基于51單片機(jī)的直流電機(jī)的pid控制器畢業(yè)論文

1、<p>　　第一章 緒論 </p><p><b>　　1.1 前言</b></p><p>　　21世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)日新月異，科技的進(jìn)步帶動(dòng)了控制技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制設(shè)備的性能和結(jié)構(gòu)發(fā)生了翻天覆地的變化。我們已進(jìn)入高速發(fā)展的信息時(shí)代，控制技術(shù)成為當(dāng)今科技的主流之一，廣泛深入到研究和應(yīng)用工程等各個(gè)領(lǐng)域。<

2、;/p><p>　　控制理論的發(fā)展經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個(gè)階段。其控制系統(tǒng)包括控制器﹑傳感器﹑變送器﹑執(zhí)行機(jī)構(gòu)﹑輸入輸出接口?？刂破鞯妮敵鼋?jīng)過(guò)輸出接口﹑執(zhí)行機(jī)構(gòu)、加到被控系統(tǒng)上；控制系統(tǒng)的被控量、經(jīng)過(guò)傳感器、變送器、通過(guò)輸入接口送到控制器。不同的控制系統(tǒng)、傳感器﹑變送器﹑執(zhí)行機(jī)構(gòu)是不一樣的。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器。電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。目前，PID控制及其控制器或智能

3、PID控制器已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　受益于數(shù)十年來(lái)全球經(jīng)濟(jì)高速成長(zhǎng)所獲得的PID控制成果,在中國(guó)市場(chǎng)，一大批機(jī)器設(shè)備制造商正處于蓬勃發(fā)展階段，除滿足本土市場(chǎng)龐大的機(jī)器設(shè)備需求外，走向國(guó)際市場(chǎng)，參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)也成為現(xiàn)實(shí)需求。在應(yīng)用方面，這種控制技術(shù)已經(jīng)滲透到了醫(yī)療、汽車制造、鐵道運(yùn)輸、航天航空、鋼鐵生產(chǎn)、物流配送、飲料生產(chǎn)等多個(gè)方面。但是由于中國(guó)科技落后，為此，我們需要更進(jìn)

4、一步的學(xué)習(xí)、掌握與應(yīng)用先進(jìn)的控制技術(shù)與解決方案，以提升設(shè)備性能、檔次與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在國(guó)外，尤其在運(yùn)動(dòng)控制及過(guò)程控制方面PID控制技術(shù)的應(yīng)用更是越來(lái)越廣泛和深入。隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)生活舒適性的追求將越來(lái)越高，PID控制技術(shù)作為一項(xiàng)具有發(fā)展前景和影響力的新技術(shù)，正越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外各行業(yè)的高度重視。</p><p>　　1.2 直流電動(dòng)機(jī)控制的發(fā)展歷史</p><p>　　常用的控制直流電動(dòng)

5、機(jī)有以下幾種:第一，最初的直流調(diào)速系統(tǒng)是采用恒定的直流電壓向直流電動(dòng)機(jī)電樞供電，通過(guò)改變電樞回路中的電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。這種方法簡(jiǎn)單易行設(shè)備制造方便，價(jià)格低廉。但缺點(diǎn)是效率低、機(jī)械特性軟、不能在較寬范圍內(nèi)平滑調(diào)速，所以目前極少采用。第二，三十年代末，出現(xiàn)了發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)(也稱為旋轉(zhuǎn)變流組)，配合采用磁放大器、電機(jī)擴(kuò)大機(jī)、閘流管等控制器件，可獲得優(yōu)良的調(diào)速性能，如有較寬的調(diào)速范圍(十比一至數(shù)十比一)、較小的轉(zhuǎn)速變化率和調(diào)速平滑等，特別是當(dāng)電動(dòng)

6、機(jī)減速時(shí)，可以通過(guò)發(fā)電機(jī)非常容易地將電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪慣量反饋給電網(wǎng)，這樣，一方面可得到平滑的制動(dòng)特性，另一方面又可減少能量的損耗，提高效率。但發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是需要增加兩臺(tái)與調(diào)速電動(dòng)機(jī)相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機(jī)和一些輔助勵(lì)磁設(shè)備，因而體積大，維修困難等。第三，自出現(xiàn)汞弧變流器后，利用汞弧變流器代替上述發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，使調(diào)速性能指標(biāo)又進(jìn)一步提高。特別是它的系統(tǒng)快速響應(yīng)性是發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)不能比擬的。但是汞弧變流器仍存在一些缺點(diǎn):

7、維修還是不太方便，特別是水銀蒸汽對(duì)維護(hù)人員會(huì)造成一定的危害等。第四，1957年世界上出現(xiàn)了第一只晶閘管</p><p>　　從20世紀(jì)80年代中后期起，以晶閘管整流裝置取代了以往的直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)組及水銀整流裝置，使直流電氣傳動(dòng)完成一次大的躍進(jìn)。同時(shí)，控制電路也實(shí)現(xiàn)了高度集成化、小型化、高可靠性及低成本。以上技術(shù)的應(yīng)用，使直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)大幅提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，直流調(diào)速技術(shù)不斷發(fā)展。</p>

8、<p>　　隨著微型計(jì)算機(jī)、超大規(guī)模集成電路、新型電子電力開(kāi)關(guān)器件和新型傳感器的出現(xiàn)，以及自動(dòng)控制理論、電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的深入發(fā)展，直流電動(dòng)機(jī)控制也裝置不斷向前發(fā)展。微機(jī)的應(yīng)用使直流電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)趨向于數(shù)字化、智能化，極大地推動(dòng)了電氣傳動(dòng)的發(fā)展。近年來(lái)，一些先進(jìn)國(guó)家陸續(xù)推出并大量使用以微機(jī)為控制核心的直流電氣傳動(dòng)裝置，如西門(mén)子公司的SIMOREG K 6RA24、ABB公司的PAD/PSD等等。</p&

9、gt;<p>　　隨著現(xiàn)代化步伐的加快，人們生活水平的不斷提高，對(duì)自動(dòng)化的需求也越來(lái)越高，直流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大。例如，軍事和宇航方面的雷達(dá)天線，火炮瞄準(zhǔn)，慣性導(dǎo)航，衛(wèi)星姿態(tài)，飛船光電池對(duì)太陽(yáng)得跟蹤等控制；工業(yè)方面的各種加工中心，專用加工設(shè)備，數(shù)控機(jī)床，工業(yè)機(jī)器人，塑料機(jī)械，印刷機(jī)械，繞線機(jī)，紡織機(jī)械，工業(yè)縫紉機(jī)，泵和壓縮機(jī)等設(shè)備的控制；計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備和辦公設(shè)備中的各種磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，各種光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，繪圖儀，掃描儀，打印

10、機(jī)，傳真機(jī)，復(fù)印機(jī)等設(shè)備的控制；音像設(shè)備和家用電器中的錄音機(jī)，錄像機(jī)，數(shù)碼相機(jī)，洗衣機(jī)，冰箱，電扇等的控制。</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)，微電子技術(shù)的發(fā)展以及新型電力電子功率器件的不斷涌現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)的控制策略也發(fā)生了深刻的變化。電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展得力于微電子技術(shù)，電力電子技術(shù)，傳感器技術(shù)，永磁材料技術(shù)，微機(jī)應(yīng)用技術(shù)的最新發(fā)展成就。變頻技術(shù)和脈寬調(diào)制技術(shù)已成為電動(dòng)機(jī)控制的主流技術(shù)。正是這些技術(shù)的進(jìn)步使電動(dòng)控制技

