【正文】 示器 件 )，這兩種 顯示器 件 成本低廉，配置靈活，與單片機接口簡單。如 下 圖 (b)所示 。其他類型筆畫顯示器最高可達 （ 英寸）甚至達數(shù)百 mm。 LED 顯示器的特點 （ 1） 電壓： LED 使用低壓電源，供電電壓在 524V 之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而異，所以它是一個比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場所。 （ 5） 響應(yīng)時間：其白熾燈的響應(yīng)時間為毫秒級， LED 燈的響應(yīng)時間為納秒級。 ( 8 )價格： LED 的價格比較昂貴，較之于白熾燈，幾只 LED 的價格就可以與一只白熾燈的價格相當(dāng)，而通常每組信號燈需由 300～ 500 只二極管構(gòu)成。 （ 7） 顏色：改變電流可以變色，發(fā)光二極管方便地通過化學(xué)修飾方法，調(diào)整材料的能帶結(jié)構(gòu)和帶隙，實現(xiàn)紅 、 黃 、 綠 、 藍 、 橙多色發(fā)光。 （ 3） 適用性： 體積小 ，每個單元 LED 小片是 35mm 的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于 惡劣且多變 的環(huán)境。 （ 3）按結(jié)構(gòu)分 ： 有反射罩式、單條七段式 和 單片集成式。如 下 圖 (c)所示 。 LED 的引腳功能和連接方式 LED 數(shù)碼管的 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g 段用于顯示數(shù)字或字符的筆畫， dp 顯示小數(shù)點，筆段及其對應(yīng)引腳排列如圖 （ a） 所示，其中 8 作 為公共端使用，接地或接電源。 變換電路見圖 ： RLR2R1R1R2R2RfQ1Ui+ 12 VIo23467O P 2I C L 7 65 0 圖 V/I 轉(zhuǎn)換電路圖 由圖 可知： ? ? ? ? 21 1021 10 RR RRRIRR RuRIu LfiLi ???????? 式 （ ） 整理得： ? ? fiO RRR RuI 21 2??? 式 （ ） 當(dāng)取 1R ＞＞ 2R ， 公式 可簡化為： fiO RRRuI12?? 式 （ ） 當(dāng)取 1001?R K? ， 102?R K? ， 25?fR ? ， 2501??iO uI。注意 ,二進制最高有效位被導(dǎo)前移入。 TLC5615 的邏輯電平與 TTL和 CMOS 均兼容，使用 CMOS電平時，功耗較小，而使用 TTL 電平時，功耗為 CMOS 的 2 倍。 圖 TLC5615 的引腳圖 如圖 所示， TLC5615 通過 DAC 電阻網(wǎng)絡(luò)和運算放大器電路，以 2 倍增益將 10位二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬電平（ 1 0 2 4/2 XVV REFO U T ??? ） ,其輸出極性與參考電壓一致。 TLC5615 的特點 TLC5615 為美國得州儀器公司 1999 年推出的產(chǎn)品，是具有串行接口的 10 位數(shù) /模轉(zhuǎn)換器，其輸出為電壓型，最大輸出電壓是基準(zhǔn)電壓值的兩倍。如圖 。 （ 4） 一旦 CPU被喚醒，它將一直保持激活狀態(tài)，直到新的休眠命令被執(zhí)行。 （ 2） 進入 ADC降噪模式 ( 或空閑模式 )。圖 、圖 、圖 ADC轉(zhuǎn)換方式下首次啟動、常規(guī) ADC以及 連續(xù) A/D轉(zhuǎn)換時的時序圖。在單次轉(zhuǎn)換模式中， ADSC被同時清零。除此之外每次常規(guī)的轉(zhuǎn)換啟動，則只花費 13個 ADC時 鐘周期。 