【正文】 將 CP 值自動(dòng)壓入堆棧 。由于本系統(tǒng)要求的溫度范圍是 0℃ — 1300℃ ，精度為 1℃ ，所以必須選擇一個(gè) 10 位以上的 ADC。 【 9】 1) AD574 簡(jiǎn)介 AD574 為 28 管腳雙列直插式封裝，其管腳排列如圖 32 所示 AC：模擬地； DC：數(shù)字地； CS ：片選信號(hào) ，低電平有效； CE：片使能，高電平有效； R/C ：讀 /啟動(dòng)信號(hào)，高電平讀數(shù)據(jù)，低轉(zhuǎn)換； 12/8 ：數(shù)據(jù)格式選擇，高電平 12 位數(shù)據(jù)同時(shí)有效，低電平時(shí)第一次輸出高8位，第二次輸出低 4 位有效，中 4位為 0； 16 圖 32 AD574管腳 A0：字節(jié)選擇控制線(xiàn)。轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí)， STS 達(dá)到高電平，轉(zhuǎn)換過(guò)程中保持高電平，轉(zhuǎn)換完成時(shí)，返回低電平 STS 可以作為狀態(tài)信息被 CPU 查詢(xún)，也可以用它的下降沿向 CPU 發(fā)出中斷申請(qǐng)，通知 A/D 轉(zhuǎn)換已完成， CPU 可以讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。 AD574 的狀態(tài)由 CE、 CS 、 R/C 、 12/8 、 A0五個(gè)控制信號(hào)決定。 注意：只有在 CE=1和 CS =1 時(shí)才可啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，在啟動(dòng)信號(hào)有效前， R/C 必須為低電平，否則將產(chǎn)生讀取數(shù)據(jù)的操作。轉(zhuǎn)換結(jié)果的高 8 位從 DB11DB4 輸出，低 4 位從 DB3DB0 輸出，并直接和單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線(xiàn)相連。輸出狀態(tài)信號(hào) STS 接 端供單片機(jī)查詢(xún)，以判斷 A/D 轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。如果變化較大，說(shuō)明穩(wěn)定性差，則要從電源及接地布線(xiàn)等方面查找原因。為了取得 12 位精度，除非是進(jìn)行很好的濾波，否則最好不要用開(kāi)關(guān)電源。我們采用以上方法抗干擾設(shè)計(jì)后發(fā)現(xiàn) AD574 的工作十分穩(wěn)定可靠。 BUCK變換電路如圖 34所示。當(dāng) PWM輸出低時(shí) ， 電感兩 端的電壓反向 ，電流由二極 管提供 。為了抑制 BUCK變換電路輸出級(jí)中的紋波 ， 設(shè)計(jì)中采用濾波電路如圖 35所示。設(shè)計(jì)中通過(guò)一個(gè)傳感電阻 R4把流過(guò)電池的電流轉(zhuǎn)換成電壓再進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換取樣?；鶞?zhǔn)電壓直接影響電壓和電流采樣的結(jié)果。該電路可以穩(wěn)定輸出 電壓。電池容 量 1800mAh,充電效率 ： Q =(1115/60)==% ， 而在 21 充電過(guò)程中不關(guān)閉輸入電壓的情況下采集到的電壓波動(dòng)非常大 ,最大達(dá)到了。充 990ms,關(guān)閉 10ms后再采樣數(shù)據(jù) 【 12】 。提高 PWM的頻率可以減小紋波電壓 ,PIC16F877采用最高的 4MHz晶振 ,輸出的頻率設(shè)置成了最大 20kHz,仍無(wú)法滿(mǎn)足要求。 在快速充電的過(guò)程中，電池的溫度會(huì)隨著充電容量的增加而上升，尤其在接近充電終止時(shí)，溫度變化率 ? T/? t最大，該特性是判斷電 池是否充滿(mǎn)的主要條件之一，因此，及時(shí) ,快速和準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)電池的溫度變化是本電路的關(guān)鍵 【 13】 。當(dāng)沖電結(jié)束后指示為 電池充電完成，請(qǐng)及時(shí)更換充電電池。但對(duì)于一些緊急情況，則需以特殊的方式，提醒現(xiàn)場(chǎng)操作人員注意或采取緊急措施。 可以用一個(gè)晶體三極管驅(qū)動(dòng) ， 采用 P1 端子用來(lái)在出現(xiàn)故障時(shí)，可以人為的停止蜂鳴器報(bào)警。 圖 313 放電電路 當(dāng)單片機(jī)端口 Discharger 為低電平時(shí)，三極管基極通過(guò)電阻分壓足以導(dǎo)通三極管，電池處于放電狀態(tài)。 