基于51单片机单闭环数字控制课程设计
基于51系列单片机控制步进电机调速闭环系统设计
摘要：步进电动机是一种将脉冲信号变换成相应的角位移(或线位移)的电磁装置，是一种特殊的电动机。
由于其精确性以及其良好的性能在实际当中得到了广泛的应用。
本文介绍了以51系列单片机AT89S52为控制核心所设计的步进电机（型号42BY G016）控制系统，从系统的硬件电路以及软件的设计方面实现了对步进电机的控制。
并且由传感器E E-EX672采集转速数据进而进行关于速度的闭环控制，经过实际应用电路证明，该仿真控制系统的随动性能好，抗干扰能力强，稳定性好。
关键词：单片机、步进电机、光电开关、PID算法、闭环控制一、步进电机1.1 步进电机的工作原理步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的执行机构。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。
这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
1.2 步进电机的特点本实验所用的步进电机为感应子式步进电机（型号为42B YG016）。
感应子式步进电机与传统的反应式步进电机相比，结构上转子加有永磁体，以提供软磁材料的工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此该电机效率高，电流小，发热低。
因永磁体的存在，该电机具有较强的反电势，其自身阻尼作用比较好，使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。
感应子式步进电机某种程度上可以看作是低速同步电机。
一个四相电机可以作四相运行，也可以作二相运行。
（必须采用双极电压驱动），而反应式电机则不能如此。
例如：四相八拍运行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相八拍运行方式.不难发现其条件为C=,D=. 一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致，小功率电机一般直接接为二相，而功率大一点的电机，为了方便使用，灵活改变电机的动态特点，往往将其外部接线为八根引线（四相），这样使用时，既可以作四相电机使用，可以作二相电机绕组串联或并联使用。
基于C51单片机的温度闭环控制实验程序
#include <reg51.h>#include <absacc.h>#include <math.h>void pid(void) //PID算法子程序void init(void) //初始化子程序void display(void) //延时子程序void clear() //清零子程序int mmul(int x,int y) //16位乘法，溢出赋极值int madd(int x,int y) //16位加法，溢出赋极值int change32_16(int x,int t) //32——16char change16_8(int wd) //16——8#define C8255_A XBYTE[0x7F00]#define C8255_B XBYTE[0x7F01]#define C8255_C XBYTE[0x7F02]#define C8255_CON XBYTE[0x7F03]#define AD0809 XBYTE[0xFEFF] //定义AD0809的地址sbit P17=P1^7; //PWM的驱动char TS=0x64; //采样周期int X=0x80;char SPEC=0x28; //给定：要求达到的温度值char IBAND=0x60; //积分分离值：PID算法中积分分离值int KP=12; //比例系数：PID算法中比例项系数char KI=20; //积分系数char KD=32; //微分系数int CK; //控制量：PID算法产生用于控制的量int TC; //采样周期变量char FPWM; //PWM脉冲中间标识位int CK_1; //控制量变量，用于记录上次控制的值int AAAA; // PWM高电平脉冲时间计算int VAA; //AAAA变量int BBB; //PWM低电平脉冲时间计算int VBB; //BBB变量int TKMARK; //采样标志值int ADMARK; //AD转换结束标志位int ADV ALUE; //AD采样后保存int YK; //反馈：测量温度值int EK; //温度误差int EK_1;int AEK;int BEK;unsigned char dis; //BCD码显示unsigned char led[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};unsigned char b[]={0x00,0x00,0x00,0x00}; //位选/********************温度表**************/unsigned char codea[0x100]={0x14,0x14,0x14,0x14,0x14,0x14,0x14,0x14,0x14,0x14,0x15,0x16,0x17,0x18,0x19, 0x1a,0x1b,0x1c,0x1d,0x1e,0x1e,0x1f,0x20,0x21,0x23,0x24,0x25,0x26,0x27,0x28,0x29,0x2a,0x2b,0x2c,0x2d,0x2e,0x2f,0x31,0x32,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x39,0x3a,0x3b,0x3 