【正文】 ，則是完全可以感應(yīng)到的，因?yàn)橛?jì)算機(jī)處理的速度是在微秒級(jí)的，而機(jī)械抖動(dòng)的時(shí)間至少是毫秒級(jí)，對(duì)計(jì)算機(jī)而言，這已是一個(gè)很“漫長”的過程了，如圖 52。 圖 54 鍵盤掃描流程圖 返回 等待按鍵釋放 該列有鍵輸入？ 讀入行信號(hào) 返回 開始 4 列掃描完？ 初始化地址參數(shù) 按照行列計(jì)算鍵值 查表得鍵碼 否 輸出列掃描信號(hào) 列掃描信號(hào)移位 是 否 是 22 矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比獨(dú)立式鍵盤復(fù)雜些，識(shí) 別也要復(fù)雜一些，在上圖中，列線通過單片機(jī)的輸出而呈現(xiàn)高電平，并將行線通過單片機(jī)的輸出而呈現(xiàn)低電平，這樣，當(dāng)按鍵沒有被按下時(shí)，列線都是高電平，代表無按鍵按下，行線輸出是低電平；一旦有鍵按下，輸入線就會(huì)被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可以得知是否有鍵按下了，具體的識(shí)別及編程方法如圖 54。 74HC240 是一款高速 CMOS 器件， 23 74HC240 引腳兼容低功耗肖特基 TTL（ LSTTL）系列。內(nèi)部部結(jié)構(gòu)如圖 58所示。 設(shè)直流電源電壓為 Ud,將電樞串聯(lián)一個(gè)電阻 R，接到電源 Ud，則 a d aU U I R?? （公式 52） 顯然，調(diào)節(jié)電阻 R即可改變電壓，達(dá)到調(diào)速的目的。如此反復(fù)，則電樞端電壓波形如圖 59b中所示。 S 控制對(duì)象 y(t) ＋ ＋ ＋ u(t) ＋ － e(t)（ t） 圖 510 橋式 PWM 斬波器原理電路及輸出電壓波形 a：原理圖 b：輸出電壓波形 再使 V V3同時(shí)導(dǎo)通 T2秒后同時(shí)關(guān)斷，如此反復(fù)，則電機(jī)電樞端電壓如圖 510b 所示。 積分調(diào)節(jié)作用：使系統(tǒng)消除靜態(tài)誤差，提高無誤差度。微分作用對(duì)噪聲干擾有放大作用，因此過強(qiáng)的加微分調(diào)節(jié)，對(duì)系統(tǒng)抗干擾不利。因此，實(shí)際用得較多的還是工程整定法。 控制效果的評(píng)價(jià)函數(shù)通常用誤差平方面積 ??0 2 )(te表示。否則，將原比例系數(shù) PK 增大一些，再調(diào)整積分系數(shù) IK ，力求改善控制過程。設(shè)定期望轉(zhuǎn)速，然后選擇一下電機(jī)的正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，這時(shí)正反轉(zhuǎn)指示燈就會(huì)亮，停止指示燈滅，按兩下確認(rèn)鍵，電機(jī)就會(huì)按照我們?cè)O(shè)定的速度轉(zhuǎn)起來。 圖 515 鍵盤程序流程 33 顯示單元 顯示模塊是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的重要部分 ,本設(shè)計(jì)采用了結(jié)構(gòu)簡單的 LED 顯示。真正難的是把理論聯(lián)系到實(shí)踐中去，這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我選的是直流電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè) 計(jì)，通過這次設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)要想做成一 35 件事并做好一件事必須付出一定的努力，必須花時(shí)間多作準(zhǔn)備，查閱大量資料，認(rèn)真分析每一個(gè)模塊要實(shí)現(xiàn)的功能，然后分部驗(yàn)證，最后整合成一個(gè)整體，這個(gè)過程并不是一朝一夕能完成的。 單片機(jī)作為已經(jīng)發(fā)展了 30 年的成熟產(chǎn)品，很多優(yōu)勢正在逐漸失去，讓位于更加先進(jìn)的芯片解決方案。 再次感謝在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予我無限幫助的老師和同學(xué)，正是由于你們 的慷慨協(xié)助，才有我今天的順利完成！ 36 參考文獻(xiàn) 【 1】 徐慧民，安德寧，丁玉珍，單片微型計(jì)算機(jī)原理、接口及應(yīng)用，北京郵電大學(xué)出版社， 2020 【 2】 唐正， Proteus 在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用 ，華中科技大學(xué)， 2020 【 3】 羅金成， 智能全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)理論研究與設(shè)計(jì) ，武漢理工大學(xué)， 2020 【 4】 徐英鳳， 直流調(diào)速控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) ，沈陽理工大學(xué)， 2020 37 【 5】 王新嵐， 淺談直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展 ，吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)， 2020 【 6】 盧純， 提高供電企業(yè)電氣設(shè)備試驗(yàn)儀器集成度的研究 ，華北電力大學(xué)， 2020 【 7】 王勇 ， 基于 ARM 的數(shù)字式直流電機(jī)控制器的研究 ，浙江大學(xué)， 2020 【 8】 廖艷娥， 具有模糊控制的直流傳動(dòng)系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì) ，西北工業(yè)大學(xué)， 2020 【 9】 閆哲峰， 基于 MATLAB 的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)性能仿真研究 ，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2020 