【正文】 檢測到內部故障，該引腳作為開涮輸出，對外指示這種狀態(tài)，結束復位是同步方式，這使得器件即使在時鐘失效時情況下也可以進入真正的復位狀態(tài)，同時又可以在復位結束后以同步方式開始運行。XFC是鎖相環(huán)濾波引腳(2) PE7(NOACC/)： 外部振蕩電路方式選擇。2. 模式選擇引腳表11 模式選擇表MC9S12單片機指定三個引腳MODC(BKGD)、MODB(PE6)、MODA(PE5)來設定單片機的運行模式。電壓調整器工作時，該引腳的電壓由電壓調整器提供。如果內部電壓調整器使能，不需要外部提供，這兩組電源引腳上不能放置靜態(tài)負載。(3) VDDA和VSSA：ADC轉換模塊電源和接地引腳，為電壓調整器和AD轉換器提供電源和地，同時為內部電壓調整器提供參考電壓。 MC9S12DG128外部接口1. 電源相關引腳(1) VDDR和VSSR：外部電源和地引腳，提供I/O驅動和電壓調整器的輸入。 MC9S12外部接口與最小系統(tǒng)MC9S12DG128微控制器屬于HCS12系列單片機，是以速度更快的16位CPU12為核心的單片機，片內總線時鐘頻率最高可達25MHZ。其內部的大容量的FLASH存儲器，EEPROM和RAM可存儲各種控制參數。第三階段是以32位RISC嵌入式中央處理器加嵌入式操作系統(tǒng)為標志的嵌入式系統(tǒng)。盡管這類系統(tǒng)使用簡單方便，價格便宜，但是，對于工業(yè)發(fā)展需要的大容量存儲介質、友好的人機交互界面以及遠距離或無線通訊的高性能后PC時代所新興的信息家電等領域而言，已遠遠不能滿足要求。他強調三個基本要素：嵌入性、專用性與計算機系統(tǒng)。一個典型的MCU框圖如圖13所示：圖13 典型MCU框圖真正意義上的嵌入式系統(tǒng)是從20世紀70年代隨著微處理器的出現發(fā)展起來的。第三代微處理器的性能較第二代提高了近10倍，使得微處理器從專用目的的微處理器發(fā)展成為通用微計算機系統(tǒng)的中央處理器。1974年，第二代8位微處理器Intel8080誕生。它僅提供基本的算術運算能力，因此不能算作通用計算機。因此作用于坯殼上的壓力增大,有利于鑄坯脫膜；③負滑動時間短鑄坯表面振痕淺，正滑動時間長可增加保護渣的消耗量，有利于結晶器的潤滑。為了解決這一問題，除了使用新型保護渣外，另一個措施就是采用非正弦振動。(2)非正弦振動時的結晶器振動速度隨時間變化的規(guī)律不是正弦曲線的都稱為非正弦振動。(1)正弦波式振動時的結晶器振動速度與時間的關系為一條正弦曲線或余弦曲線。正弦振動速度規(guī)律采用偏心輪實現，這種振動規(guī)律打破了結晶器和鑄坯之間要有一定的速度關系的限制，著重發(fā)揮它的脫模作用。其主要缺點是機械加工比較困難，振動機構和拉坯機構之間要有嚴格的電氣連鎖，在上升和下降的轉折點處速度變化很大，因此設備沖擊大，不利于采用高頻振動。結晶器振動波形控制是連鑄機的核心技術，鋼水所形成的坯殼與結晶器壁的脫離全靠振動的作用。容漢斯振動結晶器在這兩臺連鑄機上的成功應用，使得結晶器的振動應用引起了人們的注意。羅西（Irving真正將這一想法付諸實踐的是德國人容漢斯(S在拉坯過程中，坯殼極易與結晶器壁發(fā)生粘結從而導致拉不動或拉漏事故，因此澆鑄速度很低。圖11結晶器工藝圖連鑄是連續(xù)鑄鋼的簡稱，它是把煉鋼和軋鋼銜接起來的一項工藝，即使冶煉的合格鋼水，在澆注過程中經過結晶和凝固，成為具有一定形狀的鑄坯。它的功能是將不斷注入其內腔的高溫鋼水強制冷卻，導出熱量，使之逐漸凝固成為具有所需斷面形狀和坯殼厚度的鑄坯。結晶器質量的好壞對提高拉坯速度防止漏鋼、減少鑄坯的裂紋、變形等有十分重要的意義。