c,0x3d,0x3e,0x3f,0x40,0x42,0x43,0x44,0x45,0x46,0x47,0x48,0x49,0x4a,0x4b,0x4c,0x4d,0x4e,0x4f,0x50,0x4 f,0x50,0x51,0x52,0x53,0x54,0x55,0x56,0x57,0x58,0x59,0x5a,0x5b,0x5c,0x5d,0x5e,0x5f,0x60,0x61,0x6 2,0x63,0x64,0x64,0x65,0x65,0x66,0x66,0x67,0x68,0x69,0x6a,0x6b,0x6c,0x6d,0x6e,0x6e,0x6f,0 x6f,0x70,0x71,0x72,0x73,0x74,0x75,0x76,0x77,0x78,0x79,0x7a,0x7b,0x7c,0x7d,0x7e,0x7f,0x80,0x81,0x82,0x83,0x84,0x84,0x85,0x86,0x87,0x88,0x89,0x8 a,0x8b,0x8c,0x8e,0x8f,0x90,0x91,0x92,0x93,0x94,0x95,0x96,0x97,0x98,0x99,0x9a,0x9b,0x9b,0 x9c,0x9c,0x9d,0x9d,0x9e,0x9e,0x9f,0x9f,0xa0,0xa1,0xa2,0xa3,0xa4,0xa5,0xa6,0xa7,0xa8,0xa9,0xaa,0xab,0xac,0xad,0xae,0xaf,0 xb0,0xb0,0xb1,0xb2,0xb3,0xb4,0xb4,0xb5,0xb6,0xb7,0xb8,0xb9,0xba,0xbb,0xbd,0xbe,0xbe,0xc1 ,0xc2,0xc3,0xc4,0xc5,0xc6,0xc8,0xca,0xcc,0xce,0xcf,0xd0,0xd1,0xd2,0xd4,0xd5,0xd6,0xd7,0xd8,0xd9,0xda,0xdb,0xdc,0xdd ,0xde,0xe3,0xe6,0xe9,0xec,0xf0,0xf2,0xf6,0xfa,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0 xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,}/**************延时子程序*********************/void delay(unsigned int time){unsigned int i;for(i=0;i<time;i++)}/*************主程序*************************/void main(){init();while(1);{while(1){if(TRMARK==0x01)break; //采样周期到否}TRMARK==0x00;while(1){if(ADMARK==0x01)break; //AD转换是否结束}ADMARK=0x00;YK=a[ADV ALUE];dis=(char)YK; //查温度表pid(); //PID算法if(CK<=0x80) //根据CK产生PWMAAAA=0x00;elseAAAA=CK-0x80;BBB=0x7f-AAAA;}}/***********初始化函数*********************/void init(void){YK=0x00; //变量初始化EK=0x00;EK_1=0x00;AEK=0x00;BEK=0x00;CK=0x00;CK_1=0x00;BBB=0x00;VBB=0x00;ADV ALUE=0x00;TKMARK=0x00;ADMARK=0x00;TC=0x00; //采样周期变量FPWM=0x01;AAAA=0x7f;V AA=0x7f;C8255_CON=0x81;display();clear();TMOD=0x11; //T1 ，T0由外部控制中断控制信号，16位定时器，工作在方式一下IP=0x02; //设定T0中断优先级最高IT1=1; //外部中断请求信号方式为脉冲触发方式，外中断1为下降沿有效EX1=1; //允许INT1中断TH0=0xd8;TL0=0xef;TH1=0xd8;TL1=0xef;ET0=ET1=1; //允许T0,T1中断TR0=TR1=1; //启动T0,T1EA=1;AD0809=1; //启动AD转换}void myint3(void) interrupt 3 //定时器1 LED显示{TH1=0xd8;TL1=0xef;ET1=1;display();clear();}void myint1(void) interrupt 2 //外中断1 读AD转换结果{ADV ALUE=AD0809;ADMARK=0x01;}void myint2(void) interrupt 1 //定时器0 启动AD转换{TH0=0xd8;TL0=0xef;ET0=1; //启动定时器0AD0809=1; //启动ADif(TC<TS)TC++; //采样周期变量else{TKMARK=0x01;TC=0x00;}if(FPWM==0x01) //产生PWM ，0x01表示加热模块{if(V A!=0x00){V AA=V AA-1;P17=0; //输出为低加热else{FPWM=0x02;VBB=BBB/2;}}if(FPWM==0x02) //0x02表示停止加热模块{if(VBB!