【正文】 t1=0。 TH0=0XFF。 } void int0() interrupt 0 //外部中斷 0 用于電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量 { EX0=0。 if(qian==11amp。 if(qian==0)qian=11。 case 3: P2=0x04。 for(i=0。i++) display_num4(stop_count)。 //更新誤差 wide += un/4。 run_count=0。 } while(key1==1amp。amp。amp。t2=0。 //wide = set_count。 if(state_flag==1) { 智能儀器綜合設(shè)計(jì)用紙 45 EX0=1。TR0=1。 TL1=0xfa。 void delay1_ms(uint time)。 uint set_count=100。 //脈寬計(jì)數(shù) uint t1=0。 這次的課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多編程問(wèn)題，最后在 老師的辛勤指導(dǎo)下，終于迎刃而解。 PID 的參數(shù)是通過(guò)試測(cè)法確定的。當(dāng)然在本次設(shè) 計(jì)中還有需要改進(jìn)和完善的地方，比如可以進(jìn)一步完善系統(tǒng)的故障檢測(cè)和保護(hù)，使故障檢測(cè)更加全面和高效，還可以設(shè)計(jì)一個(gè) UPS 電源，防止在斷電的情況下造成系統(tǒng)損害，保證生產(chǎn)的連續(xù)運(yùn)行。剛開(kāi)始遇到串口線(xiàn)不能使用的問(wèn)題，所以我們只能接一根串口轉(zhuǎn) USB 線(xiàn)。在字符串中搜索 /拆分搜索字符串 /字符中指定的字符串或字符。異步通信通過(guò)規(guī)定字符幀格式來(lái)協(xié)調(diào)發(fā)送端和接收端的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。據(jù)此可計(jì)算溢出率和波特率。 上位機(jī)部分需要用到的主要函數(shù)有： 配置串口 此函數(shù)主要的作用是 使 VISA 資源名稱(chēng)指定的串口按特定設(shè)置初始化 。課題最終的完成依賴(lài)與大家的努力，上位機(jī)和串口難度相當(dāng)之大也是課題的難點(diǎn)。 本次的課程設(shè)計(jì) 直流電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 中，是分組分工 進(jìn)行。后來(lái)因?yàn)樵O(shè)置轉(zhuǎn)速改變的原因，導(dǎo)致波形圖不能顯示的問(wèn)題，后來(lái)通過(guò)更改 Y標(biāo)尺幅值的大小得到解決。該函數(shù)拆分字符串，通過(guò)匹配之前的子字符串和匹配＋剩余字符串返回剩余的兩個(gè)字符串。正常情況下，發(fā)送線(xiàn)為高電平，每當(dāng)接收端檢測(cè)到傳輸智能儀器綜合設(shè)計(jì)用紙 26 線(xiàn)上檢測(cè)到發(fā)送過(guò)來(lái)的低電平就知道發(fā)送端已經(jīng)開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)；當(dāng)接收端接收到字符幀中的停止位時(shí)，就確定發(fā)送完畢。下位機(jī)中 T1 設(shè)置的計(jì)數(shù)初值分別是 TL1=0xfa 和TH1=0xfa。在下位機(jī)的主函數(shù)中設(shè)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。 if(t2==1000) //用于確定 PWM 的周期 ， t2 乘以定時(shí)器的中斷周期即為 PWM 的周期 {PWM=1。a39。shi==0)shi=11。amp。 default: break。 //段顯 switch(num1) { case 1: P2=0x01。i++) for(j=0。 for(i=0。 （ 3） 由于增量式 PID 輸出的是控制量增量，如果計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，誤動(dòng)作影響較小，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身有記憶功能，可仍保持原位，不會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的工作，而位置式的輸出直接對(duì)應(yīng)對(duì)象的輸出，因此對(duì)系統(tǒng)影響較大。//計(jì)算輸出量 if(un 400)un = 400。stop_count=run_count/2。 } else display_num4(stop_count)。key2==1amp。key3==1amp。t1=0。 a=1。 state_flag=~state_flag。 TR1=1。 TMOD=0x21。 C語(yǔ)言較匯編語(yǔ)言的不足之處就是使用 C 語(yǔ)言寫(xiě)出來(lái)的代碼會(huì)比用匯編語(yǔ)言占用的空間大 5%～ 20%，所以執(zhí)行起來(lái)效率就不及匯編語(yǔ)言。 編程語(yǔ)言簡(jiǎn)介 本設(shè)計(jì)采用 C語(yǔ)言進(jìn)行編程。 