【 10】 楊琳琳， 數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ，合肥工業(yè)大學(xué)， 2020 【 11】 楊詠梅， 無刷直流電機(jī)的 DSP 調(diào)速控制的設(shè)計(jì)與模糊控制的仿真 ，電子科技大學(xué)，2020 【 12】 李海濱，片春媛，許瑞雪，單片機(jī)技術(shù)課程設(shè)計(jì)與項(xiàng)目實(shí)例，中國電力出版社，2020 【 13】 吳黎明 , 王桂棠 , 洪添勝 ,單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)，科學(xué)出版社 ,2020 【 14】 童 詩白，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)，高等教育出版社， 2020 【 15】 彭冬明，韋友春，單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教程，北京理工大學(xué)出版社， 2020 【 16】 李華， MCS51 系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社， 1993 【 17】 閻石，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版），高等教育出版社， 1989 【 18】 葉挺秀，應(yīng)用電子學(xué)，浙江大學(xué)出版社， 1994 【 19】 朱承高，電工及電子技術(shù)手冊(cè)，高等教育出版社， 1990 【 20】 李朝青，單片機(jī)原理及接口技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 【 21】 呂能元，孫育才，楊峰， MCS51 單片微型計(jì)算機(jī)原理 uchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f }。 for(x=z。 shu[2]=a%10。 delay(5)。 }
。i++) { P2=chose[i]。 shu[0]=a/100。 //PID 計(jì)算參數(shù) signed char T=20,Kp=30,Td=8,Ti=100,q0,q1,q2。 sbit p35=P3^5。同時(shí)，我自身的專業(yè)知識(shí)、動(dòng)手能力和文檔撰寫能力也得到了一定的提升。 相對(duì)于其他解決方案來說，單片機(jī)具有成本低廉，通用性高，維護(hù)簡單，軟件靈活，成熟度高等優(yōu)勢。 第六章 結(jié)論及致謝 結(jié)論 在學(xué)習(xí)單片機(jī)理論課時(shí)就感覺內(nèi)容很多，知識(shí)點(diǎn)眾多，且繁瑣。 其程序流程如圖 514 所示。小慣量如：一個(gè)小電機(jī)閉環(huán)控制，一般 P 在 （ 10） 之間 ,I 在 （ 0、 5） 之間 ,D 在 （ 、 1） 之間 ,具體參數(shù) 要在現(xiàn)場調(diào)試時(shí)進(jìn)行修正。 ② 取比例系數(shù) PK 為當(dāng)前的值乘以 ，由小到大增加積分系數(shù) IK ，同樣讓擾動(dòng)信號(hào)作階躍變化，直至求得滿意的控制過程。 ② 用選定的采樣周期使系統(tǒng)工作：工作時(shí)，去掉積分作用和微分作用，使調(diào)節(jié)器成為純比例調(diào)節(jié)器，逐漸減小比例度 ? （ PK/1?? ）直至系統(tǒng)對(duì)階躍輸入的響應(yīng)達(dá)到臨界振蕩狀態(tài)，記下此時(shí)的臨界比例度 K? 及系統(tǒng)的臨界振蕩周期 kT 。 PID 調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定方法有很多，但可歸結(jié)為理論計(jì)算法和工程整定法兩種。因此，可以改善系 統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。 如圖 511 PID 算法框圖 27 PID 是一種線性控制器 , 它根據(jù)給定值 r ( t ) 與實(shí)際輸出 y( t ) 構(gòu)成控制偏差 . e ( t ) = r ( t ) y( t ) （公式 55） 將偏差比例 ( P ) 、積分 ( I ) 和微分 ( D) 通過一定的線性組合構(gòu)成控制量 u ( t ) 對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制 . 三個(gè)基本參數(shù) Kp， Ti， Td 在實(shí)際控制中的作用研究 比例調(diào)節(jié)作用：是按比例反映系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少 偏差，屬于“即時(shí)”型調(diào)節(jié)控制。設(shè) V V4先同時(shí)導(dǎo)通T1秒后同時(shí)關(guān)斷，間隔一定時(shí)間（為避免電源直接短路。 圖 59 為 PWM 斬波器的原理圖及輸出電壓波形。勵(lì)磁控制法控制磁通 ? ，其控制功率雖然較小，但低速時(shí)受到磁極飽和的限制，高速時(shí)受到換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制；而且由于勵(lì)磁線圈電感較大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差。其內(nèi)部具有 2個(gè)完全相同的 PWM 功率放大回路 ,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 57 所示。 雖然按這種工作方式， LED 顯示屏是一行一行點(diǎn)亮的，每次都只有一行亮，但只要保證每行每秒鐘能點(diǎn)亮 50 次以上，即刷新頻 率高于 50Hz，那么由于人的視覺惰性，所 看到的 LED 顯示屏顯示的圖像還是全屏穩(wěn)定的圖像。比如再多加一條線就可以構(gòu)成 20 鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一個(gè)鍵（ 9鍵）。