=0x00){VBB=VBB-1;P17=1; //输出为高停止加热}else{FPWM=0x01;V AA=AAAA/2;}}return;}/*****************PID子程序***********/void pid(void){int K,P,I,D;K=P=I=D=0;EK=SPEC-YK;//得到偏差BEK=EK-EK_1-AEK;//12ＥＫAEK=EK-EK_1; //偏差变化量/*********UK=Kp*AEK+Ki*EK+Kd*BEK****/if(abs(EK)>abs(IBAND))I=0; //判积分分离elseI=(EK*TS)/KI; //计算积分项P=AEK;D=((KD/TS)*BEK)/10000; //计算微分项//与书上对照，忽略KP K=madd(I,P);K=madd(D,K);K=mmul(K,KP);CK=K+CK_1;CK=change16_8(CK);CK_1=CK;EK_1=EK;CK=CK+X;}int mmul(int x,int y){int t,z;long s;s=x*y;z=(int)(s&0x0ffff);t=(int)((s>>16)&0x0ffff);s=change32_16(z,t);return(s);}int change32_16(int z,int t) //t=高字节,z=低字节{int s;if(t==0){if((z&0x8000)==0) s=z;else s=0x7fff;}else if((t&0xffff)==0xffff){if((z&0x8000)==0) s=0x8000;else s=z;}else if((t&0x8000)==0) s=0x7fff;else s=0x8000;return(s);}int mmad(int x,int y){int t;t=x+y;if(x>=0&&y>=0) //同号相乘，符号位变反说明溢出{if((t&0x8000)!=0) t=0x7fff;}else if(x<=0&&y<=0){if((t&0x8000)==0) t=0x8000;}return(t);}char change16_8(int wd) //t=高字节，z=低字节{char z,t,s;z=(wd>>8)&0x0ff;if(t==0x00){if((z&0x80)==0) s=z;else s=0x7f;}else if((t&0xff)==0xff){if((z&0x80)==0) s=0x80;else s=z;}else if((t&0x80)==0) s=0x7f;else s=0x80;return(s);}void display() //数码管显示函数{unsigned char i,j=0xf7;b[3]=SPEC/10;b[2]=SPEC%10;b[1]=dis/10;b[0]=dis%10;for(i=0;i<4;i++){C8255_A=j;C8255_B=led[b[i]];delay(0x55);j>>=1;}}void clear(){C8255_B=0x00;}。
基于51单片机的闭环控制-附带源程序
《电气技术》研究生课程设计报告题目基于5１单片机的直流电机PID调速系统学院机械与汽车工程学院专业班级车辆工程学号221６01852023学生姓名木飞指导教师完成日期２01７年０１月12日１引言１.1研究对象介绍１．2选题的目的和意义直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。
早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。
２设计原理、方法及概述2.1 设计原理及方法直流电动机根据励磁方式不同,直流电动机分为自励和他励两种类型。
不同励磁方式的直流电动机机械特性曲线有所不同。
但是对于直流电动机的转速有以下公式：n＝Ｕ/Cｃ-TR内/ＣrCc其中:U—电压;R内—励磁绕组本身的电阻;—每极磁通（Ｗb)；Cc—电势常数；Cr—转矩常量。
由上式可知,直流电机的速度控制既可采用电枢控制法，改变电枢回路电阻，也可采用磁场控制法。
对于要求在一定范围内无级平滑调速系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。
改变电阻只能是有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但是调速范围不大,往往只是配合调压方案,在基速(额定转速）以上做小范围的减弱升速。
因此,自动控制的直流调速往往以变压调速为主。
本文主要研究了利用MCS-51系列单片机,通过PWＭ方式控制直流电机调速的方法。
PWM控制技术以其控制简单、灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。
由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限,结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWＭ控制技术发展的主要方向之一。
2.2 设计总概述以直流电机电枢上电压的占空比来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速为依据，实现对直流电动机的平滑调速，并通过单片机控制速度的变化。
51单片机课程设计报告
51单片机课程设计报告一、课程目标知识目标：1. 理解51单片机的硬件结构、工作原理及其功能特点；2. 学会使用51单片机的指令系统进行程序设计；3. 掌握51单片机与外围电路的接口技术，能实现简单的硬件控制功能；4. 了解51单片机在嵌入式系统中的应用及发展趋势。
