【正文】 陜 西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 42 頁(yè) 共 62 頁(yè) 7 結(jié) 束 語(yǔ) 本系統(tǒng)通過(guò) AT89C51 單片機(jī) ，運(yùn)用數(shù)字 PID算法，實(shí)現(xiàn)了爐溫的設(shè)定、采集與控制，并且通過(guò)鍵盤(pán)可以改變 PID 控制算法的參數(shù)，基本達(dá)到了設(shè)計(jì)的最初要求。這 時(shí) 應(yīng)將硬件化 簡(jiǎn) 成 陜 西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 41 頁(yè) 共 62 頁(yè) 最小系統(tǒng)，排除硬件故障后 再 運(yùn)行“最短程序”。在調(diào)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)“最短實(shí)驗(yàn)程序”對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)試很有幫助。 系統(tǒng)軟硬件綜合調(diào)試 當(dāng)硬件檢查完畢，確認(rèn)無(wú)誤后，應(yīng)開(kāi)始編寫(xiě)軟件 ，進(jìn)行軟硬件綜合調(diào)試，在進(jìn)行綜合調(diào)試時(shí)也總結(jié)了以下幾點(diǎn)： 1． 在編寫(xiě)軟件之前應(yīng)繪制出程序流程圖，這是程序設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分，也是決定成敗的關(guān)鍵； 2． 應(yīng)按照功能 要求，將系統(tǒng)軟件分成若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分，使之軟 件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，簡(jiǎn)捷，流程合理，筆者將軟件系統(tǒng)主要分成主程序，顯示程序，標(biāo)度變換，中斷服務(wù)程序， PID 算法程序等； 3． 為便于調(diào)試，修改和擴(kuò)展，各功能程序模塊應(yīng)實(shí)行模塊化，子程序化； 4． 合理分配系統(tǒng)資源 ，包括 ROM,RAM,定時(shí)計(jì)數(shù)器，中斷源等，其中最關(guān)鍵的是片內(nèi) RAM的分配，當(dāng) RAM 資源分配好后， 最好 列一張 RAM 資源分配表，以備編程查用方便，這一點(diǎn)對(duì)該系統(tǒng)尤為重要，由于在設(shè)計(jì)中運(yùn)用三字節(jié)浮點(diǎn) pid 算法，如不能合理利用 RAM 資源，很可能出現(xiàn)資源不夠用的情況； 5． 當(dāng)軟件編寫(xiě)完畢，就應(yīng)進(jìn)行軟件聯(lián)調(diào)了，在 進(jìn)行軟硬件綜合調(diào)試 時(shí) 最好用“最短程序調(diào)試”法。 系統(tǒng) 硬件 調(diào)試 在進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中總結(jié)了以下幾點(diǎn)感想： 1. 當(dāng)總體方案論證可行后，應(yīng)畫(huà)出詳細(xì)的硬件電路圖； 2. 將整體硬件電路圖按照功能分成幾個(gè)模塊， 以提高系統(tǒng)的成功率和靈活性， 如本設(shè)計(jì)將硬件電路分成了單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊， LED 動(dòng)態(tài)顯示模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，執(zhí)行模塊等； 3. 最好把各模塊焊接到萬(wàn)能焊接板上 ， 也可以把各個(gè)模塊連接到面包板上， 在確認(rèn)各元器件都正常的情況下，對(duì)照電路圖，用 萬(wàn) 用表的短路測(cè)試檔逐一檢查各條連接線，檢查該連接的線是否連上，不該連接的線是否聯(lián)上了，尤其要 注意電源是否短路，這一步雖然簡(jiǎn)單，而且枯燥， 但非常重要；這一步如果做好，硬件問(wèn)題可基本消除； 4. 元器件要選擇通用性強(qiáng)，市場(chǎng)貨源充足的。硬件調(diào)試和軟件調(diào)試并不能完全分開(kāi)，許多硬件錯(cuò)誤是在軟件調(diào)試中發(fā)現(xiàn)和糾正的。 陜 西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 40 頁(yè) 共 62 頁(yè) 6 系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程及分析 上述各模塊建立起來(lái)后，就可以進(jìn)行調(diào)試了。 ：有三個(gè)個(gè)實(shí)現(xiàn)途徑，一是用 PROTEUS VSM SDK開(kāi)發(fā)仿真模型，并制作元件；另一個(gè)是在已有的元件 基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，比如把元件改為 bus接口的；還有一個(gè)是利用已制作好（別人的）的元件，我們可以到網(wǎng)上下載一些新元件并把它們添加到自己的元件庫(kù) 里面。 6．仿真工具欄 仿真控制按鈕 : 1* 運(yùn)行 2* 單步運(yùn)行 3* 暫停 4* 停止 操作簡(jiǎn)介 ：繪制原理圖要在原理圖編輯窗口中的藍(lán)色方框內(nèi)完成。 翻轉(zhuǎn)：完成水平翻轉(zhuǎn)和垂直翻轉(zhuǎn)。舉例，當(dāng)你選擇 “元件（ ponents） ”，單擊 “P”按鈕會(huì)打開(kāi)挑選元件對(duì)話框，選擇了一個(gè)元件后（單擊了 “OK”后），該元件會(huì)在元件列表中顯示， 陜 西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 39 頁(yè) 共 62 頁(yè) 以后要用到該元件時(shí)，只需在元件列表中選擇即可。 2．預(yù)覽窗口（ The Overview Window）圖 ：它可顯示兩個(gè)內(nèi)容，一個(gè)是：當(dāng)你在元件列表中選 陜 西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 37 頁(yè) 共 62 頁(yè) 擇一個(gè)元件時(shí)，它會(huì)顯示該元件的預(yù)覽圖；另一個(gè)是，當(dāng)你的鼠標(biāo)焦點(diǎn)落在原理圖編輯窗口時(shí)（即放置元件到原理圖編輯窗口后或在原理圖編輯窗口中點(diǎn)擊鼠標(biāo)后）， 它會(huì)顯示整張?jiān)韴D的縮略圖，并會(huì)顯示一個(gè)綠色的方框，綠色的方框里面的內(nèi)容就是當(dāng)前原理圖窗口中顯示的內(nèi)容，因此，你可用鼠標(biāo)在它上面點(diǎn)擊來(lái)改變綠色的方框的位置，從而改變?cè)韴D的可視范圍。藍(lán)色方框內(nèi)為可編輯區(qū)，元件要放到它里面。 Proteus 6 Professional界面簡(jiǎn)介 安裝完 Proteus后，運(yùn)行 ISIS 6 Professional，會(huì)出現(xiàn)以下圖 ： 圖 proteus原理圖編輯窗口 為了方便介紹，我分別對(duì)窗口內(nèi)各部分進(jìn)行 中文說(shuō)明（見(jiàn)上圖 ）。 proteus使用指南 下面將簡(jiǎn)要介紹一下 Proteus的使用。對(duì)于軟件的分步調(diào)試，應(yīng)先執(zhí)行 debug 菜單下的 start/restart debugging 菜單項(xiàng)命令，此時(shí)可以選擇 stepover 、 step into 和 step out 命令執(zhí)行程序 (可以用快捷鍵 F F11 和 ctrl+F11)，執(zhí)行的效果是單句執(zhí)行、進(jìn)入子程序執(zhí)行和跳出子程序執(zhí)行。 對(duì)于總體執(zhí)行效果的調(diào)試方法，只需要執(zhí)行 debug 菜單下的 execute 菜單項(xiàng)或 F12 快捷鍵啟動(dòng)執(zhí)行，用debug菜單下的 pause animation 菜單項(xiàng)或 pause 鍵暫停系統(tǒng)的運(yùn)行；或用 debug 菜單下的 stop 陜 西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 36 頁(yè) 共 62 頁(yè) animation 菜單項(xiàng)或 shiftbreak 組合鍵停止系統(tǒng)的運(yùn)行。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。 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。 3. Proteus 軟件所提供的儀表資源 對(duì)于一個(gè)仿真軟件或?qū)嶒?yàn)室，測(cè)試的儀器儀表的數(shù)量、類(lèi)型和質(zhì)量，是衡量實(shí)驗(yàn)室是否合格的一個(gè)關(guān)鍵因素。 2. Proteus 軟件所提供的元件資源 Proteus 軟件所提供了 30 多個(gè)元件庫(kù)，數(shù)千種元件。在工作前，要設(shè)置 view 菜單下的捕捉對(duì)齊和 system下的顏色、圖形界面大小等項(xiàng)目。對(duì)于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。 Proteus 與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī) CPU 的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒(méi)有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。