【正文】 本設(shè)計因沒有固定被控對象，因此先采用單緩沖方式連接，如圖413所示。直通方式是資料不經(jīng)兩級鎖存器鎖存，即/CS、/WR/WR/XFER均接地，ILE接高電平。此方式適用于多個D/A轉(zhuǎn)換同步輸出的情節(jié)。（2）雙緩沖方式。單緩沖方式是控制輸入寄存器和DAC寄存器同時接收資料，或者只用輸入寄存器而把DAC寄存器接成直通方式。就是使和為低電平，ILE為高電平，這樣，輸入寄存器的鎖存選通信號處于無效狀態(tài)而直通；當和端輸入1個負脈沖時，使得DAC寄存器工作在鎖存狀態(tài)，提供鎖存數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換。具體地說，就是使和都為低電平，DAC寄存器的鎖存選通端得不到有效電平而直通；此外，使輸入寄存器的控制信號ILE處于高電平、處于低電平，這樣，當端來一個負脈沖時，就可以完成1次轉(zhuǎn)換。8位輸入寄存器8位DAC寄存器8位D/A轉(zhuǎn)換器DI7DI0ILECSWR1WR2XFERAGNDRfbIout1Iout2VrefLE2LE1VCCDGND圖412　DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 DAC0832和單片機的接口方式DAC0832進行D/A轉(zhuǎn)換，可以采用兩種方法對數(shù)據(jù)進行鎖存?！?位DAC寄存器”用于存放待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，由/LE2控制。 DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖，如圖412所示。l AGND：模擬量地，即模擬電路接地端。VREF端與D/A內(nèi)部T形電阻網(wǎng)絡(luò)相連。運算放大器的接法如圖411所示。即運算放大器的反饋電阻端，電阻已固化在芯片中。l Iout2—電流輸出“2”；DAC轉(zhuǎn)換器的特性之一是：Iout1＋Iout2=常數(shù)。 /WR2=1和/XFER=0時，為DAC寄存器鎖存方式。該信號與/XFER信號合在一起控制DAC寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式：216。l /XFER—數(shù)據(jù)傳送控制信號（輸入），低電平有效。 當ILE=1和/WR1=0時，為輸入寄存器直通方式；216。l /WR1—第1寫信號（輸入），低電平有效。l /CS—片選信號（輸入），低電平有效。l IOUT1：模擬電流輸出端1，當DAC寄存器中數(shù)據(jù)全為1時，輸出電流最大，當 DAC寄存器中數(shù)據(jù)全為0時，輸出電流為0。在DAC0832中有兩級鎖存器，第一級鎖存器稱為輸入寄存器，它的允許鎖存信號為ILE，第二級鎖存器稱為DAC寄存器，它的鎖存信號也稱為通道控制信號/XFER。1LSB，供電電源為(+5～+15)V，邏輯電平輸入與TTL兼容，與微處理器完全兼容，具有8位分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片。圖410為DAC0832的引腳圖和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。DAC0832是20腳的雙列直插式D/A轉(zhuǎn)換器。在本設(shè)計中選用定時傳送方式。（3）中斷方式采用中斷方式傳送數(shù)據(jù)時，將轉(zhuǎn)換結(jié)束信號接到單片機的中斷申請端，當轉(zhuǎn)換結(jié)束時申請中斷，CPU響應(yīng)中斷后，通過執(zhí)行中斷服務(wù)程序，使OE引腳變高電平，以提取A／D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。A/D轉(zhuǎn)換開始之后，CPU就查詢轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，即查詢EOC引腳的狀態(tài)：若它為低電平，表示A/D轉(zhuǎn)換正在進行，則MCS51應(yīng)當繼續(xù)查詢；若查詢到EOC變?yōu)楦唠娖?，則給OE線送一個高電平，以便從線上提取A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。特點：電路連接簡單，但CPU費時較多?？梢栽O(shè)計一個延時子程序，當啟動轉(zhuǎn)換后，CPU調(diào)用該延時子程序或用定時器定時，延時時間或定時時間稍大于A/D轉(zhuǎn)換所需時間。（1）定時傳送方式對于每種A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時間作為一項技術(shù)指標，是已知的和固定的。中斷方式：EOC經(jīng)反相器接AT89S52的外部中斷引腳INT1。EOC開始轉(zhuǎn)換時為低電平，當轉(zhuǎn)換結(jié)束時為高電平。在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時，用單片機的讀信號/，產(chǎn)生正脈沖作為OE信號，用以打開三態(tài)輸出鎖存器?？刂菩盘枺海趩覣/D轉(zhuǎn)換時。 圖47 ADC0809的部分信號連接 圖48 信號的時間配合OEDI0～DI774LS373OEGALE89S52D7::D0Q7::Q0WREAP0RDALESTART≥≥ADDAADDBADDCQ0Q1Q2CLOCKDCK圖49 AT89S52和ADC0809的接口由于ADC0809無片內(nèi)時鐘，時鐘信號可由單片機的ALE信號經(jīng)D觸發(fā)器二分頻后獲得。