11、術(shù)在近二十年內(nèi)發(fā)生了很大的變化。功率器件控制條件的變化和微電子技術(shù)的使用也使新型的電動(dòng)機(jī)控制方法能夠得到實(shí)現(xiàn)。其中，脈寬調(diào)制（PWM）方法，變頻技術(shù)在直流調(diào)速和交流調(diào)速系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。永磁材料技術(shù)的突破與微電子技術(shù)的結(jié)合又產(chǎn)生了一批新型的電動(dòng)機(jī)，如永磁直流電動(dòng)機(jī)，交流伺服電動(dòng)機(jī)，超聲波電動(dòng)機(jī)等。由于有微處理器和傳感器作為新一代運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成部分，所以又稱這種運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)為智能運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。所以應(yīng)用先進(jìn)控制算法，開(kāi)發(fā)全數(shù)字化智能

12、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)將成為新一代運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。</p><p>　　在那些對(duì)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的性能要求較高的場(chǎng)合（如數(shù)控機(jī)床，工業(yè)縫紉機(jī)，磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，打印機(jī)，傳真機(jī)等設(shè)備中，要求電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)精確定位，適應(yīng)劇烈負(fù)載變化），傳統(tǒng)的控制算法已難以滿足系統(tǒng)要求。為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)也在朝著高精度，高性能，網(wǎng)絡(luò)化，信息化，模糊化的方向不斷前進(jìn)。</p><p>　　1.3直流電

13、動(dòng)機(jī)控制的研究現(xiàn)狀</p><p>　　數(shù)字直流調(diào)速裝置，從技術(shù)上，它能成功地做到從給定信號(hào)、調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)定、直到觸發(fā)脈沖的數(shù)字化，使用通用硬件平臺(tái)附加軟件程序控制一定范圍功率和電流大小的直流電機(jī)，同一臺(tái)控制器甚至可以僅通過(guò)參數(shù)設(shè)定和使用不同的軟件版本對(duì)不同類型的被控對(duì)象進(jìn)行控制，強(qiáng)大的通訊功能使它易和PLC等各種器件通訊組成整個(gè)工業(yè)控制過(guò)程系統(tǒng)，而且具有操作簡(jiǎn)便、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，尤其是方便靈活的調(diào)試方法、完

14、善的保護(hù)功能、長(zhǎng)期工作的高可靠性和整個(gè)控制器體積小型化，彌補(bǔ)了模擬直流調(diào)速控制系統(tǒng)的保護(hù)功能不完善、調(diào)試不方便、體積大等不足之處，且數(shù)字控制系統(tǒng)表現(xiàn)出另外一些優(yōu)點(diǎn)，如查找故障迅速、調(diào)速精度高、維護(hù)簡(jiǎn)單，使其具備了廣一闊的應(yīng)用前景。</p><p>　　國(guó)外主要電氣公司如瑞典的ABB公司、德國(guó)的西門(mén)子公司、AEG公司、日本的三菱公司、東芝公司、美國(guó)的GE公司、西屋公司等，均已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多個(gè)數(shù)字直流調(diào)速裝置，有成熟的系

15、列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模板化的應(yīng)用產(chǎn)品。</p><p>　　我國(guó)從20世紀(jì)60年代初試制成功第一只硅晶閘管以來(lái)，晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。目前，晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　我國(guó)關(guān)于數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)的研究主要有:綜合性最優(yōu)控制，補(bǔ)償PID控制，PID算法優(yōu)化，也有的只應(yīng)用模糊控制技術(shù)。</p><p&g

16、t;　　隨著新型電力半導(dǎo)體器件的發(fā)展，IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)具有開(kāi)關(guān)速度快、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單和可以自關(guān)斷等優(yōu)點(diǎn)，克服了晶閘管的主要缺點(diǎn)。因此我國(guó)直流電機(jī)調(diào)速也正向著脈寬調(diào)制（pulse width modulation,簡(jiǎn)稱PWM）方向發(fā)展。</p><p>　　我國(guó)現(xiàn)在大部分?jǐn)?shù)字化控制直流調(diào)速裝置依靠進(jìn)口。但由于進(jìn)口設(shè)備價(jià)格昂貴，也給出了國(guó)產(chǎn)全數(shù)字控制直流調(diào)速裝置的發(fā)展空間。目前，國(guó)內(nèi)許多大專院校、科研單位和廠

17、家也都在開(kāi)發(fā)全數(shù)字直流調(diào)速裝置。</p><p>　　第二章 單片機(jī)的介紹</p><p><b>　　2.1單片機(jī)的概述</b></p><p>　　單片機(jī)自20世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái)，作為微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，得到了快速的發(fā)展。它以體積小、功能全、價(jià)格低等特點(diǎn)，贏得了廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)滲透到了社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。</p>&

18、lt;p>　　單片機(jī)（single-chip microcomputer）是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力（算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理等）的微處理器（CPU）、隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）、輸入輸出接口電路（I/O）、串行通信口（SCI）、脈寬調(diào)制電路（PWM）、定時(shí)計(jì)算器、A/D轉(zhuǎn)換器及D/A轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊半導(dǎo)體硅片上，這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效的完成設(shè)計(jì)者事

19、先規(guī)定的任務(wù)，這樣的一塊具有一臺(tái)計(jì)算機(jī)的屬性，可以構(gòu)成一個(gè)最小而完善的的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電路芯片就稱為單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。</p><p>　　目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢(shì)將是進(jìn)一步向著CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。下面是單片機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)。</p><p>　　CMOS化  CMO

20、S（Complementary Metal Oxide Semiconductor）電路的特點(diǎn)是低功耗、高密度、低速度、低價(jià)格。采用雙極型半導(dǎo)體工藝的TTL電路速度快，但功耗和芯片面積較大。隨著技術(shù)和工藝水平的提高，又出現(xiàn)了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工藝。</p><p>　　低功耗化  單片機(jī)的功耗已從Ma級(jí)，甚至1uA以下；使用電壓在3~6V之間，完全適應(yīng)電池工作。低功耗化的效應(yīng)不

21、僅是功耗低，而且?guī)?lái)了產(chǎn)品的高可靠性、高抗干擾能力以及產(chǎn)品的便攜化。</p><p>　　低電壓化  幾乎所有的單片機(jī)都有WAIT、STOP等省電運(yùn)行方式。允許使用的電壓范圍越來(lái)越寬，一般在3~6V范圍內(nèi)工作。低電壓供電的單片機(jī)電源下限已可達(dá)1~2V。目前0.8V供電的單片機(jī)已經(jīng)問(wèn)世。</p><p>　　低噪聲與高可靠性  為提高單片機(jī)的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應(yīng)惡

22、劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標(biāo)準(zhǔn)的要求。</p><p>　　大容量化  以往單片機(jī)內(nèi)的ROM為1KB～4KB，RAM為64～128B。但在需要復(fù)雜控制的場(chǎng)合，該存儲(chǔ)容量是不夠的，必須進(jìn)行外接擴(kuò)充。為了適應(yīng)這種領(lǐng)域的要求，運(yùn)用新的工藝，使片內(nèi)存儲(chǔ)器大容量化。目前，單片機(jī)內(nèi)ROM最大可達(dá)64KB，RAM最大為2KB。</p><p>　　高性能化  主要是指進(jìn)一步

23、改進(jìn)CPU的性能，加快指令運(yùn)算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性。采用精簡(jiǎn)指令集（RISC）結(jié)構(gòu)和流水線技術(shù)，可以大幅度提高運(yùn)行速度。</p><p>　　小容量、低價(jià)格化  與上述相反，以4位、8位機(jī)為中心的小容量、低價(jià)格化也是發(fā)展動(dòng)向之一。這類單片機(jī)的用途是把以往用數(shù)字邏輯集成電路組成的控制電路單片化，可廣泛用于家電產(chǎn)品。</p><p>　　外圍電路內(nèi)裝化  這也是單片

