【正文】 礎。在編寫程序的過程中遇到了一些問題，通過解決這些問題，我也有了一些收獲。 首先需要確定主程序， 主程序主程序是一個循環(huán)程序，其主要思路是， 首先 判斷系統(tǒng)的運行模式，如果 KEY1鍵按下 ， 且 state_flag為 1則系統(tǒng)處于運行模式，如果 state__flag為 0則為設置模式 。通過這次設計， 加強了我對單片機應用知識的掌握，同時了解了目前工業(yè)生產(chǎn)中數(shù)字化系統(tǒng)的重要性，使我對使用單片機實現(xiàn)自動化控制的設計過程有了全面地了解。后來因為設置轉速改變的原因，導致波形圖不能顯示的問題，后來通過更改 Y 標尺幅值的大小得到解決。 /指數(shù)字符串至數(shù)值轉換 從偏移量位置開始，使字符串中的下列字符： 0加號、減號、 e、 E、小數(shù)點（通常是句點）解析為工程、科學或分數(shù)格式的浮點數(shù)，通過數(shù)字返回 。該函數(shù)拆分字符串，通過匹配之前的子字符串和匹配＋剩 余字符串返回剩余的兩個字符串。 另外，我們需要用兩個開關按鈕指示是否打開串口和接收數(shù)據(jù)，實現(xiàn)以上要求，需要兩個條件結構的嵌套。正常情況下，發(fā)送線為高電平，每當接收端檢測到傳輸線上檢測到發(fā)送過來的低電平就知道發(fā)送端已經(jīng)開始發(fā)送數(shù)據(jù)；當接收端接收到字符幀中的停止位時，就確定發(fā)送完畢。其中字節(jié)總 數(shù)端口，我們接收 8 位數(shù)據(jù)自然輸入一個常量 課程設計所要使用的是異步通信，在異步通信中，數(shù)據(jù)通常以字符或字節(jié)為單位組成字符幀傳送。下位機中 T1 設置的計數(shù)初值分別是 TL1=0xfa和 TH1=0xfa。T1 溢出率 。在下位機的主函數(shù)中設置 SCON=0x40 及 PCON=0x80，所以串行口工作于方式 1 且波特率倍增位SMOD=1，為波特率可變的 8 位異步通信接口。因為上位機需要實時監(jiān)控電機的轉速，所以在與下位機的串口通信中選擇了 LabVIEW 作為上位機。 實驗過程中，大家在一起交流學習，共同為一個課題而努力，這是平時很難得的機會。 對于無線收發(fā)模塊和信號調(diào)理模塊（轉動源模塊）了解還不夠透徹，主機模塊中的AT89S52 是本次設計的核心。對于運用LabVIEW 進行上位機對轉動源的監(jiān)控，大家需要合作完成。 通過本次設計，加強了我對單片機應用知識的掌握，同時了解了目前工業(yè)生產(chǎn)中數(shù)字化系統(tǒng)的重要性，使我對使用單片機實現(xiàn)自動化控制的設計過程有了全面地了解。還有顯示圖的比列不協(xié)調(diào)等問題，都一一通過自動調(diào)節(jié)標尺和自動調(diào)整圖例大小的設置得到解決。 波形圖表并不能將字符串轉化為圖表形式，所以需要借助這個 函數(shù)節(jié)點令上面接收德字符串形式數(shù)據(jù)轉化為波形圖表可以接受的數(shù)值型數(shù)據(jù)。如該函數(shù)沒有找到搜索字符串，匹配偏移量可返回 1，匹配之前的子字符串返回整個原始字符串，匹配＋剩余字符串返回空字符串。 /拆分字符串 主要作用：使一個字符串拆分為兩個子串。所以在讀取緩沖區(qū)端 口輸出的是字符串。字符幀由發(fā)送端一幀一幀地發(fā)送。使用 的晶振，最后得出的波特率為 9600bit/s，在函數(shù)波特率選擇端口可以加上條件結構予以選擇，當然在這里我們要選擇 9600bit/樣，所以也需要使用條件結構，這里我們用的是 COM1 口。 T1 工作于模式 2，此時為初值自動加載的定時方式。傳送一幀信息總共 10 位，即 1位起始位（ 0）， 8位數(shù)據(jù)位（低位在前）和 1 位停止位（ 1）。low_flag=1。 t2=0。TL0=0X9c。 //while(TI) {TI=0。run_count++。 display_num1(shi,2)。amp。bai==0)bai=11。 display_num1(qian,4)。 } delay1_ms(2)。break。break。inum。j123。 } void delay1_ms(uint time) //1ms 延時函數(shù) 智能儀器綜合設計用紙 22 { uint i,j。itimeamp。當然，這是一種近似的方法，有時可能略嫌粗糙，但相當適用，可解決一般實際問題。 （ 4） PID 調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定方法有很多，但可歸結為理論計算法和 試測 法兩種。 //計算 wide，用于調(diào)節(jié) PWM 的占空比，計算周期為 100ms if(wide900)wide=900。 