【正文】 ，因此可以防止或消除坯殼與結(jié)晶器內(nèi)壁間的粘結(jié)，并對被拉裂的坯殼起到愈合作用。隨著高速鑄機(jī)的開發(fā)，拉坯速度越來越快，結(jié)晶器上振時與鑄坯間的相對運(yùn)動速度越來越大，特別是結(jié)晶器應(yīng)用高頻振動后此速度更大。圖12 正弦與非正弦振動示意圖與正弦振動相比，非正弦振動具有以下特點(diǎn)：①在正滑動時間里結(jié)晶器振動速度與拉坯速度之差減小?！CS12單片機(jī) 微處理器與嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展從20世紀(jì)70年代起，VLSI(very large scale integrated circuits)技術(shù)，即超大規(guī)模集成電路技術(shù)的運(yùn)用使得我們可以將整個中央處理器集成在一個芯片上。同4004一樣，8008也是為專門用途而設(shè)計的嵌入式微處理器。同時期微處理器的同類產(chǎn)品還有Motorola公司的M6800、Zilog公司的Z80、Intel公司的8085等。在通用微處理器的基礎(chǔ)上，將輸入/輸出(I/O)接口電路，時鐘電路、定時器/計數(shù)器以及一定容量的存儲器等部件集成在同一芯片上，再加上必要的外圍器件，如晶體振蕩器就構(gòu)成了一個較為完整的計算機(jī)硬件系統(tǒng)。在2001年中國單片機(jī)學(xué)會召開的年會上，才把單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)聯(lián)系在一起。伴隨著微處理器的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)至今已經(jīng)有30多年的歷史，它大致經(jīng)歷了以下4個階段：第一階段是以4位到8位單片機(jī)為核心的可編程控制系統(tǒng)，同時具有檢測、伺服、指示設(shè)備相配合的功能。這一階段系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是CPU種類繁多、通用性較弱、系統(tǒng)的開銷小、操作系統(tǒng)的兼容性和擴(kuò)展性較低、應(yīng)用軟件較為專業(yè)、用戶界面不夠友好以及網(wǎng)絡(luò)功能較弱。第四階段是以基于Internet接入為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)，這是一個正在迅速發(fā)展的階段。MC9S12有多個系列幾十個品種，而且仍然在不斷發(fā)展之中。片內(nèi)資源包括8KB RAM、128KB FLASH、2KB EEPROM。(2) VDDX和VSSX： I/O電源和接地引腳，提供I/O驅(qū)動。(4) VRH和VRL：AD轉(zhuǎn)換器的參考電壓輸入引腳，其精度和穩(wěn)定性直接影響轉(zhuǎn)換結(jié)果，因此這路電源要求品質(zhì)較高，不能受數(shù)字部分的影響，因為功率較小，單獨(dú)供電既經(jīng)濟(jì)又容易實現(xiàn)。(6) VDDPLL和VSSPLL： 振蕩器和鎖相環(huán)供電引腳。該引腳拉高則使能內(nèi)部電壓調(diào)整器，該引腳拉低則禁止內(nèi)部電壓調(diào)整器。EXTAL既可接晶振，也可接COMS兼容的時鐘信號信號，驅(qū)動內(nèi)部時鐘產(chǎn)生電路，器件中所有時鐘信號都源于該引腳輸入的時鐘。(3) ： 低有效的雙向控制復(fù)位引腳。內(nèi)部復(fù)位首先將該引腳拉低并保持131134個系統(tǒng)時鐘周期然后釋放該引腳，再過64個系統(tǒng)時鐘周期采樣該引腳電平，如果該引腳回到了高電平，說明復(fù)位是由時鐘監(jiān)視器或COP看門狗電路引起的，CPU將取得時鐘監(jiān)視器或COP看門狗的復(fù)位向量；如果該引腳仍然是低電平，就確定為外部復(fù)位，將取得外部復(fù)位的向量。(5) PE0()： 該不可屏蔽外部中斷引腳提供了一種復(fù)位初始化后申請非屏蔽中斷的手段。該中斷申請經(jīng)常用于系統(tǒng)掉電、硬件故障等場合。