【正文】 ； 　按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。它的內(nèi)部是4個(gè)數(shù)碼管共用a~dp這8根數(shù)據(jù)線，為人們的使用提供了方便，因?yàn)槔锩嬗?個(gè)數(shù)碼管，所以它有4個(gè)公共端，加上a~dp，共有12個(gè)引腳，下面便是一個(gè)共陰的四位數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖（共陽(yáng)的與之相反）。 管腳順序:從數(shù)碼管的正面觀看，以第一腳為起點(diǎn)，管腳的順序是逆時(shí)針?lè)较蚺帕校?2986 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(jī)與數(shù)碼管連接圖 圖 4位數(shù)碼管實(shí)物圖MCS－51單片機(jī)內(nèi)設(shè)置了兩個(gè)可編程的16位定時(shí)器T0和T1，通過(guò)編程，可以設(shè)定為定時(shí)器和外部計(jì)數(shù)方式。定時(shí)器T0由特殊功能寄存器TL0和TH0構(gòu)成，定時(shí)器T1由TH1和TL1構(gòu)成，特殊功能寄存器TMOD控制定時(shí)器的工作方式，TCON控制其運(yùn)行。定時(shí)器T0的中斷入口地址為000BH，T1的中斷入口地址為001BH。（2）置計(jì)數(shù)初值。（4）啟動(dòng)定時(shí)器。 AD轉(zhuǎn)換電路A/D轉(zhuǎn)換電路在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，控制或測(cè)量對(duì)象的有關(guān)變量，往往是一些連續(xù)變化的模擬量，如溫度、壓力、流量、位移、速度等物理量。完成A/D轉(zhuǎn)換的器件即為A/D轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換電路用來(lái)把連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字形式，即二進(jìn)制數(shù)。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的二進(jìn)制數(shù)通過(guò)微機(jī)的輸入通道進(jìn)入微型機(jī)。軟件的使用會(huì)降低模數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程的速度。用于特定用途的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器可按其精度和速度分類。由于它體積小，兼容性強(qiáng)，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。 圖 ADC0832引腳圖CS：片選使能，低電平芯片使能。CH1：模擬輸入通道1，或作為IN+/使用。DI：數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。CLK：時(shí)鐘信號(hào)。通常使用頻率為500KHz的時(shí)鐘信號(hào)。其典型值為+5V(Vref(+)=+5V, Vref()=5V)。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。 圖 ADC0832與單片機(jī)的連接正常情況下ADC0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。當(dāng)ADC0832未工作時(shí)其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用，CLK和DO/DI的電平可任意。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端CLK輸入時(shí)鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。作為單通道模擬信號(hào)輸入時(shí)ADC0832的輸入電壓是0—，即（5/256）V。但值得注意的是，在進(jìn)行IN+與IN的輸入時(shí)，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。即D/A轉(zhuǎn)換器要能把輸入的數(shù)字量的每一位都按其權(quán)值分別轉(zhuǎn)換成模擬量，然后通過(guò)運(yùn)算放大器求和相加?，F(xiàn)代D/A轉(zhuǎn)換器一般都采用T型電阻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行解碼。單電源供電，從+5V～+15V均可正常工作。10V；電流建立時(shí)間為1μs； 圖 DAC0832的引腳圖引腳功能① DI0～DI7：8位轉(zhuǎn)換數(shù)字量輸入端。③ /CS ：片選信號(hào)，低電平有效。⑤ /WR2：DAC寄存器寫信號(hào)，低電平有效。⑦ IOUT1：電流輸出引腳1。⑧ IOUT2：電流輸出引腳2。DAC轉(zhuǎn) 換特性之一是IOUT1+IOUT2=常數(shù)。內(nèi)接15KΩ電阻已固化在芯片中，可作 為外部運(yùn)放器的反饋電阻用。外接高精度電壓源，其電壓可正可負(fù)，可 在10V～+10V范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，為芯片內(nèi)電阻網(wǎng)絡(luò)提供高精度 基準(zhǔn)電壓。DAC0832與AT89C51可以有三種連接方式：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式。因此，只 要將ILE 接+5V，/CS、/XFER、/WR1和/WR2接地， DAC0832便工作于直通方式。② 單緩沖方式：?jiǎn)尉彌_方式使DAC0832的兩個(gè)寄存器中有一個(gè)處于直 通方式，而另一個(gè)處于受控的鎖存方式，或者兩個(gè)輸入 寄存器同時(shí)受控的方式。單片機(jī)需發(fā)送兩次寫信號(hào) 才可完成一 次完整的D/A轉(zhuǎn)換。持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)回復(fù)到初始狀態(tài)。復(fù)位電路的基本功能是系統(tǒng)上電時(shí)，RC電路充電，RST引腳出現(xiàn)正脈沖，提供復(fù)位信號(hào)直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)，為了更加可靠，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)，才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開關(guān)或電源插頭分合過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。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(zhǔn)，信號(hào)質(zhì)量也較無(wú)源晶振要好。電路如上圖。其中，應(yīng)用程序是一個(gè)無(wú)限的循環(huán)，循環(huán)中調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)完成相應(yīng)的操作，這部分可以看成是后臺(tái)行為(background)。后臺(tái)也可以叫做任務(wù)級(jí)。時(shí)間相關(guān)性很強(qiáng)的關(guān)鍵操作一定是靠中斷服務(wù)來(lái)保證的。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點(diǎn)是：①實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。②支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。③提供軟件調(diào)試功能。④具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。仿真的概念其實(shí)使用非常廣，含義就是使用可控的手段來(lái)模仿的情況。