通過向 ADCSRA寄存器 中的 ADFR位寫 “ 1” 來選擇 ADC的連續(xù)轉(zhuǎn)換模式 。 VREF可以是 AVCC、內(nèi)部 基準(zhǔn)或外接于 AREF引腳的參考電壓源。但是最簡單的方法是等到第一次轉(zhuǎn)換完成后 再選擇通道。在 ADSC置 “ 1” 后的一個 ADC 時鐘周期就可以選擇新的模擬輸入通道了。 ADC包括采樣保持電路，確保輸入電壓在轉(zhuǎn)換過程中保持穩(wěn)定 。 由于 ATmega8 的 PDIP 封裝形式有 6 通道的 ADC，其中 4 個通道為 10 位精度（ ADC ADC4 為 2 個 8 位 精度 的通道 ），所以不需要外接 ADC 電路 ，只需從單片機中引出兩個引腳 并各自接上一個 250Ω 的標(biāo)準(zhǔn) 電阻 作為模 /數(shù)轉(zhuǎn)換的通道即可 。 ? ADC ADC6：僅存在于 TQFP 和 MLF 封裝中，在采用 TQFP 和 MLF 封裝的芯片中， ADC ADC6 為兩個 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入通道。 ? XTAL2：內(nèi)部振蕩放大器的輸出端 。 D 端口作為輸入方式 ，且內(nèi)部上拉電阻有效時，如果外部引腳被拉低， D 端口將輸出電流。當(dāng)未對 RSTDISBL 熔絲編程時， PC6 作為復(fù) 位輸入引腳 RESET 。 C 端口作為輸入方式 ， 且內(nèi)部上拉電阻有效時，如果外部引腳被拉低， C 端口將輸出電流。通過系統(tǒng)時鐘選擇位設(shè)置， PB6 可作為 振 蕩放大器和外部時鐘操作電路的輸入（ XTAL1）， PB7 可作為晶振放大器的輸出。 ? PortB(PB7— PB0)： B 端口是一個 8 位雙向的 I/O 端口（可位操作），每個引腳都有內(nèi)部上拉電阻。 單片機的引腳功能 ATmega8 由三種不同形式的封裝： PDIP、 TQFP 和 MLF。 ? I/O 口和封裝 ： ? 23 個可編程的 I/O 口，可任意定義 I/O 的輸入 /輸出方向；輸出時為推挽輸出，驅(qū)動能力強，可直接驅(qū)動 LED 等大電流負載；輸入口可定義為三態(tài)輸入，可以設(shè)定帶內(nèi)部上拉電阻，省去外接上拉電阻 ； ? 28 腳 PDIP 封裝， 32 腳 TQFP 封裝和 32 腳 MLF 封裝 。 ? 先進的 RISC 精簡指令集結(jié)構(gòu) ： ? 130 條功能強大的指令，大多數(shù)為單時鐘周期指令 ； ? 32 個 8 位通用工作寄存器 ； ? 工作在 16MHz 時具有 16MI/S 的性能 ； ? 片內(nèi)集成硬件乘法器（執(zhí)行速度為 2 個時鐘周期） ； ? 完全靜態(tài)操作 。 ATmega8[3]是具有 AVR RISC 結(jié)構(gòu)的低功耗的 CMOS8 微處理器。 AVR 是后來才出來的，工藝上遠超過 51，內(nèi)部資源豐富，速度快。它采用精簡指令集，硬件結(jié)構(gòu)采取 8 位機與 16 位機的折中策略，采用局部寄存器存堆和單體高速輸入 /輸出的方案。單片機技術(shù)是計算機技術(shù)的一個分支 ,是智能調(diào)節(jié)器的核心 元件 ，調(diào)節(jié)器智能化的實現(xiàn)以及智能化程度主要依賴于所選用的單片機的性能與特點。 ④ 由求 得的 τ 、 ?T 及 ??/T 查表，即可求得數(shù)字調(diào)節(jié)器的有關(guān)參數(shù) PK 、 IT 、 DT 及采樣周期 0T 。 ④ 根據(jù)選定的控制度，查表求得 T、 KP、 TI、 TD的值。 2. 常用的 工程整定法 （ 1） 擴充 臨界比例度法 ―― 適用于有自平衡特性的被控對象 整定數(shù)字調(diào)節(jié)器參數(shù)的步驟是： ① 選擇采樣周期為被控對象純滯后時間的十分之一以下。 數(shù)字 PID 控制的參數(shù)選擇 1. 