復(fù)位后所有I/O引腳默認(rèn)設(shè)置為通用I/O輸入，當(dāng)專用子系統(tǒng)激活后，自動變?yōu)閷Ｓ霉δ?。輸入可?nèi)部上拉，輸出具有降低功率驅(qū)動功能，但PEPE0固定為輸入。（4）K口擴(kuò)展方式下外部總線的擴(kuò)展地址線、地址片選輸出或通用I/O，復(fù)位后為通用I/O引腳。（6）P口SPI、脈寬調(diào)制輸出、I/O中斷或通用I/O。（8）M口I/O與CAN、BDLC共享，復(fù)位后為通用I/O引腳。（10）H口I/O與I/O中斷共享，復(fù)位后為通用I/O引腳。輸入捕捉/輸出比較與PWM：具有8通道的輸入捕捉/輸出比較，還具有８個可編程PWM通道，可配置成８通道８位或４通道16位PWM，其每個通道的周期和占空比均可通過編程獨(dú)立設(shè)置。MC9S12DG128上面帶有一個串行接口，可以通過串口驅(qū)動電路的RS232電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232將TTL電平轉(zhuǎn)換成RS232電平，然后通過9芯串行電纜和PC機(jī)進(jìn)行通信。為標(biāo)識系統(tǒng)通電與否，可以增加一個電源指示燈。３．復(fù)位電路HCS12系列MCU共有四種事件可以觸發(fā)系統(tǒng)復(fù)位。（3）計算機(jī)工作正常（Computer Operating Properly，COP）COP系統(tǒng)包含一個用戶設(shè)置的倒計數(shù)定時器。（4）時鐘監(jiān)控復(fù)位：當(dāng)系統(tǒng)時鐘頻率低于某個預(yù)設(shè)值時或停止時，將觸發(fā)時鐘監(jiān)控復(fù)位。對于最小系統(tǒng)的復(fù)位電路的基本功能是系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號和在系統(tǒng)運(yùn)行不正常時提供手動復(fù)位信號。S12微控制器系統(tǒng)時鐘范圍較廣，實際可以高達(dá)到40MHz。需要外接電源的稱為有源晶振。5． BDM接口電路背景調(diào)試模式(BDM)是由Freescale半導(dǎo)體公司自定義的片上調(diào)試規(guī)范。 PID控制的運(yùn)算規(guī)律和構(gòu)成　PID控制的原理和特點(diǎn) 在工程實際中，比例、積分、微分控制，即PID控制作為連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)最成熟，應(yīng)用最廣泛的一種控制方式，其控制的實質(zhì)就是根據(jù)輸入輸出的偏差值，按比例、積分、微分的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果用以控制輸出。在單回路控制系統(tǒng)中，由于擾動作用使被控變量偏離給定值，從而產(chǎn)生偏差e(t)=r(t)y(t) 式中e(t)為偏差，r(t)為輸入值，y(t)測量值。圖中，r(t)是給定值，y(t)是系統(tǒng)的實際輸出值，偏差e(t)=r(t)y(t)。其控制器的輸出與誤差信號成比例關(guān)系，也是唯一能復(fù)原輸入信號的控制規(guī)律。控制作用的強(qiáng)弱取決于比例系數(shù)Kp，比例系數(shù)Kp越大，控制作用越強(qiáng)，則過度過程越快，控制過程的靜態(tài)偏差也就越?。坏荎p越大，也越容易產(chǎn)生振蕩，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。只有在偏差e(t)＝0時，它的輸出才能是一個常數(shù)。因此，控制系統(tǒng)中積分項是不能單獨(dú)使用的，而是與比例作用組合起來構(gòu)成PI控制器。在階躍信號加入的瞬間，輸出突跳到某一值，這是比例作用的輸出()；以后隨時間不斷增加，為積分作用的輸出()。微分作用是根據(jù)偏差變化速度進(jìn)行控制的，即使e(t)很小，只要出現(xiàn)變化趨勢，就有控制作用輸出，因此有超前控制之稱?！