【正文】 .......................................................26 D/A 轉(zhuǎn)換流程圖 ................................................................................................................26 本章小結(jié) ...................................................................................................................................27 第五章 系統(tǒng)仿真調(diào)試 .............................................................................................. 28 仿真軟件介紹 ...........................................................................................................................28 功能特點(diǎn) ............................................................................................................................28 功能模塊 ............................................................................................................................28 仿真步驟 ...................................................................................................................................30 結(jié) 論 ...................................................................................................................... 31 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................. 32 致 謝 ...................................................................................................................... 33 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 前 言 直流電流源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一 ,廣泛應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域。通過 4 位鍵盤輸入給定值，由 D/A 轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，經(jīng) D/A 輸出電壓作為恒流源的參考電壓，以 LM 作為電壓跟隨器，利用晶體管平坦的輸出特性得到恒定的電流輸出，最后用中文液晶顯示輸出。 本文在參考傳統(tǒng)電流源以及普通數(shù)控電流源的基礎(chǔ)上，在充分考慮性價比的同時極大地提高了數(shù)控電流源的準(zhǔn)確性，通過軟件修正以后在使用普通元件的 情況下數(shù)控電流源的性能也達(dá)到了比較高的水平。從外部看，就是 Ro=∞。在一般恒流電路中大多采用電流負(fù)反饋來恒定電流 負(fù)反饋的作用就是 “使之穩(wěn)定 ”。衡量 “接近 ”程度的指標(biāo)就是輸出電阻 R 遠(yuǎn)大于零。首先從精度上來看傳統(tǒng)電流源的調(diào)整大多采用旋轉(zhuǎn)電位器的方式，在調(diào)整時電流值主要從電位器的刻度讀出，容易產(chǎn)生讀數(shù)誤差。普通電流源往往是用電位器進(jìn)行調(diào)節(jié) , 輸出電流值無法實(shí)現(xiàn)精確步進(jìn)。 (2)輸出電流值可精確預(yù)置 ,最小步進(jìn)為 1mA, 輸出電流范圍為 20～ 2021 mA。 4 完成電路調(diào)試及軟件調(diào)試工作 。所以，這設(shè)計(jì)不能做到盡善盡美，需要老師和同學(xué)們多提出寶貴的意見。 目前 MSP430 系列有 OPT 型、 FLASH 型和 ROM 型三種類型的器件，這些器件的開發(fā)手段不同。 MSP430F2274 單片機(jī)基本特性 非常低的工作電源電壓范圍： 。 極短的喚醒時間，典型時間為 1us。 強(qiáng)大的時鐘模塊：低速晶體振蕩器，高速晶體振蕩器， DCO 振蕩器。 