24、機(jī)發(fā)展的主要方向。隨著集成度的不斷提高，有可能把眾多的各種外圍功能器件集成在片內(nèi)。除了一般必須具有的CPU、ROM、RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等以外，片內(nèi)集成的部件還有模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、DMA控制器、聲音發(fā)生器、監(jiān)視定時(shí)器、液晶顯示驅(qū)動(dòng)器、彩色電視機(jī)和錄像機(jī)用的鎖相電路等。</p><p>　　串行擴(kuò)展技術(shù)  在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，通用型單片機(jī)通過(guò)三總線結(jié)構(gòu)擴(kuò)展外圍器件成為單片機(jī)應(yīng)用的主流結(jié)構(gòu)。隨著低價(jià)位OTP（O

25、ne Time Program）及各種類型片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的發(fā)展，加之外圍接口不斷進(jìn)入片內(nèi)，推動(dòng)了單片機(jī)“單片”應(yīng)用結(jié)構(gòu)的發(fā)展。特別是IC、SPI等串行總線的引入，可以使單片機(jī)的引腳設(shè)計(jì)得更少，單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)化及規(guī)范化。</p><p>　　2.2單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域</p><p>　　2.2.1單片機(jī)的特點(diǎn)</p><p>　　單片機(jī)把微型計(jì)算機(jī)的主要功能

26、都集成在一塊芯片上，即一塊芯片就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)。因此，單片機(jī)具有以下特點(diǎn):</p><p>　　（1）較高的性價(jià)比 目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，有些單片機(jī)的芯片價(jià)格只有幾十元人民幣，再加上很少的外圍器件，就可以構(gòu)成一臺(tái)多功能的控制機(jī)構(gòu)。</p><p>　?。?）集成度好，體積小，可靠性好 單片機(jī)把各種功能不見(jiàn)集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線大大的提高了單片機(jī)的

27、可靠性及其抗干擾能力。</p><p>　?。?）控制功能強(qiáng) 單片機(jī)指令系統(tǒng)、硬件資源豐富，能充分滿足工業(yè)控制的各種要求。</p><p>　　（4）低電壓，低功耗。 </p><p>　?。?）開(kāi)發(fā)周期短，易于產(chǎn)品化 可根據(jù)需要構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p>　　2.2.2單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域</p>

28、<p>　　單片機(jī)的應(yīng)用范圍很廣，在社會(huì)生產(chǎn)的方方面面都得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　?。?）工業(yè)自動(dòng)化 如工廠流水線的智能化管理、電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)。</p><p>　?。?）智能儀器儀表 單片機(jī)用于各種儀器儀表，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度等物理的測(cè)量。</p><

29、;p>　?。?）辦公自動(dòng)化領(lǐng)域 現(xiàn)代的辦公室所使用的大部分現(xiàn)代產(chǎn)品多數(shù)都采用了單片機(jī)，如打印機(jī)、繪圖儀、復(fù)印機(jī)等等。</p><p>　　（4）日常用品及家用電器領(lǐng)域 從電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)機(jī)、數(shù)碼相機(jī)及其它視頻音像設(shè)備到智能卡、電子寵物等，形形色色，無(wú)處不在。</p><p>　?。?）通信領(lǐng)域 單片機(jī)普遍具有通信接口，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的智能控制

30、，從手機(jī)、電話機(jī)、小型程控交換機(jī)再到日常生活中的集群移動(dòng)通信、限線對(duì)講機(jī)等。</p><p>　?。?）商業(yè)營(yíng)銷 采用單片機(jī)構(gòu)成專用系統(tǒng)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在了電子稱、收款機(jī)、條形數(shù)碼閱讀器、倉(cāng)儲(chǔ)安全監(jiān)控系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、冷凍保鮮系統(tǒng)等生活當(dāng)中的方方面面，極大的服務(wù)了人民。</p><p>　?。?）汽車電子與航空航天電子系統(tǒng) 這些電子系統(tǒng)中的集中顯示系統(tǒng)、車上娛樂(lè)系統(tǒng)、車載安全裝置

31、、導(dǎo)航系統(tǒng)、動(dòng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、等都是采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的。</p><p>　　雖然大多數(shù)普通單片機(jī)都具有熔絲燒斷保護(hù)單片機(jī)內(nèi)代碼的功能，但由于通用低檔的單片機(jī)并非定位于制作安全類產(chǎn)品，因此，它們往往沒(méi)有提供有針對(duì)性的防范措施且安全級(jí)別較低。加上單片機(jī)應(yīng)用場(chǎng)合廣泛，銷售量大，廠商間委托加工與技術(shù)轉(zhuǎn)讓頻繁，大量技術(shù)資料外瀉，使得利用該類芯片的設(shè)計(jì)漏洞和廠商的測(cè)試接口，并通過(guò)修改熔絲保護(hù)位等侵入型攻擊或非侵入型攻擊手段

32、來(lái)讀取單片機(jī)的內(nèi)部程序變得比較容易。</p><p>　　2.3 MCS-51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　2.3.1 MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)</p><p>　　MCS-51是英特爾公司生產(chǎn)的8位高檔單片機(jī)系列，具有體積小、功能全、面向控制、開(kāi)發(fā)應(yīng)用方便等特點(diǎn)是測(cè)控領(lǐng)域當(dāng)中較理想的八位微型計(jì)算機(jī)。MCS-51系列單片機(jī)芯片有許多種，但是它們

33、的基本組成和基本性能是相同的。圖2-1所示是按功能劃分的MCS-51系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。</p><p>　　圖2-1 MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　該圖中可以看出其各個(gè)功能部件是由內(nèi)部總線緊密聯(lián)系在一起的。其基本機(jī)構(gòu)如下所示:</p><p>　　（1）1個(gè)8位中央處理器 單片機(jī)CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU、累加器A

34、CC、程序狀態(tài)寄存器PSW、堆棧指針SP、寄存器B、程序計(jì)數(shù)器（指令指針）PC、數(shù)據(jù)指針DPTR、指令寄存器IR、暫存器（TMP）等部件構(gòu)成。單片機(jī)CPU運(yùn)算器內(nèi)部包含一個(gè)專門(mén)進(jìn)行位數(shù)據(jù)操作的布爾處理機(jī)，增加了面向控制的處理能力，可以進(jìn)行位尋址等功能。</p><p>　?。?）4K字節(jié)ROM，128字節(jié)RAM 片內(nèi)4K字節(jié)ROM存儲(chǔ)器為片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)程序和表格。片內(nèi)128字節(jié)RAM為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，

35、可實(shí)現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，用于存儲(chǔ)單片機(jī)運(yùn)行期間的工作變量、運(yùn)算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位等。</p><p>　?。?）21個(gè)特殊功能寄存器 特殊功能寄存器反映了單片機(jī)的工作狀態(tài)，它和單片機(jī)CPU芯片的引腳和內(nèi)部功能的控制有關(guān)，實(shí)際上是狀態(tài)字和控制字寄存器，是一個(gè)具有特殊功能的片內(nèi)RAN區(qū)。用于CPU對(duì)片內(nèi)各功能部件進(jìn)行管理、控制和監(jiān)視等。</p><p>　　（4）4個(gè)8位并

36、行輸入輸出接口I/O口 4個(gè)8位并行輸入輸出接口P0口、P1口、P2口和P3口（共32根線），用于并行輸入和輸出數(shù)據(jù)。</p><p>　　（5）1個(gè)全雙工串行I/O接口 全雙工串行口具有4種工作方式，用于單片機(jī)和其他微機(jī)之間的串行通信，可構(gòu)成對(duì)及系統(tǒng)。</p><p>　?。?）兩個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 片內(nèi)兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1，有4種工作方式，用于精確

37、定時(shí)（或延時(shí)）控制及其對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。</p><p>　?。?）中斷系統(tǒng) 有5個(gè)中斷系統(tǒng)，2個(gè)可編程優(yōu)先級(jí)的中斷系統(tǒng)，用于外部中斷申請(qǐng)，串行口中斷申請(qǐng)和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷申請(qǐng)。</p><p>　?。?）片外可尋址64K程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間 片外最多可擴(kuò)展64K程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間。</p><p>　?。?）單一的+5V電源 片