技能目标：1. 能够运用C语言编写51单片机的程序，实现基础控制功能；2. 能够运用仿真软件对51单片机程序进行调试，分析并解决简单问题；3. 能够设计简单的51单片机硬件系统，进行电路连接和功能测试；4. 培养学生的动手能力、创新能力和团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生严谨、务实的科学态度，提高自主学习能力；3. 培养学生关注社会发展，了解科技在生活中的应用，增强社会责任感；4. 培养学生团队合作精神，尊重他人意见，善于沟通交流。
课程性质：本课程为实践性较强的电子技术课程，以51单片机为核心，结合硬件和软件，培养学生的实际操作能力和创新能力。
学生特点：学生具备一定的电子技术基础知识，对单片机有一定了解，但实践经验不足。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调动手实践，提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。
通过课程学习，使学生能够独立完成简单的51单片机控制系统设计。
二、教学内容根据课程目标，教学内容分为以下几个部分：1. 51单片机硬件结构及原理- 熟悉51单片机的内部结构、引脚功能；- 掌握51单片机的工作原理及性能特点。
2. 51单片机指令系统与编程- 学习51单片机的指令集，理解各指令的功能和使用方法；- 掌握C语言在51单片机编程中的应用。
3. 51单片机外围接口技术- 学习51单片机与常见外围电路（如LED、LCD、键盘等）的接口技术；- 掌握外围设备的控制原理及编程方法。
4. 仿真软件的使用- 学习使用Keil、Proteus等仿真软件进行51单片机程序设计和调试；- 掌握仿真软件的操作方法，提高程序调试效率。
基于51单片机的课程设计
摘要 (2)第1章概述 (3)1.1ADC0832调节频率输入实现的意义 (3)第2章频率计实现的理论分析 (3)2.1ADC0832调节频率输出的基本结构和原理 (3)第3章单片机基础与芯片使用 (4)3.1单片机介绍 (4)3.2ADC0832介绍和时序使用 (7)第4章系统方案设计及实现 (11)4.1单片机选取 (11)4.2系统硬件结构图 (13)4.3各模块的实现 (13)4.4软件的实现 (15)4.5功能调试 (24)结束语 (26)参考文献 (27)致谢 (28)“ADC0832控制频率输出”实质上是运用可调电阻反馈电压模拟量输入到ADC0832中输出数字量。
应用数字量填充单片机定时器初值，可产生中断从而实现电平转换，接到示波器上可观察方波的输出，由数码管直观的看出电平变化频率。
设计的关键在于数模转换，这个由ADC0832来实现，所以可以比较容易得到一个可控制的频率计。
本文以单片机的实际应用为背景，介绍了以单片机为核心ADC0832控制频率输出设计的基本结构和基本原理。
关键词：单片机；ADC0832；数模转换Abstract"ADC0832 control frequency output" is actually using the adjustable resistorfeedback analog voltage input to the ADC0832 digital output. Application ofdigital single-chip timer initial filling, can generate an interrupt to realize the conversion level, received the oscilloscope can observe Fang Bo's output, by the digital tube directly see level change frequency. The key lies in the design of digital to analog conversion, this is implemented by ADC0832, so it can be easily obtained a controlled frequency meter.Based on the background of the practical application of SCM, SCM introduced to the basic structure of frequency output control design of the core and basic principle of ADC0832.Keyword: MCU; ADC0832; digital to analog conversion第1章概述1.1 ADC0832调节频率输入实现的意义应用ADC0832和可调电阻，由可调电阻反馈电压模拟量输入到中输出数字量。
51单片课程设计
51单片 课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握51单片机的硬件结构，理解其工作原理；2. 使学生了解51单片机的指令系统，能够正确运用指令进行编程；3. 让学生掌握51单片机的中断系统、定时器/计数器等模块的使用；4. 培养学生运用51单片机进行简单电子设备设计和控制的能力。
