【正文】 ***************************************/void Beep(unsigned char ttt){ PWME_PWME1 = 1。 PWMSCLB = 0X02。 for(ii=0。 SciTx(ge)。 qian=qian+0x30。 char qian=0,ge=0,si=0,bai=0。 return。0x80)) 。 = 。 return Du。 } else { Perr=ErrpPreerr。 //Perr=E(k)E(k1) Derr=Err2*(pPreerr)+pPre2err。 //本次誤差 float Max_e。 //選擇調(diào)整的參數(shù) P or I or Dfloat temp=。 //接口數(shù)組反饋值int i=0。通過軟件和硬件的結(jié)合，也更進(jìn)一步的體會(huì)了嵌入式編程，這也是這次設(shè)計(jì)中收獲最大的地方。回顧整個(gè)設(shè)計(jì)的過程，差不多也就是熟悉MC9S12DG128這款單片機(jī)和數(shù)字PID控制的過程。而DDC(直接數(shù)字控制)系統(tǒng)直接控制。在本系統(tǒng)中，微分時(shí)間常數(shù)設(shè)為0。1．試湊法首先確定比例增益Kp，確定比例增益Kp時(shí)，首先去掉PID的積分項(xiàng)和微分項(xiàng)，一般是令=0,Td=0，使PID為純比例調(diào)節(jié)。從理論上來講，采樣頻率越高，失真越小，但從控制空對(duì)空本身而言，大都依靠偏差信號(hào)E(k)進(jìn)行計(jì)算。MC9S12DG128的定時(shí)器寄存器比較復(fù)雜，本次設(shè)計(jì)中用到的寄存器有TSCRTSCRTIE、TCNT、TIOS、TCTL、TFLG1。本系統(tǒng)中串口的發(fā)送模塊是用于鍵盤程序的人機(jī)交互，以及PID運(yùn)算后輸出的增量值。圖39　鍵盤功能實(shí)現(xiàn)第三部分流程說明：flag為set鍵按下標(biāo)志，flag1為參數(shù)選擇鍵按下標(biāo)志。鍵盤功能實(shí)現(xiàn)第一子模塊實(shí)現(xiàn)在100ms標(biāo)志時(shí)的PID設(shè)置鍵(SET)按下判斷。如果B取得太大，則系統(tǒng)將產(chǎn)生很大的滯后，當(dāng)B＝0時(shí)，或K＝1時(shí)，則為PID控制。增量式PID控制的算法如圖32所示。單片機(jī)上電后進(jìn)行上電復(fù)位，復(fù)位后程序開始運(yùn)行，分別對(duì)D/A轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、串口、定時(shí)器、PWM進(jìn)行初始化。鍵盤訪問方式有兩種方法，一種是采用中斷方式，另一種是采用輪詢方式。只簡(jiǎn)單地提供鍵盤的行列與矩陣，其他操作比如按鍵的識(shí)別，按鍵的讀數(shù)等全靠軟件完成，故硬件較為簡(jiǎn)單，但相對(duì)編碼鍵盤非編碼鍵盤占用CPU時(shí)間較多。 鍵盤方案的比較與選擇鍵盤實(shí)際上是由排列成矩陣形式的一系列按鍵開關(guān)組成的，它是單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的一種輸入設(shè)備，常用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入、命令傳送等功能，是人工干預(yù)的主要手段。下面分別對(duì)兩種方案進(jìn)行比較和選擇。第二章　硬件設(shè)計(jì)　設(shè)計(jì)思路結(jié)晶器振動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是以MC9S12DG128單片機(jī)為核心，通過單片機(jī)控制外圍芯片及電路。增量式控制雖然只是在算法上作了一點(diǎn)改進(jìn)，但卻帶來了不少的優(yōu)點(diǎn)：1. 由于計(jì)算機(jī)輸出增量，所以誤動(dòng)作時(shí)影響小，必要時(shí)可用邏輯判斷的方法去除。 K：采樣序號(hào)，k=0，１……。這種系統(tǒng)多用電動(dòng)(或氣動(dòng))單元組合儀表DDZ(或QDZ)來完成。理想PI控制器的階躍響應(yīng)如圖8所示?？梢?，積分部分可以消除系統(tǒng)的偏差。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差，比例控制的階躍響應(yīng)特性如圖17所示。習(xí)慣上稱e(t)0為正偏差，e(t)0為負(fù)偏差。開發(fā)人員可以能過它向目標(biāo)板下載程序，同時(shí)也可通過BDM對(duì)調(diào)試器對(duì)目標(biāo)板MCU的Flash存儲(chǔ)器進(jìn)行寫入、擦除等操作。MC9S12在內(nèi)部集成了完整的振蕩電路，XTAL和EXTAL分別為振蕩器的輸出和輸入引腳。當(dāng)上述事件觸發(fā)復(fù)位時(shí)，HCS12在程序計(jì)數(shù)器中旋轉(zhuǎn)一個(gè)復(fù)位向量（內(nèi)存地址），處理器執(zhí)行啟動(dòng)例程。（1）外部復(fù)位：HCS12 MCU配備一個(gè)標(biāo)記為的低電平有效復(fù)位引腳，當(dāng)該引腳電壓為低時(shí)，觸發(fā)復(fù)位。MC9S12DG128最小系統(tǒng)為保證系統(tǒng)能夠成功運(yùn)行，應(yīng)該包括以下幾個(gè)部分：電源電路、時(shí)鐘電路、串口電路、BDM接口、復(fù)位電路、調(diào)試小燈。特殊功能使能后，對(duì)應(yīng)引腳的通用I/O關(guān)閉。復(fù)位后為通用I/O引腳，要使用某特殊功能，可以通過相應(yīng)功能寄存器的使能位來實(shí)現(xiàn)。（3）AD口ATD子系統(tǒng)輸入或通用輸入引腳，復(fù)位后默認(rèn)為通用I/O輸入引腳并且只能做輸入。