38、內(nèi)振蕩器和定時(shí)電路，最高主時(shí)鐘頻率為12MHz。</p><p>　　由以上可以看出，單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類齊全的特點(diǎn)，其基本組成和一般微型計(jì)算機(jī)是相同的，它只不過(guò)是把計(jì)算機(jī)的基本功能部件集成到了一塊芯片上，具有完成特定功能的微型計(jì)算機(jī)。</p><p>　　2.3.2 MCS-51單片機(jī)的工作方式</p><p>　　MCS-51系列單片機(jī)的工作方式有：

39、復(fù)位方式，程序執(zhí)行方式，節(jié)電工作方式，低功耗方式以及EPROM編程和校驗(yàn)方式。單片機(jī)不同的工作方式，代表單片機(jī)處于不同的狀態(tài)。單片機(jī)工作方式的多少是衡量單片機(jī)性能的一項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　?。?）復(fù)位方式：復(fù)位是單片機(jī)進(jìn)入狀態(tài)的初始化操作，是使CPU和系統(tǒng)中其他部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。另外，當(dāng)程序運(yùn)行錯(cuò)誤或由于錯(cuò)誤操作而使單片機(jī)進(jìn)入死鎖狀態(tài)時(shí)，可以通過(guò)復(fù)位進(jìn)行重新啟動(dòng)。復(fù)位后

40、，單片機(jī)內(nèi)部寄存器的值被初始化。</p><p>　　MCS-51系列單片機(jī)的RST引腳是復(fù)位信號(hào)的引入端，復(fù)位信號(hào)高電平有效，單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后，只是在RST端持續(xù)給出兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期）以上的高電平就可以完成復(fù)位操作。MCS-51系列單片機(jī)的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，復(fù)位方式有：上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位。上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)碾娙莺碗娮?，就能夠使RST引腳上

41、的高電平保持兩個(gè)振蕩周期以上，以實(shí)現(xiàn)上電的同時(shí)完成單片機(jī)的復(fù)位；按鍵手動(dòng)復(fù)位分為按鍵電平復(fù)位和按鍵脈沖復(fù)位兩種方式。</p><p>　?。?）程序執(zhí)行方式：程序執(zhí)行方式是單片機(jī)的基本工作方式，也就是執(zhí)行用戶編好放在程序存儲(chǔ)器中的程序。程序執(zhí)行方式有兩種：連續(xù)執(zhí)行和單步執(zhí)行。連續(xù)執(zhí)行方式是所有單片機(jī)都需要的一種基本工作方式，用戶編寫(xiě)好的被執(zhí)行程序放在片內(nèi)或片外ROM中；單步運(yùn)行方式是用戶調(diào)試程序的一種工作方式，在

42、單片機(jī)的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)上有一個(gè)專用的單步執(zhí)行按鍵，每按下一次，單片機(jī)就順序執(zhí)行一條指令（僅僅執(zhí)行一條），單片機(jī)的單步運(yùn)行方式通常只在用戶調(diào)試程序時(shí)使用，用于觀察每條指令的執(zhí)行情況。</p><p>　?。?）節(jié)電工作方式：MCS-51系列單片機(jī)中有HMOS（高密度溝道金屬氧化物半導(dǎo)體）和CHMOS（互補(bǔ)高密度溝道金屬氧化物半導(dǎo)體）兩種工藝芯片。HMOS單片機(jī)的節(jié)電工作方式只有掉電工作方式；CHMOS單片機(jī)的節(jié)電工作方式

43、有掉電工作方式和空閑工作方式兩種。</p><p>　　單片機(jī)的節(jié)電工作方式是由其內(nèi)部的電源控制寄存器PCON中的相關(guān)位來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的，該特殊功能寄存器的地址為87H，MCS-51系列單片機(jī)的節(jié)電工作方式有空閑工作方式和掉電工作方式兩種情況，其中在掉電工作方式中，單片機(jī)的內(nèi)部振蕩器停止工作，</p><p>　　PCON的各位定義如表2-1所示。</p><p>　　

44、表2-1 PCON寄存器的位定義</p><p>　　SMOD：串行口波特率倍率控制位，用于串行口通信；</p><p>　　GF1、GF0：通用標(biāo)志位；</p><p>　　PD：掉電方式控制位，PD=1進(jìn)入掉電工作方式；</p><p>　　IDL：空閑方式控制位，IDL=1進(jìn)入空閑工作方式。</p><p>　　

45、其中退出空閑方式的方法有兩種，一種是中斷推出，另一種是按鍵復(fù)位退出；退出掉電方式的唯一方法是由硬件復(fù)位，復(fù)位時(shí)將所有的特殊功能寄存器的內(nèi)容初始化，但不改變內(nèi)部PAM區(qū)的數(shù)據(jù)。</p><p>　?。?）EPROM編程和校驗(yàn)方式：編程是指利用特殊手段對(duì)單片機(jī)內(nèi)部的EPROM進(jìn)行寫(xiě)入的過(guò)程，校驗(yàn)則是對(duì)剛剛寫(xiě)入的程序代碼讀出校驗(yàn)的過(guò)程。</p><p>　　內(nèi)部EPROM編程：編程的主要操作是將

46、原始程序、數(shù)據(jù)寫(xiě)入到內(nèi)部EPROM中，為了對(duì)片內(nèi)EPROM編程，MCS-51系列單片機(jī)的時(shí)鐘頻率應(yīng)在4～6MHz的范圍內(nèi)，要用專門(mén)的單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，編程時(shí)各引腳的用法如下所示：</p><p>　　P1口和P2口的P2.3～P2.0為EPROM的4K地址輸入，P1口為低8位地址；</p><p>　　P0口為編程數(shù)據(jù)輸入；</p><p>　　P2.6～P2.4以及

47、應(yīng)為低電平，P2.7和RST為高電平；</p><p>　　以上除RST的邏輯電平為2.5V外，其余均為T(mén)TL電平。應(yīng)當(dāng)注意的是EA/上編程電壓不能大于21.5V，因此要求該電壓非常穩(wěn)定。</p><p>　　EPROM校驗(yàn)程序：校驗(yàn)的主要操作是在向片內(nèi)程序存儲(chǔ)器EPROM寫(xiě)入信息時(shí)或?qū)懭胄畔⒑?，可將片?nèi)EPROM的內(nèi)容讀出校驗(yàn)，以保證寫(xiě)入信息的正確性。</p><p&

48、gt;<b>　　第三章 直流電機(jī)</b></p><p>　　3.1直流電機(jī)的介紹</p><p>　　定義輸出或輸入為直流電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，稱為直流電機(jī)，它是能實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的電機(jī)。直流電機(jī)是電機(jī)的主要類型之一。直流電動(dòng)機(jī)以其良好的啟動(dòng)性和調(diào)速性能著稱，直流發(fā)電機(jī)供電質(zhì)量較好，常常作為勵(lì)磁電源。與交流電機(jī)相比直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高，可靠性較差

49、，使它的應(yīng)用受到限制。近年來(lái)，與電力電子裝置結(jié)合而具有直流電機(jī)性能的電機(jī)不斷涌現(xiàn)，使直流電機(jī)有被取代的趨勢(shì)。盡管如此，直流電機(jī)仍有一定的理論意義和實(shí)用價(jià)值。</p><p>　　直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)靜止不動(dòng)的部分稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)，由機(jī)座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，是直流電機(jī)進(jìn)行能量

50、轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風(fēng)扇等組成。</p><p>　　3.2直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型</p><p>　　直流電動(dòng)機(jī)的等效電路如下圖所示。</p><p>　　圖3-1直流電動(dòng)機(jī)等效圖</p><p>　　電路的電壓平衡方程和力矩平衡方程為:</p><p><b>