技能目标：1. 培养学生运用Keil等开发工具对51单片机进行程序设计的能力；2. 培养学生通过编程实现51单片机对外围设备的控制；3. 提高学生动手实践能力，能够独立完成51单片机的硬件连接和调试；4. 培养学生解决实际问题的能力，将51单片机应用于实际项目中。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣，激发学生创新精神和实践欲望；2. 培养学生团队合作精神，学会与他人共同解决问题；3. 培养学生严谨的学习态度，养成良好的编程习惯；4. 提高学生面对挫折的承受能力，培养学生勇于尝试、不断探索的精神。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，要求学生动手实践与理论学习相结合。
学生特点：学生具备一定的电子技术基础知识，对单片机有一定了解，但对编程和实际应用尚不熟悉。
教学要求：注重理论与实践相结合，强调动手实践，鼓励学生创新，培养学生解决实际问题的能力。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 51单片机硬件结构：介绍51单片机的内部结构、引脚功能、工作原理等，使学生对其硬件有全面了解。
教材章节：第一章 51单片机概述2. 51单片机指令系统：讲解51单片机的指令集，包括数据传送、逻辑运算、算术运算等指令，并举例说明。
教材章节：第二章 51单片机指令系统3. Keil编程环境使用：介绍Keil软件的安装、配置和使用方法，使学生能够运用Keil进行程序设计。
教材章节：第三章 Keil编程环境与程序设计4. 51单片机中断系统与定时器/计数器：详细讲解中断系统的原理、应用以及定时器/计数器的工作原理和使用方法。
51单片机课程设计
51单片机课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解51单片机的硬件结构，掌握其工作原理；2. 学会使用51单片机的指令集，能进行基本的编程操作；3. 掌握51单片机中断、定时器等模块的使用方法；4. 了解51单片机在嵌入式系统中的应用。
技能目标：1. 能够运用C语言编写51单片机程序，实现简单功能；2. 能够使用仿真器进行51单片机程序调试，解决常见问题；3. 能够结合实际需求，设计并实现51单片机控制系统；4. 培养学生的动手操作能力和团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术、嵌入式系统的兴趣，激发学生的学习热情；2. 培养学生严谨、细心的学习态度，提高学生的自主学习能力；3. 培养学生面对问题的解决能力，增强学生的自信心；4. 培养学生的创新意识和团队精神，为未来职业发展奠定基础。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程将目标分解为以下具体学习成果：1. 学生能够独立完成51单片机的硬件连接和编程；2. 学生能够利用51单片机实现至少两个实际项目（如温度控制器、智能小车等）；3. 学生能够在课程结束后，对51单片机有更深入的理解，为后续学习嵌入式系统打下坚实基础。
二、教学内容本章节教学内容围绕51单片机的原理与应用展开，分为以下四个部分：1. 硬件结构与原理：详细介绍51单片机的内部结构，包括CPU、存储器、I/O口、定时器、中断系统等模块，使学生掌握其工作原理。
2. 指令系统与编程：讲解51单片机的指令集，教授C语言编程基础，使学生能够编写简单的51单片机程序，掌握编程技巧。
3. 中断与定时器：深入讲解51单片机的中断系统和定时器功能，通过实例分析，使学生能够灵活运用中断和定时器实现特定功能。
4. 实践项目：结合实际应用，开展至少两个实践项目，如温度控制器、智能小车等，让学生动手实践，提高学生的实际操作能力和创新能力。
教学内容安排如下：1. 硬件结构与原理：2课时，重点讲解51单片机的内部结构及其工作原理；2. 指令系统与编程：4课时，教授指令集和C语言编程，配合实例演示；3. 中断与定时器：3课时，通过案例分析，使学生掌握中断和定时器的应用；4. 实践项目：6课时，分组进行项目实践，培养学生的动手操作能力和团队协作能力。
51单片机相关课程设计
51单片机相关课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解51单片机的硬件结构，掌握其工作原理；2. 学习并掌握51单片机的指令系统，能进行基本的编程操作；3. 了解并掌握51单片机在嵌入式系统中的应用。
技能目标：1. 能够运用C语言编写简单的51单片机程序，实现基础功能；2. 学会使用仿真软件对51单片机程序进行调试，解决常见问题；3. 能结合实际需求，设计并实现简单的51单片机控制系统。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术及编程的兴趣，激发其创新意识；2. 培养学生团队协作精神，使其在项目实践中学会沟通与分享；3. 强化学生的工程意识，使其认识到技术对社会发展的作用。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，旨在帮助学生将理论知识与实际应用相结合，培养其动手能力和创新能力。
学生特点：学生处于高年级阶段，已具备一定的电子技术和编程基础，对单片机有一定了解，但实践经验不足。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，通过项目驱动教学，使学生在实践中掌握知识，提高技能。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，引导其形成积极的学习态度和正确的价值观。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 51单片机硬件结构及原理：介绍51单片机的内部结构，包括CPU、存储器、I/O口、定时器等模块，分析其工作原理及相互关系。