參數(shù) 選擇 的原則要求和整定方法 （ 1） 原則要求 被控過程是穩(wěn)定的，能迅速和準(zhǔn)確地跟蹤給定值的變化，超調(diào)量小，在不同干擾下系統(tǒng)輸出應(yīng)能保持在給 定值，操作變量不宜過大，在系統(tǒng)與環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化時控制應(yīng)保持穩(wěn)定。 采樣周期的選擇方法有兩種，一種是計算 法，一種是經(jīng)驗法。同時，因受微機計算精度的影響，當(dāng)采樣周期小到一定程度時，前后兩次采樣的差別反映不出來，使調(diào) 節(jié)作用因此而減弱。 （ 2） 被控對象的特性 ① 考慮對象變化的緩急，若對象是慢速的熱工或化工對象時， T 一般取得較大。 數(shù)字 PID 采樣周期的選擇 [24] 1．選擇采樣周期的重要性 采樣周期越小，數(shù)字模擬越精確，控制效果越接近連續(xù)控制。從式 ()看出，數(shù)字增量式 PID 算法，只要貯存最近的三個誤差采樣值 ??ke 、 ? ?1?ke 、 ? ?2?ke 即可當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)需要的 不 是控制量的絕對值，而是控制量的增量時，該算法可以起到很好的控制效果。因此在數(shù)字計算機中PID 控制規(guī)律的實現(xiàn)也必須用數(shù)值逼近的方法，用求和代替積分，用差商代替微商，使PID 算法離散化，將描述連續(xù)一時間 PID 算法的微分方程，變?yōu)槊枋鲭x散一時間 PID 算法的差分方程。應(yīng)用 PID 控制，就是根據(jù)具體情況適當(dāng)?shù)卣{(diào)整比例放大系數(shù) pK ，積分時間 IT ,和微分時間 DT ，使整個控制系統(tǒng)達到滿意的控制效果。隨著比例放大系數(shù)的加大，系統(tǒng)會逐漸變得 不 穩(wěn)定，因此需要進行積分控制。 ? ? ? ? ? ?tytrte ?? 式 （ ） 由比例，積分，微分的線性組合，構(gòu)成控制量 ??tu ，這種控制方式具有上述三種控制方式，因而被稱為比例 (Proportional)、積分 (Integrating)，微分 (Differentiation)控制，簡稱 PID 控制。 經(jīng)典 PID 算法 在連續(xù) — 時間控制系統(tǒng)中， PID 控制器應(yīng)用得非常廣泛。 如 圖 所示： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 6 電 源 模 塊A T m e g a 8輸 出 模 塊 （ D / A ）數(shù) 碼 管 顯 示 模 塊M A X 2 3 2 通 信 模 塊復(fù) 位 模 塊輸 入 模 塊 ( A / D )鍵 盤 模 塊報 警 電 路圖 2 . 1 硬 件 系 統(tǒng) 設(shè) 計 框 圖 調(diào)節(jié)器的控制算法 在調(diào)節(jié)器的設(shè)計與工作過程中，調(diào)節(jié)器的控制算法起著至關(guān)重要的作用 。 數(shù)字化調(diào)節(jié)器的主要功能是調(diào)節(jié)和顯示，具體設(shè)計要求如下： 1．調(diào)節(jié)功能 具有電壓和電流兩種調(diào)節(jié)方式。電位器作為一種模擬器件，具有連續(xù)調(diào)節(jié)能力，但容易出現(xiàn)接觸不良的問題，而且數(shù)字化發(fā)展方向 不 吻合。 