51、　　(公式3-1)</b></p><p><b>　　(公式3-2)</b></p><p>　　式中 Ua 電源電壓;</p><p><b>　　Ia-電樞電流 ;</b></p><p>　　Ra-電樞電阻(包括電刷、換向器以及兩者之間的電阻);</p><

52、p><b>　　La-電樞電感;</b></p><p>　　Ea-電樞反電動(dòng)勢(shì);</p><p><b>　　J-轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;</b></p><p><b>　　Ω-轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度;</b></p><p><b>　　Te-電磁轉(zhuǎn)距;</b><

53、;/p><p><b>　　Tl-負(fù)載轉(zhuǎn)距;</b></p><p>　　KD-轉(zhuǎn)動(dòng)部分的阻尼系數(shù).</p><p>　　永磁直流電動(dòng)機(jī)的電樞反電動(dòng)勢(shì)可表示為:</p><p>　　Ea=Ke*Ω (公式3-3)</p><p>　　式中Ke-反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)

54、.</p><p><b>　　電磁轉(zhuǎn)矩為:</b></p><p>　　Te=KT *Ia (公式3-4)</p><p>　　式中KT-磁轉(zhuǎn)矩常數(shù)。</p><p>　　動(dòng)態(tài)工作特性是指實(shí)際的動(dòng)作與相應(yīng)的動(dòng)作命令之間的響應(yīng)關(guān)系。將式 (3-1)、式(3-2)、式(3-3)

55、和式(3-4)作拉氏變換，得到如下函數(shù):</p><p>　　Ua(s )=RaIa(s)+ LaSIa(s)+ Ea(s) (公式3-5)</p><p>　　JSΩ(s)=Te(s)一Tl(s)一KDSΩ(s) (公式3-6)</p><p>　　Ea(s)= KeΩ(s)

56、 (公式3-7)</p><p>　　Te(s)=KTIa(s) (公式3-8)</p><p>　　上面的式子可以用下面的方框圖表示。</p><p>　　圖3-2直流電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型</p><p><b>　　第四章 仿真軟件</b></p>

57、;<p>　　4.1 PROTEUS簡(jiǎn)介</p><p>　　Proteus 軟件是由英國(guó) Lab Center Electronics 公司開(kāi)發(fā)的 EDA 工具軟件。Proteus軟件已有近 20 年的歷史，在全球已得到廣泛使用。Proteus 軟件集成了高級(jí)原理布圖、混合模式SPICE 電路仿真、PCB 設(shè)計(jì)以及自動(dòng)布線來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)。如圖 4-1 所示，Proteus 是一個(gè)完整

58、的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件平臺(tái)：ISIS 為功能強(qiáng)大的原理布線工具；ARES PCB 設(shè)計(jì)為一個(gè)完整的 PCB 設(shè)計(jì)系統(tǒng)。</p><p>　　圖4-1 Proteus分解圖</p><p>　　4.2 KEIL簡(jiǎn)介</p><p>　　Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀

59、性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。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(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP、WIN7等操作系統(tǒng)。</p><p>　　Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要

60、看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil 的優(yōu)勢(shì)。C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE），可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。開(kāi)發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件（.OBJ）。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

61、(.ABS）。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫(xiě)入程序存貯器如EPROM中。</p><p>　　4.3 PROTEUS系統(tǒng)特性</p><p>　　Proteus 軟件支持許多通用的微控制器，如 PCI、AVR、HC11 以及 8051；包含強(qiáng)大的調(diào)試工具，具有

62、對(duì)寄存器和存儲(chǔ)器，斷點(diǎn)和單步模式 IAR C-SPY、Keil、MALAB等開(kāi)發(fā)工具的源程序進(jìn)行調(diào)試的功能；能夠觀察代碼在仿真硬件上的實(shí)時(shí)運(yùn)行效果、對(duì)顯示、按鈕、鍵盤(pán)等外設(shè)的交互可視化進(jìn)行仿真；具有 6000 多種模擬和數(shù)字器件的模型庫(kù)；具有單步斷點(diǎn)設(shè)置等調(diào)試功能；能夠與常用的匯編器、編譯器如 IAR、Keil、Proton 等協(xié)同調(diào)試；有直流電流表/電壓表、交流電壓表/電流表、示波器邏輯分析儀、計(jì)數(shù)/按時(shí)/頻率計(jì)虛擬終端、SPI 調(diào)試

63、器等虛擬儀器，以仿真中的測(cè)量記錄提供了方便；支持圖形化的分析功能，具有頻率特性、傅立葉、失真、噪聲分析等多種繪圖方式、可將仿真曲線精美地繪制出來(lái)。</p><p>　　采用Proteus 仿真軟件進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，具有許多優(yōu)勢(shì)，如實(shí)驗(yàn)資源豐富、實(shí)驗(yàn)周期短、硬件投入少、實(shí)驗(yàn)損耗小、與實(shí)際設(shè)計(jì)接近程度大等。</p><p>　　(1) 實(shí)驗(yàn)資源豐富</p><p>　　Pr

64、oteus 軟件所提供了30多個(gè)元件庫(kù)，數(shù)千種元件。元件涉及到數(shù)字和模擬、交流和直流等，如電阻、電容、二極管、三極管、MOS管，變壓器、繼電器、各種放大器、各種激勵(lì)源、各種微控制器、各種門(mén)電路、各種終端。 對(duì)于一個(gè)仿真軟件或?qū)嶒?yàn)室，測(cè)試的儀器儀表的數(shù)量、類型和質(zhì)量，是衡量實(shí)驗(yàn)室是否合格的一個(gè)關(guān)鍵因素。在Proteus軟件包中，不存在同類儀表使用數(shù)量的問(wèn)題，其提供的儀表有：交直流電壓表、交直流電流表、邏輯分析儀、計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)器、信號(hào)發(fā)生器等，

65、而且Proteus還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)，其作用與示波器相似但功能更多。Proteus提供了豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)等。</p><p><b>　　(2) 實(shí)驗(yàn)周期短</b></p><p>　　在Proteus 軟件中設(shè)計(jì)電路可以很方便的判斷是硬件錯(cuò)誤，還是軟件錯(cuò)誤，方法

66、如下：運(yùn)行Proteus的ISIS程序后，進(jìn)入該仿真軟件的主界面。通過(guò)工具欄中的p命令(從庫(kù)中選擇元件命令)，在pick devices窗口中選擇電路所需的元件，將其放置在合適的位置，然后設(shè)置元件參數(shù)，當(dāng)整體硬件電路連接完畢后，點(diǎn)擊電路原理圖的左下角執(zhí)行建，如果有錯(cuò)誤提示，則說(shuō)明硬件電路連接有問(wèn)題，需要對(duì)硬件電路進(jìn)行更改，如果沒(méi)有錯(cuò)誤，則電路可以運(yùn)行，并且可以在各器件的輸入和輸出端顯示電路運(yùn)行時(shí)，這些端點(diǎn)所處的高低電平狀態(tài)；然后開(kāi)始編寫(xiě)

67、程序，在Source菜單的Define CodeGeneration Tools菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴(kuò)展名等項(xiàng)目；在Source菜單的Add/Remove Source files命令下，添加源文件，在源文件中進(jìn)行所需程序的編寫(xiě)，通過(guò)編譯器編譯無(wú)錯(cuò)誤后，生成.HEX文件，將其加入單片機(jī)硬件電路的對(duì)應(yīng)程序；通過(guò)debug菜單的相應(yīng)命令觀察程序和電路的運(yùn)行情況。</p><p><b>　

68、　(3)硬件投入少</b></p><p>　　由于Proteus 軟件實(shí)驗(yàn)資源庫(kù)非常豐富，對(duì)于從模擬電路、數(shù)字電路、模數(shù)混合電路到單片機(jī)系統(tǒng)等領(lǐng)域都可以進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)，而且其虛擬元器件的參數(shù)都是由實(shí)際元器件廠家提供，然后生成SPICE(Simulation Program with Integrated CircuitEmphasis)模型，這樣就可以用Proteus軟件中的虛擬元器件代替實(shí)際元器件

