【正文】 和振蕩電路組成。AT89系列單片機(jī)有標(biāo)準(zhǔn)型的AT89C系 列和高檔型的AT89S系列。中央處理器89C51的中央處理器由運(yùn)算器和控制邏輯機(jī)構(gòu)構(gòu)成，其中包括若干特殊功能存儲器（SFR）算術(shù)邏輯 單元ALU能對數(shù)據(jù)進(jìn)行加、減、乘、除等算術(shù)運(yùn)算；“與”、“或”、“異或”等邏輯運(yùn)算以及位操作 運(yùn)算。單片機(jī)是程序控制式計算機(jī)，即它的運(yùn)行過程是在程序控制下逐條執(zhí) 行程序指令的過程：從程序存儲器中取出指令送指令存儲器IR，然后指令譯碼器ID進(jìn)行譯碼，譯碼產(chǎn)生一系列符合定時要求的微操作信號，用以控制單片機(jī)的各部分動作。這種結(jié)構(gòu)與通用微機(jī)的存儲器結(jié)構(gòu)不同，一般微機(jī)只有一個存儲器邏輯空間，可隨意安排ROM或RAM，訪存時用同一種指令，這種結(jié)構(gòu)稱為普 林斯頓型。也就是最多可以 在外部擴(kuò)展2*64KB存儲器。當(dāng)EA接低電平時，CPU只從片外ROM取指令。對 于89C51安排了21個特殊功能寄存器， 每個寄存器為8位，所以實際上128個字節(jié) 并沒有全部利用。定時器/計 數(shù)器：TMOD，TCON，T0，T1（分別由兩個8位寄存器TL0和THO，TL1和TH1組 成） AT89C51系列引腳功能AT89C51有40引腳雙列直插（DIP）形式。XTAL1——輸入到振蕩器的反向放大器。P0口——8位、漏極開路的雙向I/O口。P1口——8位、準(zhǔn)雙向I/O口。這時，讀兩個特殊輸入引腳的輸出鎖存器應(yīng)由程序置1。P2口可以驅(qū)動4個LSTTL負(fù)載。P3口可以輸入/輸出4個LSTTL負(fù)載?！狪NT1外部中斷1，輸入?！猂D低電平有效，輸出，片外存儲器讀選通。EA/Vpp——片外程序存儲器訪問允許信號，低電平有效。ALE以1/6的振蕩頻率穩(wěn)定速率輸出，可用作對外輸出的時鐘或用于定時。輸出：PSEN——片外程序存儲器選通信號，低電平有效。51系列共有4個8位的并行I/O口，分別記作P0、PPP3每個口都包含一個鎖存器、一個輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器。51系列單片機(jī)的4個I/O口都是8位雙向口，這些口在結(jié)構(gòu)和特性上是基本相同的，但又各具特點。在單片機(jī)的T0、T1一個0到1的跳變，計數(shù)器增1，即為計數(shù)功能；在單片機(jī)內(nèi)部對機(jī)器周期或其分頻進(jìn)行計數(shù)，從而得到定時，這就是定時功能。定時器的定時時間與系統(tǒng)的振蕩頻率緊密相關(guān)，因為C51系列單片機(jī)的一個機(jī)器周期由12個振蕩脈沖組成，所以，計數(shù)頻率fc=fosc/12。新的計數(shù)值是在檢測到輸入引腳電平發(fā)生1到0的負(fù)跳變后，于下一個機(jī)器周期的S3P1期間裝入計數(shù)器中的，可見，檢測一個由1到0的負(fù)跳變需要兩個機(jī)器周期，所以，最高檢測頻率為振蕩頻率的1/24。實時控制、故障自動處理、單片機(jī)與外圍設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳送往往采用中斷系統(tǒng)。5個中斷源的排列順序由中斷優(yōu)先級控制寄存器IP和順序查詢邏輯電路共同決定，5個中斷源分別對應(yīng)5個固定的中斷入口地址。 其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強(qiáng)。由于8255可編程,所以必須具有邏輯控制部分，因而8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為3個部分：與CPU連接部分、與外設(shè)連接部分、控制部分。/CS=1時,8255無法與CPU做數(shù)據(jù)傳輸. 　　RD:讀信號線，當(dāng)這個輸入引腳為低電平時,即/RD=0且/CS=0時,允許8255通過數(shù) 據(jù)總線向CPU發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，即CPU從8255讀取信息或數(shù)據(jù)。 　　PB0～PB7:端口B輸入輸出線，一個8位的I/O鎖存器， 一個8位的輸入輸出緩沖器。 　　A0,A1:地址選擇線,用來選擇8255的PA口,PB口,PC口和控制寄存器. 　　當(dāng)A0=0,A1=0時,PA口被選擇。它的優(yōu)點是可以進(jìn)行相對于自由空間的絕對振動的測量。 ZCC202 4(5)～50030～1500靈敏度（mv/cm/s)200、600270、600270失真系數(shù) 2mm永磁鐵產(chǎn)生一個恒定的磁場，當(dāng)置于磁場中的線圈做直線運(yùn)動，這時，線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為 （43）式中： B為磁場的感應(yīng)強(qiáng)度 L為單匝線圈的有效長度 V為線圈于磁場的相對運(yùn)動速度為線圈運(yùn)動方向與磁場方向的夾角當(dāng)線圈運(yùn)動方向與磁場方向垂直時，則 （44）在特殊情況下，當(dāng)時，可以得到： （45） 放大電路為了更好的提取振動信號，設(shè)置了壓控電壓二階帶通濾波器和信號放大電路。