【正文】 鍵子程序當(dāng)按鍵被按下時(shí)，I/O口電平為低；松開時(shí)，I/O口電平為高。在程序設(shè)計(jì)上，先使數(shù)碼管第一位顯示出PID參數(shù)中的一個(gè)，在通過按鍵和程序設(shè)計(jì)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(biāo)系統(tǒng)。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。運(yùn)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(jì)算機(jī)軟件來模擬實(shí)際的單片機(jī)運(yùn)因此仿真與硬件無關(guān)的系統(tǒng)具有一定的優(yōu)點(diǎn)。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)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(shí)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(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動(dòng)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(hào)發(fā)生器等。前臺(tái)也可以叫做中斷級(jí)。5 軟件設(shè)計(jì) Proteus軟件簡介很多的單片機(jī)軟件系統(tǒng)都是采用前、后臺(tái)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(zhǔn)的元器件，通常分成有源晶振和無源晶振兩個(gè)大類，無源晶振需要芯片內(nèi)部有振蕩器，并且晶振的信號(hào)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(hào)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(shí)要同時(shí)更換外圍的電路。 圖 單片機(jī)與DAC0832連接圖 復(fù)位電路和晶振電路在51單片機(jī)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(jī)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(yùn)放器反相輸入端相連， 當(dāng)輸入數(shù)據(jù)為全“1”時(shí)，輸出電流最大，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)為全 “0”時(shí)，輸出電流最小。 ④ /WR1：輸入寄存器寫信號(hào)，低電平有效 ?；鶞?zhǔn)電壓的范圍為177。因此，D/A轉(zhuǎn)換器內(nèi)部必須要有一個(gè)解碼網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)按權(quán)值分別進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換。如果作為由IN+與IN輸入的輸入時(shí)，可是將電壓值設(shè)定在某一個(gè)較大范圍之內(nèi)，從而提高轉(zhuǎn)換的寬度。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，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(shí)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(dá)256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。ADC0832的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供，因此有時(shí)鐘信號(hào)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(jī)技術(shù)水平的提高。高速模數(shù)轉(zhuǎn)換的整個(gè)過程均需要使用硬件。實(shí)際的轉(zhuǎn)換過程包括在特定時(shí)刻的信號(hào)采樣并保持其值直到一個(gè)穩(wěn)定信號(hào)被輸入到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器即止。但是大多數(shù)單片機(jī)本身只能識(shí)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(jī)對(duì)被控對(duì)象的識(shí)別和處理。（3）中斷設(shè)置。定時(shí)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(jìn)行控制。引腳排列依然是從左下角的那個(gè)腳（1腳）開始，以逆時(shí)針方向依次為1~12腳，下圖中的數(shù)字與之一一對(duì)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(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。 圖 系統(tǒng)按鍵電路 顯示電路的設(shè)計(jì)本次論文中對(duì)于顯示部分，我們用四位數(shù)碼管顯示，一位顯示PID三個(gè)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(gè)參數(shù)（比例系數(shù)，積分時(shí)間常數(shù)、微分時(shí)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(zhǔn)確輸出按鍵值（或鍵號(hào)），以滿足跳轉(zhuǎn)指令的要求。特點(diǎn)是方便實(shí)用，輸出電壓穩(wěn)定最大輸出電流為1A，電路能帶動(dòng)一定的負(fù)載。它的三個(gè)引腳：其中1接整流器輸出的正電壓，2為公共地也就是負(fù)極，3是+5v電壓。存儲(chǔ)器是由許多存儲(chǔ)單元（最小的存儲(chǔ)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(gè)房間的被分配到了唯一一個(gè)房間號(hào)一樣，每一個(gè)存儲(chǔ)單元也必須被分配到唯一的地址號(hào)，該地址號(hào)稱為存儲(chǔ)單元的地址，這樣只要知道了存儲(chǔ)單元的地址，就可以找到這個(gè)存儲(chǔ)單元，其中存儲(chǔ)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(hào)輸入輸出和控制信號(hào)（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(hào)。 :(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(jī)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(shí)際上由08H單元開始。（2）控制器控制器包括程序計(jì)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(shí)與控制電路等。當(dāng)兩個(gè)帶符號(hào)的單字節(jié)數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，結(jié)果超出128～ +127的范圍時(shí)，OV=1，表示有溢出，否則 OV=0表示無溢出。在進(jìn)行加法或減法運(yùn)算時(shí)，若低半字節(jié) 向高半字有進(jìn)位或借位，AC=1，否則AC=0，AC還作為BCD 碼運(yùn)算調(diào)整時(shí)的判別位。ALU主要用于完成二進(jìn)制數(shù)據(jù)的算術(shù)和邏輯運(yùn)算，并通過對(duì)運(yùn)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(chǔ)器ROM。在實(shí)際應(yīng)用中，針對(duì)不同的需求要選擇合適的單片機(jī)，選擇單片機(jī)時(shí)要注意下幾點(diǎn)：(1)單片機(jī)的基本性能參數(shù)；(2)單片機(jī)的增強(qiáng)功能；(3)單片機(jī)的存儲(chǔ)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(jí)、軍品級(jí)還是商業(yè)級(jí)；(6)單片機(jī)的工作電壓范圍；(7)單片機(jī)的抗干擾性能好；(8)單片機(jī)開發(fā)是否支持高級(jí)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(jì)的要求，我們選擇了8051單片機(jī)作為主控模塊的核心芯片。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批又計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。由于單片機(jī)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(jià)格低廉，其性能價(jià)格比極高。芯片外部有許多供擴(kuò)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(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)?？