【正文】 力控制器，該系統(tǒng)能根據(jù)鍋爐現(xiàn)場檢測的各個狀態(tài)做出實時精確的自動控制，如實現(xiàn)溫度、壓力、水位等的監(jiān)控，數(shù)碼管顯示、報警、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置的功能。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)（System with Steadystate Error）。 (3)誤差積分反饋的引入有很多負作用 在PID控制中，誤差積分反饋的作用是消除靜差，提高系統(tǒng)響應的準 確性，但同時誤差積分反饋的引入，使閉環(huán)變得很遲鈍，容易產(chǎn)生振 蕩，易產(chǎn)生由積分飽和引起的控制量飽和。PID參數(shù)的調(diào)整原則：PID參數(shù)的預置是相輔相成的，運行現(xiàn)場應該根據(jù)實際的情況進行下列微調(diào)，被控物理量在目標值附近振蕩，首先加大積分時間I，如果還是有振蕩，可適當減小比例增益P。PID控制參數(shù)的整定方法在控制系統(tǒng)設(shè)計或安裝完畢后，被控對象、測量變送器和執(zhí)行器這三部分的特性就完全確定了，不能任意改變。特點：片內(nèi)面向測控系統(tǒng)電路增強，使之可以方便靈活地用于復雜的自動測控系統(tǒng)及設(shè)備。由于CPU、存儲器及I/O接口集成在同一芯片內(nèi)，數(shù)據(jù)在傳送時受干擾的影響較小，而且不易受環(huán)境條件的影響。 8051單片機8051單片機的特點 ：8051單片機可分為ROM型和無ROM型兩種，無ROM型的芯片，必須外接EPROM才能應用（典型芯片為8031），ROM型芯片又分為EPROM型（典型芯片為8751）、FLASH型（典型芯片為89C51）、掩膜ROM型（典型芯片為8051 ）、一次性可編程ROM（OTP）的芯片（典型芯片為97C51）。*F0：用戶標志。 3. 控制線:控制線共有4根， （1） ALE/PROG:地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖。 P2口有兩個功能，當作地址總線使用； 　　，其內(nèi)部有上拉電阻； RST/VPDRXD/TXD/INT0/INT1/T0/T1/WR/RD/XTAL2XTAL1 VSS12345678910111213141516171819208051 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 21 22 23 24VCCEA/VppALE/PROGPSEN 圖 8051單片機的引腳圖 P3口有兩個功能除了作為I/O使用外（其內(nèi)部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由特殊寄存器來設(shè)置，有內(nèi)部EPROM的單片機芯片（例如8751），為寫入程序需提供專門的編程脈沖和編程電源，這些信號也是由信號引腳的形式提供的。本次論文是用四個按鍵控制的，第一個控制PID參數(shù)(控制輸出P,I,D)，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。定時器T0的中斷入口地址為000BH，T1的中斷入口地址為001BH。用于特定用途的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器可按其精度和速度分類。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復用，使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間?，F(xiàn)代D/A轉(zhuǎn)換器一般都采用T型電阻網(wǎng)絡(luò)進行解碼。內(nèi)接15KΩ電阻已固化在芯片中，可作 為外部運放器的反饋電阻用。有源晶振不需要芯片的內(nèi)部振蕩器，可以提供高精度的頻率基準，信號質(zhì)量也較無源晶振要好。④具有強大的原理圖繪制功能。目標文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標文件(.ABS)。按鍵的消抖，通常有軟件，硬件兩種消除方法。PID控制器理論知識也會不斷的更新和完善，PID控制器會更加符合現(xiàn)在工程實際中的復雜惡劣環(huán)境，在各行業(yè)中使用更加廣泛。 P0 = 0x06。 while(1){*ad=0。 static PID *sptr = amp。 //E[k－2]項 //存儲誤差，用于下次計算 sptrPrevError = sptrLastError。 //微分常數(shù) Derivative Const int LastError。 A/D，D/A轉(zhuǎn)換調(diào)試程序includedefine uchar unsigned charuchar xdata *ad。 0x0e define KEY_VALUE_2 io_key_3 = 1 。 //中定時中斷； TR0=1。 j110。下面為本次設(shè)計的仿真圖 6 結(jié)束語本論文主要是從硬件和軟件兩方面來設(shè)計基于單片機的PID控制器，主要選擇了自己比較熟悉的8051單片機作為主控模塊。按鍵掃描程序通過讀取I/O口的電平即可知道對應按鍵的狀態(tài)。下面詳細介紹Keil C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。②支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。持續(xù)兩個機器周期的高電平，就可實現(xiàn)復位操作，使單片機回復到初始狀態(tài)。⑧ IOUT2：電流輸出引腳2。但值得注意的是，在進行IN+與IN的輸入時，如果IN的電壓大于IN+的電壓則轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結(jié)果始終為00H。通常使用頻率為500KHz的時鐘信號。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的二進制數(shù)通過微機的輸入通道進入微型機。 管腳順序:從數(shù)碼管的正面觀看，以第一腳為起點，管腳的順序是逆時針方向排列，12986 公共腳Ａ11 Ｂ7 C4 D2 E1 F10 G5 DP3 圖 四位一體數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)和引腳圖 圖 單片機與數(shù)碼管連接圖 圖 4位數(shù)碼管實物圖MCS－51單片機內(nèi)設(shè)置了兩個可編程的16位定時器T0和T1，通過編程，可以設(shè)定為定時器和外部計數(shù)方式。 