延時(shí) 10MS子程序 DL: DJNZ 6BH,DL RET 陜 西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 35 頁(yè) 共 62 頁(yè) 5 EDA軟件 proteus 簡(jiǎn)介 作為一名電子類(lèi)工科畢業(yè)生，不會(huì)使用 EDA軟件將是不敢想象的，在完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中主要使用了 proteus(硬件仿真 )和 8051IDE(軟件仿真 )兩個(gè) EDA軟件，故在下面對(duì)其作簡(jiǎn)要介紹； EDA 軟件 proteus簡(jiǎn)介 是目前最好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具。* 8位顯示程序 * 。具體程序如下所示： 。* 將浮點(diǎn) PID結(jié)果限定在 0000f－ ffffh之間 * 。***************************************** FPID: MOV R0,36H LCALL BTOF MOV R0,39H LCALL BTOF MOV R0,3CH LCALL BTOF MOV R0,3FH LCALL BTOF MOV R0,42H LCALL BTOF MOV R0,45H 陜 西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 32 頁(yè) 共 62 頁(yè) MOV R1,39H LCALL FMOV MOV R1,36H LCALL FSUB MOV R0,4EH MOV R1,45H LCALL FMOV MOV R1,48H LCALL FSUB MOV R0,51H MOV R1,48H LCALL FMOV MOV R1,4BH LCALL FSUB MOV R0,54H MOV R1,4EH LCALL FMOV MOV R1,51H LCALL FSUB MOV R0,57H MOV R1,3CH LCALL FMOV MOV R1,4EH LCALL FMUL MOV R0,5AH MOV R1,3FH LCALL FMOV MOV R1,45H LCALL FMUL MOV R0,5DH MOV R1,42H LCALL FMOV MOV R1,54H LCALL FMUL MOV R0,60H MOV R1,57H LCALL FADD MOV R1,5AH LCALL FADD MOV R1,5DH LCALL FADD MOV R0,4BH MOV R1,48H 陜 西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 33 頁(yè) 共 62 頁(yè) LCALL FMOV MOV R0,48H MOV R1,45H LCALL FMOV MOV R0,36H LCALL FTOB MOV R0,39H LCALL FTOB MOV R0,3CH LCALL FTOB MOV R0,3FH LCALL FTOB MOV R0,42H LCALL FTOB RET 。***************************************** 。達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，在 此 向周老致謝。 增量式 PID 控制算法的程序框圖如圖 所示。********************************************* SHEP: CLR EA CLR CLR 48H MOV 71H,6 MOV R0,7AH SHEP1: LCALL DISP LCALL KEY0 陜 西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 31 頁(yè) 共 62 頁(yè) JZ SHEP1 LCALL DL10MS LCALL KEY0 JZ SHEP1 LCALL KEY MOV A,6FH XRL A,0AH JZ SHEP2 MOV A,6FH XRL A,0BH JZ SHEP3 MOV A,6FH MOV R0,A SHEP2: INC R0 DJNZ 71H,SHEP1 SHEP3: LCALL DTOP SETB EA RET 數(shù)字控制器程序設(shè)計(jì) 數(shù)字控制器是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，用它對(duì)被測(cè)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，這里采用直接程序設(shè)計(jì)法進(jìn)行設(shè)計(jì) ，軟件設(shè)計(jì)不再作具體展開(kāi)。********************************************* 。* 鍵盤(pán)設(shè)置設(shè)定溫度值 * 。 FILTER： MOV R3， 02H ；循環(huán)次數(shù) LOOPC1： MOV