【正文】 量，經(jīng)過(guò)傳感器，變送器，通過(guò)輸入接口送到控制器。 階躍響應(yīng) 階躍響應(yīng)是指將一個(gè)階躍輸入（ step function）加到系統(tǒng)上時(shí)，系統(tǒng)的輸出。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。三種方法各有其特點(diǎn)，其共同點(diǎn)都是通過(guò)試驗(yàn)，然后按照工程經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定。例如安川 CIMRG 7A 系列變頻器，如圖所示，在多功能輸入端子 SlS10 中任選一個(gè)，將功能碼 H101 ～ H110( 與端子 S1S10 相對(duì)應(yīng) ) 預(yù)置為 19 ，則該端子即具有決定 PI[) 控制是否有效的功能，該端子與公共端子 SC “ ON ”時(shí)無(wú)效， “ OFF ”時(shí)有效。而有的變頻器的參數(shù)列表中，有與傳 感器量程上下限值對(duì)應(yīng)的參數(shù)，例如富士 P11S 變頻器，將參數(shù) E40( 顯示系數(shù) A) 設(shè)為 2 ，即壓力傳感器的量程上限 2MPa ：參數(shù) E41( 顯示系數(shù) B) 設(shè)為 0 ，即量程下限為 0 ，則目標(biāo)值為 1 ． 2 。 (4)P 、 I 、 D 參數(shù)的調(diào)整原則 (5)P 、 I 、 D 參數(shù)的預(yù)置是相輔相成的，運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行如下細(xì)調(diào)：被控物理量在目標(biāo)值附近振蕩，首先加大積分時(shí)間 I ，如仍有 振蕩，可適當(dāng)減小比例增益 P 。其中蜂鳴器我們采用 +5 伏直流蜂鳴器，其屬于無(wú)源蜂鳴器，內(nèi)部封裝有音頻振蕩電路只要外加 +5 直流電 源電壓即可起振發(fā)聲。通過(guò)外部中斷 INT1 來(lái)完成，由于檢測(cè)瓦斯?jié)舛仍跁r(shí)間上較嚴(yán)格，更不允許丟失數(shù)據(jù)，所以 INT1 的中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定為高。但積分時(shí)間 I 太長(zhǎng)，又會(huì)當(dāng)反饋信號(hào)急劇變化時(shí)，被控物理量難以迅速恢復(fù)。 以上介紹了目標(biāo)信號(hào)的輸入通道，接著要確定目標(biāo)值的大小。幾種變頻器反饋邏輯的功能選擇見(jiàn)表 。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算確定控制器參數(shù)。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（ Steadystate error）。閉環(huán)控制系統(tǒng)的例子很多。同時(shí)，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個(gè)階段。 第三， PID 控制器在實(shí)踐中也不斷的得到改進(jìn)，下面兩個(gè)改進(jìn)的例子。 由上便可看出，液晶面板的質(zhì)量并不能完全代表液晶顯示器的品質(zhì)，沒(méi)有出色的顯示電路配合，再好的面板也不能做出性能優(yōu)異的液晶顯示器。在液晶材料周邊是控制電路部分和驅(qū)動(dòng)電路部分。因此可以用查詢(xún)方式，測(cè)試 EOC 的狀態(tài)，即可卻只轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 V ref——參考電源參考電壓用來(lái)與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較 ，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。對(duì)應(yīng) ALE 上跳沿， A、 B、 C 地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。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。 P3 口 (10 腳～ 17 腳 )： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè)TTL 門(mén)電流。其將通用的微處理器和 Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。 我國(guó)監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用較晚， 80 年代初，從波蘭、法國(guó)、德國(guó)英國(guó)和美國(guó)等引進(jìn)了一批安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，裝備了部分煤礦 。 38 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 1 緒論 系統(tǒng)概述 隨著超大規(guī)模 數(shù)字 集成電路、單片機(jī)技術(shù)的 飛速 發(fā)展，利用單片機(jī)及其它外圍芯片實(shí)現(xiàn) 對(duì)瓦 斯的監(jiān)測(cè) 成為 一種 可能， 并 且 成為 一種發(fā)展趨勢(shì)。 2 2 系 統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 在文章里，我針對(duì)瓦斯的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出同時(shí)監(jiān)測(cè)高低濃度的瓦斯系統(tǒng)，全天候不間斷的對(duì)井下瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)測(cè)。 21 3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 27 A/D 轉(zhuǎn)換控制程序設(shè)計(jì)流程圖 在單片機(jī)進(jìn)行完數(shù)據(jù)處理后就將其 結(jié)果輸出顯示，從而顯示出瓦斯氣體的濃度，其中顯示部分我們采用四位的 LED 數(shù)碼管，用于顯示瓦斯?jié)舛戎怠? 