其典型值為＋5V（Vref（＋）＝＋5V，Vref（—）=0V）。 EOC=1，轉(zhuǎn)換結(jié)束。216。通常使用頻率為500kHz的時鐘信號。 OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。216。D0為最低位，D7為最高位。本信號有時簡寫為ST。圖46 ADC0809引腳排列圖表41 選擇的通道C B A選擇的通道0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7l ALE地址鎖存允許信號—對應(yīng)ALE上跳沿，A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。l A、B、C地址線—A為低位地址，C為高位地址，模擬通道的選擇信號，引腳圖中為ADDA、ADDB和ADDC。對ADC0809主要信號引腳的功能說明如下：l IN0～IN7—模擬量輸入通道信號單極性，電壓范圍05V，若信號過小還需進行放大。地址鎖存與譯碼電路完成對A、B、C三個地址位進行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇。ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖45所示。l XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。FLASH存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源VPP，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓VPP。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。l PSEN：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89S52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。該位被置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復(fù)位。此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗的控制信號。216。216。216。216。216。216。216。端口引腳第二功能：216。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。對P3端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。l P2口：P2口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。216。216。216。216。引腳號第二功能：216。此外，（）和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（），具體如下表所示。對P1端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。程序校驗時，需要外部上拉電阻。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。圖43 AT89S52單片機的引腳圖圖44 AT89S52單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)l VCC：電源l GND：地l P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、高有效的解決方案。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。圖42 基于單片機的模糊PID綜合控制系統(tǒng)的硬件組成基于單片機的模糊PID綜合控制系統(tǒng)是由電源、I/V轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機、鎖存器、存儲器、顯示與鍵盤、D/A轉(zhuǎn)換器以及V/I轉(zhuǎn)換器等部分組成。基于單片機的PID控制器的設(shè)計圖如圖42所示?？刂葡到y(tǒng)中負反饋回路中的測量變送環(huán)節(jié)的測量值和被控變量的設(shè)定值進行加法運算得到偏差信號，此偏差信號經(jīng)過采樣、濾波，通過模數(shù)轉(zhuǎn)化器變?yōu)閿?shù)字信號，數(shù)字信號進入單片機和存儲器芯片進行處理，數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)模轉(zhuǎn)換器送給控制閥進行控制。在回路中，設(shè)定值與測量反饋得到的偏差信號送給模糊PID控制器，模糊PID控制器輸出控制信號來調(diào)節(jié)控制閥，進而改變被控變量，使偏差信號被控制在很小的范圍內(nèi)，即：使被控變量與設(shè)定值保持一致?；趩纹瑱C的模糊PID綜合控制系統(tǒng)的控制回路框圖，主要由基于單片機的模糊PID控制器、控制部分、被控對象、測量反饋、及干擾組成，如圖41所示。比如人就是一個具有負反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)，眼睛便是傳感器，充當反饋，人體系統(tǒng)能通過不斷的修正最后做出各種正確的動作。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負反饋，若反饋信號與系統(tǒng)給定值信號相反，則稱為負反饋( Negative Feedback)，若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負反饋，又稱負反饋控制系統(tǒng)。