RRC2構(gòu)成交流負(fù)反饋電路，C1是高頻補(bǔ)償電容。主要特點： 低輸入失調(diào)電壓：75uV(最大) 低失調(diào)電壓溫漂：℃(最大) 低失調(diào)電壓時漂：(最大) 低噪聲： PP(最大)可以突出有用頻率的信號，衰減無用頻率的信號，抑制干擾和噪聲，以達(dá)到提高信噪比或選頻的目的，因而有源濾波器被廣泛應(yīng)用于通信、測量及控 制技術(shù)中的小信號處理。Q值越大，通帶放大倍數(shù)數(shù)值越大，頻帶越窄，選頻特性越好。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。 ADC0809引腳結(jié)構(gòu) 圖48 ADC0809引腳圖圖48為ADC0809引腳圖，下面我們進(jìn)行說明：IN0－IN7：8條模擬量輸入通道 ADC0809對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是0－5V，若信號太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。通道選擇表如下所示。當(dāng)EOC為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。 CLK為時鐘輸入信號線。 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C端口上。 在本次設(shè)計中，使用的是反射型光電傳感器，主要用來得到轉(zhuǎn)速信號，用于控制采樣和測量轉(zhuǎn)速。如LED1發(fā)光射到轉(zhuǎn)子暗處，反射光極弱，3DU電流小，在R2上電壓將減小；VaVb則Vf為低電平。圖410 光電傳感器電路圖光電信號處理器即光電信號整理電路，在使用過程中，發(fā)現(xiàn)所用的光電傳感器的輸出信號很不穩(wěn)定，為此，設(shè)計光電整形電路。R4起穩(wěn)定輸出波形作用。 執(zhí)行電路下圖為本次設(shè)計的執(zhí)行電路：圖413 執(zhí)行電路圖圖413使用的芯片L298N。的邏輯圖與上面相同。表43 L298N功能模塊運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)0XX停止110正轉(zhuǎn)101反轉(zhuǎn)111剎停100停止 電機(jī)的選擇本設(shè)計使用的永磁直流電機(jī)是由北京勇光高特微電機(jī)有限公司生產(chǎn)的90SY80_170型電機(jī)。表44 永磁直流電機(jī)的性能參數(shù)型號指標(biāo)額定電壓（V）額定電流（A）輸出功率（W）額定轉(zhuǎn)矩（）額定轉(zhuǎn)速（r/min）效率90SY80_170DC2201170260078%適用條件環(huán)境溫度－20℃～60℃；所以常用控制方法是改變電樞端電壓調(diào)速的電樞電壓控制法。具有消隱、閃爍、左移、右移、段尋址等多種控制指令，在儀器儀表，工業(yè)控制器，控制面板等方面的應(yīng)用極為廣泛。下面的程序采用中斷1方式，完成以下功能：當(dāng)有鍵按下時，讀取按鍵的代碼并轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制數(shù)，送回HD7279A控制的數(shù)碼管進(jìn)行顯示，同時將前面的內(nèi)容左移。當(dāng)片選信號變?yōu)榈碗娖胶螅珼ATA引腳的數(shù)據(jù)在CLK引腳的上升沿被寫入HD7279A的緩沖寄存器。 通過光電傳感器經(jīng)過自己設(shè)計的光電信號處理獲得光電信號，用兩種信號完成對平衡頭執(zhí)行方式的驅(qū)動要求。測量關(guān)心的變量，與期望值相比較，用這個誤差糾正調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的響應(yīng)?！　ID控制器由比例單元（P）、積分單元（I）和微分單元（D）組成。經(jīng)?？吹接嘘P(guān)PID調(diào)節(jié)問題書籍，那么PID調(diào)節(jié)的實質(zhì)是什么？通俗的概念是什么？我們通過圖51進(jìn)行分析。為了保證系統(tǒng)的精度，就要求系統(tǒng)有很高的放大系數(shù)，然而放大系數(shù)一高，又會造成系統(tǒng) 不穩(wěn)定，甚至系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩。這種“校正網(wǎng)絡(luò)”，有很 多方法完成，其中就有PID方法。雖然很多工業(yè)過程是非線性或時變的，但通過對其簡化可以變成基本線性和動態(tài)特性不隨時間變化的系統(tǒng)，這樣PID就可控制了?！　