【正文】 值分別進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換。 ④ /WR1：輸入寄存器寫信號，低電平有效 。⑨ Rfb：反饋電阻端。直通方式常用于不需要單 片機(jī)控制的系統(tǒng)。圖 復(fù)位電路晶振電路晶振是為電路提供頻率基準(zhǔn)的元器件，通常分成有源晶振和無源晶振兩個大類，無源晶振需要芯片內(nèi)部有振蕩器，并且晶振的信號電壓根據(jù)起振電路而定，允許不同的電壓，但無源晶振通常信號質(zhì)量和精度較差，需要精確匹配外圍電路（電感、電容、電阻等），如需更換晶振時要同時更換外圍的電路。前臺也可以叫做中斷級。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，所以在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51 uVision2等軟件。運(yùn)行Keil軟件需要WIN9NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。在程序設(shè)計上，先使數(shù)碼管第一位顯示出PID參數(shù)中的一個，在通過按鍵和程序設(shè)計使后三位顯示出PID參數(shù)的設(shè)定值，通過加減按鍵來調(diào)節(jié)這些參數(shù)的數(shù)值。為了確保CPU對一次按鍵動作只確認(rèn)一次按鍵，提高按鍵處理的可靠性，應(yīng)在程序中做按鍵消抖處理。它與位置式PID相比，有下列優(yōu)點：（1）位置式PID算法每次輸出與整個過去狀態(tài)有關(guān)，計算式中要用到過去誤差的累加值，因此，容易產(chǎn)生較大的累積計算誤差。本設(shè)計基本上符合預(yù)期的目標(biāo)，但設(shè)計不完美，存在很多問題，比如怎樣使電路更加簡單，更加能符合使用者的要求，讓使用者能簡單的操作。 sbit wei04 = P1^3。 wei04 = 1。 //初始化p1口，全設(shè)為0； TMOD=0x01。 io_key_2 = 1 。 根據(jù)第一章所描述的按鍵檢測原理，我們可以很容易的得出如下的代碼： static uint8 KeyScan(void) { return KEY_NULL 。 main() {ad=0x0f000。}}增量式PID控制算法C51程序/*==================================================================================================== PID Function The PID (比例、積分、微分) function is used in mainly control applications. PIDCalc performs one iteration of the PID algorithm. While the PID function works, main is just a dummy program showing a typical usage. =====================================================================================================*/ typedef struct PID { int SetPoint。static PID sPID。 //積分常數(shù)Integral Const sptrDerivative = 0。 sptrLastErro。 //Error[2] sptrProportion = 0。 //Error[1] int PrevError。P1=adtab。uchar data adtab。 if(io_key_3 == 0)return KEY_VALUE_3 。 //定時器0開始計數(shù)；} 按鍵程序下面的程序代碼初始化引腳為輸入。 delay(1000)。 j++)。 sbit wei02 = P1^1。該設(shè)計充分利用了8051單片機(jī)的功能，通過電源電路、按鍵電路、顯示電路、復(fù)位和晶振等電路來使數(shù)碼管顯示出PID參數(shù)的選擇和參數(shù)數(shù)值。 圖 參數(shù)設(shè)置程序流程圖 PID算法子程序PID控制的算法有兩種，增量式PID算法和位置式PID算法。按鍵的抖動時間的長短由按鍵的機(jī)械特性決定，一般為5~10ms，這是一個很重要的參數(shù)。 設(shè)計思路 程序設(shè)計根據(jù)系統(tǒng)功能，可以將系統(tǒng)設(shè)計分為若干個子程序進(jìn)行設(shè)計，如按鍵子程序、顯示子程序、參數(shù)設(shè)置子程序、PID算法子程序。 Keil C51單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。軟件仿真的缺點是無法完全真與硬件相關(guān)的部分，因此最終還要通過硬件仿真來完成最后的設(shè)計； Keil軟件Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。目前支持的單片機(jī)類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。中斷服務(wù)程序處理異步事件，這部分可以看成是前臺行為(foreground)。上電時，考慮到振蕩器有一定的起振時間，該引腳上高電平必須持續(xù)10 ms以上才能保證有效復(fù)位。