【正文】 20 世紀(jì) 70 年代問(wèn)世以來(lái)，作為微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，得到了快速的發(fā)展。但在需要復(fù)雜控制的場(chǎng)合，該存儲(chǔ)容量是不夠的，必須進(jìn)行外接擴(kuò)充。 （ 3）控制功能強(qiáng) 單片機(jī)指令系統(tǒng)、硬件資源豐富，能充分滿足工業(yè)控制的各種要求。 8 圖 21 MCS51 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 該圖中可以看出其各個(gè)功能部件是由內(nèi)部總線緊密聯(lián)系在一起的。單片機(jī)工作方式的多少是衡量單片機(jī)性能的一項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)。 內(nèi)部 EPROM 編程：編程的主要操作是將原始程序、數(shù)據(jù)寫入到內(nèi)部 EPROM 中，為了對(duì)片內(nèi) EPROM 編程， MCS51 系列單片機(jī)的時(shí)鐘頻率應(yīng)在 4～ 6MHz 的范圍內(nèi)，要用專門的單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，編程時(shí)各引腳的用法如下所示： P1 口和 P2 口的 ～ EPROM 的 4K 地址輸入， P1 口為低 8位地址； P0 口為編程數(shù)據(jù)輸入； ～ 以及 PSEN 應(yīng)為低電平， 和 RST 為高電平； 11 以上除 RST 的邏輯電平為 外，其余均為 TTL 電平。 La電樞電感 。 Keil C51軟件提供豐富的 庫(kù)函數(shù) 和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。通過(guò)工具欄中的 p 命令 (從庫(kù)中選擇元件命令 )，在 pick devices 窗口中選擇電路所需的元件，將其放置在合適的位置，然后設(shè)置元件參數(shù)，當(dāng)整體硬件電路連接完畢后，點(diǎn)擊電路原理圖的左下角執(zhí)行建，如果有錯(cuò)誤提示，則說(shuō)明硬件電路連接有問(wèn)題，需要對(duì)硬件電路進(jìn)行更改，如果沒(méi)有錯(cuò)誤，則電路可以運(yùn)行，并且可以在各器件的輸入和輸出端顯示電路運(yùn)行時(shí)，這些端點(diǎn)所處的高低電平狀態(tài)；然后開(kāi)始編寫程序，在 Source 菜單的 Define CodeGeneration 16 Tools 菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑 、擴(kuò)展名等項(xiàng)目；在 Source 菜單的Add/Remove Source files 命令下，添加源文件，在源文件中進(jìn)行所需程序的編寫，通過(guò)編譯器編譯無(wú)錯(cuò)誤后，生成 .HEX 文件，將其加入單片機(jī)硬件電路的對(duì)應(yīng)程序；通過(guò)debug 菜單的相應(yīng)命令觀察程序和電路的運(yùn)行情況。等待編譯工程。上電時(shí)， Vcc 的上升時(shí)間約為 10ms，而振蕩器的起振時(shí)間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為 10MHz，起振時(shí)間為 1ms；晶振頻率為 1MHz，起振 時(shí)間則為 10ms。 輸出顯示模塊 圖 55顯示電路 讀得的字模數(shù)據(jù)，接著對(duì)第 2片、第 3 片 ?? 直到這一排的最后一片都寫完字模數(shù)據(jù)后，單片機(jī)再對(duì)這一排的行驅(qū)動(dòng)鎖存器寫行掃描信號(hào)，于是第 1排第 1行與字模數(shù)據(jù)相關(guān)的 發(fā)光二極管點(diǎn)亮。 圖 57 L298 真值表 圖 58 L298 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 測(cè)速模塊 我們只有知道當(dāng)前電機(jī)的速度，才能夠控制輸出達(dá)到調(diào)速的目的。電機(jī)電樞端電壓 Ua為其平均值： 112aTUTT? ? 1d d dTU U UT ??? （ 公式 53） 式（公式 53）中 1112TTT T T? ??? （ 公式 54） ? 為一個(gè)周期 T 中，晶體管 V1導(dǎo)通時(shí)間的比率，稱為負(fù)載率或占空比。因?yàn)橛姓`差，積分調(diào)節(jié)就進(jìn)行，直至無(wú)誤差，積分調(diào)節(jié)停止，積分調(diào)節(jié)輸出一常值，屬于“歷史積累”型調(diào)節(jié)控制。這種方法最大優(yōu)點(diǎn)就是整定 參數(shù) 28 時(shí)不依賴對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，簡(jiǎn)單易行。如此反復(fù)試湊，直到找到滿意的比例系數(shù) PK 和積分系數(shù) IK 為止。采用了動(dòng)態(tài)顯示，利用了“視覺(jué)暫留”效應(yīng)。但是作為成熟方案還是在很多領(lǐng)域能夠發(fā)揮作用。 uchar code chose[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20}。 