用戶不需要搭建硬件電路就可對(duì)程序進(jìn)行驗(yàn)證，特別適合于偏重算法的程序。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。如果你使用C語(yǔ)言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。下面詳細(xì)介紹Keil C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。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)。 使用獨(dú)立的Keil仿真器時(shí)，注意事項(xiàng) * ，但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。 * 仿真芯片的31腳（/EA）已接至高電平，所以仿真時(shí)只能使用片內(nèi)ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插針中的31腳并不與仿真芯片的31腳相連，故該仿真器仍可插入到擴(kuò)展有外部ROM（其CPU的/EA引腳接至低電平）的目標(biāo)系統(tǒng)中使用。再采用Proteus和Keil 聯(lián)調(diào)來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)軟件的仿真。當(dāng)數(shù)值確定后，按確定鍵。圖 主程序流程圖 顯示子程序 共陰極數(shù)碼管是用高電平（“1”）點(diǎn)亮的，要求驅(qū)動(dòng)功率較大。按鍵掃描程序通過(guò)讀取I/O口的電平即可知道對(duì)應(yīng)按鍵的狀態(tài)。抖動(dòng)過(guò)程引起電平信號(hào)的波動(dòng)，有可能令CPU誤解為多次按鍵操作，從而引起錯(cuò)誤處理。按鍵的消抖，通常有軟件，硬件兩種消除方法。如果10ms 之后I/O口不為低電平，則說(shuō)明是干擾信號(hào)，而不是按鍵被按下。 對(duì)于溫度系統(tǒng)：P（%）2060，I（分）310，D（分） 對(duì)于流量系統(tǒng)：P（%）40100，I（分） 對(duì)于壓力系統(tǒng)：P（%）3070，I（分） 對(duì)于液位系統(tǒng)：P（%）2080，I（分）15 PID控制器各個(gè)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能起著不同的作用，這三個(gè)參數(shù)的取值優(yōu)劣將直接影響PID控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)好壞。增量式PID算法只需保持當(dāng)前時(shí)刻以前三個(gè)時(shí)刻的誤差即可。而增量式PID只需計(jì)算增量，計(jì)算誤差或精度不足時(shí)對(duì)控制量的計(jì)算影響較小。若采用增量算法，與原始值無(wú)關(guān)，易于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)到自動(dòng)的無(wú)沖擊切換。下面為本次設(shè)計(jì)的仿真圖 6 結(jié)束語(yǔ)本論文主要是從硬件和軟件兩方面來(lái)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的PID控制器，主要選擇了自己比較熟悉的8051單片機(jī)作為主控模塊。由于自己對(duì)許多知識(shí)不熟悉浪費(fèi)了很多時(shí)間去了解，可能自己掌握知識(shí)的多少，本次論文還有很多不盡人意的地方。PID控制器理論知識(shí)也會(huì)不斷的更新和完善，PID控制器會(huì)更加符合現(xiàn)在工程實(shí)際中的復(fù)雜惡劣環(huán)境，在各行業(yè)中使用更加廣泛。.《電子器件》， 2006年第03期[13] ，2003修訂版[14] 薛均義、張彥斌、 2003[15] ,2008[16] Bennett S. The Past of PID Controllers. Annual Reviews in Control, 2001,[17] Min Sen chiu。Wang Qingguo. Intermal Model Control Design for Transition Control,2000[18] Ho WK, Lim and Xu Wen, Optimal gain and phase margin tuning for PID controllers Automation, 1998[19] Astrom K J, Hang C C, Persson and Ho W K, Towards Intelligent PID, 1992[20] M Zhuang, D. P. Atherton，Automatic tuning of optimum PID controllers[J]，IEE proceedings Control and Application,1993附錄 程序顯示程序 include define uchar unsigned charsbit wei01 = P1^0。 sbit wei03 = P1^2。 void delay(uchar a) { uchar i=0, j=0。 ia。 j110。 } main() { while(1) { wei01 = 0。 P0 = 0x06。 wei01 = 1。 P0 = 0x4f。 }}中斷程序中斷時(shí)間500微妙void main(void){ P1=0x00。 //time0為定時(shí)器，工作方式1； TH0=(65536500)/256。 EA=1。 //中定時(shí)中斷； TR0=1。 void KeyInit(void) { io_key_1 = 1 。 io_key_3 = 1 。 } 根據(jù)按鍵硬件連接定義按鍵鍵值 define KEY_VALUE_1 0x0e define KEY_VALUE_2 0x0d define KEY_VALUE_3 0x0b define KEY_VALUE_4 0x07 define KEY_NULL 0x0f 下面我們來(lái)編寫按鍵的硬件驅(qū)動(dòng)程序。 if(io_key_2 == 0)return KEY_VALUE_2 。 if(io_key_4 == 0)return KEY_VALUE_4 。 } 其中io_key_1等是我們按鍵端口的定義，如下所示： sbit io_key_1 = P1^4 。 sbit io_key_3 = P1^6 。 A/D，D/A轉(zhuǎn)換調(diào)試程序includedefine uchar unsigned charuchar xdata *ad。 uchar j=0。 while(1){*ad=0。j=100。adtab=*ad。return 0。 //設(shè)定目標(biāo) Desired Value long SumError。 //比例常數(shù) Proportional Const double Integral。 //微分常數(shù) Derivative Const int LastError。 //Error[2] } PID。 static PID *sptr = amp。 /*==================================================================================================== Initialize PID Structure PID參數(shù)初始化=====================================================================================================*/ void IncPIDInit(void) { sptrSumError = 0。 //Error[1] sptrPrevError = 0。 //比例常數(shù) Proportional Const sptrIntegral = 0。 //微分常數(shù) Derivative Const sptrSetPoint = 0。 //當(dāng)前誤差 iError = sptrSetPoint NextPoint。 //E[k－2]項(xiàng) //存儲(chǔ)誤差，用于下次計(jì)算 sptrPrevError = sptrLastE