① 直通方式：若和均為高電平，則DI7～DI0輸入的數(shù)據(jù)便可 直通地到達(dá)8位DAC寄存器進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換。與外接運(yùn)放器同相輸入端相連。② ILE：輸入鎖存允許端，高電平有效時，數(shù)據(jù)輸入DAC0832 的輸入寄存器并鎖存。 圖 單片機(jī)與A/D連接圖D/A轉(zhuǎn)換電路D/A轉(zhuǎn)換的原理可以總結(jié)為“按權(quán)展開，相加求和”。但由于DO端與DI端在通信時并未同時有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計時可以將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。VREF——參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。CH0：模擬輸入通道0，或作為IN+/使用。復(fù)雜的硬件或具有合適的軟件指令的簡單硬件都可能實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換。定時器/計數(shù)器由四種工作方式，所用的計數(shù)位數(shù)不同，因此，定時計數(shù)常數(shù)也就不同。T1還可以作為其串行口的波特率發(fā)生器。常見數(shù)碼管有10根管腳。(2) 有可靠的邏輯處理辦法。4 電路設(shè)計 電源電路設(shè)計本次論文的電源電路用7805穩(wěn)壓電源。，當(dāng)?shù)刂房偩€。 ① RST（Reset）功能：復(fù)位信號輸入端。數(shù)據(jù)指針寄存器DRTR：它是一個16位的寄存器，由高位字節(jié)DPH和低位字節(jié)DPL組成，用來存放16位數(shù)據(jù)存儲器的地址，便于對片外64kB的數(shù)據(jù)RAM區(qū)進(jìn)行讀寫操作。*P：奇偶校驗標(biāo)志。在進(jìn)行加法或減法運(yùn)算時，若運(yùn)算結(jié)果的最 高位有進(jìn)位或借位，CY=1，否則CY=0，在執(zhí)行位操作指令時， CY作為位累加器。 （5）四個8位可編程的并行I/O端口，每個端口既可作輸 入，也可作輸出。 對于明確的應(yīng)用對象，選擇功能過少的單片機(jī)，會無法完成控制任務(wù)，達(dá)不到要求；選擇功能過強(qiáng)的單片機(jī)，則會造成資源浪費(fèi)，使產(chǎn)品的性能價格比下降。為了提高速度和運(yùn)行效率，單片機(jī)已經(jīng)開始使用RISC流水線和DSP等技術(shù)。競爭的結(jié)果是為單片機(jī)應(yīng)用工程師提供更廣闊的選擇空間，而最終受益的是單片機(jī)產(chǎn)品的消費(fèi)者?？傮w上看，美國著名公司的單片機(jī)技術(shù)仍處于領(lǐng)先的地位，特別是在高端產(chǎn)品方面，高性能的新穎的單片機(jī)不斷的推出。芯片內(nèi)集成：16位CPU、8K字節(jié)ROM、232字節(jié)RAM、5個8位并口、1個全雙工串行口、2個16位定時/計數(shù)器。單片機(jī)的發(fā)展過程（1） 單芯片微機(jī)的形成階段Intel公司在1976年推出了MCS48系列單片機(jī)。設(shè)計四個按鍵，第一個控制PID參數(shù)，第二個實現(xiàn)加功能鍵，第三個實現(xiàn)減功能鍵 ，最后一個作為確定鍵，再做四位的數(shù)碼管顯示電路，一位顯示PID三個參數(shù)（可以以P、I、D顯示），另三位作為數(shù)字顯示，就是三個參數(shù)（比例系數(shù)，積分時間常數(shù)、微分時間常數(shù)）的設(shè)定數(shù)值，通過按鍵來修改這些數(shù)值。PID控制參數(shù)的整定方法分類理論計算整定方法：對數(shù)頻率特性法、根軌跡法。從目前PID參數(shù)整定方法的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀來看，以下幾個方面將是今后一段時間內(nèi)研究和實踐的重點：①對于單入單出被控對象，需要研究針對不穩(wěn)定對象或被控過程存在較大干擾情況下的PID參數(shù)整定方法，使其在初始化、抗干擾和魯棒性能方面進(jìn)一步增強(qiáng)，使用最少量的過程信息及較簡單的操作就能較好地完成整定?？梢酝ㄟ^數(shù)學(xué)的方法證明，在其他控制方法導(dǎo)致系統(tǒng)有穩(wěn)定誤差或過程反復(fù)的情況下，一個PID反饋回路卻可以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定。可以減少超調(diào)，減少調(diào)節(jié)時間。優(yōu)點：1. 技術(shù)成熟 2. 易被人們熟悉和掌握 3. 不需要建立數(shù)學(xué)模型 4. 控制效果好 5. 魯棒性 PID控制器是一種線性的控制器，它根據(jù)給定值r(t)和實際輸出值c(t)構(gòu)成控制偏差： e(t)=r(t)c(t) (21) 將偏差的比例（P）、積分（I）、微分(D)通過線性組合構(gòu)成控制量，對被控對象進(jìn)行控制，故稱PID控制器。而隨著科技的進(jìn)步和對控制品質(zhì)要求的提高，經(jīng)典PID控制技術(shù)的缺陷越來越凸現(xiàn)出來。微分（D）控制 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。第三章主要是整個論文的設(shè)計方案和設(shè)計的性能要求，單片機(jī)的選擇、引腳功能和現(xiàn)在單片機(jī)的一些類型和特點還有單片機(jī)的工作原理。