计控论文终稿

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1、重庆大学本科学生《计算机控制技术》课程设计方波信号发生器频率漂移及跟踪校正控制指导教师：游纪原班级：自动化5班学生：谭梦然20115051陈雪20115052欧克20115058徐洲20115073重庆大学自动化学院二0—四年九月摘要-1-1概述-1-1.1设计内容-1-1.2设计的基本要求-1-2设计方案及芯片选择-2-2.1系统设计方案-2-2.2芯片选择-3-3各功能模块的设计及原理-3-3.1方波频率发生器模块-3-3.2频率检测模块-3-3.3频率扰动模块-4-3.4频率矫正模块-4-3・5LCD显示模块—5—3.5.1扌旨令扌苗述一6

2、一3.6键盘模块-7-3.6.1键盘的工作原理一7-3.6.2按键识别-7-3.6.3键盘的编码-8-3.6.4键盘的延时去抖动-8-4软件设计-8-4.1方波发生程序-8-4.2频率检测程序-9-4.3PID校正程序-10-4.4键盘扫描程序-11-4.5主程序一12一5硬件接口及连线-13-6总结与体会-14-附录-17-摘要本文主要介绍基于单片机的方波信号发牛器频率漂移及跟踪控制的实现。其主要实现的功能包括给定频率方波信号的产生，方波频率的检测，方波频率的增减以及运用PID调整方波频率。方波频率产生主要运用51单片机的定时中断功能实现，利用

3、定吋器计吋不断调整输出引脚高低电平的变化从而产生方波。检测当前的输出频率通过外部屮断和计数器配合实现，定时器定时一段时间，外部中断统计输入的脉冲数，由此可以计算出输入信号的频率。方波频率的增减则通过计时初值的改变实现。通过PID控制改变定时器计数初值，可实现对给定频率实时跟踪控制，然后将所得频率送往LCD显示。关键词：单片机频率漂移PID校正1概述单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前己经渗入到人们工作和生活的方方面面，儿乎“无处不在，无所不为”。单片机的应用领域已从而向工业控制、通讯、交通、智能仪

4、表等迅速发展到家用消费产品、办公门动化、汽车电了、PC机外围以及网络通讯等广大领域。单片机有两种基木结构形式:一种是在通用微型计算机屮广泛采用的，将程序存储器和数据存储器合用一个存储器空间的结构，称为普林斯顿结构。另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构，一般需要较大的程序存储器，口前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的结构为多。木课题讨论的方波发生器的核心是目前应用极为广泛的51系列单片机。1.1设计内容用单片机产生一个一定频率的方波；在按下漂移按键后人为给一个频率漂移;在按下频率控制按键后PID控制发挥作用并纠正频率

5、漂移。1.2设计的基本要求1）要求能实时显示（LED或LCD）频率值。2）要求在10秒内PID算法纠正频率漂移。3）采用单片机教学实验系统实现2设计方案及芯片选择2.1系统设计方案根据设计内容和基本要求，将本次设计的系统分为方波发生、频率检测、频率扰动、频率校止、频率显示五大模块。如图1所示。图1系统框图1）方波发生模块发出一个与给定方波频率一致的方波。在木次设计屮，采用计数器0定时改变Pl・6口的正负电平，从而产生一个给定频率的方波，其频率的大小由计数初值决定。2）频率扰动模块通过键盘按键的按下來达到改变方波原冇频率的一个外界扰动。在本次设计中

6、,按键0表示给频率一个正偏移，按键1表示给频率一个负偏移。通过改变计数器0的计数初值实现。3）频率检测模块实时检测当前方波的频率。通过外部中断1和计数器1配合实现，定时器定时一段时间，外部中断统计输入的脉冲数，曲此可以计算出输入信号的频率。4）频率校正模块在外界有按键按下的情况，对频率进行校正，校正后的值应为给定频率的数值。本次设计屮，按键2表示用P1D控制器校正频率的偏移。5）频率显示模块通过频率检测模块的实时检测功能，将检测到的数据实时送往LCD显示出相应的数值。2.2芯片选择1）图形液晶显示器AMPIRE128X642）SST89E554R

7、C单片机3）TD-NMC+系统51教学实验平台3各功能模块的设计及原理3.1方波频率发生器模块3.1.1单片机中定时器的工作原理定时/计数器是单片机中的固冇元件，其定时屮断是为满足定时或计数溢出处理的需要而设置的。当定时/计数器中的加1计数器溢出吋，则表明定吋吋间到或计数值已满，此吋便可通过位置溢出标志TFi,向CPU提出屮断要求。51单片机屮有两个定时器TO与T1,他们分别对应了两个内部中断请求TFO和TF1：TFO——定时器/计数器TO溢出屮断请求标志。当定时器/计数器TO发生溢出时，置位TFO,并向CPU提出中断请求。TF1——定时器/计数

8、器T1溢出中断请求标志。当定吋器/计数器T1发生溢出时,置位TF1,并向CPU提出中断请求。此次，我们对定时器模块采用计时方式1（16位