69、進(jìn)行設(shè)計(jì)電路，而無(wú)需去購(gòu)買實(shí)際的元器件。這樣就可以節(jié)省大量的實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，減輕了學(xué)生們的負(fù)擔(dān)。</p><p>　　(4)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中損耗小</p><p>　　用Proteus仿真軟件進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，其在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生們可以將自己的構(gòu)思付諸于設(shè)計(jì)，不用因?yàn)樵骷蛢x器儀表的損耗問(wèn)題而畏首畏尾。</p><p>　　(5)與實(shí)際設(shè)計(jì)接近程度大</p>&

70、lt;p>　　由于Proteus 軟件中的虛擬元器件參數(shù)都是由半導(dǎo)體元器件廠家提供，當(dāng)學(xué)生們?cè)赑roteus 軟件中進(jìn)行軟硬件仿真調(diào)試成功后，可以直接進(jìn)行實(shí)際電路的搭建，只要在電路板制作沒(méi)有問(wèn)題的前提下，基本上都能成功。這樣可以讓學(xué)生了解將仿真軟件和具體的工程實(shí)踐如何結(jié)合起來(lái)，利于學(xué)生對(duì)工程實(shí)踐過(guò)程的了解和學(xué)習(xí)。</p><p>　　4.4 PROTEUS與KEIL的聯(lián)調(diào)</p><p

71、>　　Proteus 軟件包括匯編語(yǔ)言編譯系統(tǒng)，可以在軟件平臺(tái)上對(duì)單片機(jī)進(jìn)行可視化調(diào)試。但是，現(xiàn)在的大部分的單片機(jī)研發(fā)人員都用 C 語(yǔ)言對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程控制。應(yīng)用 TCP/IP 協(xié)議，Proteus 與 Keil 的聯(lián)調(diào)很好地解決了 Proteus 自帶的編譯系統(tǒng)無(wú)法對(duì)C 語(yǔ)言進(jìn)行編譯的問(wèn)題。其中，Keil 是目前世界上最好的 51 單片機(jī)的 C 語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)工具。以下是如何將 C 語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)環(huán)境移植到 Proteus 的設(shè)計(jì)中的方

72、法：</p><p>　　首先，下載安裝這兩個(gè)軟件。</p><p>　　第二步，安裝完畢，把 Proteus 6 Professional\MODELS\目錄下的 VDM51.dll 文件復(fù)制到 Keil\C51\BIN 文件夾下。</p><p>　　第三步，用文本編譯器打開(kāi) Keil 根目錄下的 TOOLS.INI 文件，在[C51] 欄目下加入 TDRV3=

73、BIN\VDM51.DLL ("Proteus VSM Monitor-51 Driver" ) ，其中“TDRV3” 中的 “3”要根據(jù)實(shí)際情況寫(xiě)，不要和原來(lái)的重復(fù)。</p><p>　　第四步，Kei 的設(shè)置。在 Kei 中打開(kāi)一個(gè)項(xiàng)目，在"option for target"中的 Debug標(biāo)簽中選中 " Proteus VSM Monitor-51 Dri

74、ver" 。再點(diǎn)擊"Setting"設(shè)置通信接口，在Host 后面添上"127.0.0.1"，如果你是用的不是同一臺(tái)電腦，在這里添上另一臺(tái)電腦的IP 地址(另一臺(tái)電腦已安裝 Proteus)， 在 Port 后面添上"8000"，點(diǎn)擊"OK"按鈕即可。等待編譯工程。</p><p>　　第五步，Proteus 的設(shè)置。運(yùn)行

75、Proteus 的 ISIS，鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊菜單"DEBUG"，選中"use remote debug monitor"。按 Ctrl+F5 進(jìn)入調(diào)試界面或者點(diǎn)擊工具欄的調(diào)試按鈕。連接成功以后，在 Keil 調(diào)試程序，單步、全速調(diào)試，設(shè)置斷點(diǎn)，觀察變量的值等，而 Proteus 界面中電路開(kāi)始運(yùn)行，各種仿真元件的電器性質(zhì)發(fā)生變化；當(dāng) Proteus做硬件方面的模擬，如按按鍵、改變可調(diào)電阻的阻值等時(shí)，

76、Keil 中的調(diào)試窗口中監(jiān)控的寄存器也會(huì)有相應(yīng)的變化。如果程序錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)人員很容易發(fā)現(xiàn)出錯(cuò)的代碼段；并且，也可以很清晰地觀察到每句程序?qū)纹瑱C(jī)電路的控制。</p><p><b>　　第五章 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)</b></p><p><b>　　5.1系統(tǒng)總體框架</b></p><p>　　圖5-1系統(tǒng)總流程圖</p&g

77、t;<p>　　本設(shè)計(jì)是以51單片機(jī)為控制中心，通過(guò)采集電機(jī)的當(dāng)前速度，與設(shè)定的速度之間的差值進(jìn)行PID運(yùn)算，然后輸出相應(yīng)的模擬PWM波，使得差值越來(lái)越小直到電機(jī)速度在允許的誤差范圍內(nèi)。</p><p><b>　　5.2 硬件電路</b></p><p>　　5.2.1復(fù)位電路的作用</p><p>　　在上電或復(fù)位過(guò)程中，控制

78、CPU的復(fù)位狀態(tài)：這段時(shí)間內(nèi)讓CPU保持復(fù)位狀態(tài)，而不是一上電或剛復(fù)位完畢就工作，防止CPU發(fā)出錯(cuò)誤的指令、執(zhí)行錯(cuò)誤操作，也可以提高電磁兼容性能。 無(wú)論用戶使用哪種類型的單片機(jī),總要涉及到單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)。而單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)的好壞,直接影響到整個(gè)系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶在設(shè)計(jì)完單片機(jī)系統(tǒng),并在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試成功后,在現(xiàn)場(chǎng)卻出現(xiàn)了“死機(jī)”、“程序走飛”等現(xiàn)象,這主要是單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計(jì)不可靠引起的。AT89C51的上電復(fù)位

79、電路如圖5-1所示，只要在RST復(fù)位輸入引腳上接一電容至Vcc端，下接一個(gè)電阻到地即可。對(duì)于CMOS型單片機(jī)，由于在RST端內(nèi)部有一個(gè)下拉電阻，故可將外部電阻去掉，</p><p><b>　　圖5-1 復(fù)位電路</b></p><p>　　而將外接電容減至1µF。上電復(fù)位的工作過(guò)程是在加電時(shí)，電容加給RST端一個(gè)短暫的高電平信號(hào)，此高電平信號(hào)隨著Vcc對(duì)電

80、容的充電過(guò)程而逐漸回落，即RST端的高電平持續(xù)時(shí)間取決于電容的充電時(shí)間。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位，RST端的高電平信號(hào)必須維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間。上電時(shí)，Vcc的上升時(shí)間約為10ms，而振蕩器的起振時(shí)間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為10MHz，起振時(shí)間為1ms；晶振頻率為1MHz，起振時(shí)間則為10ms。在圖2的復(fù)位電路中，當(dāng)Vcc掉電時(shí)，必然會(huì)使RST端電壓迅速下降到0V以下，但是，由于內(nèi)部電路的限制作用，這個(gè)負(fù)電壓將不會(huì)對(duì)器件產(chǎn)生損害。另外

81、，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機(jī)狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全“l(fā)”態(tài)。如果系統(tǒng)在上電時(shí)得不到有效的復(fù)位，則程序計(jì)數(shù)器PC將得不到一個(gè)合適的初值，因此，CPU可能會(huì)從一個(gè)未被定義的位置開(kāi)始執(zhí)行程序，所以需上電復(fù)位電路。</p><p>　　5.2.2 鍵盤(pán)輸入模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　5.2.2.1 獨(dú)立式鍵盤(pán)的接線原理</p><p>　　獨(dú)立式鍵盤(pán)是由若干個(gè)

