計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)題 目： 容器水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 二一年十二月二十二日目 錄1. 課程設(shè)計(jì)目的22. 課程設(shè)計(jì)題目的描述和要求23. 課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容24. 結(jié)論75. 心得體會(huì)8一.設(shè)計(jì)的目的通過(guò)課程設(shè)計(jì)，掌握以下知識(shí)和技能：1.培養(yǎng)針對(duì)課題需要，選擇和查閱有關(guān)手冊(cè).圖表及文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力。2.提高綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工業(yè)控制的能力單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。3.通過(guò)對(duì)課題設(shè)計(jì)熟悉單片機(jī)用系統(tǒng)開發(fā).研制的過(guò)程，軟硬件設(shè)計(jì)的方法。二設(shè)計(jì)要求2.1課程設(shè)計(jì)的要求和內(nèi)容（包括原始數(shù)據(jù).技術(shù)要求.工作要求）1.要求設(shè)計(jì)水位控制系統(tǒng)，要求無(wú)余差，超調(diào)小，水位穩(wěn)定速度快。2.硬件采用51系列單片機(jī)，采用閥門作為控制元件。3采用keil c作為編程語(yǔ)言，采用結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)方法2.2課程設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容及張數(shù)1.畫出系統(tǒng)控制框圖。2.要求用protel設(shè)計(jì)出硬件電路圖。3.畫出軟件流程圖。三課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容1.模擬PID控制原理在模擬控制系統(tǒng)中，控制器最常用的控制規(guī)律是PID控制。為了說(shuō)明控制器的原理，以圖1.1的例子說(shuō)明。給定輸入信號(hào)n0(t)與實(shí)際輸出信號(hào)n(t)進(jìn)行比較，其差值e(t)=n0(t)-n(t),經(jīng)過(guò)PID控制器調(diào)整輸出控制信號(hào)u(t),u(t)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行作用，使其按照期望運(yùn)行。常規(guī)的模擬PID控制系統(tǒng)原理框圖如同1.2所示。該系統(tǒng)有模擬PID和被控對(duì)象組成。圖中r(t)是給定的期望值，y(t)是系統(tǒng)的實(shí)際輸出值，給定值與實(shí)際輸出值，給定值與實(shí)際值構(gòu)成控制偏差e(t)=r(t)-y(t)。e(t)作為PID控制的輸入，u(t)作為PID控制的輸出和被控對(duì)象的輸入。構(gòu)成PID和被控對(duì)象的輸入。構(gòu)成PID控制的規(guī)律為： 其中：Kp為控制器的比例系數(shù) Ti為控制器的積分時(shí)間，也稱積分系數(shù) Td為控制器的未分時(shí)間，也稱微分系數(shù)2.系統(tǒng)控制框圖程序模塊3.protel硬件控制框圖4.軟件設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)流程圖:主要程序流程說(shuō)明：主程序首先進(jìn)行初始化，包括PID參數(shù)設(shè)定及賦初值。然后循環(huán)做執(zhí)行以下程序：等待延時(shí)程序時(shí)間到，通過(guò)AD轉(zhuǎn)換對(duì)反饋值采樣，根據(jù)設(shè)定值減反饋值計(jì)算偏差進(jìn)而計(jì)算輸出值，根據(jù)輸出值算出DA的值，以此改變閥門的開度。 4.2程序 #pragma db oe sb#include <reg51.h>include<absacc.h> #define DAC0832 XBYTE0x7fff /* 定義DAC0832端口地址 */#define uchar unsigned charsbit A=0;/模擬通道選擇位sbit BB=0;sbit C=0;sbit ST=P22; sbit EOC=P21; sbit OE=P20; void ad();/模數(shù)轉(zhuǎn)換void PID();/PID計(jì)算void delay()；/延時(shí)int a=0,b=0,out=0;double p=0.4,i=0.1,d=0;/PID參數(shù)設(shè)定double s=0,e0=0,elast=0,in=200; main()OE=1; while(1) delay（10）;/設(shè)置采樣時(shí)間 ad();/模數(shù)轉(zhuǎn)換 PID();/進(jìn)行PID運(yùn)算 DAC0832=out;/將運(yùn)算結(jié)果送至數(shù)模轉(zhuǎn)換器 void delay(long i)/延時(shí) int j=255; while(i-) for(;j>0;j-); void ad() /模數(shù)轉(zhuǎn)換 ST=0; ST=1; ST=0;/啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 while(EOC=0); /等待轉(zhuǎn)換結(jié)束void PID() /PID計(jì)算 e0=in-P0;/偏差值 out=p*(e0+i*s+d*(e0-elast);/由公式計(jì)算輸出值 s=s+e0;/累計(jì)偏差 elast=e0; 4. 結(jié)論測(cè)試結(jié)果：用Keil uVision3編寫程序，經(jīng)檢查成功后，通過(guò)編譯鏈接產(chǎn)生*.hex文件，并用Proteus 7.5設(shè)計(jì)繪制電路圖，并將生成的*.hex文件導(dǎo)入芯片中，進(jìn)行仿真。滿足無(wú)余差，超調(diào)小，水位穩(wěn)定速度快的要求。五心得體會(huì)：經(jīng)過(guò)兩周的忙碌與學(xué)習(xí)，自己取得了很大的進(jìn)步，我的心情無(wú)法平靜。但是在學(xué)習(xí)過(guò)程當(dāng)中由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，知識(shí)局限，遇到不少困難，很多可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我許多幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！ 雖然本次實(shí)訓(xùn)是要求自己獨(dú)立完成，但是，彼此還是脫離不了集體的力量，遇到問(wèn)題和同學(xué)互相討論交流。多和同學(xué)討論。我們?cè)谧稣n程設(shè)計(jì)的過(guò)程中要不停的討論問(wèn)題，這樣，我們可以盡可能的統(tǒng)一思想，這樣就不會(huì)使自己在做的過(guò)程中沒(méi)有方向。討論不僅是一些思想的問(wèn)題，還可以深入的討論一些技術(shù)上的問(wèn)題，這樣可以使自己的處理問(wèn)題要快一些，少走彎路。多改變自己設(shè)計(jì)的方法，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中最好要不停的改善自己解決問(wèn)題的方法，這樣可以方便自己解決問(wèn)題。參考書目：1 單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì) 馬忠梅 北京航空航天出版，20062 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 于海生 機(jī)械工業(yè)出版社，20073 單片機(jī)原理及接口技術(shù)（第3版） 李朝青 北京航空航天大學(xué)出版社，2006 4 51單片機(jī)C設(shè)計(jì)快速入門 田立，田青，代萬(wàn)震 人民郵電出版社，20075 51單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例 樓然苗，李光飛 北京航空航天大學(xué)出版社，20046 51單片機(jī)開發(fā)入門與典型實(shí)例 王守中 人民郵電出版社，2007- 8 -