具有 3 個捕捉 /比較寄存器的 16 位定時／計(jì)數(shù)器 Timer_A 和 Timer_B 以及看門狗定時器（ Watchdog Timer）。 內(nèi)帶 10 位 200kbps 速度的 ADC 模塊。只需要通過 3 根串行總線就可以完成 10 位數(shù)據(jù)的串行輸入，易于和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的微處理器或微控制器（單片機(jī)）接口，適用于電池供電的測試儀表、移動電話 ，也適用于數(shù)字失調(diào)與增益調(diào)整以及工業(yè)控制場合。 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 圖 引腳排列 Pins arrangement 推薦工作條件： ● DDV ,～ ,通常取 5V； ● 高電平輸入電壓 :不得小于 ； ● 低電平輸入電壓 ,不得高于 ； ● 基準(zhǔn)輸入電壓 :2V～ (VDD2)，通常取 ； ● 負(fù)載電阻 :不得小于 2kΩ。注意，二進(jìn)制最高有效位被導(dǎo)前移入。在單片 TLC5615 工作時，只需要向 16 位移位寄存器按先后輸入 10 位有效位和低 2 位填充位， 2 位填充位數(shù)據(jù)任意，這是第一種方式，即 12 位數(shù)據(jù)序列。 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 圖 TLC5615 的時序圖 Sequence chart of TLC5615 ZLG7289A 芯片介紹 芯片簡介 ZLG7289A 是廣州周立功單片 機(jī)發(fā)展有限公司自行設(shè)計(jì)的，具有 SPI 串行接口功能的可同時驅(qū)動 8 位共陰數(shù)碼管（或 64 只獨(dú)立 LED）的智能顯示驅(qū)動芯片，該芯片同時還可連接多達(dá) 64 鍵的鍵盤矩陣，單片即可完成 LED 顯示、鍵盤接口的全部功能。 特點(diǎn)： ? 串行接口 ，無需外圍元件可直接驅(qū)動 LED ? 各位獨(dú)立控制譯碼 / 不譯碼及消隱和閃爍屬性 ? （循環(huán)）左移 /（循環(huán)）右移指令 ? 具有段尋址指令，方便控制獨(dú)立 LED ? 64 位鍵盤控制器，內(nèi)含去抖動電路 引腳說明 引腳說明，如表 所示： 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 表 引腳說明表 Pins explain table 引腳 名稱 說明 1， 2 VDD 正電源 3， 5 NC 懸空 4 VSS 接地 6 /CS 片選輸入端，此引腳為低電平時可向芯片發(fā)送指令及讀取鍵盤數(shù)據(jù) 7 CLK 同步時鐘輸入端，向 芯片發(fā)送數(shù)據(jù)及讀取鍵盤數(shù)據(jù)時，此引腳電平上升沿表示數(shù)據(jù)有效。此方案的優(yōu)點(diǎn)是電路簡單，缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大且存儲器存儲容量有限，在設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)編碼開關(guān)不穩(wěn)定，所以不宜采用。12V +5V。 圖 177。 由于要求 輸出的電流最大值為 2021mA,而且主要電流從它通過，所以要用大電容，本設(shè)計(jì)采用兩個 2200UF 50V的電容并聯(lián) (同時為了減小紋波系數(shù)本設(shè)計(jì)在兩個電容之間接入有源濾波電路 )，由于的 LM358 的耐壓值最大可達(dá)42V，所以 LM358 可以安全工作 。 ,又由于三極管的發(fā)射天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 極 139。 例如： VUi 2? 時， 但是在測試 Ui 對 Io 的控制比預(yù)期效果差，總是小于理論值。 LM358 主要功能是可以實(shí)現(xiàn) V/I 轉(zhuǎn)換。通過 對電阻 R9 兩端的電壓值進(jìn)行采樣，經(jīng)過運(yùn)算放大器送入 片內(nèi) A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 數(shù)碼管顯示電路圖如 圖 。 Protel 99SE 由兩大部分組成：電路原理圖設(shè)計(jì)（ Advanced Schematic）和多層印刷電路板設(shè)（ Advanced PCB）。 ? 豐富的原理圖元件庫和 PCB 封裝庫。 ? 良好的兼容性。它是人與計(jì)算 機(jī)之間交流信息的工具，分為機(jī)器語言、匯編語言和高級語言三類。機(jī)器語言中的每一條語句實(shí)際上是條二進(jìn)制形式的指令代碼，由操作碼和操作數(shù)兩部分組成。用匯編語言編寫的程序，稱為匯編語言程序。其缺點(diǎn)是使用匯編語言編程時，必須熟悉機(jī)器的指令系統(tǒng)、尋址方式、寄存器的設(shè)置和使用方式，且不同類型的機(jī)器不能移植。它是參照數(shù)學(xué)語言而設(shè)計(jì)的近似于日常會話的語言。 