【正文】 鍵子程序當按鍵被按下時，I/O口電平為低；松開時，I/O口電平為高。在程序設(shè)計上，先使數(shù)碼管第一位顯示出PID參數(shù)中的一個，在通過按鍵和程序設(shè)計使后三位顯示出PID參數(shù)的設(shè)定值，通過加減按鍵來調(diào)節(jié)這些參數(shù)的數(shù)值。 * 仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標系統(tǒng)。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標文件(.OBJ)。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。運行Keil軟件需要WIN9NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。 軟件仿真這種方法主要是使用計算機軟件來模擬實際的單片機運因此仿真與硬件無關(guān)的系統(tǒng)具有一定的優(yōu)點。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，所以在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51 uVision2等軟件。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。前臺也可以叫做中斷級。5 軟件設(shè)計 Proteus軟件簡介很多的單片機軟件系統(tǒng)都是采用前、后臺系統(tǒng)(也稱超循環(huán)系統(tǒng))。圖 復(fù)位電路晶振電路晶振是為電路提供頻率基準的元器件，通常分成有源晶振和無源晶振兩個大類，無源晶振需要芯片內(nèi)部有振蕩器，并且晶振的信號電壓根據(jù)起振電路而定，允許不同的電壓，但無源晶振通常信號質(zhì)量和精度較差，需要精確匹配外圍電路（電感、電容、電阻等），如需更換晶振時要同時更換外圍的電路。 圖 單片機與DAC0832連接圖 復(fù)位電路和晶振電路在51單片機中RST/VPD是復(fù)位/備用電源線，可以使8051處于復(fù)位（即初始化）工作狀態(tài)。直通方式常用于不需要單 片機控制的系統(tǒng)。其它引腳：DGND為數(shù)字地；AGND為模擬地；Vcc為芯片主電源，電壓范圍為+5V～+15V。⑨ Rfb：反饋電阻端。與外接運放器反相輸入端相連， 當輸入數(shù)據(jù)為全“1”時，輸出電流最大，當輸入數(shù)據(jù)為全 “0”時，輸出電流最小。 ④ /WR1：輸入寄存器寫信號，低電平有效 ?；鶞孰妷旱姆秶鸀?77。因此，D/A轉(zhuǎn)換器內(nèi)部必須要有一個解碼網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)按權(quán)值分別進行D/A轉(zhuǎn)換。如果作為由IN+與IN輸入的輸入時，可是將電壓值設(shè)定在某一個較大范圍之內(nèi)，從而提高轉(zhuǎn)換的寬度。當要進行A/D轉(zhuǎn)換時，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。通過DI數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。ADC0832為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達256級，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。ADC0832的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，因此有時鐘信號引腳。GND：芯片參考0電位（地）。學(xué)習(xí)并使用 ADC0832 可是使我們了解 A/D 轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我們單片機技術(shù)水平的提高。高速模數(shù)轉(zhuǎn)換的整個過程均需要使用硬件。實際的轉(zhuǎn)換過程包括在特定時刻的信號采樣并保持其值直到一個穩(wěn)定信號被輸入到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器即止。但是大多數(shù)單片機本身只能識別和處理數(shù)字量，因此必須經(jīng)過模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換(A/D轉(zhuǎn)換)，才能夠?qū)崿F(xiàn)單片機對被控對象的識別和處理。