相关教材章节：第一章 51单片机概述与硬件结构2. 51单片机指令系统及编程：讲解51单片机的指令集，学习C语言编程基础，编写简单的程序实现基础功能。
相关教材章节：第二章 51单片机指令系统与编程3. 仿真软件使用与程序调试：学习使用Keil、Proteus等仿真软件，进行51单片机程序的编写、编译、调试及下载。
相关教材章节：第三章 51单片机程序开发与调试4. 51单片机应用实例：分析并实践51单片机在嵌入式系统中的应用，如温度控制、灯光调节等。
相关教材章节：第四章 51单片机应用实例5. 课程项目实践：分组进行项目实践，设计并实现一个简单的51单片机控制系统，如智能小车、智能家居等。
51单片机课程设计
17.课后实践与持续学习：鼓励学生在课后继续进行单片机实践，培养自主学习能力，推荐相关学习资源，引导学生持续深入学习。
18.课程总结与反馈：在课程结束时，组织学生进行课程总结，反馈学习体验和收获，为后续课程的教学提供改进方向。
13.安全教育与操作规范：在教学过程中，穿插安全教育，让学生了解单片机实验操作中的安全注意事项，遵守实验室操作规范。
14.成果展示与评价：组织学生进行课程设计成果的展示，通过自评、互评和教师评价相结合的方式，对学生的设计作品进行评价，促进学生能力的全面提升。
4、教学内容
15.知识拓展与前沿技术：介绍51单片机在现实生活中的应用以及相关前沿技术，如物联网、智能家居等领域的应用，拓宽学生知识面。
51单片机课程设计
一、教学内容
本节“51单片机课程设计”依据八年级下册《信Байду номын сангаас技术》教材第四章“单片机控制”内容展开，主要包括以下知识点：
1. 51单片机的结构和原理：介绍51单片机的内部结构、工作原理及其各个组成部分的功能。
2. 51单片机的指令系统：列举常用的51单片机指令，如数据传送、逻辑运算、算术运算等。
3. 51单片机的I/O口编程：讲解如何通过编程控制51单片机的输入输出口，实现LED灯、蜂鸣器等器件的控制。
4. 51单片机的定时器/计数器：介绍定时器/计数器的工作原理和编程方法，实现精确的时间控制。
5. 51单片机的中断系统：讲述中断的概念、中断源以及中断编程方法，提高程序的响应速度。
6. 51单片机的外部扩展：探讨如何通过外部扩展，实现更多的功能，如扩展RAM、ROM、键盘、显示器等。
51系列单片机闭环温度控制实验报告
成绩：综合实验报告题目：51系列单片机闭环温度控制班级：小组成员：指导教师：完成时间：2015年11月一、实验名称：51系列单片机闭环温度控制实验——基于Protuse仿真实验平台实现基本情况：1.实验项目组长：2. 小组成员：3.具体分工：负责程序编写，主要负责查询资料与实验报告撰写。
4.实验要求：①设计硬件电路：温度检测：采用热电偶或热电阻温度给定：采用电位器进行模拟电压给定，0——5VAD转采用12位转换显示采用8位LED，或者LCD1602显示键盘4X4，PID等参数通过键盘设置。
②软件控制算法：数字PID，参数在线修改。
显示窗口：显示温度的设置值SV、温度的实际值PV。
实际温度值，温度峰值、峰值时间等通过串口上传到上位机(选做)二、实验内容1、系统基本原理(实验原理介绍)根据实验要求，温度闭环控制，即对加温速度、超调量、调节时间级误差参数，选择PID控制参数级算法，实现对温度的自动控制。
闭环温度控制系统原理图如下：2、PID算法的数字实现本次试验通过8031通过OVEN 是模拟加热的装置，加一定的电压便开始不停的升温，直到电压要消失则开始降温。
仿真时，U形加热器为红色时表示正在加热，发红时将直流电压放过来接，就会制冷，变绿。
T端输出的是电压，温度越高，电压就越高。
8031对温度的控制是通过可控硅调控实现的。
可控硅通过时间可以通过可控硅控制板上控制脉冲控制。
该触发脉冲想8031用软件在P1.3引脚上产生，受过零同步脉冲后经光偶管和驱动器输送到可控硅的控制级上。
偏差控制原理是要求对所需温度求出偏差值，然后对偏差值处理而获得控制信号去调节加热装置的温度。
PID控制方程式：式中e是指测量值与给定值之间的偏差TD 微分时间T 积分时间KP 调节器的放大系数将上式离散化得到数字PID位置式算法，式中在位置算法的基础之上得到数字PID 增量式算法：3、温度控制软件设计程序结构图如下：4、硬件电路设计在温度控制中，经常采用是硬件电路主要有两大部分组成：模拟部分和数字部分，对这两部分调节仪表进行调节，但都存在着许多缺点，用单片机进行温度控制使构成的系统灵活，可靠性高，并可用软件对传感器信号进行抗干拢滤波和非线性补偿处理，可大大提高控制质量和自动化水平；总的来说本系统由四大模块组成，它们是输入模块、单片机系统模块、计算机显示与控制模块和输出控制模块。
《2024年基于51单片机的教学实验系统的设计与开发》范文
《基于51单片机的教学实验系统的设计与开发》篇一一、引言随着科技的不断发展，单片机技术在教育领域的应用越来越广泛。
基于51单片机的教学实验系统作为一种新型的教学工具，具有操作简单、功能丰富、价格实惠等优点，对于培养学生的电子技术实践能力和创新思维具有重要作用。
本文将详细介绍基于51单片机的教学实验系统的设计与开发过程。
二、系统需求分析在系统需求分析阶段，我们需要明确系统的目标用户、功能需求以及性能要求。
目标用户主要是电子技术专业的学生和教师。
功能需求包括实验系统的控制、数据采集与处理、结果显示与输出等。
性能要求则包括系统的稳定性、实时性、可扩展性等。