連鑄具有金屬收得率高、節(jié)約能源、鑄坯質量高、有利于實現機械化和自動化等一系列優(yōu)點。據有關文獻記載，1913年瑞典人皮爾遜（AJunghans）。Rossi）獲得了容漢斯振動結晶器的使用權，并在美國的阿這項技術能較好地解決早期固定式結晶器容易與坯殼粘結而引起的表面缺陷以及一些與澆鑄有關的問題從而獲得良好的鑄坯表面。由于結晶器振動所具有的這一系列優(yōu)點，人們紛紛對結晶器的振動規(guī)律進行試驗研究，發(fā)展了各種結晶器振動規(guī)律。但這種振動規(guī)律的實際應用，第一次使固定的結晶器變?yōu)檎駝拥慕Y晶器，使連鑄技術產生一個質的飛躍。用偏心輪代替凸輪，正弦振動仍有一小段負滑動階段，有利于脫模，速度、加速度變化平緩。正弦振動方式的上下振動時間相等，上下振動的最大速度也相同。連鑄結晶器非正弦振動是發(fā)展高效連鑄的關鍵技術。非正弦振動是結晶器上振動時間大于下振時間，以縮小結晶器上振與鑄坯之間的相對運動速度。此外，可以通過調節(jié)振動頻率、振幅等因素來控制波形的變化，使非正弦運動的位移、速度和加速度都發(fā)生了變化，從而能夠得到更高質量鑄坯和有效避免粘結的振動波形。翌年，Intel公司又研制成功了8位微處理器Intel8008。作為代替?zhèn)鹘y(tǒng)復雜電子邏輯電路的器件，8080成為諸如字處理機、導航系統(tǒng)以及巡航導彈這樣具有可編程、體積小等特點的嵌入式應用的標準微處理器。1981年，IBM公司推出了8088的個人計算機系統(tǒng)IBMPC，使得計算機進入了PC時代。嵌入式系統(tǒng)（Embedded System）一詞在我國廣泛使用的歷史并不長。嵌入式系統(tǒng)比較完整的定義是以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟件硬件可裁剪，適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。第二階段是以8位到16位嵌入式中央處理器(CPU)為基礎，以簡單操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)。這一階段系統(tǒng)的主要特點是：嵌入式操作系統(tǒng)能夠運行于各種不同類型的處理器之上，操作系統(tǒng)內核精練小巧、效率高、模塊化程度高，具有文件和目錄管理，支持多任務處理，支持網絡操作，具有圖形窗口和用戶界面等功能，應用接口以及各種組件，開發(fā)程序簡單、高效，能夠滿足日益復雜的應用需求、這也是我們現在通常所說的典型嵌入式系統(tǒng)，然而它在通用性、兼容性和擴展性方面仍有待改進。此外，還具有的背景調試模塊BDM，因而能夠實現在線編程，對單片機進行動態(tài)調試；MC9S12的低功耗、復位控制、看門狗及實時中斷等配置和功能更有助于系統(tǒng)的可靠運行，這些產品的工作電壓都為5DVC。CPU12是調整的16位處理單元。為了滿足信號的快速上升要求，一般要求電源能提供瞬時大電流，因此要在兩個之間放置高頻旁路電容，并且要盡量靠近MCU，具體旁路要求取決于MCU引腳的負載。兩個引腳之間需要放置旁路電容。如果VREGEN接地，內部調整器關閉。(7) VREGEN： 電壓調整模塊選擇引腳。模式選擇見表113. 系統(tǒng)功能引腳(1) XTAL和EXTAL、XFC： XTAL和EXTAL分別是晶體驅動和外部時鐘輸入引腳。當使用串行振蕩電路時，該引腳要接高；當使用并行振蕩電路時，該引腳要接地。 一次復位是內部還是外部引起的，是可以判別的?？梢酝ㄟ^軟件清零或置位CCR寄存器中的I位來使能或禁止所有可屏蔽的中斷，當然也包括中斷。X位一旦清零，就不能再通過軟件的方式將該位置1了。