（3）中斷設(shè)置。定時器的中斷由中斷允許寄存器IE，中斷優(yōu)先權(quán)寄存器IP中的相應(yīng)位進行控制。引腳排列依然是從左下角的那個腳（1腳）開始，以逆時針方向依次為1~12腳，下圖中的數(shù)字與之一一對應(yīng)。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到+5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮，當某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。 圖 系統(tǒng)按鍵電路 顯示電路的設(shè)計本次論文中對于顯示部分，我們用四位數(shù)碼管顯示，一位顯示PID三個參數(shù)（可以以P、I、D顯示），另三位作為數(shù)字顯示，就是三個參數(shù)（比例系數(shù)，積分時間常數(shù)、微分時間常數(shù)）的設(shè)定數(shù)值，通過按鍵來修改這些數(shù)值。(3) 準確輸出按鍵值（或鍵號），以滿足跳轉(zhuǎn)指令的要求。特點是方便實用，輸出電壓穩(wěn)定最大輸出電流為1A，電路能帶動一定的負載。它的三個引腳：其中1接整流器輸出的正電壓，2為公共地也就是負極，3是+5v電壓。存儲器是由許多存儲單元（最小的存儲單位）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個房間的被分配到了唯一一個房間號一樣，每一個存儲單元也必須被分配到唯一的地址號，該地址號稱為存儲單元的地址，這樣只要知道了存儲單元的地址，就可以找到這個存儲單元，其中存儲的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。P1口只做I/O口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。P3口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。 (4) EA/Vpp:內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。 (2) PSEN:外ROM讀選通信號。 :(1) VCC 芯片電源，接+5V； (2)VSS 接地端； :XTALXTAL2 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。80C51單片機的堆棧位于片內(nèi)RAM中，而且屬于“上長型”堆棧，復(fù)位后SP被初始化為07H單元，使得堆棧實際上由08H單元開始。（2）控制器控制器包括程序計數(shù)器PC、指令寄存器、指令譯碼器、數(shù)據(jù)指針DPTR、堆棧指針SP、緩沖器以及定時與控制電路等。當兩個帶符號的單字節(jié)數(shù)進行運算，結(jié)果超出128～ +127的范圍時，OV=1，表示有溢出，否則 OV=0表示無溢出。在進行加法或減法運算時，若低半字節(jié) 向高半字有進位或借位，AC=1，否則AC=0，AC還作為BCD 碼運算調(diào)整時的判別位。ALU主要用于完成二進制數(shù)據(jù)的算術(shù)和邏輯運算，并通過對運算結(jié)果的判斷影響程序狀態(tài)字寄存器PSW中有關(guān)位的狀態(tài)。 （7）中斷控制系統(tǒng)。 （3）片內(nèi)程序存儲器ROM。在實際應(yīng)用中，針對不同的需求要選擇合適的單片機，選擇單片機時要注意下幾點：(1)單片機的基本性能參數(shù)；(2)單片機的增強功能；(3)單片機的存儲介質(zhì)；(4)芯片的封裝形式；(5)芯片工作溫度范圍符合工業(yè)級、軍品級還是商業(yè)級；(6)單片機的工作電壓范圍；(7)單片機的抗干擾性能好；(8)單片機開發(fā)是否支持高級語言以及編程環(huán)境要好用易學(xué)；根據(jù)上面的原則和本次系統(tǒng)設(shè)計的要求，我們選擇了8051單片機作為主控模塊的核心芯片。因此，單片機的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批又計算機應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。由于單片機的廣泛使用，因而銷量極大，各大公司的商業(yè)競爭更加使其價格低廉，其性能價格比極高。芯片外部有許多供擴展用的三總線及并行、串行輸入/輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計算機應(yīng)用系統(tǒng)。