AVR 單片機內(nèi)含有 1 個可編程的異步 串行 USART接口，主 /從 SPI 串行接口，雙線 CI2串行接口，是增強型的高速同 /異步串行通信，具有硬件產(chǎn)生校驗碼、硬件檢錯和校驗幀錯、兩級接收緩沖、波特率自動調(diào)整定位（接收時）、屏蔽數(shù)據(jù)幀等功能，提高了通信的可靠性，方便程序編寫，更便于組成分布式網(wǎng)絡(luò)和實現(xiàn)多機通信系統(tǒng)的復(fù)雜應(yīng)用，串行接口能力大大超過 MCS51/96 單片機的串行接口，加之 AVR 單片機速度高 、中斷響應(yīng)時間短，故可實現(xiàn)高波特率通信。而 AVR[3]體系結(jié)構(gòu)已被公認是業(yè)界領(lǐng)先的 8 位 嵌入式 RISC 微處理結(jié)構(gòu)。不僅要求數(shù)字調(diào)節(jié)器有較高的可靠性，較多的功能，還需能做各種控制運算，能與其它測控設(shè)備通信共同實現(xiàn)復(fù)雜控制。雖然隨著 DCS 系統(tǒng)在我國的迅速發(fā)展，給智能 調(diào)節(jié)器的應(yīng)用帶來了一定的沖擊，但是昂貴的 DCS 系統(tǒng)對于那些規(guī)模不大、自動化程度不高的企業(yè)來說性價比并不高。 4)具有通信功能已是數(shù)字調(diào)節(jié)儀表和記錄儀表的常規(guī)功能，但目前僅有 Modbus、RS48 RS232 形式，開放性較差，較難接入工廠總線自動化系統(tǒng)。 總的來說，國內(nèi)產(chǎn)品具有以下特點： 1)近年來國產(chǎn)數(shù)字調(diào)節(jié)儀表、有了長足進步，這歸功于民營科技 企業(yè)作出的重大貢獻。 國內(nèi)的如西安儀表廠的 DDZS 系列 儀表中的可編程調(diào)節(jié)器 ； 廣東肇慶儀表廠的CS900 系列單回路至三回路可編程調(diào)節(jié)器等。同時儀表具有多種通信協(xié)議接口，很方便與整個工廠自動化系統(tǒng)相連接，實現(xiàn)信息互通，組成集散系統(tǒng)和信息系統(tǒng) 。 Honeywell 于 1996 年最新推出的 UDC6300 可編程回路調(diào)節(jié)器代表了調(diào)節(jié)器的發(fā)展方向。 國外的如 DIGITRONIK 系列的 KMM 調(diào)節(jié)器、日本橫河一北辰公司的 YS80 系列調(diào)節(jié)器、 FC 系列的 PMK 調(diào)節(jié)器等。而隨著現(xiàn)場總線系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)場總線式儀表也成為了 智能 調(diào)節(jié)器新的發(fā)展趨勢。它是一種數(shù)字控制儀表，與模擬式調(diào)節(jié)儀表相比較，可編程調(diào)節(jié)器實現(xiàn)了儀表和計算機的一體化，通用性強、使用方便、性能價格比高，所以在工業(yè)控制過程中 得到廣泛的應(yīng)用。 SCM AVR。 軟件部分 利用源代碼開放，具有豐富的軟件資源，驅(qū)動豐富的 C51 作為軟件開發(fā)平臺 。 本設(shè)計的主要目的是設(shè)計一臺以 AVR 單片機為核心的智能調(diào)節(jié)器。 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子 版，允許論文被查閱和借閱。 作者簽名： 日 期： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） II 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。 題 目： 基于 AVR 單片機的智能調(diào)節(jié)器的設(shè)計 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） I 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。 作 者 簽 名： 日 期 ： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存