4. MC9S12DG128 I/O接口概述MC9S12DG128 MCU有10個普通I/O口，其中有通用并行I/O口以及SCI、PWM、ADC等專用子系統(tǒng)。（2）E口用于總線控制和中斷請求，余下其他引腳可作通用I/O。MC9S12G128有16個A/D引腳對應于兩個獨立的ATD模塊。輸入可選內部上拉，輸出具有降功率驅動功能。SCI或SPI使能后，對應引腳的通用I/O關閉。特殊功能使能后，對應引腳的通用I/O關閉。CAN總線接口：內部集成了2個CAN協(xié)議控制器—MSCAN12模塊，符合CAN ；可編程傳輸速率達1Mb/s；具有５個接收緩沖區(qū)和３個發(fā)送緩沖區(qū)；靈活的標識符濾波模式，可配置成２個32位過濾碼或4個16位過濾碼，或者8個８位過濾碼；含有4個獨立的中斷輸入引腳Rx、Tx、error和wapeup，內置低通濾波的喚醒功能。RS232適用于設備之間的通信距離不大于15m，傳輸速率最大為20KB/s的數據傳輸領域，對于較短的通信，異步串行通信的速率可115200B/s。在電源電路部分可增加電容構成濾波電路，可以改善系統(tǒng)的電磁兼容性，降低電源波動對系統(tǒng)的影響，增強電路工作穩(wěn)定性。 PLL的濾波電路要盡量靠近MCU，每個電源端和接地端都要接一個去耦電容，去耦電容要盡量接近MCU。當給HCS12加電時，它以一個已知的、確定的設置啟動。若程序陷入死循環(huán)，則觸發(fā)COP復位（向ARMCOP寄存器寫入其他值也會導致COP復位）。如果復位引腳被一直拉低，則MCU將不能正常工作。也為MCU與其他外接芯片之間的通信提供了可靠的同步時鐘信號。晶體振蕩器分為有源晶振和無源晶振兩種類型。S12的總線時鐘是MCU系統(tǒng)的定時基準和工作同步脈沖，其頻率固定為晶體頻率的1/2。表12　BDM調試的端口定義列表6．LED調試小燈 一共4個LED小燈開在B口，可以做信號指示，以及程序運行調試的時候，用于判斷程序的運行狀態(tài)。因此當我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象時，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數時，最適合用PID控制技術。該系統(tǒng)由模擬PID控制器和被控制對象組成。比例控制是一種最簡單的控制方式。偏差一旦產生控制器立即產生控制作用，使控制量向減少偏差的方向變化。隨著時間的增加積分項增大，這樣即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小。積分常數越大，積分的積累作用越弱，這時系統(tǒng)在過渡時不會產生振蕩，但是增大積分常數會減慢靜態(tài)誤差的消除過程，消除偏差所要的時間也較長，這樣會造成控制不及時，使系統(tǒng)穩(wěn)定裕度下降。在階躍偏差信號作用下，理想PI控制的輸出隨時間變化的表達式為 　　　(3)理想PI控制的階躍響應如圖18所示。圖18　理想PI控制的階躍響應特性3. PD運算規(guī)律PD比例微分運算的數學表達式表示是： 　　　(4)微分時間越長，微分作用就越強。PID控制器正好可以用來實現這一功能。其調節(jié)過程是先對參數進行采樣。因此，在計算機控制系統(tǒng)中，必須首先對(1)式進行離散化處理，用數字形式的微分方程代替連續(xù)系統(tǒng)的微分方程，此時積分項和微分項可用來求和增量式表示： 　　　(6) 　　　(7) 將式(6)和(7)代入(1)式，則可得到離散的PID表達式 　　　(8)式中 ：采樣周期，必須使T足夠小，才能保證系統(tǒng)有一定的精度； ：第K次采樣時的偏差值。