表36 不同控制的指標比較無控制器PID控制器模糊PID控制器最大超調(diào)量σ%%%%調(diào)節(jié)時間ts實驗結(jié)果表明，采用模糊PID控制算法過渡調(diào)節(jié)時間減小，系統(tǒng)的響應(yīng)速度加快；模糊PID控制器比常規(guī)PID控制器的系統(tǒng)超調(diào)量也明顯減小，控制系統(tǒng)的動態(tài)特性和靜態(tài)特性能均得到改善，能更好的滿足系統(tǒng)的應(yīng)用要求。將常規(guī)PID控制器的參數(shù)作為初始值，用constant模塊輸入。=，=再通過PID調(diào)整原則，自身親自調(diào)整，Kp、Ki、Kd最終參數(shù)調(diào)整如圖314所示，將Kp、Ki、Kd按整定的參數(shù)設(shè)定后，獲得PID的控制曲線，如圖317所示。5s=Ki===，=Kd=Kp5=Tv=5=3Tn=TvTcrit圖39 常規(guī)PID控制臨界穩(wěn)定曲線Kpcrit=5；Tcrit=5sKp=TcritTcrit————PIDTvPIKpcrit——表35 ZieglerNichols調(diào)整法則PID調(diào)整值控制器類型計算特征數(shù)據(jù)KpTnTvKiKdP然后調(diào)整KP使系統(tǒng)產(chǎn)生穩(wěn)定振蕩，振蕩時的KP即為臨界增益KPcrit，振蕩周期即為Tcrit。 PID的參數(shù)整定圖313 PID控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖313是Simulink下PID控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，利用ZieglerNichols調(diào)整法則，將Td調(diào)為0，Ti無限大，讓系統(tǒng)為P控制，即Kd為0，Ki接近于0。微分時間應(yīng)加長。曲線偏離回復(fù)慢，積分時間往下降；曲線波動周期長，積分時間再加長。 對于溫度系統(tǒng)：P（%）2060， I（積分）310， D（微分） 對于流量系統(tǒng)：P（%）40100，I（積分） 對于壓力系統(tǒng)：P（%）3070， I（積分） 對于液位系統(tǒng)：P（%）2080， I（積分）15 參數(shù)調(diào)節(jié)口訣：參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查；先是比例后積分，最后再把微分加。利用該方法進行 PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：(1)首先預(yù)選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；(2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；(3)在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數(shù)。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實際運行中進行最后調(diào)整與完善。PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調(diào)整和修改。PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。P、I、D參數(shù)的預(yù)置是相輔相成的，運行現(xiàn)場應(yīng)根據(jù)實際情況進行如下細調(diào)：被控物理量在目標值附近振蕩，首先加大積分時間I，如仍有振蕩，可適當減小比例增益P。PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計的核心內(nèi)容。微分控制作用實質(zhì)上跟偏差變化速率有關(guān)。但應(yīng)當注意，微分時間常數(shù)偏大或偏小時，系統(tǒng)的超調(diào)量仍然較大，調(diào)節(jié)時間仍然較長，只有合適的微分時間常數(shù)，才能獲得比較滿意的過渡過程。積分控制一般也和比例控制和比例積分控制聯(lián)合使用，組成PD或PID控制。增大積分時間常數(shù)（積分變?nèi)酰┯欣跍p小超調(diào)，減小振蕩，使系統(tǒng)更穩(wěn)定，但同時要延長系統(tǒng)消除靜差的時間。比例系數(shù)大小，又會使系統(tǒng)的動作遲緩。圖312 simulink仿真圖 P、I、D參數(shù)的調(diào)整原則 增大比例系數(shù)P(Proportional)將加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，在有靜差系統(tǒng)中有利于減小靜差，但加大比例系數(shù)之能減小靜差，卻不能從根本上消除靜差。圖35 FIS型文件編輯窗口圖36 建立模糊控制器的規(guī)劃編輯器圖37 輸入變量e的隸屬函數(shù)圖38 輸入變量ec的隸屬函數(shù)圖39 輸出變量Kp的隸屬函數(shù)圖310 輸出變量Ki的隸屬函數(shù)圖311 輸出變量Kd的隸屬函數(shù)在simulink下建立如圖312所示的PID控制器的模塊圖以及模糊PID控制系統(tǒng)的模塊圖。用Edit菜單下的rules實現(xiàn)編輯模糊規(guī)則。根據(jù)控制規(guī)則表以if...then的形式在Rule Editor窗口輸入控制規(guī)則模