甲烷傳感器采用 MQ4 氣敏傳感器，用于探測(cè)采集瓦斯的濃度。 P0 能夠用于外部程序數(shù)河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。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 。 XTAL1（ 19 腳）：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí) 鐘工作電路的輸入。其地址狀態(tài)與通道對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表 CLK——時(shí)鐘信號(hào)。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 圖 210 ADC0809的部分信號(hào)連接 圖 211 信號(hào)的時(shí)間配合 從圖中可以看到，把 ALE 信號(hào)與 START 信號(hào)接在一起了，這樣連接使得在信號(hào)的前沿寫(xiě)入（鎖存）通道地址，緊接著在其后沿就啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。再把多個(gè)這樣的 8 字裝在一起就成了多位的數(shù)碼管了。背板光源越亮，整個(gè)液晶顯示器的亮度也會(huì)隨之提高。 這個(gè)理論和應(yīng)用自動(dòng)控制的關(guān)鍵是，做出正確的測(cè)量和比較后，如何才能更好地糾正系統(tǒng)。 在一些情況下針對(duì)特定的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的 PID 控制器控制得很好，但它們?nèi)源嬖谝恍﹩?wèn)題需要解決： 如果自整定要以模型為基礎(chǔ)，為了 PID 參數(shù)的重新整 定在線(xiàn)尋找和保持好過(guò)程模型是較難的。不同的控制系統(tǒng)，其傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)是不一樣的。穩(wěn)態(tài)誤差是指系統(tǒng)的響應(yīng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，系統(tǒng)的期望輸出與實(shí)際 輸出之差。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增 加而加大，它推動(dòng)控河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20 制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。但無(wú)論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善。應(yīng)注意的是．大部分變頻器兼有上述兩種預(yù)置方式，但有少數(shù)品牌的變頻器只有其中的一種方式。即壓力穩(wěn)定值為 1 ． 2 MPa 。被控物理量在發(fā)生變化后難以恢復(fù)，首先加大比例增益 P ，如果恢復(fù)仍較緩慢，可適當(dāng)減小積分時(shí)間 I ，還可加大微分時(shí)間 D。當(dāng)采集到的瓦斯?jié)舛瘸^(guò)預(yù)先設(shè)定的上限值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。其硬件電路包括 MQ A/DC8090 及單片機(jī)，濃度經(jīng)過(guò)傳感器變換為模擬電壓再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完畢之后是通過(guò)中斷的方式送入單片機(jī)的。為此引入積分環(huán)節(jié) I ，其效果是，使經(jīng)過(guò)比例增益 P 放大后的差值信號(hào)在積分時(shí)間內(nèi)逐漸增大 ( 或減小 ) ，從而減緩其變化速度，防止振蕩。二是通道選擇法，如表中的康沃 CVFG2 、森蘭 SB12 和普傳 P17000 系列變頻器。這就是引入反饋邏輯的原由。 PID 控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來(lái)有兩大 類(lèi)：一是理論計(jì)算整定法。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負(fù)反饋，若反饋信號(hào)與系統(tǒng)給定值信號(hào)相反，則稱(chēng)為負(fù)反饋 ( Negative 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 19 Feedback)，若極性相同，則稱(chēng)為正反 饋，一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負(fù)反饋，又稱(chēng)負(fù)反饋控制系統(tǒng)。 目前工業(yè)自動(dòng)化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)志。如果過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性變化，例如可能由負(fù)載的變化引起系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性變化， PID 參數(shù)就可以重新整定。由于沒(méi)有改變液晶體的物理性質(zhì)，因此對(duì)其亮度、對(duì)比度、 色彩飽和度都沒(méi)有影響，這種方法的制造成本也相對(duì)較高。在玻璃板與液晶材料之間是透明的電極，電極分為行和列，在行與列的交叉點(diǎn)上，通過(guò)改變電壓而改變液晶的旋光狀 態(tài)，液晶材料的作 代碼位 顯示段 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 dp g f e d c b a 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 用類(lèi)似于一個(gè)個(gè)小的光閥。 （ 2）查詢(xún)方式 A/D 轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如 ADC0809 的 EOC 端。