中原工学院信息商务学院单片机课设最终报告正文

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1、目录1、课程设计功能描述22、课程设计分析23、课程设计用资料43」数字调节器简介43.2SPI总线介绍53.374HC595、TLC1543、TLC5615芯片简介73.4电压转电流电路164•硬件电路原理图设计175•硬件电路PCB板图设计186•数字PID控制算法196」抗积分饱和数字P1D控制算法原理196.2抗积分饱和数字PID控制算法流程图226.3积分饱和数字PID控制算法源程序237•调试和运行结果分析23&课程设计经验教训和心得体会23附录1、数字调节器部分源程序26附录2、数字调节器原理图29附录3.、数字调节器PC

2、B板图291、课程设计功能描述此次课程设计的内容是数字调节器，通过老师上课讲的内容和查资料，我了解到，数字调节器就是处理实际信号与预设信号的偏差从而使实际信号向预设信号接近的一种仪器。举个例子说，比如说电冰箱前面的那个温控板，我们会对冰箱内部有一个设定温度，而冰箱内部的实时温度会显示在显示屏上，一般情况，这两个温度多半都是有一定的偏差的。当我们觉得冰箱的实际温度高了，我们给冰箱一个设定温度，冰箱的实际温度就会送至调节器上面，与设定温度进行比较,找到偏差，并通过改变电流，改变电机转速，从而降低温度，使得实际温度达到缩小与设定温度值的温差的

3、口的，这就是调节器的功能。而我们常见的比如冰箱上面的调节器，是数字调节器，此次我们设计的就是数字调节器。2、课程设计分析我们先看一卜•数字调节器在整个最简闭环控制系统的位置。在闭环控制系统中，设定信号输入数字调节器，经过一定的处理，信号输出到执行机构，最终被送到被控对象上，被控对象此时有了一个状态1,状态1冋复通过变送器反馈至比较点，比较点就设在数字调节器当中。在比较点使状态1与当初设定状态进行比较，结果大致相同，但是我们改变设定状态，这是状态1会较新的设定状态有一定的偏差，通过数字调节器内部的处理和运算，使状态1与新设定状态的偏差减小

4、，将新的不断改变的信号输出到执行机构，改变物理运转特性，送至被控对象，从而使得达到新的设定状态。那么数字调节器内部是什么样的呢？数字调节器屮由儿•大祁机构），AD虧换器和数字诵DA转换器，为了使得输入和输岀具有良好的抗干扰性，述要有点流蟲圧电路和电压转电流电路。此外，单片机系统中配备了电源电路，在数字调节器中用到TRS485通讯，设定值用的按键，和实时显示和设定显示用的8位L器。数字调节器具有电压与电流两种调节方式。例如，在电镀电源屮，有些是恒压控制的，而有些是坪猶哪，需要能分别进行调节，即要有切换功能。电压的调节范围为：15V；电流的

5、调节社宙源丿仏瑙0加1。电压的调节分辨率至少为0.1V,电流的调节分辨率至少为1九4。数字调节器采用4个按键的组合进行参数设置和控制。数字调节器有一路420九4的输入端：用于在串级控制时接收上一级的给定信号。数字调节器有一路420”必的输出端：用于输出控制器的控制信号给执行机构。数字调节器采用抗积分饱和数字PID控制算法。3、课程设计用资料3.1数字调节器简介用数字技术和微电子技术实现闭环控制的调节器，又称数字调节仪表，是数字控制器的一种。它接受来口生产过程的测量信号，由内部的数字电路或微处理机作数字处理，按一定调节规律产生输出数字信号

6、或模拟信号驱动执行器，完成对生产过程的闭环控制。历史数字调节器是20世纪70年代在模拟调节仪表的基础上采用数字技术和微电了技术发展起來的新型调节器。由于采用集成电路和大规模集成电路，它与微型计算机十分相似，只是在功能上以过程调节为主。分类与功用数字调节器分为数字式混合比率调节器、多冋路调节器和单冋路调节器三类。①数字式混合比率调节器它是控制组分混合比的仪表。它与流量计、执行器配套构成混合比率控制系统和混合■批量控制系统，用于液料混合配比和混合产詁的批量发货系统。②多冋路调节器用微处理机实现多冋路调节功能的仪表。它可独立应用于单元性生产装

7、置（如工业炉帑、精诸塔等）中，完成装置的全部或大部分控制作用。由于单元性装置的类型很多，多回路调节器的品种和类型也很繁朵。一台多回路调节器可控制8〜16个调节回路，冇的还可完成简单的程序控制或批量控制。③单冋路调节器用微处理机实现一个冋路调节功能的仪表。它只有一个可送到执行器去完成闭环控制的输出。单回路调节器冇两种主要用途：一是用于系统的重要回路，以提高系统的可靠性和安全性；一是取代模拟调节器，以减少盘装仪表的数量或提高原冇回路的功能，如实现单回路的高级控制、顺序控制、批量控制。发展趋势数字式混合比率调节器应用微烈计算机是一重要发展趋势

8、。调节器的功能因而得到扩展，如增加了温度补偿、混合产品在线分析功能，在液体粘度、混合比发生变化时，可以及时修正组分比率。另外，应用微型计算机容易实现通信功能,这样就将单台仪农作业变为rh上位计算机调度作业的