三、硬件设计硬件设计是教学实验系统的基础，主要涉及单片机的选择、电路设计、模块化设计等方面。
在选择单片机时，我们选用常用的51单片机，其具有丰富的资源、稳定的性能和较低的成本。
在电路设计方面，我们需要根据实验需求设计电源电路、输入输出电路、信号处理电路等。
同时，为了方便后续的维护和扩展，我们采用模块化设计，将系统分为控制模块、数据采集模块、显示模块等。
四、软件设计软件设计是教学实验系统的核心部分，主要涉及单片机的编程、系统功能的实现等方面。
在编程语言的选择上，我们采用C 语言进行编程，其具有语法简单、可移植性强等优点。
在系统功能的实现上，我们需要根据实验需求编写相应的程序代码，实现实验系统的控制、数据采集与处理、结果显示与输出等功能。
同时，为了方便用户的使用，我们还需要设计友好的人机交互界面。
五、系统集成与测试在系统集成与测试阶段，我们需要将硬件和软件进行集成，并进行全面的测试。
首先，我们需要将各个模块进行连接和调试，确保各个模块能够正常工作。
其次，我们需要对系统进行功能测试和性能测试，确保系统能够满足用户的需求。
在测试过程中，我们需要记录测试数据和结果，并进行问题分析，对系统进行优化和改进。
六、教学应用与效果评估基于51单片机的教学实验系统在教学中的应用主要体现在以下几个方面：一是作为电子技术实践教学的重要工具，帮助学生掌握单片机技术和电子技术实践技能；二是作为教师进行教学的重要手段，帮助教师开展实验教学和科研工作；三是作为学生自主学习的平台，帮助学生进行自主学习和探索。
基于单片机的闭环控制系统的设计解决方案
基于单片机的闭环控制系统的设计解决方案控制回路是许多基于MCU的设计所执行的最基本的任务之一。
通常这些设计中未充分利用的关键特征和外围设备在现代单片机最有效地实现闭环控制系统。
定时器和中断控制器在这些系统中经常使用，但在实现控制系统时，许多其他功能，如DMA、高级模数转换器和专门的数学功能，常常被忽视。
本文将快速回顾高效的基于单片机的闭环控制系统的一些关键要求。
提高效率的常用技术将使用一些例子说明MCUs。
一旦您了解了一些提高效率的常用技术，您就可以更好地寻找实现最佳关闭下一个控制循环设计的实现。
控制环基础控制环是控制动态系统的关键元素。
一个动态系统可以是任何机械或电气系统之间的关系(通常建模为输入和输出之间的线性关系)。
输出通常需要以这样的方式控制，以保持在期望的操作“频带”内。
例如，汽车的自动巡航控制就是这样一个系统，在这个系统中，汽车的速度设定在一个期望的水平上，即使汽车碰到山坡，控制器也能保持车速不变。
控制速度的算法使用一个控制环，它应用一个输入(油门上的压力)，测量结果(速度)并根据需要调整输入以保持速度达到所需的水平。
一个简单的单输入单输出控制系统的框图，带有控制回路，如图1所示。
图1：一个简单的动态控制系统控制回路框图。
在上面的方框图中，对动态系统的输入产生一个输出。
输出由反馈传感器测量，并将测量的输出与参考(期望)输入进行比较。
如果存在差异，系统控制器会使用所产生的错误来修改系统输入，使系统输出更接近参考输入。
系统控制器需要足够智能，以避免由于不正确管理的控制系统引起的振荡和其他问题。
假设动态系统是线性的(输出与输入成比例)并不像你想的那样有限制，因为许多机械和电气系统是以线性方式运行的，或者很容易“偏置”，在更复杂的传递函数的线性区域内工作。
利用单片机实现控制回路这是很容易看到为什么MCU实现控制系统的主力。
与意识、能力计算、控制各种输入和输出，都在非常高的性能水平(特别是在高利率就像汽车机械系统)是一个自然的控制单元MCU。
基于51单片机的直流电动机开闭环调速系统设计
基于51单片机的直流电动机开闭环调速系统设计一、概述随着科技的发展和应用范围的不断扩大，电动机在工业控制领域中扮演着重要的角色。
直流电动机因其调速性能好、运行稳定等特点，在工业生产中得到了广泛的应用。
为了更好地满足工业生产的需求，基于51单片机的直流电动机开闭环调速系统设计成为了当前研究的热点之一。
二、直流电动机开闭环调速系统的概述1. 直流电动机的特点直流电动机具有转速调节范围广、转矩大、启动、制动和反向运行方便等优点，因此被广泛应用于各种工业设备、机械手臂、自动化生产线等领域。
2. 直流电动机调速系统直流电动机的调速系统通常分为开环调速系统和闭环调速系统两种。
开环调速系统通过直接改变输入电压或电流来控制电动机的转速，而闭环调速系统通过反馈控制，根据实际转速与期望转速之间的误差信号来调节电动机的转速。
3. 基于51单片机的直流电动机调速系统设计的意义和研究现状基于51单片机的直流电动机调速系统设计可以实现对电动机的精准控制，提高工业生产的稳定性和效率。
当前，国内外学者已经提出了许多基于各种控制算法的直流电动机调速系统设计方案，并取得了一定的研究成果。
但是，针对工业生产中对电动机精准控制需求的提升，还存在一定的研究空间和问题亟待解决。
三、基于51单片机的直流电动机开环调速系统设计1. 系统框图和功能描述基于51单片机的直流电动机开环调速系统主要包括AD转换模块、PWM输出模块、电动机驱动模块和运行控制模块。
系统的工作流程为：单片机接收外部模拟信号，经过AD转换模块转换为数字量后，由运行控制模块生成相应的PWM信号控制电动机的转速。
2. 系统硬件设计系统硬件设计包括对51单片机的外围电路设计、电动机驱动电路设计以及AD转换电路设计。
其中，电动机驱动电路应具有过流、过压和过热保护功能，以保证系统的安全可靠性。
3. 系统软件设计系统软件设计主要包括单片机程序的编写和PWM信号的生成。
通过合理的程序设计和PWM信号输出，实现对电动机的开环调速控制。