磫纹瑱C(jī)的發(fā)展過程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，大致有： 低功耗CMOS化微型單片機(jī)主流與多品種共存單片機(jī)的特點(diǎn)(1) 控制性能好、可靠性高可對(duì)I/O端口直接操作，位操作能力更是其它計(jì)算機(jī)無法比擬的。隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)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(jià)格因素而使新產(chǎn)品開發(fā)上不了檔次的弱點(diǎn)有所改善，開始注意使用當(dāng)前最先進(jìn)的單片機(jī)開發(fā)高檔次產(chǎn)品。韓國及我國臺(tái)灣省的一些公司在引進(jìn)美國技術(shù)的基礎(chǔ)上，以低價(jià)位的兼容產(chǎn)品搶占中國的市場(chǎng)。因此我們需要學(xué)好、掌握MCS51系列單片機(jī)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。現(xiàn)在MCS51已成為公認(rèn)的單片機(jī)經(jīng)典種類 。特點(diǎn)：存儲(chǔ)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(qiáng)。 主控模塊 單片機(jī)單片機(jī)的定義單片機(jī)是一種把處理器CPU、只讀存儲(chǔ)器ROM、隨機(jī)存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 ,I,D三個(gè)參數(shù)和參數(shù)的設(shè)定值。3 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)整體方案 圖 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)總框圖這次論文主要以單片機(jī)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(jī)的復(fù)位、晶振電路和AD轉(zhuǎn)換電路。工程整定法：經(jīng)驗(yàn)法、衰減曲線法、臨界比例度法、響應(yīng)曲線法。整定的實(shí)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(dòng)態(tài)和靜態(tài)指標(biāo)，爭取最佳控制效果。③智能PID控制技術(shù)有待進(jìn)一步研究，將自適應(yīng)、自整定和增益計(jì)劃設(shè)定有機(jī)結(jié)合，使其具有自動(dòng)診斷功能；結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)、直覺推理邏輯等專家系統(tǒng)思想和方法對(duì)原有PID控制器設(shè)計(jì)思想及整定方法進(jìn)行改進(jìn)；將預(yù)測(cè)控制、模糊控制和PID控制相結(jié)合，進(jìn)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(dòng)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(gè)控制器把收集到的數(shù)據(jù)和一個(gè)參考值進(jìn)行比較，然后把這個(gè)差別用于計(jì)算新的輸入值，這個(gè)新的輸入值的目的是可以讓系統(tǒng)的數(shù)據(jù)達(dá)到或者保持在參考值。微分作用不能單獨(dú)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(duì)系統(tǒng)性能的影響作用缺點(diǎn)P加快調(diào)節(jié)，減少穩(wěn)態(tài)誤差。 對(duì)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(dòng)估計(jì)辦法“擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)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(gè)二階線性控制器。 (2)誤差的微分信號(hào)的產(chǎn)生沒有太好的辦法 由于微分器物理不可實(shí)現(xiàn)，只能近似實(shí)現(xiàn)。PID控制的最大優(yōu)點(diǎn)就是控制機(jī)理完全獨(dú)立于對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，只用控制目標(biāo)與被控對(duì)象實(shí)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(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)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(hào)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(jì)算出控制量來進(jìn)行控制的。第五章主要是軟件設(shè)計(jì)，有軟件的介紹和程序的設(shè)計(jì)，程序設(shè)計(jì)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(jì)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(huì)的應(yīng)用和PID控制的發(fā)展和趨勢(shì)。國際著名自動(dòng)化儀表廠商都十分注意PID功能的應(yīng)用，如20世紀(jì)70年代至80年代中期，從DCS的PID組態(tài)，擴(kuò)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(jī)電株式會(huì)社的YS80專家自整定調(diào)節(jié)器）。隨著微處理機(jī)技術(shù)的發(fā)展和數(shù)字智能式控制器的實(shí)際應(yīng)用，這種設(shè)想已變成了現(xiàn)實(shí)。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(jì)當(dāng)中或者是使用新的控制思想設(shè)計(jì)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(dòng)態(tài)特性及時(shí)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(duì)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(jī)遇和挑戰(zhàn)。一些處于世界領(lǐng)先地位的自動(dòng)化儀表公司對(duì)PID控制器的早期發(fā)展做出重要貢獻(xiàn),甚至可以說PID控制器完全是在實(shí)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(shì)PID控制技術(shù)的發(fā)展可以分為兩個(gè)階段。即使當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象﹐或不能通過有效的測(cè)量手段來得到系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，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(gè)控制系統(tǒng)包括控制器﹑傳感器﹑變送器﹑執(zhí)行機(jī)構(gòu)﹑輸入輸出接口這幾個(gè)部分。同時(shí)，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(gè)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(shí)用化的控制方式，指的是一項(xiàng)流行的線性控制策略，它是對(duì)偏差信號(hào)e(t)進(jìn)行比例、積分、微分運(yùn)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(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或者當(dāng)使用者得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)很難采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來確定，這時(shí)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(duì)象組成。PID控制的思想逐漸明確，氣動(dòng)反饋放大器被發(fā)明,儀表工業(yè)的重心被放在實(shí)際PID 控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上。從氣動(dòng)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(jī)的運(yùn)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(duì)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(duì)模糊控制器和PID控制器的關(guān)系進(jìn)行研究，1985年，徐承偉提出模糊控制器輸出與被控對(duì)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(jī)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(dāng)爐溫在11001300