【 18】 PID 控制規(guī)律的基本作用： PID 調(diào)節(jié)器是一種線(xiàn)形調(diào)節(jié)器，其框圖如下： 圖 41 PID 調(diào)節(jié)器控制方框圖 下面分別討論比例調(diào)節(jié)器 P，積分調(diào)節(jié)器 I，微分調(diào)節(jié)器 D的作用： 1)比例調(diào)節(jié)器（ P） 式中， KP為比例系數(shù)， u0為偏差 e=ry=0 時(shí)的控制作用（如原始閥門(mén)開(kāi)度，基準(zhǔn)電壓等）。 2)比例積分調(diào)節(jié)器 采用比例調(diào)節(jié)的系統(tǒng)存在靜差，為了消除靜差，在比例調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上加入積分調(diào)節(jié)器，組成比例積分調(diào)節(jié)器，其控制規(guī)律為： u= KP（ e+1/Ti∫ 0T dt） +u0 () 式中 Ti 為積分常數(shù)， Ti 越大積分作用越小。因此在實(shí)際生產(chǎn)中往往在積分調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上加入比例調(diào)節(jié)，把比例作用的及時(shí)性與積分作 用的消除靜差的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)構(gòu)成比例積分調(diào)節(jié)器 【 22】 。 PID 調(diào)節(jié)的傳遞函數(shù)為： D（ S） =U（ S） /E（ S） =KP+KP/TI*1/S+KPTD*s （ ） 在工業(yè)過(guò)程控制中，模擬 PID 調(diào)節(jié)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有電動(dòng)，氣動(dòng)，液動(dòng)等類(lèi)型，PID 調(diào)節(jié)規(guī)律用硬件實(shí)現(xiàn)。選擇較大的采樣周期后對(duì)控制質(zhì)量有較高的要求時(shí)，就不能采用數(shù)字控制器的模擬化的設(shè)計(jì)方法，而應(yīng)該選擇數(shù)字控制器的直接設(shè)計(jì)方法。 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字 PID 的控制算 為了實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制生產(chǎn)過(guò)程變量，必須將模擬的 PID 算式進(jìn)行離散化，變?yōu)閿?shù)字 PID 算式，為此，在采樣周期 T 遠(yuǎn)小于信號(hào)變化周期時(shí)，作如下近似（ T是足夠小時(shí)，如下逼近相當(dāng)準(zhǔn)確，被控過(guò)程與連續(xù)系統(tǒng)十分接近）： u(t)≈u(k) () e(t)≈e(k) () ∫0t edt≈Σe(j)△ t=Tσe(j) () de/dt≈[e(k)e(k1)]/△ t=[e(k)e(k1)]/T () 式中 T 為采用周期， k 為采樣序號(hào)， k=0， 1， 2， …… ， j， …… ， k。所以在實(shí)際中當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的不是控制量的絕對(duì)值，而是其增量時(shí)， 可以采用增量型 PID 算法，縣推導(dǎo)如下： u(k)=u(k)u(k1) =KP{e(k)+T/TIΣe(j)+TD/T[e(k)e(k1)]+ T/TIΣe(j)+TD/T[e(k1)e(k2)] =KP{e(k)e(k1)+T/TI*e(k)+TD/T[e(k)2e(k1)+e(k2)]} () 令 KI=KPT/TI,KD=KPTD/T,則式中可寫(xiě)成 ： 1u(k)=KP[e(k)e(k1)]+KIE(k)+KD[e(k)2e(k1)+e(k2)] () 為了更易于編程，可將上式進(jìn)一步寫(xiě)成： u(k)=a0e(k)+a1e(k1)+a2e(k2) () 式中， a0=KP+KI+KD a1=KP2KD a2=KD 當(dāng)控制系統(tǒng)中的執(zhí)行期為步進(jìn)電機(jī)，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，多圈電位器等具有保持歷 28 史為之的功能的這類(lèi)裝置時(shí)，一般均采用增量 PID 的控制算法。 PID 算法的改進(jìn) 在實(shí)際的控制系統(tǒng)中，控制變量實(shí)際輸出往往受到執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能的約束，如放大器的飽和，閥門(mén)旋轉(zhuǎn)角度的限制，而被限制在有限的范圍內(nèi)，即： Umin≤U≤Umax () 其變化也局限在一定的范圍內(nèi)，即由此引起的不期望的效應(yīng)，稱(chēng)為飽和效應(yīng)。 