82、機(jī)械觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)構(gòu)成的，把它與單片機(jī)的I/O口縣連接起來(lái)，通過(guò)讀I/O口的電平狀態(tài)，即可識(shí)別出相應(yīng)的按鍵是否被按下。如果按鍵不被按下，其端口就為高電平，如果相應(yīng)的按鍵被按下，則端口變?yōu)榈碗娖?。在這種鍵盤(pán)的連接方法中，我們通常采用上拉電阻接法，即各按鍵開(kāi)關(guān)一端接低電平，另一端接單片機(jī)I/O口線并通過(guò)上拉電阻與VCC相連，這是為了保證在按鍵斷開(kāi)時(shí)，各I/O口線有確定的高電平，如果端口內(nèi)部已經(jīng)有上拉電阻，則外電路的上拉電阻就可以省去。</p

83、><p><b>　　圖5-2 鍵盤(pán)抖動(dòng)</b></p><p>　　5.2.2.2鍵盤(pán)消抖</p><p>　　通常我們用來(lái)做鍵盤(pán)的 有觸點(diǎn)式和非觸點(diǎn)式兩種，單片機(jī)中應(yīng)用的一般是由機(jī)械觸點(diǎn)構(gòu)成的觸點(diǎn)式微動(dòng)開(kāi)關(guān)，這種開(kāi)關(guān)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用可靠的優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)我們按下按鍵或釋放按鍵的時(shí)候它有一個(gè)特點(diǎn)，就是會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，看上圖的按鍵脈沖波形，這種抖動(dòng)對(duì)于人來(lái)

84、說(shuō)是感覺(jué)不到的，但對(duì)單片機(jī)來(lái)說(shuō)，則是完全可以感應(yīng)到的，因?yàn)橛?jì)算機(jī)處理的速度是在微秒級(jí)的，而機(jī)械抖動(dòng)的時(shí)間至少是毫秒級(jí)，對(duì)計(jì)算機(jī)而言，這已是一個(gè)很“漫長(zhǎng)”的過(guò)程了，如圖5-2。</p><p>　　按鍵區(qū)抖動(dòng)原則和方法常用的有兩種：硬件方法和軟件方法。硬件去抖動(dòng)方法很多，這不在我們的討論范圍。單片機(jī)中常用軟件去抖動(dòng)方法，軟件法其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是在單片機(jī)獲得端口低電平信息后，不是立即認(rèn)定按鍵已被按下，而是在延時(shí)10ms

85、或更長(zhǎng)時(shí)間后再次檢查該端口，如果仍為低，說(shuō)明此鍵確實(shí)被按下了，這實(shí)際上是避開(kāi)了按鍵按下時(shí)的抖動(dòng)時(shí)間；而在檢測(cè)到按鍵釋放后（端口電平為高電平時(shí)）再延時(shí)5-10ms，消除后沿的抖動(dòng)，然后再對(duì)按鍵進(jìn)行處理，不過(guò)一般情況下，我們通常不對(duì)按鍵釋放后沿進(jìn)行處理，實(shí)踐證明，也能滿足通常的要求。</p><p>　　5.2.2.3 矩陣式鍵盤(pán)的連接方法和工作原理</p><p>　　圖5-3 4*4鍵盤(pán)

86、</p><p>　　什么是矩陣式鍵盤(pán)？當(dāng)鍵盤(pán)中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少I/O口線的占用，通常將按鍵排列成矩陣式，在矩陣式鍵盤(pán)中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵加以連接，如圖5-3。這樣做有什么好處呢？一個(gè)并行口可以構(gòu)成4*4=16個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤(pán)多出了一倍多，而且線數(shù)越多，區(qū)別就越明顯。比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤(pán)，而直接用端口線則只能多出一個(gè)鍵（9鍵）。由此可

87、見(jiàn)，在需要的按鍵數(shù)量比較多的時(shí)候，采用矩陣法萊連接鍵盤(pán)是非常合理的，所以本設(shè)計(jì)采用矩陣式鍵盤(pán)。</p><p>　　圖5-4 鍵盤(pán)掃描流程圖</p><p>　　矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤(pán)顯然比獨(dú)立式鍵盤(pán)復(fù)雜些，識(shí)別也要復(fù)雜一些，在上圖中，列線通過(guò)單片機(jī)的輸出而呈現(xiàn)高電平，并將行線通過(guò)單片機(jī)的輸出而呈現(xiàn)低電平，這樣，當(dāng)按鍵沒(méi)有被按下時(shí)，列線都是高電平，代表無(wú)按鍵按下，行線輸出是低電平；一旦有鍵按下，

88、輸入線就會(huì)被拉低，這樣，通過(guò)讀入輸入線的狀態(tài)就可以得知是否有鍵按下了，具體的識(shí)別及編程方法如圖5-4。</p><p>　　5.2.3輸出顯示模塊</p><p><b>　　圖5-5顯示電路</b></p><p>　　讀得的字模數(shù)據(jù)，接著對(duì)第2片、第3片……直到這一排的最后一片都寫(xiě)完字模數(shù)據(jù)后，單片機(jī)再對(duì)這一排的行驅(qū)動(dòng)鎖存器寫(xiě)行掃描信號(hào)，

89、于是第1排第1行與字模數(shù)據(jù)相關(guān)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮。接著第2排第1行、第3排第1行……直到最后一排第1行的點(diǎn)亮。各排第1行都點(diǎn)亮后，延時(shí)一段時(shí)間，然后黑屏，這樣就算完成了單片機(jī)對(duì)LED顯示屏的一行掃描控制。單片機(jī)對(duì)LED顯示屏第2行的掃描控制、第3行的掃描控制……直到第8行的掃描控制，其過(guò)程與第1行的掃描控制過(guò)程相同。對(duì)全部8行的控制過(guò)程都完成后，LED顯示屏也就完成了1幀圖像的完整顯示。</p><p>　　雖然按

90、這種工作方式，LED顯示屏是一行一行點(diǎn)亮的，每次都只有一行亮，但只要保證每行每秒鐘能點(diǎn)亮50次以上，即刷新頻率高于50Hz，那么由于人的視覺(jué)惰性，所看到的LED顯示屏顯示的圖像還是全屏穩(wěn)定的圖像。</p><p>　　本設(shè)計(jì)使用的驅(qū)動(dòng)器件是74HC240，如圖5-6所示。74HC240是一款高速CMOS器件，74HC240引腳兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。74HC240是雙線八路反相緩沖器/線路驅(qū)動(dòng)器

91、，具有三態(tài)輸出。該三態(tài)輸出由輸出使能端1OE和2OE控制。任意nOE上的高電平將使輸出端呈現(xiàn)高阻態(tài)。</p><p>　　圖5-6 74HC240真值表</p><p>　　5.2.4電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊</p><p>　　L298是雙電源大電流功率集成電路, 直接采用TTL邏輯電平控制,可用來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器、線圈、直流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等電感性負(fù)載。其驅(qū)動(dòng)電壓可達(dá)46V,直

92、流電流總和可達(dá)4A。其內(nèi)部具有2個(gè)完全相同的PWM功率放大回路,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5-7所示。L298是一種常用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片, 一片L298即可驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)或一個(gè)步進(jìn)電機(jī)。內(nèi)部部結(jié)構(gòu)如圖5-8所示。</p><p>　　圖5-7 L298真值表 圖5-8 L298內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　5.