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 18 PID算法介紹 在過程控制中，按偏差的比例（ P）、積分（ I）和微分（ D）進(jìn)行控制的 PID 控制器（亦稱 PID 調(diào)節(jié)器）是應(yīng)用最為廣泛的一種自動控制器。 這三種 PID 算法雖然簡單，但各有特點(diǎn)，基本上能滿足一般控制的大多數(shù)要求。但如果被控量遠(yuǎn)未接近給定值，僅剛開始向給定值變化時，由于比例和積分反向，將會減慢控制過程。 糾正這種缺陷的方法是采用積累補(bǔ)償法，當(dāng)超出執(zhí)行機(jī)構(gòu)的執(zhí)行能力時，將其多余部分積累起來，而一旦可能時，再補(bǔ)充執(zhí)行。特別是對于溫度、成份等變化緩慢的過程，這一現(xiàn)象將更嚴(yán)重。 離散化公式： Δu(t) = q0e(t) + q1e(t1) + q2e(t2) 當(dāng) |e(t)|≤β 時 q0 = Kp(1+T/Ti+Td/T) q1 = Kp(1+2Td/T) q2 = Kp Td /T 當(dāng) |e(t)|＞ β時 q0 = Kp(1+Td/T) q1 = Kp(1+2Td/T) q2 = Kp Td /T u(t) = u(t1) + Δu(t) 注：各符號含義如下 u(t)…… 控制器的輸出值。 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 Td…… 微分時間常數(shù)。 如果實(shí)際實(shí)現(xiàn)的控制量為 U=U（上限值或下限值），則有效偏差可以逆推出，然后，由該值計(jì)算積分項(xiàng)。公式如下： 離散化公式： 參數(shù)說明同上 對于純滯后對象的補(bǔ) 償 控制點(diǎn)采用了 Smith 預(yù)測器，使控制對象與補(bǔ)償環(huán)節(jié)一起構(gòu)成一個簡單的慣性環(huán)節(jié)。Ｋ p 太小，又會使系統(tǒng)的動作緩慢。 (3) 微分控制Ｔｄ對系統(tǒng)性能的影響： 微分作用可以改善動態(tài)特性，Ｔｄ偏大時，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時間較短。即首先對問題進(jìn)行分析，明確要達(dá)到的工作目的、技術(shù)指標(biāo)等，然后確定算法， 再根據(jù)算法畫出工作流天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 程圖，然后按流程圖編寫源程序．經(jīng)上機(jī)調(diào)試、修改后最終確定源程序。它主要是用來放置用戶應(yīng)用程序代碼的。 4 個特殊寄存器和 12 個普通寄存器。當(dāng)執(zhí)行指令時， CPU 將自動修改 PC 的內(nèi)容，即每執(zhí)行一條指令 PC 增加一個量，這個量等于指令所含的字節(jié)數(shù)，以便使其保持的總是將要執(zhí)行的下一條指令的地址。 用來設(shè)置某些比特位來控制 CPU的行為或者通過某些位來反映 CPU的狀態(tài)。同時，功耗與時鐘也有一定的關(guān)系。在編寫大型程序的時候，程序流程圖對編程有著舉足輕重的作用。接下來 根據(jù)按鍵號轉(zhuǎn)到相應(yīng)的程序 ，若 按鍵為確認(rèn)鍵 則按公式轉(zhuǎn)換成數(shù)值并且啟動 D/A輸出；若 按鍵為清除鍵 則清除當(dāng)前值。 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 25 圖 液晶顯示流程圖 liquid crystal display flow chart 鍵盤程序流程圖 鍵盤程序流 程圖如圖 所示，開始時執(zhí)行按鍵操作，并判斷是否有鍵按下，若判斷成功則進(jìn)行鍵盤消抖并且再次判斷。然后讀取寄存器，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。接著確認(rèn)是否有鍵按下，若有則調(diào)用程序，轉(zhuǎn)換完成后返回主程序，若無則重新啟動D/A 并重復(fù)以上步驟。 開始 頻率、電壓、占空比等初始化 D/A啟動 確認(rèn)是否有鍵按下 調(diào)用程序 返回主程序 N Y 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 28 第五章 系統(tǒng)仿真調(diào)試 目前，支持 MSP430 單片機(jī)的開發(fā)調(diào)試環(huán)境比較多。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。 功能特點(diǎn) Proteus 軟件具有其它 EDA 工具軟件（例： multisim）的功能。配合 系統(tǒng)配置 的虛擬邏輯分析儀、示波器等， Proteus 建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。 2. 通過 Proteus 進(jìn)行仿真。雖然剛開始時不知道結(jié)果會不會做到自己理想的狀態(tài)，但還是愿意去嘗試。我也很堅(jiān)信一點(diǎn)，萬事開頭難，只要肯堅(jiān)持就沒有克服不了的困難。 (4) LED 可同時顯示預(yù)置電流值、實(shí)測電流值及當(dāng)前量程檔，便于用戶操作及進(jìn)行誤差