PID 控制方式確定后，還要解決參數(shù)整定問(wèn)題。本文采用的是試湊法。 根據(jù)上述結(jié)論，可按如下步驟對(duì)參數(shù)是行先比例，后積分，再微分的整定步驟。反復(fù)試湊多組 KP， KI值，從中確定合適的參數(shù) 【 22】 。 圖 41 軟件總體流程框圖 初始化 鍵盤(pán)掃描程序 采樣 量化 PWM 脈寬調(diào)制輸出 人機(jī)界面 開(kāi)始 30 采樣子程序 1)采樣或稱(chēng)為抽樣，是利用采樣脈沖序列 p(t)，從連續(xù)時(shí)間信號(hào) x(t)中抽取一系列離散樣值，使之成為采樣信號(hào) x(nTs)的過(guò)程下 n=0， .1?Tst 稱(chēng)為采樣間隔，或采樣周期， 1/Ts=fs 稱(chēng)為采樣頻率。 (1)啟動(dòng) AD 轉(zhuǎn)換 ， 給相應(yīng)的特殊功能寄存器置值，啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換 ； (2)讀 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果寫(xiě)入緩沖區(qū) ； (3)通道計(jì)數(shù)器 +1。通過(guò)改變輸出脈沖的寬度，可以達(dá)到改變輸出電壓大小的目的。從控制端口輸出控偉叢信號(hào)，向電池充電 ； (5)清中斷標(biāo)志位 ， 輸出 PWM 信號(hào)完成后，清中斷標(biāo)志位，為下一中斷做好準(zhǔn)備。 1） 首先，在對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行深入調(diào)查研究的 基礎(chǔ)上，分析得出智能手機(jī)充電器必須具備的基本特征。 3） 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是所有機(jī)電一體化系統(tǒng)的核心。本文探討了軟件設(shè)計(jì)的一般原則。 5） 本課題有效地解決了對(duì)不同手機(jī)進(jìn)行在線(xiàn)充電的問(wèn)題。 參考文獻(xiàn) [1]趙暉 .鋰 離子電池手機(jī)充電器現(xiàn)況及前景 .中國(guó)電子網(wǎng) [2]余永權(quán) .Flash 單片機(jī)原理及應(yīng)用 .北京電子工業(yè)出版社 [3]胡漢才 .單 片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì) .北京 :清華大學(xué)出版社 [4]薛競(jìng)成 SMT 可制造性設(shè)計(jì)講義〔 J].世界產(chǎn)品技術(shù)， 2021 [5]清源計(jì)算機(jī)工作室編著 .Prote199SE 原理圖與 CPB 及仿真，北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， [6]江秀漢等，計(jì)算機(jī)控制原理及其應(yīng)用 .西安電子科技大學(xué)出版社 .1999 [7]李維逞等 .液晶顯示應(yīng)用技術(shù) .北京 :電子工業(yè)出版社， 2021 [8]王輝靜等 .字符點(diǎn)陣式液晶顯示器在測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用 .工具技術(shù)， 2021 [9]清華大學(xué)電子學(xué)教研組編 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) .高等教育出版社 . [10]清華大學(xué)電子學(xué)教研組編 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) .高等教育出版社 .。有效地控制了成本，實(shí)現(xiàn)了便捷管理，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。從而 滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)需要。并進(jìn)而確定選用40引腳 PCI16F877 單片機(jī)作為控制器。包括電源、控制電路、采樣電路、手機(jī)充電接口、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。 PWM 脈寬調(diào)制輸出子程序結(jié)構(gòu)框圖如下圖 46。進(jìn)入中斷子程序后，將 PC 值入棧，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) ； (2)檢查 PWM 脈寬寄存器，看是否允許 PWM 輸出 ； (3)重置定時(shí)器 1，開(kāi)始 PWM 周期計(jì)時(shí)。 