else if(un 400)un = 400。 如果系統(tǒng)處于運行模式 ， xcount 開始計時，當 xcount=82 時，即為 1s時，調(diào)用 串口中斷子程序，單片機開始發(fā)送數(shù)據(jù)，模擬 I/O 口輸出 PWM，此時 PWM 波的頻率為 ，周期為 ，然后調(diào)用 PID 函數(shù)，計算出 PWM 波輸出的占空比，最后上位機顯示轉速。 run_count=0。key3==1amp。 } while(key1==1amp。 delay1(20)。amp。 if(set_count300) set_count=100。amp。amp。t2=0。 智能儀器綜合設計用紙 19 run_count=0。 //wide = set_count。en_2 =0。 if(state_flag==1) { EX0=1。key2==1amp。TR0=1。 ES=0。 TL1=0xfa。 主程序流程圖如圖 31所示： 圖 31 智能儀器綜合設計用紙 18 ： void main() { P1=0x00。 智能儀器綜合設計用紙 17 主程序主程序是一個循環(huán)程序，其主要思路是，先設定好速度初始值，這個初始值與測速電路送來的值相比較得到一個誤差值，然后用 PID 算法輸出控制系數(shù)給 PWM發(fā)生電路改變波形的占空比，進而控制電機的轉速。在匯編語言中要每一個子程序分配單片機的資源，而在 C語言中，只要在代碼中聲明一下變量的類型，編譯器就會自動分配相關資源，從而有效地避免了人工分配單片機資源可能帶來的差錯。雖然匯編語言在控制底層硬件方面有著良好的性能且執(zhí)行效率高，但是編程效率低，可移植性和可讀性差，維護極其不便，從而導致整個系統(tǒng)的可靠性也較差。③用項目管理器生成應用。 智能儀器綜合設計用紙 16 第四章 系統(tǒng)的軟件設計與實現(xiàn) 系統(tǒng)軟件簡介 本設計使用的軟件是 Keil 編程軟件。 ZigBee 無線收發(fā)模塊 Zigbee 是一個由可多到 65000 個無線數(shù)傳模塊組成的一個無線數(shù)傳網(wǎng)絡平臺，十分類似現(xiàn)有的移動通信的 CDMA 網(wǎng)或 GSM 網(wǎng)，每一個 Zigbee 網(wǎng)絡數(shù)傳模塊類似移動網(wǎng)絡的一個基站，在整個網(wǎng)絡范圍內(nèi)，它們之間可以進行相互通信；每個網(wǎng)絡節(jié)點間的距離可以從標準的 75 米，到擴展后的幾百米，甚至幾公里；另外整個 Zigbee 網(wǎng)絡還可以與現(xiàn)有的其它的各種網(wǎng)絡連接。 鍵盤是由一組按壓式或觸摸式開關構成的陣列。 由上面的公式可見，當我們改變占空比 D = t1 / T 時，就可以得到不同的電機平均速度 Vd，從而達到調(diào)速的目的。 PWM 可以應用在許多方面，比如：電機調(diào)速、溫度控制、壓力控制等等。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。另外，該引腳被略微拉高。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 ： T1，計時計數(shù)器 1輸入。 ： TXD，串行通信輸出。 PORT1（ ～ ）： 端口 1 也是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動 4 個 LS TTL負載，同樣地若將端口 1的輸出設為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。如果當EA 引腳為低電平時（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲器）， P0就以多工方式提供地址總線（ A0～ A7）及數(shù)據(jù)總線（ D0～ D7）。 PSEN： 此為 Program Store Enable的縮寫，其意為程序儲存啟用，當 8051 被設成為讀取外部程序代碼工作模式時（ EA=0），會送出此信號以便取得程序代碼，通常這支腳是接到EPROM 的 OE 腳。 ALE/PROG： ALE 是英文 Address Latch Enable的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號。 EA/Vpp： EA為英文 External Access的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動作，也就是說當此引腳接低電平后，系統(tǒng)會取用外部的程序代碼（存于外部 EPROM 中）來執(zhí)行智能儀器綜合設計用紙 10 程序。 VSS： 電源地端。