ID算法的數(shù)字化在模擬系統(tǒng)中，其過程控制方式就是將被測參數(shù)，如溫度、壓力、流量、成分、液位等，由傳感器轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號送入調(diào)節(jié)器中與給定值進(jìn)行比較，然后把運(yùn)算得到的差值經(jīng)PID運(yùn)算后送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，改變進(jìn)給量以達(dá)到自動調(diào)節(jié)的目的。并通過模擬量輸入通道將模擬量變成數(shù)字量。 ：第(K1)次采樣時的偏差值。用微型機(jī)實現(xiàn)位置式和增量式控制算式的原理如圖19所示。對應(yīng)閥門實際位置的控制量，目前采用較多的是利用算式P(k)=P(k1)十△P(k)通過軟件來完成。位置式控制算法中，由手動自動切換時，必須首先使計算機(jī)的輸出值等于閥門開度，才能保證無擾動切換，這將給程序設(shè)計帶來困難。綜上可以得出，在計算機(jī)系統(tǒng)中一般都采用增量式PID控制算法，而不使用位置式PID控制算法。總體設(shè)計框圖如圖21所示。PID調(diào)節(jié)器可由硬件或軟件來實現(xiàn)。方案2：由軟件實現(xiàn)。經(jīng)反復(fù)比較及實際應(yīng)用要求，最終選擇方案2。由硬件邏輯電路完成必要的鍵識別工作與可靠性措施。非編碼鍵盤：靠軟件識別的稱為非編碼鍵盤。這種方式實現(xiàn)簡單，因為占用I/O資源較多，一般在鍵的數(shù)量較少的時候采用。兩種鍵盤示意圖如圖22所示。圖22 鍵盤示圖輪詢方式相對中斷方式而言，要消耗資系統(tǒng)資源，但是不需要占用系統(tǒng)的中斷資源，在如果采用標(biāo)志位檢測方式，對系統(tǒng)的性能影響很小。人機(jī)接口包括串行口發(fā)送和鍵盤掃描，PID算法實現(xiàn)系統(tǒng)的PID控制。鍵盤程序主要實現(xiàn)PID參數(shù)的設(shè)置，串行口發(fā)送PID運(yùn)算的輸出量和PID參數(shù)設(shè)置時的按鍵提示，PWM進(jìn)行驅(qū)動蜂鳴器，當(dāng)有鍵按下時，蜂鳴器發(fā)聲用于按鍵提示。增量式PID控制算法對D/A轉(zhuǎn)換器輸入數(shù)據(jù)和A/D轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行增量式PID運(yùn)算。在基于增量式PID控制的基礎(chǔ)上，由積分分離式PID控制的算式可以得到積分分離式PID的程序流程如圖33所示。死區(qū)B是一個可調(diào)的參數(shù)，B值太小使調(diào)節(jié)動作過于頻繁，不能達(dá)到穩(wěn)定被調(diào)對象的目的。圖36　PID控制流程 鍵盤功能模塊本系統(tǒng)鍵盤設(shè)計了五個鍵，分別為功能鍵，參數(shù)選擇鍵，+號鍵，—號鍵，確認(rèn)鍵。鍵盤程序通過判斷標(biāo)志位，當(dāng)為1時清除標(biāo)志位并進(jìn)行鍵盤掃描，如果有鍵按下就執(zhí)行相應(yīng)功能。鍵盤功能實現(xiàn)第二子模塊實現(xiàn)PID調(diào)整參數(shù)的選擇。當(dāng)PID設(shè)置鍵按下標(biāo)志位和PID參數(shù)選擇鍵按下標(biāo)志位都為1時，進(jìn)入第三部分子模塊，實現(xiàn)PID參數(shù)的改變，程序流程圖如圖39所示。波特率是串行通信中，傳輸速率是每秒鐘傳送的位數(shù)（bit／s），1波特=1位／秒。根據(jù)結(jié)晶器振動控制要求，設(shè)置SCI0CR2的值為0x0c，設(shè)置SCI0CR1的值為0x0。對于串口字符串發(fā)送程序，只要把字符串一位一位的發(fā)送即可。定時器在應(yīng)用之前必須先進(jìn)行初始化。即定時器每1ms產(chǎn)生一次中斷，計數(shù)器每次中斷進(jìn)行計數(shù)，當(dāng)計數(shù)10次時，鍵盤掃描標(biāo)志位取1，即每100ms掃描一次鍵盤。但是數(shù)字調(diào)節(jié)器除的整定除和自身的參數(shù)有關(guān)外，還與外部采樣周期T有關(guān)。因此，采樣周期T也必須綜合考慮。 常用的PID整定方法有試湊法和擴(kuò)充臨界比例度法。