看單片機的發(fā)展過程，可以預(yù)示單片機的發(fā)展趨勢，大致有： 低功耗CMOS化微型單片機主流與多品種共存單片機的特點(1) 控制性能好、可靠性高可對I/O端口直接操作，位操作能力更是其它計算機無法比擬的。隨著我國經(jīng)濟實力的不斷增長，開發(fā)新產(chǎn)品的思路上以前那種過多注重價格因素而使新產(chǎn)品開發(fā)上不了檔次的弱點有所改善，開始注意使用當前最先進的單片機開發(fā)高檔次產(chǎn)品。韓國及我國臺灣省的一些公司在引進美國技術(shù)的基礎(chǔ)上，以低價位的兼容產(chǎn)品搶占中國的市場。因此我們需要學(xué)好、掌握MCS51系列單片機技術(shù)。片上還有8路10位ADC、1路PWM輸出及高速I/O部件等?，F(xiàn)在MCS51已成為公認的單片機經(jīng)典種類 。特點：存儲器容量小，尋址范圍?。ú淮笥?K），無串行接口，指令系統(tǒng)功能不算強。 主控模塊 單片機單片機的定義單片機是一種把處理器CPU、只讀存儲器ROM、隨機存儲器RAM、多種I/O口等功能集成到一塊芯片上的完善而小的計算機系統(tǒng)。 ,I,D三個參數(shù)和參數(shù)的設(shè)定值。3 系統(tǒng)的整體設(shè)計方案 系統(tǒng)整體方案 圖 系統(tǒng)電路設(shè)計總框圖這次論文主要以單片機為基礎(chǔ)設(shè)計的PID控制器，外圍電路中包括電源電路、按鍵電路、顯示電路、單片機的復(fù)位、晶振電路和AD轉(zhuǎn)換電路。工程整定法：經(jīng)驗法、衰減曲線法、臨界比例度法、響應(yīng)曲線法。整定的實質(zhì)是通過改變調(diào)節(jié)器的參數(shù)，使其特性和過程特性相匹配，以改變系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)指標，爭取最佳控制效果。③智能PID控制技術(shù)有待進一步研究，將自適應(yīng)、自整定和增益計劃設(shè)定有機結(jié)合，使其具有自動診斷功能；結(jié)合專家經(jīng)驗知識、直覺推理邏輯等專家系統(tǒng)思想和方法對原有PID控制器設(shè)計思想及整定方法進行改進；將預(yù)測控制、模糊控制和PID控制相結(jié)合，進一步提高控制系統(tǒng)性能，都是智能PID控制發(fā)展的極有前途的方向。 另外也發(fā)展了一批專用的PID整定設(shè)備可以外接到工業(yè)控制回路上。近年來，國際自動控制領(lǐng)域?qū)ID控制器參擾、提高魯棒性、加快算法的收斂速度等方向發(fā)展 。這個控制器把收集到的數(shù)據(jù)和一個參考值進行比較，然后把這個差別用于計算新的輸入值，這個新的輸入值的目的是可以讓系統(tǒng)的數(shù)據(jù)達到或者保持在參考值。微分作用不能單獨使用，需要與另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)蓄料目結(jié)合，組成PD或PID控制。積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合，組成PI調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器。PID參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響作用缺點P加快調(diào)節(jié)，減少穩(wěn)態(tài)誤差。 對于PID存在的這些缺陷，相應(yīng)的解決辦法是： (1)安排合適的“過渡過程”； (2)合理提取“微分“跟蹤微分器； (3)探討“擾動估計辦法“擴張狀態(tài)觀測器； (4)探討合適的組合方法“非線性組合”； PID控制器PID控制的本質(zhì)是一個二階線性控制器。 (2)誤差的微分信號的產(chǎn)生沒有太好的辦法 由于微分器物理不可實現(xiàn)，只能近似實現(xiàn)。PID控制的最大優(yōu)點就是控制機理完全獨立于對象的數(shù)學(xué)模型，只用控制目標與被控對象實際行為之間誤差來產(chǎn)生消除此誤差的控制策略，這也是PID控制技術(shù)的精髓。主要原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。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，直到等于零。積分（I）控制 在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量來進行控制的。第五章主要是軟件設(shè)計，有軟件的介紹和程序的設(shè)計，程序設(shè)計有按鍵程序、顯示程序、PID參數(shù)設(shè)置程序和PID算法程序與各程序設(shè)計的流程圖和仿真圖。