圖 44 采樣子程序結(jié)構(gòu)框圖 啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換 讀 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果希爾緩沖區(qū) 通道計(jì)數(shù)器 +1 計(jì)數(shù)器 =2 返回 開(kāi)始 31 PWM 脈寬調(diào)制輸出子程序 PWM 脈寬調(diào)制輸出子程序的作用，是將量化的值調(diào)制成相應(yīng)的 PWM 脈寬信號(hào)輸出，并控制控制電路的開(kāi)關(guān)，向電池充電。正是有了采樣保持，實(shí)際上采樣后的信號(hào)是階梯形的連續(xù)函數(shù)。 TD由 0 增大，逐步試湊多組 PID 參數(shù)，從中找出最優(yōu)者。如果相應(yīng)時(shí)間，超調(diào)，靜差已達(dá)到要求，則只需要用比例控制即可，并由此確定比例增益 KP。 PID 各參數(shù)對(duì)系統(tǒng)品質(zhì)的定性影響： 1)增益 KP與系統(tǒng)快速性成正比，與系統(tǒng)的靜差成反比。 基本型 PID 控制器需要整定參數(shù)有比例增益 KP，積分時(shí)間 TI，微分時(shí)間 TD和采樣周期 T。 如果由于負(fù)載突變等原因，引起誤差的階躍，若根據(jù) PID 算法公式計(jì)算出控制變量 U超出控制范圍，例如 U≥Umax ，那么事實(shí)上控制變量 U就只能取上屆值，而不是計(jì)算值，此時(shí) 系統(tǒng)變量 Y 輸出值雖在不斷上升，但由于控制量受到限制，其增長(zhǎng)要比沒(méi)有受到限制時(shí)慢，誤差 e 將正比正常情況下持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間保持在正值，而使積分項(xiàng)的累積值很大，還要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，控制變量 u才脫離飽和區(qū)，這樣使系統(tǒng)出現(xiàn)明顯的超調(diào)。 2)為實(shí)現(xiàn)手動(dòng) —— 自動(dòng)無(wú)擾切換，在切換瞬時(shí)，計(jì)算機(jī)的輸出值應(yīng)設(shè)置為原始閥門(mén)開(kāi)度，若采用增量型算法，其輸出對(duì)應(yīng)于閥門(mén)位置的變化部分，即算式中不出現(xiàn) u0項(xiàng)，所以易于實(shí)現(xiàn)從手動(dòng)刀自動(dòng)的無(wú)擾動(dòng)切換。從上式可以看出， u（ k）是全量值輸出，每次輸出值都與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置（如控制閥門(mén)的開(kāi)度）一一對(duì)應(yīng)，所以稱(chēng)之為位置型 PID 算法。與模擬化設(shè)計(jì)方法相比更具有一般 的意義，它完全是根據(jù)采樣系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行分析與綜合，并導(dǎo)出相應(yīng)的控制規(guī)律的 【 23】 。數(shù)字 PID控制算法，是立足于連續(xù)系統(tǒng) PID 控制器的設(shè)計(jì)，然后用微機(jī)進(jìn)行數(shù)字模擬，這種方法稱(chēng)為模擬化設(shè)計(jì)方法。 在 PID 三作用調(diào)節(jié)器中，微分調(diào)節(jié)主要是用來(lái)加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減小超調(diào)，克服振蕩。在被調(diào)量的偏差消除后，由于積分規(guī)律的特點(diǎn)，輸出將停留在新的圍子而不回復(fù)原位，因此能保持靜差為零。只有在控制作KP KP/TIS KP TDS 控制對(duì)象 26 用為 u0 時(shí)才會(huì)出現(xiàn)零靜差（此時(shí)偏差 e=0）。 PID調(diào)節(jié)是連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)最成熟，應(yīng)用最廣泛的一種控制算法，它結(jié)構(gòu)靈活，不僅可以用常規(guī)的 PID 調(diào)節(jié)，而且可以根據(jù)系統(tǒng)的要求，采用各種 PID 的變形，如PI， PD 控制及改進(jìn)的 PID 控制等。 圖 312按鍵電路 放電電路 放電電路如圖 313 所示，通過(guò)電阻 R2， R3 和一個(gè)三極管 8050 組成的放電電路，通過(guò)單片機(jī) IO口的高低電平，來(lái)控制三極管導(dǎo)通和關(guān)斷，來(lái)控制電池的 24 放電，電池和電阻 R4 還有三極管組成放電回路。壓電式蜂鳴器約需 10mA的驅(qū)動(dòng)電流 .因此可以使用 TTL系列集成電路低電壓驅(qū)動(dòng) .如下圖 311 所示 :驅(qū)動(dòng)器的輸入端的 RC6,