設(shè)定PID的比例增益Kp為當(dāng)前值的60%~70%，比例增益Kp調(diào)試完成。若要設(shè)定，與確定Ｋp和的方法相同，取不振蕩時的30%。其整定步驟如下：1）選擇合適的采樣周期。對于模擬系統(tǒng)，其誤差平方積分可由紙上計算?！〕绦蜻\(yùn)行結(jié)果在開發(fā)板上進(jìn)行程序調(diào)試時，由于沒有實際調(diào)試環(huán)境，修改了程序設(shè)置，虛擬了波形發(fā)生器產(chǎn)生的20個數(shù)組和結(jié)晶器振動的20個數(shù)組，來查看運(yùn)行結(jié)果以及測試各按鍵功能。圖41　程序開始運(yùn)行截圖第五章　總結(jié)到目前為止，基本完成了畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容。網(wǎng)上大部分是英文資料，看英文資料進(jìn)度慢，于是買了幾本相關(guān)的書。軟件的編寫，不僅涉及到PID的算法，還涉及到硬件電路。程序運(yùn)行成功后，由于沒有實際調(diào)試環(huán)境，沒有對PID參數(shù)進(jìn)行整定，只能通過串口觀察程序運(yùn)行情況，實在可惜。 //接口數(shù)組設(shè)定值int F_DATA[20]={2,10,90,108,17,161,5,143,142,21,10,9,84,77,67,54,41,13,20,11}。float Du=。//鍵盤檢查標(biāo)志char pid_choose。 //商定目標(biāo)值 float Proportion。 //上次誤差 float Preerr。 float death。 //本次誤差Err=E(k) if(Err) { Perr=ErrpPreerr。 pPreerr=Err。 return Du。 pPre2err=pPreerr。 if(Du) //min Du=。 = 0。 = 。 SCI0CR1 = 0。) { while(!(SCI0SR1amp。 } if (text == 39。 SCI0DRL = 0x09。 // wait for output buffer empty // SCI0DRH = 0。 } void SciPID(float t){ //int k。 } //t=t*+ 。 ge=((t(100*qian)(10*bai)(si))+)*10。 ge=ge+0x30。 SciTx(0x2e)。//選定與分頻系數(shù)為8，時基：1/(8M/8)=1us ,TCRE置位，輸出比較相等時，定時器復(fù)位 TC7= 50000。 if (ms1) ms=1。jj2670。 //對clock SA 進(jìn)行2*PWMSCLA=4分頻；pwm clock=clockA/4=125KHz。 PWMPOL_PPOL1=0。 PWME_PWME1 = 0。 Dly_ms(100)。 } /**************************************************************//*MAIN主函數(shù)*//**************************************************************/void main(void) { /* put your own code here */ DDRH=0x00。 =5。 pid_set = 1。 EnableInterrupts。 =S_DATA[i]。 i++。 //print_str(\nRout is )。 //SciPID()。 //SciPID()。 //SciPID()。 if(set==0) //如果set鍵按下 通過標(biāo)志位確定程序入口 { Dly_ms(10)。 if(flag==0) print_str(\nchoose is unable\n)。 SciPID()。 SciPID()。 SciPID()。 //SciPID()。 SciPID(Rout)。 if(flagamp。 print_str(\n*******************pid_set_choose )。 if(pid_choose==1) print_str(do you want change I?)。 i