【正文】 湖南電子電 氣網 34 參考文獻 [1] 孫傳友 . 測控系統(tǒng)原理與設計 [M] .北京：北京航空航天大學出版社 , 20xx： 160－ 166， 174. [2] 王兆安 . 電力電子技術 [M].北京：機械工業(yè)出版社 , 20xx： 150－ 152. [3] 潘松，黃繼業(yè) . EDA 技術實用教程 [M]. 北京：科學出版社 , 20xx： 33. [4] Atmel. AT89S51 數(shù)據(jù)手冊 [DB/OL]. [5] 陳杰 . 傳感器與檢測技術 [M]. 北京：高等教育出版社 ,20xx： 201. [6] 方彥軍，孫健 . 智能儀器技術及其應用 [M]. 北京： 化學工業(yè)出版社 ， 20xx： 42,43. [7] ST. L298N 數(shù)據(jù)手冊 [DB/OL]. [8] 錦昌電子 . 12864LCD 數(shù)據(jù)手冊 [DB/OL]. [9] 沙占友 . 單片機外圍電路設計 [M]. 北京：電子工業(yè)出版社 , 20xx： 21. [10] 泰繼榮 . 現(xiàn)代直流控制技術及其系統(tǒng)設計 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 1993： 141145. [11] 李杰 . 51 系列單片機輸出 PWM 的兩種方法 [DB/DL]. 14/20xx59. [12] 張俊謨 . 單片機中級教程 [M]. 北京：北京航空航天大學出版社， 20xx： 96. [13] 何立民 . MCS51 系列單片機應用系統(tǒng)設計系統(tǒng)配置與接口技術 [M]. 北京：北京航空航天大學出版社， 1990： 8387. [14] 風標電子 . Proteus 使用手冊 [DB/OL]. [15] 王偉，張。根據(jù)上面 論述結合測試數(shù)據(jù)可以看出本次設計基本完成了設計任務和要求。軟件方面利用 C 語言進行編程，增強了程序的可移植性和靈活性，并且利用 Proteus 軟件進行仿真更加保證了程序的準確性。到目前為止通過對控制器模塊、電機驅動模塊、 LCD 顯示模塊、鍵盤模塊、數(shù)字 PID算法等進行深入的研究。 通過上訴的數(shù)據(jù)分析可知，該系統(tǒng)完成了設計的任務及要求，證實了設計方案的可行性和設計方法的正確性。增大 PK 能提高響應速度，減小穩(wěn)態(tài)誤差；但是， PK 值過大會產生較大的超調，甚至使系統(tǒng)不穩(wěn)定減小 PK 可以減小超調，提高穩(wěn)定性，但 PK 過小會減慢響應速度，延長調節(jié)時間； （ 2） 積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。 湖南電子電 氣網 32 根據(jù)上訴方法，通過軟件仿真系統(tǒng)得出數(shù)據(jù)如表 所示，通過 觀察得出該系統(tǒng)比較合適的 P、 I、 D 三者的參數(shù)值為 : PK =2, IK =, DK =。大慣量如：大烘房的溫度控制，一般 P 可在 10 以上 ,I 在 （ 10） 之間 ,D 在 1 左右。和前述步驟相同，微分時間的整定也需反復調整，直到控制過程滿意為止。如此反復試湊，直到找到滿意的比例系數(shù) PK 和積分系數(shù) IK 為止。 ③ 積分系數(shù) IK 保持不變，改變比例系數(shù) PK ，觀察控制過程有無改善，如有改善則繼續(xù)調整，直到滿意為止。 下 面以 PID 調節(jié)器為例，具體說明經驗法的整定步驟： ① 讓調節(jié)器參數(shù)積分系數(shù) IK =0，實際微分系數(shù) DK =0，控制系統(tǒng)投入閉環(huán)運行，由小到大改變比例系數(shù) PK ，讓擾動信號作階躍變化，觀察控制過程，直到獲得滿意的控制 過程為止。 湖南電子電 氣網 31 5 系統(tǒng)測試與分析 為了確定系統(tǒng)與設計要求的符合程度，需要進行系統(tǒng)測試與分析，但是由于試驗調節(jié)的制約和時間的限制，不能完成此次制作，只能通過軟件仿真進行驗證，在這里使用的是英國的 Proteus 軟件進行測試，有關改軟件的使用在前面的章節(jié)已經介紹，在這里不再重復。 （ 5） 程序加載 圖 程序添加界面 在編輯環(huán)境左擊單片機然后右擊，在彈出的對話框中將編譯生成的 HEX 文件加載到芯片中，設單片機的時鐘工作頻率為 12MHZ。 （ 4） 程序編譯 點菜單 Source→ Add/Remove sou rce Files” 在出現(xiàn)的對話框如圖 中，選擇 ASEM51 編輯器，將上面的匯編源程序 添加。 i = 0i = i + 1RETIYNNYa ) 寫入 16 * 16 漢字程序流程 b ) 寫入 8 * 16 數(shù)字湖南電子電 氣網 30 話框，在 Keywords 中填寫要選擇的元器件，然后在右邊對話框中選中要選的元器件，則元器件列在對象選擇的窗口中如圖 所示 。 （ 3） 元器件選?。喊丛O計要求，在對象選擇窗口中點 P，彈出 Pickdevices 對 初始化循環(huán)次數(shù)j ＝ 2 ?寫入數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù) i ＝ 16 ？設置顯示起始頁 、 起始列調用寫入數(shù)據(jù)子程序j = j + 1 。以下為本系統(tǒng)在 Protues 中的仿真流程： （ 1） 新建文件：打開 Protues 點 File，在彈出的下拉菜單中選擇 New Design，在彈出的圖幅選擇對話框中選 Default。 圖 顯示程序流程 系統(tǒng) Proteus 仿真 Proteus 軟件簡介 Proteus 是英國 Labcenter electronics 公司研發(fā)的 EDA 設計軟件， 是一個基于 ProSPICE 混合模型仿真器的，完整的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件設計仿真平臺。 （ 7） 讀顯示數(shù)據(jù) D/I R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 1 1 顯 示 數(shù) 據(jù) 湖南電子電 氣網 29 該操作將 12864 模塊中的 DDRAM 存儲器對應單位中的內容讀出，然后列地址計數(shù)器自動加一。 （ 6） 寫顯示數(shù)據(jù) D/I R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 1 0 顯 示 數(shù) 據(jù) 該操作將 8 位數(shù)據(jù)寫入先前已確定的顯示存儲器的單元內。 （ 5） 列地址設置 D/I R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 1 Yaddress（ 0~63） 列地址是 DDRAM 的列地址。 （ 4） 頁面地址設置 D/I R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 1 0 1 1 1 Page（ 0~7） 頁面地址是 DDRAM 的行地址。 （ 2） 顯示開關設置 D/I R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 1 BUSY 0 ON／ OFF RST 0 0 0 0 湖南電子電 氣網 28 D/I R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 D D=1：開顯示； D=0 關顯示。狀態(tài)字是了解模塊當前工作狀態(tài)的唯一的信息 渠道，在每次對模塊操作之前，都要讀出狀態(tài)字判斷 BUSY 是否為“ 0”。 圖 定時程序流程 顯示程序流程 顯示模塊是實現(xiàn)人機對話的重要部分，在這里選用 1286 4LCD 顯示器可實現(xiàn)對漢字和字符的顯示，該顯示器的引腳功能在上面已經做了說明，下面介紹1286 4LCD 的相關指令。 圖 主程序流程 鍵盤程序程序流程 鍵盤中斷程序是用來設在系統(tǒng)相應參數(shù)和控制系統(tǒng)進入相應的運行狀態(tài)，其程序流程圖如圖 所示。