近年來，出現(xiàn)了許多新型PID控制器，對于復(fù)雜對象、其控制效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常規(guī)PID控制。PID控制至今仍然是應(yīng)用最廣泛的一種實用控制器。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。儀表工業(yè)的重心是使PID控制技術(shù)能跟上工業(yè)技術(shù)的最新發(fā)展。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進(jìn)行控制的。有利用PID控制實現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位控制器，能實現(xiàn)PID控制功能的可編程控制器(PLC)，還有可實現(xiàn)PID控制的PC系統(tǒng)等等。基于單片機(jī)的PID控制器整體方案設(shè)計畢業(yè)論文目 錄1 緒論 1 概述 1 PID控制的發(fā)展和趨勢 2 論文研究的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排 42 PID控制 6 PID控制的特點和原理 6 PID控制器 7 PID控制的自整定 93 系統(tǒng)的整體設(shè)計方案 12 系統(tǒng)整體方案 12 系統(tǒng)的性能要求 12 主控模塊 13 單片機(jī) 13 8051單片機(jī) 16 單片機(jī)的引腳簡介 20 8051單片機(jī)的工作原理 224 電路設(shè)計 23 電源電路設(shè)計 23 按鍵電路設(shè)計 24 顯示電路的設(shè)計 25 AD轉(zhuǎn)換電路 29 復(fù)位電路和晶振電路 345 軟件設(shè)計 36 Proteus軟件簡介 36 Keil軟件 36 設(shè)計思路 37 程序設(shè)計 37 顯示子程序 38 按鍵子程序 39 PID參數(shù)設(shè)置子程序 40 PID算法子程序 406 結(jié)束語 46參考文獻(xiàn) 47附錄 48英文原文 53中文譯文 59致 謝 65中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）1 緒論 概述目前工業(yè)自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標(biāo)志。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（儀表）已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實際中得到了廣泛的應(yīng)用，有各種各樣的PID控制器產(chǎn)品，各大公司均開發(fā)了具有PID參數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器 (intelligent regulator)，其中PID控制器參數(shù)的自動調(diào)整是通過智能化調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來實現(xiàn)。PID控制，實際中有PI和PD控制。在革新階段，PID 控制器已經(jīng)發(fā)展成一種魯棒的、可靠的、易于應(yīng)用的控制器。PID控制的優(yōu)點很多：首先，PID應(yīng)用范圍廣。雖然有這些缺點，PID控制器是最簡單的有時卻是最好的控制器。同時，隨著現(xiàn)代控制理論(諸如智能控制、自適應(yīng)模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等)研究和應(yīng)用的發(fā)展與深人，為控制復(fù)雜無規(guī)則系統(tǒng)開辟了新途徑。第二章簡單介紹了PID控制的特點和原理還有PID整定的一些方法和特點。比例（P）控制 比例控制是一種最簡單的控制方式。所以，比例加上積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。正是這樣，它才能在控制工程實驗中得到廣泛有效的應(yīng)用。定義：通過調(diào)整比例、積分和微分三項參數(shù)，使得大多數(shù)的工業(yè)控制系統(tǒng)獲得良好的閉環(huán)控制性能。D反映系統(tǒng)偏差信號變化率，具有預(yù)見性，能預(yù)見偏差變化的趨勢，因此能產(chǎn)生超前的控制作用。和其他簡單的控制運(yùn)算不同，PID控制器可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和差別的出現(xiàn)率來調(diào)整輸入值，這樣可以使系統(tǒng)更加準(zhǔn)確，更加穩(wěn)定。如日本Toyo Systems的Supertuner，美國Techmadon 的Protuner，PowellProcess Instruments的Micon P200 Controller等，其中一些產(chǎn)品已在工業(yè)應(yīng)用中得到認(rèn)可。最佳整定參數(shù)，在某種評價指標(biāo)下，系統(tǒng)達(dá)到最佳控制狀態(tài)時，調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律所對應(yīng)的一組參數(shù)值。程序設(shè)計包括顯示程序、按鍵程序、AD轉(zhuǎn)換程序、PID算法程序等。單片機(jī)也被稱為微控制（Microcontroller Unit