4． 高度的靈活性和低成本：首先，通過(guò)使用覆蓋距 離不同，功能不同的 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以及其它非 Zigbee 系統(tǒng)的低成本的無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，建立起一個(gè) Zigbee 局部自動(dòng)化控制網(wǎng)，（這個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以是星型，樹(shù)狀，網(wǎng)狀及其共同組成的復(fù)合網(wǎng)結(jié)構(gòu)）再通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或移動(dòng)網(wǎng)與遠(yuǎn)端的計(jì)算機(jī)相連，從而實(shí)現(xiàn)低成本，高效率的工業(yè)自動(dòng)化遙測(cè)遙控； 智能儀器綜合設(shè)計(jì)用紙 15 轉(zhuǎn)動(dòng)源模塊 圖 轉(zhuǎn)動(dòng)源模塊 霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種，利用霍爾效應(yīng) 在電機(jī)上安裝磁片，而將霍爾集成片安裝在固定軸上，通過(guò)對(duì)脈沖的計(jì)數(shù)進(jìn)行電機(jī)速度的檢測(cè) ， 表達(dá)式 為 UH＝ KHIB，當(dāng)被測(cè)圓盤(pán)上裝上 N只磁性體時(shí)，轉(zhuǎn)盤(pán)每 轉(zhuǎn)一周磁場(chǎng)變化 N 次，每轉(zhuǎn)一周霍爾電勢(shì)就同頻率相應(yīng)變化，輸出電勢(shì)通過(guò)放大、整形和計(jì)數(shù)電路就可以測(cè)出被測(cè)旋轉(zhuǎn)物的轉(zhuǎn)速。其接口電路是把所有顯示器的 8 個(gè)筆劃段 ah 同名端連在一起，而每一個(gè)顯示器的公共極COM 是 各自獨(dú)立地受 I/O 線(xiàn)控制。 PWM 的基本原理 ： PWM 是通過(guò)控制固定電壓的直流電源開(kāi)關(guān)頻率，改變負(fù)載兩端的電壓，從而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ： T0，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器 0輸入。 P2除了當(dāng)做一般I/O 端口使用外，若是在 AT89S52 擴(kuò)充外接程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，也提供地址總線(xiàn)的高字節(jié) A8～ A15，這個(gè)時(shí)候 P2 便不能當(dāng)做 I/O來(lái)使用了。此外在燒錄 8751 程序代碼時(shí)，此引腳會(huì)被當(dāng)成程序規(guī)劃的特殊功能來(lái)使用。 RESET： AT89S52 的重置引腳，高電平動(dòng)作，當(dāng)要對(duì)晶片重置時(shí)，只要對(duì)此引腳電平提升至高電平并保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間， AT89S51 便能完成系統(tǒng)重置的各項(xiàng)動(dòng)作，使得內(nèi)部特 殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址 0000H 處開(kāi)始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。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(guān)，計(jì)算誤差或計(jì)算精度問(wèn)題對(duì)控制量的計(jì)算影響較小，而位置型算法要用到過(guò)去的誤差累加值，容易產(chǎn)生大的累加誤差。完成了與單片機(jī)的數(shù)據(jù)交換后，就能在 Labview的前面板實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)速，用上位機(jī)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)反饋給 MCU,用 模擬 PWM，進(jìn)而通過(guò)位置型 PID進(jìn)行調(diào)整，將數(shù)據(jù)傳輸給轉(zhuǎn)動(dòng)源，實(shí)現(xiàn)調(diào)整轉(zhuǎn)速的功能。在 PWM驅(qū)動(dòng)控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一 個(gè)固定的頻率來(lái)接通和斷開(kāi)電源，并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi) “ 接通 ” 和 “ 斷開(kāi) ” 時(shí)間的長(zhǎng)短。因此該系統(tǒng)在硬件方面包括：電源模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模 塊、控制模塊、速度檢測(cè)模塊、人機(jī)交互模塊。