中原工學院信息商務(wù)學院 單片機課設(shè)最終報告正文

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1、中原工學院信息商務(wù)學院單片機課程設(shè)計目錄1、課程設(shè)計功能描述22、課程設(shè)計分析23、課程設(shè)計用資料43.1數(shù)字調(diào)節(jié)器簡介43.2SPI總線介紹53.374HC595、TLC1543、TLC5615芯片簡介73.4電壓轉(zhuǎn)電流電路164.硬件電路原理圖設(shè)計175.硬件電路PCB板圖設(shè)計186.數(shù)字PID控制算法196.1抗積分飽和數(shù)字PID控制算法原理196.2抗積分飽和數(shù)字PID控制算法流程圖226.3積分飽和數(shù)字PID控制算法源程序237.調(diào)試和運行結(jié)果分析238.課程設(shè)計經(jīng)驗教訓(xùn)和心得體會23附錄1、數(shù)字調(diào)節(jié)器部分源程序26附錄2、數(shù)字調(diào)節(jié)器原理圖29附錄3.、數(shù)字調(diào)節(jié)器P

2、CB板圖2926中原工學院信息商務(wù)學院單片機課程設(shè)計1、課程設(shè)計功能描述此次課程設(shè)計的內(nèi)容是數(shù)字調(diào)節(jié)器，通過老師上課講的內(nèi)容和查資料，我了解到，數(shù)字調(diào)節(jié)器就是處理實際信號與預(yù)設(shè)信號的偏差從而使實際信號向預(yù)設(shè)信號接近的一種儀器。舉個例子說，比如說電冰箱前面的那個溫控板，我們會對冰箱內(nèi)部有一個設(shè)定溫度，而冰箱內(nèi)部的實時溫度會顯示在顯示屏上，一般情況，這兩個溫度多半都是有一定的偏差的。當我們覺得冰箱的實際溫度高了，我們給冰箱一個設(shè)定溫度，冰箱的實際溫度就會送至調(diào)節(jié)器上面，與設(shè)定溫度進行比較，找到偏差，并通過改變電流，改變電機轉(zhuǎn)速，從而降低溫度，使得實際溫度達到縮小與設(shè)定溫度值的溫差

3、的目的，這就是調(diào)節(jié)器的功能。而我們常見的比如冰箱上面的調(diào)節(jié)器，是數(shù)字調(diào)節(jié)器，此次我們設(shè)計的就是數(shù)字調(diào)節(jié)器。2、課程設(shè)計分析我們先看一下數(shù)字調(diào)節(jié)器在整個最簡閉環(huán)控制系統(tǒng)的位置。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，設(shè)定信號輸入數(shù)字調(diào)節(jié)器，經(jīng)過一定的處理，信號輸出到執(zhí)行機構(gòu)，最終被送到被控對象上，被控對象此時有了一個狀態(tài)1，狀態(tài)1回復(fù)通過變送器反饋至比較點，比較點就設(shè)在數(shù)字調(diào)節(jié)器當中。在比較點使狀態(tài)1與當初設(shè)定狀態(tài)進行比較，結(jié)果大致相同，但是我們改變設(shè)定狀態(tài)，這是狀態(tài)1會較新的設(shè)定狀態(tài)有一定的偏差，通過數(shù)字調(diào)節(jié)器內(nèi)部的處理和運算，使狀態(tài)1與新設(shè)定狀態(tài)的偏差減小，將新的不斷改變的信號輸出到執(zhí)行機構(gòu)，改

4、變物理運轉(zhuǎn)特性，送至被控對象，從而使得達到新的設(shè)定狀態(tài)。那么數(shù)字調(diào)節(jié)器內(nèi)部是什么樣的呢？26中原工學院信息商務(wù)學院單片機課程設(shè)計數(shù)字調(diào)節(jié)器中由幾大部分組成：單片機（核心的運算機構(gòu)），AD轉(zhuǎn)換器和DA轉(zhuǎn)換器，為了使得輸入和輸出具有良好的抗干擾性，還要有點流轉(zhuǎn)電壓電路和電壓轉(zhuǎn)電流電路。此外，單片機系統(tǒng)中配備了電源電路，在數(shù)字調(diào)節(jié)器中用到了RS485通訊，設(shè)定值用的按鍵，和實時顯示和設(shè)定顯示用的8位LED靜態(tài)顯示器。數(shù)字調(diào)節(jié)器具有電壓與電流兩種調(diào)節(jié)方式。例如，在電鍍電源中，有些是恒壓控制的，而有些是恒流控制的，需要能分別進行調(diào)節(jié)，即要有切換功能。電壓的調(diào)節(jié)范圍為：；電流的調(diào)節(jié)范圍為