(6) BKGD： 背景調(diào)試引腳。(4) PE1 ()： 可屏蔽外部中斷輸入腳，可通過程序選擇（中斷控制寄存器INTCR），該引腳是否中斷邏輯連接，以及下降沿或電平觸發(fā)方式。XTAL是晶體驅(qū)動(dòng)輸出，當(dāng)EXTAL外接時(shí)鐘時(shí)，該引腳必須懸空。電壓調(diào)整器關(guān)閉時(shí)。要在兩個(gè)之間放置旁路電容，并且要盡量靠近MCU。該系列單片機(jī)有很高的集成度，片上集成了很多功能模塊，如串行通信接口、串行設(shè)備接口、USB接口、A/D轉(zhuǎn)換器、PWM和CAN等，豐富的外設(shè)資源使用戶使用起來十分方便。這種嵌入式系統(tǒng)的主要任務(wù)是提高智能化水平應(yīng)用，如智能化儀器儀表、智能化家電等。嵌入式系統(tǒng)相對(duì)于通用計(jì)算機(jī)而言，主要用于控制領(lǐng)域，兼顧數(shù)據(jù)處理。1978年出現(xiàn)了第三代16位微處理器，其典型代表為Intel公司的808Zilog公司的Z800以及Motorola公司的M68000。1971年，Intel公司生產(chǎn)了世界上第一臺(tái)4位微處理器Intel4004，它本身就是為了嵌入式應(yīng)用（即計(jì)算器）而設(shè)計(jì)的。由于拉速提高后結(jié)晶器保護(hù)渣用量相對(duì)減少，坯殼與結(jié)晶器壁之間發(fā)生粘結(jié)而導(dǎo)致了漏鋼的可能性增加。目前連鑄結(jié)晶器的常用振動(dòng)波形有正弦波和非正弦波兩種方式。這種振動(dòng)方式對(duì)鑄坯脫模是有效的。與此同時(shí)，容漢斯振動(dòng)結(jié)晶器又被應(yīng)用于德國曼內(nèi)斯曼（Mannesmann）公司胡金根廠（Huckiugen）的一臺(tái)試驗(yàn)連鑄機(jī)上。Pehrson）曾提出結(jié)晶器應(yīng)按照一定的振幅和頻率做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的想法，即采用結(jié)晶器振動(dòng)裝置使結(jié)晶器按照給定的振幅、頻率和波形運(yùn)動(dòng)。結(jié)晶器工藝圖如圖11所示。因此對(duì)于結(jié)晶器必須具有良好的導(dǎo)熱性能，鋼水進(jìn)入后能夠迅速形成足夠的初生坯殼，還有較強(qiáng)的耐磨性和較長的使用壽命及有良好的剛性和結(jié)構(gòu)工藝性。H勒德隆鋼公司（Allegheng Ludlum Steel Corporation）的Watervliet廠的一臺(tái)方坯試驗(yàn)連鑄機(jī)上采用了振動(dòng)結(jié)晶器。最早出現(xiàn)的是矩形速度振動(dòng)規(guī)律，其特點(diǎn)是結(jié)晶器在下降時(shí)與鑄坯做同步運(yùn)動(dòng)，然后以3倍的拉坯速度上升，即所謂的3:1型振動(dòng)方式。采用偏心輪設(shè)備簡(jiǎn)單，易于加工制造、安裝和維護(hù)，運(yùn)動(dòng)精度高，設(shè)備運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，沖擊小，易于采用較高頻率振動(dòng)。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(shí)與鑄坯間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度越來越大，特別是結(jié)晶器應(yīng)用高頻振動(dòng)后此速度更大。　HCS12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(gè)中央處理器集成在一個(gè)芯片上。同時(shí)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2001年中國單片機(jī)學(xué)會(huì)召開的年會(huì)上，才把單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)聯(lián)系在一起。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。MC9S12有多個(gè)系列幾十個(gè)品種，而且仍然在不斷發(fā)展之中。(2) VDDX和VSSX： I/O電源和接地引腳，提供I/O驅(qū)動(dòng)。(6) VDDPLL和VSSPLL： 振蕩器和鎖相環(huán)供電引腳。EXTAL既可接晶振，也可接COMS兼容的時(shí)鐘信號(hào)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)內(nèi)部時(shí)鐘產(chǎn)生電路，器件中所有時(shí)鐘信號(hào)都源于該引腳輸入的時(shí)鐘。內(nèi)部復(fù)位首先將該引腳拉低并保持131134個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期然后釋放該引腳，再過64個(gè)系統(tǒng)時(shí)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(shí)鐘監(jiān)視器或COP看門狗電路引起的，CPU將取得時(shí)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。該中斷申請(qǐng)經(jīng)常用于系統(tǒng)掉電、硬件故障等場(chǎng)合。輸入可內(nèi)部上拉，輸出具有降低功率驅(qū)動(dòng)功能，但PEPE0固定為輸入。（6）P口SPI、脈寬調(diào)制輸出、I/O中斷或通用I/O。（10）H口I/O與I/O中斷共享，復(fù)位后為通用I/O引腳。MC9S12DG128上面帶有一個(gè)串行接口，可以通過串口驅(qū)動(dòng)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。