近年來(lái)，交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快，然而直流拖動(dòng)系統(tǒng)無(wú)論是在理論上還是在實(shí)踐上都比較成熟，并且從反饋閉環(huán)控制的角度來(lái)看，它又是交流拖動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，所以直流調(diào)速系統(tǒng)在生活中有著舉足輕重的作用。 本 次設(shè)計(jì)主要研究的是 PID 控制技術(shù)在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用，縱所周知運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)最主要的控制對(duì)象是電機(jī)，在不同的生產(chǎn)過(guò)程中，電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)要滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，其中電機(jī)速度的控制在占有至關(guān)重要的作用，因此本次設(shè)計(jì)主要是利用 PID 控制技術(shù)對(duì)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。 本實(shí)驗(yàn)還利用了 Labview 設(shè)計(jì)上位機(jī)來(lái) 對(duì)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量 ，并在 Labview 的前面板顯示出轉(zhuǎn)速，再通過(guò) Labview 的串口通信反饋給單片機(jī)，然后利用數(shù)字 PID 算法調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，通過(guò) Labview 實(shí)時(shí)檢測(cè)轉(zhuǎn)速大小。 轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)與反饋系統(tǒng)的分析：以往我們會(huì)使用測(cè)速發(fā)電機(jī)來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)速的測(cè)量與分析，把輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)速變換為電壓信號(hào)輸出，并要求輸出的電壓信號(hào)與轉(zhuǎn)速成正比，分為直流與交流兩種。 數(shù)字 PID 就是把現(xiàn)場(chǎng)的控制變量的模擬信號(hào)和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)受控變量的輸出信號(hào)均轉(zhuǎn)換成了數(shù)字信號(hào)， PID 的實(shí)現(xiàn)也是通過(guò)數(shù)字信號(hào)的設(shè)定來(lái)完成的。 VSS： 電源地端。 ALE/PROG： ALE 是英文 Address Latch Enable的縮寫(xiě)，表示地址鎖存器啟用信號(hào)。如果當(dāng)EA 引腳為低電平時(shí)（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）， P0就以多工方式提供地址總線(xiàn)（ A0～ A7）及數(shù)據(jù)總線(xiàn)（ D0～ D7）。 ： TXD，串行通信輸出。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。另外，該引腳被略微拉高。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 由上面的公式可見(jiàn)，當(dāng)我們改變占空比 D = t1 / T 時(shí)，就可以得到不同的電機(jī)平均速度 Vd，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 ZigBee 無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊 Zigbee 是一個(gè)由可多到 65000 個(gè)無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊組成的一個(gè)無(wú)線(xiàn)數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，十分類(lèi)似現(xiàn)有的移動(dòng)通信的 CDMA 網(wǎng)或 GSM 網(wǎng)，每一個(gè) Zigbee 網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊類(lèi)似移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)基站，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，它們之間可以進(jìn)行相互通信；每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的 75 米，到擴(kuò)展后的幾百米，甚至幾公里；另外整個(gè) Zigbee 網(wǎng)絡(luò)還可以與現(xiàn)有的其它的各種網(wǎng)絡(luò)連接。