按鍵電路設(shè)計一個完善的鍵盤控制程序應具備如下功能：(1) 檢測是否有按鍵按下，并采取硬件或軟件措施，消除鍵盤按鍵機械 觸點抖動的影響。引腳功能四個I/O口P0口有三個功能，當數(shù)據(jù)總線。指令譯碼器：當指令送入指令譯碼器后，由譯碼器對該指令進行譯碼，CPU根據(jù)譯碼器輸出的電平信號使定時控制的電路產(chǎn)生執(zhí)行該指令所需要的各種控制信號。 PSW: D7 D0CYACF0RS1RS0OV_P*CY：進位標志。 　　此外，單片機在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的應用。各單片機廠商在開發(fā)工具以及技術(shù)服務(wù)方面也進行著激烈的競爭，這種競爭與推出新型的單片機以顯示高技術(shù)方面的優(yōu)勢是相輔相成的。（3） 微控制器化階段1982年，又是Intel推出MCS96系列單片機。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。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)應用中得到認可。D反映系統(tǒng)偏差信號變化率，具有預見性，能預見偏差變化的趨勢，因此能產(chǎn)生超前的控制作用。正是這樣，它才能在控制工程實驗中得到廣泛有效的應用。比例（P）控制 比例控制是一種最簡單的控制方式。同時，隨著現(xiàn)代控制理論(諸如智能控制、自適應模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等)研究和應用的發(fā)展與深人，為控制復雜無規(guī)則系統(tǒng)開辟了新途徑。PID控制的優(yōu)點很多：首先，PID應用范圍廣。PID控制，實際中有PI和PD控制?；趩纹瑱C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 13 8051單片機 16 單片機的引腳簡介 20 8051單片機的工作原理 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 47附錄 48英文原文 53中文譯文 59致 謝 65中國礦業(yè)大學徐海學院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志。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行控制的。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。近年來，出現(xiàn)了許多新型PID控制器，對于復雜對象、其控制效果遠遠超過常規(guī)PID控制。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。而隨著科技的進步和對控制品質(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?？梢詼p少超調(diào)，減少調(diào)節(jié)時間。從目前PID參數(shù)整定方法的研究和應用現(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一步增強，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。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。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。競爭的結(jié)果是為單片機應用工程師提供更廣闊的選擇空間，而最終受益的是單片機產(chǎn)品的消費者。 對于明確的應用對象，選擇功能過少的單片機，會無法完成控制任務(wù)，達不到要求；選擇功能過強的單片機，則會造成資源浪費，使產(chǎn)品的性能價格比下降。在進行加法或減法運算時，若運算結(jié)果的最 高位有進位或借位，CY=1，否則CY=0，在執(zhí)行位操作指令時， CY作為位累加器。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)進行讀寫操作。，當?shù)刂房偩€。(2) 有可靠的邏輯處理辦法。T1還可以作為其串行口的波特率發(fā)生器。復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。VREF——參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號進行比較，作為逐次逼近的基準。 圖 單片機與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”。與外接運放器同相輸入端相連。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位。目前支持的單片機類型有：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。 Keil C51單片機軟件開發(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。按鍵的抖動時間的長短由按鍵的機械特性決定，一般為5~10ms，這是一個很重要的參數(shù)。該設(shè)計充分利用了8051單片機的功能，通過電源電路、按鍵電路、顯示電路、復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。 j++)。 //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。 if(io_key_3 == 0)return KEY_VALUE_3 。uchar data adtab。 //Error[1] int PrevError。 sptrLastErro。static PID sPID。 main() {ad=0x0f000。 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) { wei04 = 1。本設(shè)計基本上符合預期的目標，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。為了確保CPU對一次按鍵動作只確認一次按鍵，提高按鍵處理的可靠性，應在程序中做按鍵消抖處理。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標文件(.OBJ)。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