如果按鍵不被按下，其端口就為高電平，如果相應(yīng)的按鍵被按下，則端口變?yōu)榈碗娖健。如果程序錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)人員很容易發(fā)現(xiàn)出錯(cuò)的代碼段；并且，也可以很清晰地觀察到每句程序?qū)纹瑱C(jī)電路的控制。 17 第四步， Kei 的設(shè)置。這樣可以讓學(xué)生了解將仿真軟件和具體的工程實(shí)踐如何結(jié)合起來，利于學(xué)生對(duì)工程實(shí)踐過程的了解和學(xué)習(xí)。 Proteus 提供了豐富的測試信號(hào)用于電路的測試。目標(biāo)文件可由 LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng) L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件 (.ABS）。 圖 41 Proteus 分解圖 KEIL 簡介 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。 Tl負(fù)載轉(zhuǎn)距 。 U aR aL aQT e T lE aNS負(fù) 載 圖 31直流電動(dòng)機(jī)等效圖 電路的電壓平衡方程和力矩平衡方程為 : EILIRUaaaaaa dtd ??? (公式 31) ????? KTTDledtdJ (公式 32) 式中 Ua 電源電壓 。直流電動(dòng)機(jī)以其良好的啟動(dòng)性和調(diào)速性能著稱，直流發(fā)電機(jī)供電質(zhì)量較好，常常作為勵(lì)磁電源。 表 21 PCON 寄存器的位定義 位序 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位符號(hào) SMOD —— —— —— —— GF1 GF0 IDL SMOD：串行口波特率倍率控制位，用于串行口通信； GF GF0：通用標(biāo)志位； PD：掉電方式控制位， PD=1 進(jìn)入掉電工作方式； IDL：空閑方式控制位， IDL=1 進(jìn)入空閑工作方式。 MCS51 系列單片機(jī)的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的，復(fù)位方式有：上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位。 由以上可以看出，單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類齊全的特點(diǎn)，其基本組成和一般微型計(jì)算機(jī)是相同的，它只不過是把計(jì)算機(jī)的基本功能部件集成到了一塊芯片上，具有完成特定功能的微型計(jì)算機(jī)。 （ 3） 21 個(gè)特殊功能寄存器 特殊功能寄存器反映了單片機(jī)的工作狀態(tài)，它和單片機(jī) CPU 芯片的引腳和內(nèi)部功能的控制有關(guān)，實(shí)際上是狀態(tài)字和控制字寄存器，是一個(gè)具有特殊功能的片內(nèi) RAN 區(qū)。 MCS51 系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理 MCS51 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) MCS51 是英特爾公司生產(chǎn)的 8 位高檔單片機(jī)系列，具有體積小、功能全、面向控制、開發(fā)應(yīng)用方便等特點(diǎn)是測控領(lǐng)域當(dāng)中較理想的八位微型計(jì)算機(jī)。 （ 2）智能儀器儀表 單片機(jī)用于各種儀器儀表，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度等物理的測量。 單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域 單片機(jī)的特點(diǎn) 單 片機(jī)把微型計(jì)算機(jī)的主要功能都集成在一塊芯片上，即一塊芯片就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)。 小容量、低價(jià)格化 與上述相反，以 4 位、 8 位機(jī)為中心的小容量、低價(jià)格化也是發(fā)展動(dòng)向之一。目前 供電的單片機(jī)已經(jīng)問世。 CMOS 化 CMOS（ Complementary Metal Oxide Semiconductor）電路的特點(diǎn)是低功耗、高密度、低速度、低價(jià)格。 我國現(xiàn)在大部分?jǐn)?shù)字化控制直流調(diào)速裝置依靠進(jìn)口。為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)也在朝著高精度，高性能，網(wǎng)絡(luò)化，信息化，模糊化的方向不斷前進(jìn)。變頻技術(shù)和脈寬調(diào)制技術(shù)已成為電動(dòng)機(jī)控制的主流技術(shù)。以上技術(shù)的應(yīng)用，使直流調(diào)速系統(tǒng)的 性能指標(biāo)大幅提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，直流調(diào)速技術(shù)不斷發(fā)展。特別是它的系統(tǒng)快速響應(yīng)性是發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)不能比擬的。在國外，尤其在運(yùn)動(dòng)控制及過程控制方面PID 控制技術(shù)的應(yīng)用更是越來越廣泛和深入?？刂破鞯妮敵鼋?jīng)過輸出接口﹑執(zhí)行機(jī)構(gòu)、加到被 控系統(tǒng)上；控制系統(tǒng)的被控量、經(jīng)過傳感器、變送器、 通過輸入接口送到控制器。其控制系統(tǒng)包括控制器﹑傳感器﹑變送器﹑執(zhí)行機(jī)構(gòu)﹑輸入輸出接口。但是由于中國科技落后，為此，我們需要更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)、掌握與應(yīng)用先進(jìn)的控制技術(shù)與解決方案，以提升設(shè)備性能、檔次與市場競爭力。第三，自出現(xiàn)汞