〉谌琍ID控制器在實踐中也不斷的得到改進(jìn)，下面兩個改進(jìn)的例子。現(xiàn)在，自動整定或自身整定的PID控制器已是商業(yè)單回路 控制器和分散控制系統(tǒng)的一個標(biāo)準(zhǔn)?！　∪绻哉ㄊ腔诳刂坡傻模?jīng)常難以把由負(fù)載干擾引起的影響和過程動態(tài)特性變化引起的影響區(qū)分開來，因此受到干擾的影響控制器會產(chǎn)生超調(diào)，產(chǎn)生一個不 必要的自適應(yīng)轉(zhuǎn)換。 PID控制算法PID控制器是一種線性控制器，它將給定值與實際輸出值的偏差的比例、積分和微分進(jìn)行線性組合，形成控制量輸出，如圖52所示。圖53為比例積分微分控制器的階躍響應(yīng)曲線。對于PID控制器，在階躍信號作用下，首先產(chǎn)生一個比例——微分作用，使控制作用增強(qiáng)，再加入積分作用，直到消除靜差。但過大，會使系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定。為了便于計算機(jī)編寫程序，將式（56）化成差分方程為 （57）式中，是數(shù)字PID控制器的輸入，為第個采樣時刻的偏差值；是第個采樣時刻數(shù)字PID控制器的輸出。對數(shù)字PID位置式取增量，即數(shù)字控制器輸出的是相鄰兩次采樣時刻所計算的位置值之差： （58）由于式（58）得出的是數(shù)字PID控制器輸出控制量的增量值，因此，稱之為數(shù)字PID控制算法的增量式。而在增量式中由于消去了積分項，從而可消除控制器的積分飽和，在精度不足時，計算誤差對控制量的影響較小，容易取得較好的控制效果（只存三個偏差值即可）。但是增量式的積分截斷效應(yīng)較大，有靜態(tài)誤差，且溢出的影響較大。理論計算法要求必須知道各個環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，計算比較復(fù)雜，實際系統(tǒng)很難滿足要求，工程上一般不采用此方法。表51擴(kuò)充響應(yīng)曲線法整定參數(shù)表控制度控制規(guī)律TKpTiTdPI—PIDPI—PIDPI—PIDPI t—PID本章小結(jié) 在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，按偏差信號的比例、積分和微分控制的控制為PID控制。完成了軟件設(shè)計部分。提出了不平衡量的算法；3. 設(shè)計了雙配重固定半徑的極坐標(biāo)式機(jī)械平衡頭，這種平衡頭的機(jī)械結(jié)構(gòu)可靠，平衡精度高，控制簡單，可以滿足磨床砂輪動衡的精度要求；4. 設(shè)計了應(yīng)用電源，可以由220V電壓變壓成正負(fù)5V和正12V電壓作為需要的電壓源；參考文獻(xiàn)1 馬海濤，尤文，賈文超，一種基于重塊平衡原理的砂動平衡系統(tǒng)建模方法[J].長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報 （自然科學(xué)版），：21232 尤文，馬海濤，賈文超，砂輪動平衡測控系統(tǒng)的建模與分析[J].計算機(jī)測量與控制，（8）3 楊曉紅，陳兆豐，尤文，賈文超，不平衡信號的精密譜分析及其在砂輪動平衡測控儀中的應(yīng)用[J].長春理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），4 胡漢才，單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，20035 李勇，劉永光，須根發(fā)等，自動平衡頭供電特性研究[J].1998：1041066 秦曾煌，電工學(xué)（第五版）[M].高等教育出版社，20017 馬浩，賈慶軒，轉(zhuǎn)子動平衡理論分析[J].機(jī)械工程學(xué)報，：138 歐陽紅兵，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在線動平衡綜述與展望[J].機(jī)械工程學(xué)報，（4）9 華成英，童詩白，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）[M].高等教育出版社，200610 閻石，數(shù)字電子技術(shù)[M].高等教育出版社，200411 汪建中，磨床砂輪動平衡的原理與應(yīng)用[J].常州工學(xué)院學(xué)報，12 曲磊，韓順杰，王蔚，基于時間最優(yōu)控制的砂動平衡測控系統(tǒng)的研究[J].氣象水文海洋儀器，200613 李長河，原所先，修世超，蔡光起，超高速磨削中的砂輪自動平衡技術(shù)[J].機(jī)械加工與自動化，：293114 韓繼光，王貴成，精密磨床的砂輪自動平衡系統(tǒng)[J].徐州師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），：656815 丁敘生，一種快速靜平衡砂輪的方法[J].制造、材料，：404116 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