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。（4）時(shí)鐘監(jiān)控復(fù)位：當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率低于某個(gè)預(yù)設(shè)值時(shí)或停止時(shí)，將觸發(fā)時(shí)鐘監(jiān)控復(fù)位。S12微控制器系統(tǒng)時(shí)鐘范圍較廣，實(shí)際可以高達(dá)到40MHz。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。在單回路控制系統(tǒng)中，由于擾動(dòng)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(cè)量值。其控制器的輸出與誤差信號(hào)成比例關(guān)系，也是唯一能復(fù)原輸入信號(hào)的控制規(guī)律。只有在偏差e(t)＝0時(shí)，它的輸出才能是一個(gè)常數(shù)。在階躍信號(hào)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(shí)間不斷增加，為積分作用的輸出()。　PID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(cè)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(hào)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(dòng)調(diào)節(jié)的目的。 ：第(K1)次采樣時(shí)的偏差值。對(duì)應(yīng)閥門實(shí)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。綜上可以得出，在計(jì)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。PID調(diào)節(jié)器可由硬件或軟件來實(shí)現(xiàn)。經(jīng)反復(fù)比較及實(shí)際應(yīng)用要求，最終選擇方案2。非編碼鍵盤：靠軟件識(shí)別的稱為非編碼鍵盤。兩種鍵盤示意圖如圖22所示。人機(jī)接口包括串行口發(fā)送和鍵盤掃描，PID算法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的PID控制。增量式PID控制算法對(duì)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。死區(qū)B是一個(gè)可調(diào)的參數(shù)，B值太小使調(diào)節(jié)動(dòng)作過于頻繁，不能達(dá)到穩(wěn)定被調(diào)對(duì)象的目的。鍵盤程序通過判斷標(biāo)志位，當(dāng)為1時(shí)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。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(shí)，進(jìn)入第三部分子模塊，實(shí)現(xiàn)PID參數(shù)的改變，程序流程圖如圖39所示。根據(jù)結(jié)晶器振動(dòng)控制要求，設(shè)置SCI0CR2的值為0x0c，設(shè)置SCI0CR1的值為0x0。定時(shí)器在應(yīng)用之前必須先進(jìn)行初始化。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)。 常用的PID整定方法有試湊法和擴(kuò)充臨界比例度法。若要設(shè)定，與確定Ｋp和的方法相同，取不振蕩時(shí)的30%。對(duì)于模擬系統(tǒng)，其誤差平方積分可由紙上計(jì)算。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(jì)的內(nèi)容。軟件的編寫，不僅涉及到PID的算法，還涉及到硬件電路。 //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}。//鍵盤檢查標(biāo)志char pid_choose。 //上次誤差 float Preerr。 //本次誤差Err=E(k) if(Err) { Perr=ErrpPreerr。 return Du。 if(Du) //min Du=。 = 。) { while(!(SCI0SR1amp。 SCI0DRL = 0x09。 } void SciPID(float t){ //int k。 ge=((t(100*qian)(10*bai)(si))+)*10。 SciTx(0x2e)。 if (ms1) ms=1。 //對(duì)clock SA 進(jìn)行2*PWMSCLA=4分頻；pwm clock=clockA/4=125KHz。 PWME_PWME1 = 0。 } /**************************************************************//*MAIN主函數(shù)*//**************************************************************/void main(void) { /* put your own code here */ DDRH=0x00。 pid_set = 1。 =S_DATA[i]。 //print_str(\nRout is )。 //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)。 SciPID()。 SciPID()。 SciPID(Rout)。 print_str(\n*******************pid_set_choose )。 i