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 V cc—— +5V電源。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 表 28 為通道選擇表 ADC0809 芯片為 28 引腳為雙列直插式封裝，其引腳排列見(jiàn)圖 對(duì) ADC0809 主要信號(hào)引腳的功能說(shuō)明如下： IN7～ IN0——模擬量輸入通道 ALE——地址鎖存允許信號(hào)。 /PSEN（ 29 腳）：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 AT89S52的引腳說(shuō)明 AT89S52 是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)， 40 個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口，AT89S52 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線(xiàn)編程。但是這兩種系統(tǒng)只是基于井下監(jiān)測(cè)，并無(wú)數(shù)據(jù)上傳，不能實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)控。 12 LCD 顯示器 3 的引腳說(shuō)明 同時(shí)采用聲光報(bào)警系統(tǒng)，一旦瓦斯超標(biāo)，系統(tǒng)立即提醒正在井下作業(yè)的工人緊急撤離，避免人員傷亡，并且還運(yùn)用紅外遙控系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。 I Abstract 16 PID 控制器介紹 37 附錄 若實(shí)際瓦斯?jié)舛瘸蓿舛瘸揞A(yù)警值可鍵盤(pán)控制輸入）則在單片機(jī)的控制下進(jìn)行聲光報(bào)警。由于該傳感器的輸出信號(hào)為模擬電壓信號(hào)，要想將采集到的數(shù)據(jù)送至單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理則需要將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，所以在這里我們還要選用 ICL7109 芯片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 ALE/PROG（ 30 腳）：當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 址的地位字節(jié)。 XTAL2（ 18 腳）：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 ADC0809 的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供，因此有時(shí)鐘 信號(hào)引腳。啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換只需要一條MOVX 指令。 找公共共陰和公共共陽(yáng)首先，我們找個(gè)電源 |穩(wěn)壓器（ 3 到 5 伏）和 1 個(gè) 1K（幾百的也歐的也行）的電阻， VCC 串接個(gè)電阻后和 GND 接在任意 2 個(gè)腳上，組合有很多，但總有一個(gè) LED 會(huì)發(fā)光的找到一個(gè)就夠了，然后 用 GND 不動(dòng)， VCC（串電阻）逐個(gè)碰剩下的腳，如果有多個(gè) LED（一般是 8 個(gè)），那它就是共陰的了。而在早 期的液晶顯示器中，因?yàn)橹皇褂?2 個(gè)冷光源燈管，往往會(huì)造成亮度不均勻等現(xiàn)象，同時(shí)明亮度也不盡人意。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 17 PID（比例 積分 微分）控制器作為最早實(shí)用化的控制器已有 50 多年歷史，現(xiàn)在仍然是應(yīng)用最廣泛的工業(yè)控制器。閉環(huán)工作時(shí)，要求在過(guò)程中插入一個(gè)測(cè)試信號(hào)。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器。控制系統(tǒng)的性能可以用穩(wěn)、準(zhǔn)、快三個(gè)字來(lái)描述。因此，比例 +積分 (PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差?，F(xiàn)在一般采用的 是臨界比例法。 在一些控制要求不十分嚴(yán)格的系 統(tǒng)中，有時(shí)僅使用 PI 控制功能、不啟動(dòng) D 功能就能滿(mǎn)足需要，這樣的系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程比較簡(jiǎn)單。目標(biāo)值即是預(yù)期穩(wěn)定值的絕對(duì)值。 (6)在該系統(tǒng)中，通過(guò)將輸出信號(hào)反饋給輸入端，經(jīng)過(guò) PID 控制器比較判斷，決定輸出值是否超過(guò)設(shè)定值，如果如果輸出值超過(guò)設(shè)定值，則 PID 控制器通過(guò)控制閥門(mén)開(kāi)閉的大小來(lái)控制輸出量，使其降低到設(shè)定值；如果輸出值低于設(shè)定值，則 PID 控制器通過(guò)控制閥門(mén)開(kāi)閉的大小來(lái)控制輸出量，使其升高到設(shè)定值。 讀取要顯示的 數(shù)據(jù) 取要顯示的數(shù) 據(jù)最高位 輸入相應(yīng)片選信 號(hào)顯示數(shù)據(jù) 取 要顯 示的 數(shù) 據(jù)第二位 輸入相應(yīng)片選 信號(hào)顯示數(shù)據(jù) 取要顯示的數(shù) 據(jù)第三位 輸入相應(yīng)片選信號(hào)顯示數(shù)據(jù) 取 要 顯 示 的 數(shù)據(jù)第四位 輸入相應(yīng)片選信號(hào)顯示數(shù)據(jù) 開(kāi)始 返回 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 28 1 2 3 4 5 6ABCD65