單片機應(yīng)用課程設(shè)計報告

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1、中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院信息工程系課程設(shè)計報告專業(yè)課程設(shè)計報告題目：單片機應(yīng)用系別信息工程系專業(yè)班級自動化092學(xué)生姓名張永瑤指導(dǎo)教師王雙玲31自動092班單片機課程設(shè)計報告中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院信息工程系課程設(shè)計報告目錄1、課程設(shè)計功能描述32、課程設(shè)計分析33、課程設(shè)計用資料43.1、數(shù)字調(diào)節(jié)器介紹43.2、SPI總線簡介53.3、74HC595、TLC1543、TLC5615芯片簡介63.3.1、74HC595簡介63.3.2、TLC1543的簡介83.3.3、TLC5615的簡介104、硬件電路原理圖設(shè)計125、硬件電路PCB板圖設(shè)計136、數(shù)字PID控制算法146.1、

2、抗積分飽和數(shù)字PID控制算法原理146.2、抗積分飽和數(shù)字PID控制算法流程圖176.3積分飽和數(shù)字PID控制算法源程序187、調(diào)試運行結(jié)果及分析198、課程設(shè)計經(jīng)驗教訓(xùn)和心得體會19附錄2231自動092班單片機課程設(shè)計報告中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院信息工程系課程設(shè)計報告1、課程設(shè)計功能描述設(shè)計一個用于過程控制的通用數(shù)字調(diào)節(jié)器。數(shù)字調(diào)節(jié)器接收變送器提供的標(biāo)準(zhǔn)的4~20mA反饋信號，與標(biāo)準(zhǔn)的4~20mA給定值或直接設(shè)置的給定值進(jìn)行比較，對其誤差進(jìn)行數(shù)字PID運算，輸出標(biāo)準(zhǔn)的4~20mA控制信號給執(zhí)行機構(gòu)。圖1、數(shù)字調(diào)節(jié)器使用圖圖2、數(shù)字調(diào)節(jié)器硬件系統(tǒng)框圖2、課程設(shè)計分析要求：1、數(shù)

3、字調(diào)節(jié)器采用8位靜態(tài)LED顯示：高四位顯示給定值或參數(shù)名，低四位顯示反饋值或參數(shù)值。2、數(shù)字調(diào)節(jié)器采用4個按鍵的組合進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和控制。3、數(shù)字調(diào)節(jié)器有一路4~20mA的輸入端：用于在串級控制時接收上一級的給定信號。4、數(shù)字調(diào)節(jié)器有一路4~20mA的輸出端：用于輸出控制器的控制信號給執(zhí)行機構(gòu)。5、數(shù)字調(diào)節(jié)器采用485通訊：可以與上位機進(jìn)行組態(tài)通訊。6、數(shù)字調(diào)節(jié)器采用抗積分飽和數(shù)字PID控制算法。31自動092班單片機課程設(shè)計報告中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院信息工程系課程設(shè)計報告7、數(shù)字調(diào)節(jié)器采用DC12V供電，采用10位A/D轉(zhuǎn)換器TLC1543，采用10位D/A傳感器TLC5615

4、，采用74HC595進(jìn)行靜態(tài)顯示的設(shè)計。數(shù)字調(diào)節(jié)器的工作都是在硬件環(huán)境下，由微處理器執(zhí)行程序完成。數(shù)字調(diào)節(jié)器的軟件包括監(jiān)控管理程序和應(yīng)用程序兩大部分。通用數(shù)字調(diào)節(jié)器的設(shè)計主要核心是單片機，通過單片機來控制輸入和輸出量。由圖1-2可知：考慮帶單片機的管腳是有限的，所以要采用總線技術(shù)。在此設(shè)計中我們采用了SPI總線技術(shù)。要想符合設(shè)計要求，就要盡可能的節(jié)省管腳，A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換都要用串行的。8位LED顯示采用的是串口的74HC595芯片。進(jìn)而使單片機的資源得到充分的利用。給定量和變送器輸出的都是標(biāo)準(zhǔn)的電流量，要通過電流轉(zhuǎn)成A/D可以處理的電壓量。由于單片機處理的是數(shù)字量，我們要

5、將標(biāo)準(zhǔn)的模擬量通過A/D轉(zhuǎn)換，把已知的模擬量轉(zhuǎn)成單片機可以處理的數(shù)字量。調(diào)節(jié)器輸出要控制執(zhí)行器，而執(zhí)行器所需要的是模擬量，通過D/A轉(zhuǎn)換把單片處理后的數(shù)字量裝換成標(biāo)準(zhǔn)的模擬量給執(zhí)行器。但是D/A輸出的是電壓量，所以采用電壓轉(zhuǎn)換成電流電路，把A/D輸出的電壓量轉(zhuǎn)換成執(zhí)行機構(gòu)所需要的標(biāo)準(zhǔn)的電流量。單片機的供電電壓是DC5V，給定的電源是DC12V。通過穩(wěn)壓芯片把DC12V變成DC5V。需要用7805芯片整定成DC5V來給單片機供電。3、課程設(shè)計用資料3.1、數(shù)字調(diào)節(jié)器介紹用數(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，

6、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。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

7、調(diào)節(jié)回路，有的還可完成簡單的程序控制或批量控制。　?、?1自動092班單片機課程設(shè)計報告中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院信息工程系課程設(shè)計報告　單回路調(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。3.2、SPI總線簡介MOTOROLA公司的SPI總線的基本信號線為3根傳輸線，