在設計中采用了光電傳感器做為測速裝置，其計算公式為： v= 60??tNn r/min 從這里可以看出速度 v 的誤差主要是由圓盤邊緣上的凹槽數(shù)的多少決定的，為了減少系統(tǒng)誤差應盡量提高凹槽的數(shù)量，在本次設計中取凹槽數(shù) N 為 120，采樣時間 t為 ，則速度計算具體程序流程如圖 所示。其運算公式為： ?)(nu 因此要想實現(xiàn) PID 控制在單片機就必須存在上述算法， 其程序流程如圖 所示。按照要求設計操作面板如圖 所示： 圖 鍵盤模塊 鍵盤操作說明：在系統(tǒng)開始運行時， 1286 4LCD 將顯示開機界面，若按下設置鍵顯示屏進入參數(shù)設置界面，此時按 4 進入相應參數(shù)的設置的狀態(tài)，輸入相應的數(shù)字即可完成該參數(shù)的設置，待所有量設置完成后按正 /反控制鍵設置正反轉，最后按啟動鍵啟動系統(tǒng)，在運行過程中可按下相應鍵對電機進行暫停、繼續(xù)、停止運行的控制。圖中 L0～ L3 為 44 鍵盤的列信號， H0～ H3 為 44 鍵盤的行信號。 圖 12864LCD 引腳分布 圓盤 光敏三極管發(fā)光二極管+ 5 VP 3 . 3470 Ω200 ΩR 1 R 2湖南電子電 氣網 22 P 1P 2P 3P 4P 5P 6P 7P 8R S T9P /R X D10P /T X D11P /IN T 012P /IN T 113P /T 014P /T 115P /W R16P /R D17X T A L 218X T A L 119G N D20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27P 28R S E N29A L E30EA31P 32P 33P 34P 35P 36P 37P 38P 39V C C40U18 9 S 5 11234567891011121314151617181920L C DP O T 11 0KR71 0KR847+5C 152 20 μ F1 2 3 4 5 6 7 8 9R N 8 5K+ 5v+ 5v+ 5vP P P 表 12864 液晶顯示模塊引腳功能 引腳 符 號 引 腳 功 能 引腳 符 號 引 腳 功 能 1 VSS 電源地 15 CS1 CS1=1芯片選擇左邊 64*64點 2 VDD 電源正 +5V 16 CS2 CS2=1芯片選擇右邊 64*64點 3 VO 液晶顯示驅動電源 17 /RST 復位（低電平有效） 4 RS H： 數(shù)據(jù)輸入； L： 指令碼輸入 18 VEE LC 驅動負電源 5 R/W H： 數(shù)據(jù)讀??； L： 數(shù)據(jù)寫入 19 A 背光電源（ +） 6 E 使能信號。 (a) (b) 圖 電機速度采集方案 圖 傳感器輸出脈沖波形 顯示電路設計 根據(jù)設計要求要對系統(tǒng)各項參數(shù)和電機運行狀態(tài)進 行顯示，因此在電路中加入顯示模塊是非常必要的。這樣就可根據(jù)低電平的數(shù)量來計算電機此時轉速了。 圖 電機驅動電路 電機速度采集電路設計 在本系統(tǒng)中由于要將電機本次采樣的速度與上次采樣的速度進行比較，通過偏差進行 PID 運算，因此速度采集電路是整個系統(tǒng)不可缺少的部分。 其電路如圖 所示，利用兩個光電耦合器將單片機的 I/O 與驅動電路進行隔離，保證電路安全可靠。 Vs 為電機驅動電源。 圖 電源電路 P 0 . 0 ～ P 0 . 7128 64 L CD顯示模塊P 2 . 7P 2 . 6電機驅動模塊P 2 . 0 ～ P 0 . 554 4 鍵盤P 1 . 0 ～ P 1 . 3P 1 . 4 ～ P 1 . 744L 0 ～ L 3H 0 ～ H 3P 3 . 2 / I NT 0AT 89 S 51P 3 . 3 / I NT 1電 機轉速檢測四輸入與門湖南電子電 氣網 20 A1A2S E N 111 Y 121 Y 23Vs41 A 151 E N61 A 27G N D8V c c92 A 1102 A 2122 E N112 Y 1132 Y 214S E N 215U5L 29 8N