shu[3]=b/100。 sv=bai*100+shi*10+ge。 } //顯示子程序 void display(uint a,uint b) { char i。 sbit p34=P3^4。包括控制方案的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的硬件開(kāi)發(fā)、軟件編程與仿真調(diào)試等。其運(yùn)算公式為： ?)(nu （公式 57） 32 延時(shí)去抖動(dòng)P 1 口低四位置 1讀 P 1 口低四位數(shù)據(jù)到 KEYLKEYL 、 KEYH相與為 KEYP 1 口高四位置 1讀 P 1 口高四位數(shù)據(jù)到 KEYHKEY = 0 XEE ?KEY = 0 XEB ?KEY = 0 XED ?KEY = 0 XE 7 ?KEY = 0 XDE ?KEY = 0 XDD ?KEY = 0 XDB ?KEY = 0 XD 7 ?KEY = 0 XBD ?KEY = 0 XBE ?KEY = 0 XBB ?KEY = 0 XB 7 ?KEY = 0 X 7 E ?KEY = 0 X 7 D ?KEY = 0 X 7 B ?KEY = 0 X 77 ?數(shù)字鍵 0數(shù)字鍵 1數(shù)字鍵 2數(shù)字鍵 3數(shù)字鍵 4數(shù)字鍵 5數(shù)字鍵 6數(shù)字鍵 7數(shù)字鍵 8數(shù)字鍵 9正 / 反功能鍵暫停功能鍵繼續(xù)功能鍵啟動(dòng)功能鍵停止功能鍵設(shè)置功能鍵RETIYNNNNNNNNNNNNNNNNYYYYYYYYYYYYYYY 因此要想實(shí)現(xiàn) PID 控制應(yīng)該在單片機(jī)內(nèi)編寫上述算法。 下 面以 PID 調(diào)節(jié)器為例，具體說(shuō)明經(jīng)驗(yàn)法的整定步驟： ① 讓調(diào)節(jié)器參數(shù)積分系數(shù) IK =0，實(shí)際微分系數(shù) DK =0，控制系統(tǒng)投入閉環(huán)運(yùn)行，由小到大改變比例系數(shù) PK ，讓擾動(dòng)信號(hào)作階躍變化，觀察控制過(guò)程，直到獲得滿意的控制過(guò)程為止。顯然，要同時(shí)滿足上述各項(xiàng)要求是很困難的，必須根據(jù)具體過(guò)程的要求，滿足主要方面，并兼顧其它方面。 PID 控制 PID 控制器是連續(xù)控制系統(tǒng)中技術(shù)成熟、應(yīng)用最為廣泛的控制器 . 其算法框圖如圖511。而斬波調(diào)壓比相控調(diào)壓又有許多優(yōu)點(diǎn)，如果需要的濾波裝置很小甚至只利用電樞電感已經(jīng)足夠，不需要外加濾波裝置；電動(dòng)機(jī)的損耗和 發(fā)熱較?。粍?dòng)態(tài)響應(yīng)快等。其驅(qū)動(dòng)電壓可達(dá) 46V,直流電流總和可達(dá) 4A。這樣做有什么好處呢？一個(gè)并行口可以構(gòu)成 4*4=16個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍多，而且線數(shù)越多，區(qū)別就越明顯。對(duì)于 CMOS 型單片機(jī)，由于在 RST 端內(nèi)部有一個(gè)下拉電阻，故可將外部電阻去掉， 19 圖 51 復(fù)位電路 而將外接電容減至 1181。 第三步，用文本編譯器打開(kāi) Keil 根目錄下的 文件，在 [C51] 欄目下加入 TDRV3=BIN\ (Proteus VSM Monitor51 Driver ) ，其中“ TDRV3” 中的 “ 3”要根據(jù)實(shí)際情況寫，不要和原來(lái)的重復(fù)。在Proteus 軟件包中，不存在同類儀表使用數(shù)量的問(wèn)題，其提供的儀表有：交直流電壓表、交直流電流表、邏輯分析儀、計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)器、信號(hào)發(fā)生器等，而且 Proteus 還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)，其作用與示波器相似但功能更多。如圖 41 所示， Proteus 是一個(gè)完整的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件平臺(tái)： ISIS 為功能強(qiáng)大的原理布線工具； ARES PCB 設(shè)計(jì)為一個(gè)完整的 PCB 設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 直流電機(jī)的數(shù) 學(xué)模型 直流電動(dòng)機(jī)的等效電路如下圖所示。 單片機(jī)的節(jié)電工作方式是由其內(nèi)部的電源控制寄存器 PCON 中的相關(guān)位來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的，該特殊功能寄存器的地址為 87H， MCS51 系列單片機(jī)的節(jié)電工作方式有空閑工作 方式和掉電工作方式兩種情況，其中在掉電工作方式中，單片機(jī)的內(nèi)部振蕩器停止工作， PCON 的各位定義如表 21 所示。 （ 9）單一的 +5V 電源 片內(nèi)振蕩器和定時(shí)電路，最高主時(shí)鐘頻率為 12MHz。