③用項(xiàng)目管理器生成應(yīng)用。在匯編語(yǔ)言中要每一個(gè)子程序分配單片機(jī)的資源，而在 C語(yǔ)言中，只要在代碼中聲明一下變量的類(lèi)型，編譯器就會(huì)自動(dòng)分配相關(guān)資源，從而有效地避免了人工分配單片機(jī)資源可能帶來(lái)的差錯(cuò)。 主程序流程圖如圖 31所示： 圖 31 智能儀器綜合設(shè)計(jì)用紙 18 ： void main() { P1=0x00。 ES=0。key2==1amp。en_2 =0。 智能儀器綜合設(shè)計(jì)用紙 19 run_count=0。amp。 if(set_count300) set_count=100。 delay1(20)。key3==1amp。 如果系統(tǒng)處于運(yùn)行模式 ， xcount 開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng) xcount=82 時(shí)，即為 1s時(shí)，調(diào)用 串口中斷子程序，單片機(jī)開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)，模擬 I/O 口輸出 PWM，此時(shí) PWM 波的頻率為 ，周期為 ，然后調(diào)用 PID 函數(shù)，計(jì)算出 PWM 波輸出的占空比，最后上位機(jī)顯示轉(zhuǎn)速。 //計(jì)算 wide，用于調(diào)節(jié) PWM 的占空比，計(jì)算周期為 100ms if(wide900)wide=900。當(dāng)然，這是一種近似的方法，有時(shí)可能略嫌粗糙，但相當(dāng)適用，可解決一般實(shí)際問(wèn)題。 } void delay1_ms(uint time) //1ms 延時(shí)函數(shù) 智能儀器綜合設(shè)計(jì)用紙 22 { uint i,j。inum。break。 display_num1(qian,4)。amp。run_count++。TL0=0X9c。low_flag=1。 T1 工作于模式 2，此時(shí)為初值自動(dòng)加載的定時(shí)方式。字符幀由發(fā)送端一幀一幀地發(fā)送。 /拆分字符串 主要作用：使一個(gè)字符串拆分為兩個(gè)子串。 波形圖表并不能將字符串轉(zhuǎn)化為圖表形式，所以需要借助這個(gè) 函數(shù)節(jié)點(diǎn)令上面接收德字符串形式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為波形圖表可以接受的數(shù)值型數(shù)據(jù)。 通過(guò)本次設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我對(duì)單片機(jī)應(yīng)用知識(shí)的掌握，同時(shí)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(duì)使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的設(shè)計(jì)過(guò)程有了全面地了解。 對(duì)于無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊和信號(hào)調(diào)理模塊（轉(zhuǎn)動(dòng)源模塊）了解還不夠透徹，主機(jī)模塊中的AT89S52 是本次設(shè)計(jì)的核心。因?yàn)樯衔粰C(jī)需要實(shí)時(shí)監(jiān)控電機(jī)的轉(zhuǎn)速，所以在與下位機(jī)的串口通信中選擇了 LabVIEW 作為上位機(jī)。T1 溢出率 。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(gè)常量 課程設(shè)計(jì)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。 另外，我們需要用兩個(gè)開(kāi)關(guān)按鈕指示是否打開(kāi)串口和接收數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)以上要求，需要兩個(gè)條件結(jié)構(gòu)的嵌套。 /指數(shù)字符串至數(shù)值轉(zhuǎn)換 從偏移量位置開(kāi)始，使字符串中的下列字符： 0加號(hào)、減號(hào)、 e、 E、小數(shù)點(diǎn)（通常是句點(diǎn)）解析為工程、科學(xué)或分?jǐn)?shù)格式的浮點(diǎn)數(shù)，通過(guò)數(shù)字返回 。通過(guò)這次設(shè)計(jì)， 加強(qiáng)了我對(duì)單片機(jī)應(yīng)用知識(shí)的掌握，同時(shí)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(duì)使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的設(shè)計(jì)過(guò)程有了全面地了解。在編寫(xiě)程序的過(guò)程中遇到了一些問(wèn)題，通過(guò)解決這些問(wèn)題，我也有了一些收獲。 還有就是數(shù)字