增量型算法得出的是控制量的增量，例如閥門控制中，只輸出閥門開度的變化部分，誤動作影響小，必要時通過邏輯判斷限制或禁止本次輸出，不會嚴重影響系統(tǒng)的工作。 數(shù)字 PID 就是把現(xiàn)場的控制變量的模擬信號和對現(xiàn)場受控變量的輸出信號均轉換成了數(shù)字信號， PID 的實現(xiàn)也是通過數(shù)字信號的設定來完成的。 PWM 信號的產(chǎn)生與放大就是 在 PWM 驅動控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個固定的頻率來接通和斷開電源，并且根據(jù)需要改變一個周期內(nèi) “ 接通 ” 和 “ 斷開 ” 時間的長短。 轉速監(jiān)測與反饋系統(tǒng)的分析：以往我們會使用測速發(fā)電機來進行轉速的測量與分析，把輸入的機械轉速變換為電壓信號輸出，并要求輸出的電壓信號與轉速成正比，分為直流與交流兩種。通過改變直流電機電樞上電壓的 “ 占空比 ” 來改變平均電壓的大小，從而控制電動機的轉速。 本實驗還利用了 Labview 設計上位機來 對直流電機的轉速進行測量 ，并在 Labview 的前面板顯示出轉速，再通過 Labview 的串口通信反饋給單片機，然后利用數(shù)字 PID 算法調(diào)節(jié)轉速，通過 Labview 實時檢測轉速大小。軟件部分采用 C語言進行程序設計，其優(yōu)點為：可移植性強、算法容易實現(xiàn)、修改及調(diào)試方便、易讀等。 本 次設計主要研究的是 PID 控制技術在運動控制領域中的應用，縱所周知運動控制系統(tǒng)最主要的控制對象是電機，在不同的生產(chǎn)過程中，電機的運行狀態(tài)要滿足生產(chǎn)要求，其中電機速度的控制在占有至關重要的作用，因此本次設計主要是利用 PID 控制技術對直流電機轉速的控制。雖然隨著電力技術的發(fā)展，特別是在大功率電力電子器件問世 以后，直流電機拖動將有逐步被交流電機拖動所取代的趨勢，但在中、小功率場合，常采用永磁直流電動機。近年來，交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快，然而直流拖動系統(tǒng)無論是在理論上還是在實踐上都比較成熟，并且從反饋閉環(huán)控制的角度來看，它又是交流拖動控制系統(tǒng)的基礎，所以直流調(diào)速系統(tǒng)在生活中有著舉足輕重的作用。因此，本課題的研究具有很好的實際意義。因此該系統(tǒng)在硬件方面包括：電源模塊、電機驅動模 塊、控制模塊、速度檢測模塊、人機交互模塊。數(shù)字 PID 不僅能夠實現(xiàn) 模擬PID 所完成的控制任務，而且具備控制算法靈活、可靠性高等優(yōu)點，應用面越來越廣。在 PWM驅動控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一 個固定的頻率來接通和斷開電源，并根據(jù)需要改變一個周期內(nèi) “ 接通 ” 和 “ 斷開 ” 時間的長短。 本實驗主要運用的是脈沖觸發(fā)（也就是上升沿觸發(fā)中斷） 系統(tǒng)控制方案的分析：本直流電機調(diào)速系統(tǒng)以單片機系統(tǒng)為依托，根據(jù) PWM 調(diào)速的基本原理，以直流電機電樞上電壓的占空比來改變平均電壓的大小，從而控制電動機的轉速為依據(jù)，實現(xiàn)對 直流電動機的平滑調(diào)速，并通過單片機控制速度的變化。完成了與單片機的數(shù)據(jù)交換后，就能在 Labview的前面板實時監(jiān)測轉速，用上位機監(jiān)測到的數(shù)據(jù)反饋給 MCU,用 模擬 PWM，進而通過位置型 PID進行調(diào)整，將數(shù)據(jù)傳輸給轉動源，實現(xiàn)調(diào)整轉速的功能。 模擬 PID 就是在現(xiàn)場安裝的利用 DDZII 或者 DDZIII 型表再加上其他氣動儀表的模塊，對現(xiàn)場控制變量的模擬信號利用旋鈕或撥盤對 PID 的三個值進行設定對或者手動控制輸出的系統(tǒng)，其信號均為模擬信號。增量型 PID 不需要做累加，控制量增量的確定僅與最近幾次誤差采樣值有關，計算誤差或計算精度問題對控制量的計算影響較小，而位置型算法要用到過去的誤差累加值，容易產(chǎn)生大的累加誤差。 （一）、 AT89S52 主要功能列舉如下： 擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash 晶片內(nèi)部具時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz） 內(nèi)部程序存儲器（ ROM）為 8KB 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）為 256字節(jié) 32 個可編程 I/O 口