加上單片機(jī)應(yīng)用場(chǎng)合廣泛，銷售量大，廠商間委托加工與技術(shù)轉(zhuǎn)讓頻繁，大量技術(shù)資料外瀉，使得利用該類芯片的設(shè)計(jì)漏洞和廠商的測(cè)試接口，并通過(guò)修改熔絲保護(hù)位等侵入型攻擊或非侵入型攻擊手段來(lái)讀取單片機(jī)的內(nèi)部程序變得比較容易。特別是 IC、 SPI 等串行總線的引入，可以使單片機(jī)的引腳設(shè)計(jì)得更少，單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)化及規(guī)范化。低電壓供電的單片機(jī)電源下限已可達(dá) 1~2V。因此我國(guó)直流電機(jī)調(diào)速也正向著脈寬調(diào)制（ pulse width modulation,簡(jiǎn)稱 PWM）方向發(fā)展。電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展得力于微電子技術(shù)，電力電子技 3 術(shù)，傳感器技術(shù)，永磁材料技術(shù)，微機(jī)應(yīng)用技術(shù)的最新發(fā)展成就。第三，自出現(xiàn)汞弧變流器后，利用汞弧變流器代替上述發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，使調(diào)速性能指標(biāo)又進(jìn)一步提高。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。在國(guó)外，尤其在運(yùn)動(dòng)控制及過(guò)程控制方面PID 控制技術(shù)的應(yīng)用更是越來(lái)越廣泛和深入。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。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)。 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。 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。 （ 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(cè)量。 （ 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)的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來(lái)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。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。 Tl負(fù)載轉(zhuǎn)距 。目標(biāo)文件可由 LIB51創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng) L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件 (.ABS）。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(lái)，利于學(xué)生對(duì)工程實(shí)踐過(guò)程的了解和學(xué)習(xí)。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。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? 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(jué)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。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。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。因此，可以改善系 統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。 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 。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(chǎng)調(diào)試時(shí)進(jìn)行修正。 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(jué)內(nèi)容很多，知識(shí)點(diǎn)眾多，且繁瑣。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。 //PID 計(jì)算參數(shù) signed char T=20,Kp=30,Td=8,Ti=100,q0,q1,q2。i++) { P2=chose[i]。 delay(5)。 for(x=z。 再次感謝在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予我無(wú)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(yáng)理工大學(xué)， 2020 37 【 5】 王新嵐， 淺談直流調(diào)速系統(tǒng)的