論文主要結(jié)構(gòu)，第一章緒論，簡單介紹了PID控制在現(xiàn)在社會的應(yīng)用和PID控制的發(fā)展和趨勢。國際著名自動化儀表廠商都十分注意PID功能的應(yīng)用，如20世紀70年代至80年代中期，從DCS的PID組態(tài)，擴大各種PID控制功能（如抗積分飽和、疊加邏輯狀態(tài)等）到推出自整定PID控制（如日本東芝公司的FuiiMicrer自整定調(diào)節(jié)器、美國Foxboro公司的Exact自整定調(diào)節(jié)器、日本橫河機電株式會社的YS80專家自整定調(diào)節(jié)器）。隨著微處理機技術(shù)的發(fā)展和數(shù)字智能式控制器的實際應(yīng)用，這種設(shè)想已變成了現(xiàn)實。一方面,各種新的好的控制思想不斷被應(yīng)用于PID控制器的設(shè)計當中或者是使用新的控制思想設(shè)計出具有PID結(jié)構(gòu)的新控制器,PID控制技術(shù)被注入了很多新的活力。最重要的是：如果PID控制器不能控制復(fù)雜過程，無論怎么調(diào)參數(shù)都沒用。也就是，PID參數(shù)Kp，Ki和Kd可以根據(jù)過程的動態(tài)特性及時整定。但是，只有三分之一的控制器在應(yīng)用中能夠讓人滿意，剩下的控制器都不能讓用戶對它的控制滿意，這給我們現(xiàn)在研究控制理論的學(xué)者帶來了機遇和挑戰(zhàn)。一些處于世界領(lǐng)先地位的自動化儀表公司對PID控制器的早期發(fā)展做出重要貢獻,甚至可以說PID控制器完全是在實際工業(yè)應(yīng)用中被發(fā)明并逐步完善起來的。1940年以后則是第二階段——革新階段。 圖 模擬PID控制系統(tǒng)原理框圖 PID控制的發(fā)展和趨勢PID控制技術(shù)的發(fā)展可以分為兩個階段。即使當我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象﹐或不能通過有效的測量手段來得到系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用的也是PID控制技術(shù)。PID控制被證明是一種非常好的控制模式。電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。一個控制系統(tǒng)包括控制器﹑傳感器﹑變送器﹑執(zhí)行機構(gòu)﹑輸入輸出接口這幾個部分。同時，控制理論的發(fā)展主要經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個階段。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器。 PID控制是最實用化的控制方式，指的是一項流行的線性控制策略，它是對偏差信號e(t)進行比例、積分、微分運算變換后形成的一種控制規(guī)律，基本思想是“利用偏差、消除偏差”。當被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或者當使用者得不到精確的數(shù)學(xué)模型時，控制理論的其它技術(shù)很難采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時用PID控制技術(shù)是最方便的。模擬PID控制系統(tǒng)的原理框圖（），系統(tǒng)由模擬PID控制器和被控對象組成。PID控制的思想逐漸明確，氣動反饋放大器被發(fā)明,儀表工業(yè)的重心被放在實際PID 控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計上。從氣動控制到電氣控制到電子控制再到數(shù)字控制, PID 控制器的體積逐漸縮小,性能不斷的提高。，他先利用模糊控制語句組的模糊控制器，用于鍋爐和汽輪機的運行控制；我國的模糊控制理論和研究工作是在1979年開始的，如對模糊控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、模糊推理算法、自學(xué)習(xí)或自組織模糊控制器以及模糊控制器的穩(wěn)定性方面的研究；80年代末對模糊控制器和PID控制器的關(guān)系進行研究，1985年，徐承偉提出模糊控制器輸出與被控對象之間存在積分作用；1987年胡家耀在這基礎(chǔ)上提出FuzzyPI調(diào)節(jié)器，用于退火爐燃燒過程中；1988年，河北廊坊市工具廠李利民、王金奎研制的高溫鹽浴爐微機控制系統(tǒng)以磁性調(diào)壓器作為執(zhí)行元件，采用MPID調(diào)解方式，當爐溫在11001300