93、2.5測(cè)速模塊</b></p><p>　　我們只有知道當(dāng)前電機(jī)的速度，才能夠控制輸出達(dá)到調(diào)速的目的。PROTEUS軟件中的電機(jī)模塊提供了一個(gè)輸出脈沖，每當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)一圈時(shí)就會(huì)輸出一個(gè)脈沖，這也就注定了仿真出來(lái)的速度只能是按秒計(jì)數(shù)，亦決定了仿真的精度不會(huì)很高。電機(jī)輸出的脈沖是理想化的沒(méi)有毛刺，沒(méi)有畸變，所以可以直接輸入到單片機(jī)的中斷引腳，當(dāng)有一個(gè)脈沖時(shí)，單片機(jī)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷，就會(huì)在相應(yīng)的存儲(chǔ)單元加1，當(dāng)

94、計(jì)數(shù)器到達(dá)時(shí)間時(shí)就會(huì)把該存儲(chǔ)單元輸出到顯示模塊，然后清零，接著下一個(gè)周期計(jì)數(shù)，就達(dá)到了測(cè)速的目的。</p><p>　　5.2.6模擬PWM發(fā)生器</p><p>　　眾所周知，直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n的表達(dá)式為</p><p>　　(r/min) （公式5-1）</p><p>　　式中 ——電樞

95、端電壓（V）</p><p><b>　　——電樞電流（A）</b></p><p>　　——電樞電路總電阻（）；</p><p>　　——每級(jí)磁通量（Wb）；</p><p>　　——與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。</p><p>　　由式（2-1）可知，直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n的可知方法可分為兩類，即勵(lì)磁可知

96、法與電樞電壓可知法。勵(lì)磁控制法控制磁通，其控制功率雖然較小，但低速時(shí)受到磁極飽和的限制，高速時(shí)受到換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制；而且由于勵(lì)磁線圈電感較大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差。所以常用控制方法是改變電樞電壓調(diào)速的電樞電壓控制法。</p><p>　　設(shè)直流電源電壓為Ud,將電樞串聯(lián)一個(gè)電阻R，接到電源Ud，則</p><p><b>　?。ü?-2）</b></p&

97、gt;<p>　　顯然，調(diào)節(jié)電阻R即可改變電壓，達(dá)到調(diào)速的目的。但這種傳統(tǒng)的調(diào)壓調(diào)速方法，其效率甚低。因此，隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)展了許多新的電樞電壓控制方法。如：由交流電源供電，使用晶閘管整流器進(jìn)行相控調(diào)壓；使用硅整流器將交流電整流成直流電或由蓄電池等直流電源供電，再由PWM斬波器進(jìn)行斬波調(diào)壓等。</p><p>　　晶閘管的相控調(diào)壓或PWM斬波器調(diào)壓比串電阻調(diào)壓損耗小，效率高。而斬波調(diào)壓比相控調(diào)

98、壓又有許多優(yōu)點(diǎn)，如果需要的濾波裝置很小甚至只利用電樞電感已經(jīng)足夠，不需要外加濾波裝置；電動(dòng)機(jī)的損耗和發(fā)熱較小；動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等。</p><p>　　圖5-9為PWM斬波器的原理圖及輸出電壓波形。在圖5-9a 中，假定晶體管V1先導(dǎo)通T1秒（忽略V1的管壓降，這期間電源電壓Ud全部加到電樞上），</p><p>　　圖5-9 PWM斬波器原理圖電路及輸出電壓波形</p><

99、p>　　a：原理圖 b：輸出電壓波</p><p>　　然后關(guān)斷T2秒（這期間電樞端電壓為零）。如此反復(fù)，則電樞端電壓波形如圖5-9b中所示。電機(jī)電樞端電壓Ua為其平均值：</p><p><b>　?。ü?-3）</b></p><p><b>　　式（公式5-3）中</b></p><p&

100、gt;<b>　　（公式5-4）</b></p><p>　　為一個(gè)周期T中，晶體管V1導(dǎo)通時(shí)間的比率，稱為負(fù)載率或占空比。使用下面三種方法中的任何一種，都可以改變的值，從而達(dá)到調(diào)壓的目的：</p><p>　?。?）定寬調(diào)頻法：T1保持一定，使T2在0-∞范圍內(nèi)變化；</p><p>　?。?）調(diào)寬調(diào)頻法：T2保持一定，使T1在0-∞范圍內(nèi)變

101、化；</p><p>　　（3）定頻調(diào)寬法：T1+ T2=T保持一定，是T1在0-T內(nèi)變化。</p><p>　　不管哪種方法，α的變化范圍均為0≤α≤1，因而電樞電壓平均值Ua的調(diào)節(jié)范圍為0-Ud，均為正值，即電機(jī)只能在某一方向調(diào)速，稱為不可逆調(diào)速。當(dāng)需要早正、反向兩個(gè)方向調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)，即可逆調(diào)速時(shí)，就要使用5-10a所示的橋式（稱為H型）斬波電路。</p><p>

102、　　在圖5-10a中，晶體管V1、V4是同時(shí)導(dǎo)通同時(shí)關(guān)斷的，V2、V3也是同時(shí)導(dǎo)通同時(shí)關(guān)斷的，但V1與V2、V3與V4都不允許同時(shí)導(dǎo)通，否則電源Ud直接短路。設(shè)V1、V4先同時(shí)導(dǎo)通T1秒后同時(shí)關(guān)斷，間隔一定時(shí)間（為避免電源直接短路。該間隔時(shí)間成為死區(qū)時(shí)間）之后，</p><p>　　圖5-10 橋式PWM斬波器原理電路及輸出電壓波形</p><p>　　a：原理圖 b：輸出電壓波形&l

103、t;/p><p>　　再使V2、V3同時(shí)導(dǎo)通T2秒后同時(shí)關(guān)斷，如此反復(fù)，則電機(jī)電樞端電壓如圖5-10b所示。</p><p>　　電機(jī)電樞端電壓的平均值為</p><p><b>　　（公式5-5）</b></p><p>　　由于0≤α≤1，Ua值的范圍是 –UdUd，因而電機(jī)可以再正、反兩個(gè)方向運(yùn)轉(zhuǎn)。</p>

104、<p>　　脈沖寬度調(diào)制（PWM）是一種模擬控制方式，其根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來(lái)調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置，來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源輸出晶體管或晶體管導(dǎo)通時(shí)間的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時(shí)保持恒定，是利用微處理器的數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)。AT89C51沒(méi)有專門(mén)的引腳輸出PWM波，只能通過(guò)軟件進(jìn)行模擬PWM。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中是通過(guò)PID數(shù)值計(jì)算后得出一

105、個(gè)延時(shí)時(shí)間，可以調(diào)節(jié)高低電平作用的時(shí)間，進(jìn)而起到調(diào)節(jié)直流電機(jī)的輸入電壓，從而達(dá)到電機(jī)的調(diào)速目的。</p><p>　　5.2.7 PID控制</p><p>　　PID 控制器是連續(xù)控制系統(tǒng)中技術(shù)成熟、應(yīng)用最為廣泛的控制器. 其算法框圖如圖5-11。</p><p>　　如圖5-11 PID算法框圖</p><p>　　PID 是一種線性控制

106、器, 它根據(jù)給定值r ( t ) 與實(shí)際輸出y( t ) 構(gòu)成控制偏差.</p><p>　　e ( t ) = r ( t ) - y( t ) （公式5-5）</p><p>　　將偏差比例( P ) 、積分( I ) 和微分( D) 通過(guò)一定的線性組合構(gòu)成控制量u ( t ) 對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制. </p><p>　

107、　5.2.7.1三個(gè)基本參數(shù)Kp，Ti，Td在實(shí)際控制中的作用研究</p><p>　　比例調(diào)節(jié)作用：是按比例反映系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差，屬于“即時(shí)”型調(diào)節(jié)控制。比例作用大，可以加快調(diào)節(jié)，減少誤差，但是過(guò)大的比例，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。</p><p>　　積分調(diào)節(jié)作用：使系統(tǒng)消除靜態(tài)誤差，提高無(wú)誤差度。因?yàn)橛姓`差，積分調(diào)節(jié)就