5、：。電壓的調(diào)節(jié)分辨率至少為，電流的調(diào)節(jié)分辨率至少為。數(shù)字調(diào)節(jié)器采用4個按鍵的組合進行參數(shù)設(shè)置和控制。數(shù)字調(diào)節(jié)器有一路的輸入端：用于在串級控制時接收上一級的給定信號。數(shù)字調(diào)節(jié)器有一路的輸出端：用于輸出控制器的控制信號給執(zhí)行機構(gòu)。數(shù)字調(diào)節(jié)器采用抗積分飽和數(shù)字PID控制算法。26中原工學院信息商務(wù)學院單片機課程設(shè)計3、課程設(shè)計用資料3.1數(shù)字調(diào)節(jié)器簡介　　用數(shù)字技術(shù)和微電子技術(shù)實現(xiàn)閉環(huán)控制的調(diào)節(jié)器，又稱數(shù)字調(diào)節(jié)儀表，是數(shù)字控制器的一種。它接受來自生產(chǎn)過程的測量信號，由內(nèi)部的數(shù)字電路或微處理機作數(shù)字處理，按一定調(diào)節(jié)規(guī)律產(chǎn)生輸出數(shù)字信號或模擬信號驅(qū)動執(zhí)行器，完成對生產(chǎn)過程的閉環(huán)控制。歷

6、史　　數(shù)字調(diào)節(jié)器是20世紀70年代在模擬調(diào)節(jié)儀表的基礎(chǔ)上采用數(shù)字技術(shù)和微電子技術(shù)發(fā)展起來的新型調(diào)節(jié)器。由于采用集成電路和大規(guī)模集成電路，它與微型計算機十分相似，只是在功能上以過程調(diào)節(jié)為主。分類與功用　　數(shù)字調(diào)節(jié)器分為數(shù)字式混合比率調(diào)節(jié)器、多回路調(diào)節(jié)器和單回路調(diào)節(jié)器三類。　?、佟?shù)字式混合比率調(diào)節(jié)器　它是控制組分混合比的儀表。它與流量計、執(zhí)行器配套構(gòu)成混合比率控制系統(tǒng)和混合-批量控制系統(tǒng),用于液料混合配比和混合產(chǎn)品的批量發(fā)貨系統(tǒng)?！　、凇《嗷芈氛{(diào)節(jié)器　用微處理機實現(xiàn)多回路調(diào)節(jié)功能的儀表。它可獨立應(yīng)用于單元性生產(chǎn)裝置（如工業(yè)爐窯、精餾塔等）中，完成裝置的全部或大部分控制作用。由于

7、單元性裝置的類型很多，多回路調(diào)節(jié)器的品種和類型也很繁雜。一臺多回路調(diào)節(jié)器可控制8～16個調(diào)節(jié)回路，有的還可完成簡單的程序控制或批量控制。　?、邸位芈氛{(diào)節(jié)器　用微處理機實現(xiàn)一個回路調(diào)節(jié)功能的儀表。它只有一個可送到執(zhí)行器去完成閉環(huán)控制的輸出。單回路調(diào)節(jié)器有兩種主要用途：一是用于系統(tǒng)的重要回路，以提高系統(tǒng)的可靠性和安全性；一是取代模擬調(diào)節(jié)器，以減少盤裝儀表的數(shù)量或提高原有回路的功能，如實現(xiàn)單回路的高級控制、順序控制、批量控制。發(fā)展趨勢26中原工學院信息商務(wù)學院單片機課程設(shè)計　　數(shù)字式混合比率調(diào)節(jié)器應(yīng)用微型計