多，顯示得清晰多樣、美觀，但同時液晶顯示器的編寫程序復雜，價格昂貴，從而降低了整個系統(tǒng)的性價比，故不采用此種方案。 方案二： 點陣顯示，是由八行八列的發(fā)光二極管集成在一塊電路上組成，主要用來顯示漢字，同時也能顯示 數(shù)字和少量圖象 ， 但它的焊接較麻煩 ， 價格高，鑒于所設(shè)計的題目要求它不切實際。所以排除此方案。 方案三： LED 數(shù)碼管靜態(tài)顯示，電路容易理解且驅(qū)動的程序簡單，多片七段譯碼器驅(qū)動顯示，這不僅增加了成本，還需要占用單片機多個 I/O 口，也給電路的焊接帶來一定的困難，因此不選用這種方案作為顯示模塊。 方案四： 采用 LED 數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示，價格低廉，不僅減少了對 I/O 口的浪費，而且能夠同時驅(qū)動多個數(shù)碼管。其驅(qū)動程序容易編寫和理解。 經(jīng)過四種方案的比較，排除了前三種方案之后，最后選擇方案四： LED 數(shù)碼管動態(tài)掃描顯 示。 鍵盤的選擇 方案一 ： 選取陣列式按鍵 ， 減少了 I/O 口的使用 ,且掃描 M N 個按鍵只需占用 M+N個 I/O 口即可實現(xiàn)，但給編程帶來了一定的困難，雖然節(jié)省了很多的口線，降低了成本，但在此設(shè)計中所用的按鍵要盡量少，因此排除此方案。 方案二 ： 獨立式按鍵 ， 每個按鍵實現(xiàn)一個功能 ， 易于控制且編寫程序簡單 ， 容易理解，雖然會占用一定的單片機 I/O 口資源 ， 但是題目中要求使用的按鍵要盡量少。 通過以上兩種方案比較，決定采用方案二。 系統(tǒng)設(shè)計方案的方框圖 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，再結(jié)合已經(jīng)確定 下來的各硬件方案，可以得出系統(tǒng)具 9 體工作的整體方框圖，如圖 1 所示。 微 型 計 算 機（ S O 8 A W 6 0 ）信 號 檢 測