= （11） 上式表示第k次輸出的增量，等于第k次與第k1次調節(jié)器的輸出的差值，因此把(11)式稱為增量式PID控制算式。從(11)式得到的增量式PID控制算法可以看出，對于增量式PID控制算法，計算機輸出的控制增量△P(k)對應的是本次執(zhí)行機構位置(如閥門開度)的增量。此外，當計算機發(fā)生故障時，由于輸出通道或執(zhí)行裝置具有信號的鎖存作用，故能保持原值。而位置式控制算式中，不僅需要對E(j)進行累加，而且計算機的任何故障都會引起P(k)大幅度變化，對生產不利。結晶器振動信號采集通過A/D7367和傳感器完成，PID控制部分的作用是實現采集回來的數字信號與波形發(fā)生信號的PID運算，然后輸出控制信號。圖21　總體設計框圖　方案選擇　PID調節(jié)器方案比較與選擇PID調節(jié)器廣泛的應用于電子電路，自動控制等領域。采用XMPA9000智能PID調節(jié)器，它是一種帶有智能聲光報警，二個或三個模擬量輸出通道，以及調節(jié)器正反作用選擇等功能的PID調節(jié)器。由于MC9S12DG128單片機性能優(yōu)越，用基于單片機的數字PID調節(jié)器特點是價格低廉，結構簡單，能靈活配置，現場針對性強，且符合結晶器設計要求。編碼鍵盤：閉合鍵的識別由專用的硬件譯碼器實現并產生按鍵編號或鍵值的稱為編碼鍵盤，如BCD碼鍵盤、ASCII鍵盤等。對于主機任務繁重的情況，采用可編程鍵盤管理接口芯片構成編碼式鍵盤系統(tǒng)是很實用的方案。獨立式按鍵結構是提將每一個獨立按鍵按一對一的方式直接接到單片機的I/O輸入線上，讀鍵值時直接讀I/O口，每一個鍵的狀態(tài)通過讀入鍵值0或1來反映鍵按下與否，所以也稱這種方式為一維直讀方式。占用I/O線較少，這種方式在按鍵較多時應用廣泛?？梢哉fMCU的中斷系統(tǒng)的功能如何在某種程序上決定了MCU的用途，中斷功能強大與否也是判斷MCU性能的一個指標。第三章　軟件設計 軟件設計思想軟件主要實現PID算法和人機接口。當有鍵按下時鍵盤程序執(zhí)行相應功能，并且串口進行提示。 PID算法模塊因為增量式PID控制算法相對位置式PID控制算法有多優(yōu)點，所以選用基于增量式的PID控制算法。在計算機控制系統(tǒng)中，為了消除這一現象，可以采用積分分離的方法，即在控制量開始時跟蹤，取消積分作用，直到被調量接近給定值時，才產生積分作用。帶死區(qū)的PID控制算式為式中，K為死區(qū)增益，其數值可為0，1等。 圖34　帶死區(qū)的PID動作特性 　　 圖35　帶死區(qū)的PID控制流程綜合上述所有PID控制程序，可得最終PID控制流程如圖36所示。單片機啟動后，定時模塊進行工作，每10ms產生一個中斷，相應變量進行中斷次數計數，當產生十次中斷時，即100ms時，相應標志位取1。程序流程如圖37所示。圖37　鍵盤功能第一模塊流程圖38　鍵盤功能第二模塊流程鍵盤功能實現第三部分子模塊實現PID參數的加減操作。初始化時要設置的寄存器有波特率設定寄存器SCI0BDL、SCI控制寄存器1SCI0CRSCI控制寄存器2SCI0CR2。SCI0CR2寄存器主要完成收發(fā)中斷的控制，收發(fā)的允許等操作。圖310 串口字符發(fā)送流程 對于串口整型數據發(fā)送，在設計中，Du(PID運算輸出)的值大概為對于整型數據的發(fā)送，只要把整型數據每一位都轉換為字符即可通過調用串口單字符發(fā)送程序來實現。其它程序通過判斷時間計數器來在相應的時間執(zhí)行相應程序。在中斷程序中實現鍵盤掃描標志位的置位操作。一般的生產過程都具有較大的時間常數，而數字控制系統(tǒng)的采樣周期則要小得多，所以數字調節(jié)器的整定完全可以按模擬