基于51单片机的直流电机闭环调速系统的设计
基于51单片机的直流电机闭环调速系统的设计The Design of DC Motor Closed Loop Speed Control System-Based on 51 Single Chip Microcomputer学生：指导教师：专业：学号：所在单位：答辩日期：目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)第1章前言 (1)1.1 课题的研究意义 (1)1.2 直流电机的发展 (1)1.3 设计任务要求 (2)第2章系统组成模块原理概述 (4)2．1 直流电机概述 (4)2.1.1直流电机结构 (4)2.1.2直流电机工作原理 (4)2.1.3直流电机主要技术参数 (5)2.1.4直流电机的调速技术指标 (5)2．2 单片机概述 (6)2.2.1单片机的简介 (6)2.2.2单片机发展史 (6)2.2.3单片机的特点 (7)2.2.4 AT89S52单片机介绍 (8)2.3 调速方案的选择及PWM概述 (11)2.3.1方案的选择 (11)2.3.2 PWM概述 (13)2.4 软件系统简介 (14)第3章硬件电路分析与设计 (16)3.1 控制电路设计 (16)3.2 隔离电路的设计 (18)3.3 红外测速部分电路的设计 (18)3.4 驱动电路的设计 (19)3.5 显示电路的设计 (20)3.5.1 显示电路方案的选择 (20)3.5.2 动态显示概述 (21)第4章软件系统设计与分析 (22)4.1 软件总体设计分析 (22)4.2 按键控制软件设计分析 (23)4.3 直流电机PWM控制软件分析 (23)4.4 PID控制器 (26)4.4.1 PID控制原理 (26)4.4.2 PID参数分析 (26)4.4.3 数字PID算法 (27)4.5 PID算法的实现 (28)4.5.1 PID控制C语言实现 (28)4.5.2 PID算法的改进 (28)第5章系统调试 (30)5.1 静态调试 (30)5.2 程序下载 (30)5.3 人机接口调试 (31)5.3.1 显示部分 (31)5.3.2 键盘部分 (31)5.4 测量部分的调试 (31)5.5 PID参数的整定 (32)结论 (33)参考文献 (34)致谢 (35)附录Ⅰ附录Ⅱ摘要现代化的工业生产过程中，几乎无处不使用电力传动装置，工业生产中对电动机的控制更是起着举足轻重的作用。
《2024年基于51单片机的温度控制系统设计与实现》范文
《基于51单片机的温度控制系统设计与实现》篇一一、引言随着科技的发展，温度控制系统的应用越来越广泛，其精确性和稳定性对于许多领域都至关重要。
本文将详细介绍基于51单片机的温度控制系统的设计与实现过程，包括系统架构、硬件设计、软件设计以及实验结果等方面。
二、系统架构设计本系统以51单片机为核心控制器，通过温度传感器实时监测环境温度，并根据设定的温度值进行控制。
系统主要由温度传感器、51单片机、执行器（如加热器或制冷器）以及上位机（如PC）等部分组成。
其中，温度传感器负责实时采集环境温度，51单片机负责处理温度数据并控制执行器进行温度调节，上位机则用于设置目标温度并监控系统状态。
三、硬件设计1. 温度传感器：选用高精度的数字温度传感器，将环境温度转换为数字信号，便于单片机处理。
2. 51单片机：选用性能稳定、功能强大的51单片机作为核心控制器，负责处理温度数据并控制执行器。
3. 执行器：根据实际需求选择加热器或制冷器等执行器，负责调节环境温度。
4. 电源电路：为系统提供稳定的电源，保证系统正常运行。
5. 通信接口：预留与上位机通信的接口，便于设置目标温度和监控系统状态。
四、软件设计1. 初始化程序：对51单片机进行初始化设置，包括时钟、I/O口等。
2. 数据采集程序：通过温度传感器实时采集环境温度，并将数据存储在单片机的内存中。
3. 数据处理程序：对采集到的温度数据进行处理，包括滤波、计算温差等操作。
4. 控制算法程序：根据处理后的温度数据和设定的目标温度，采用合适的控制算法（如PID控制算法）计算执行器的输出值。
5. 执行器控制程序：根据控制算法计算出的输出值，控制执行器进行相应的动作，调节环境温度。
6. 通信程序：通过通信接口与上位机进行通信，接收目标温度值并反馈系统状态。
五、实验结果与分析经过实际测试，本系统能够实时采集环境温度，并根据设定的目标温度进行精确控制。
在各种环境下，系统的响应速度和稳定性均表现良好。
单闭环比值控制课程设计
单闭环比值控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解单闭环比值控制的基本概念，掌握其数学模型和物理意义；2. 掌握单闭环比值控制系统的参数设计方法，能够分析系统性能；3. 了解单闭环比值控制在实际工程中的应用，如电机转速控制、温度控制等。
技能目标：1. 能够运用数学工具对单闭环比值控制系统进行建模和分析；2. 学会使用仿真软件进行单闭环比值控制系统的模拟和调试；3. 能够独立设计简单的单闭环比值控制系统，并进行性能评估。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动控制技术的兴趣，激发其探索精神；2. 培养学生严谨的科学态度，使其认识到理论与实践相结合的重要性；3. 增强学生的团队合作意识，培养其沟通交流和协作解决问题的能力。
课程性质：本课程属于自动控制原理的一部分，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生已具备一定的数学基础和物理知识，具有一定的分析问题和解决问题的能力。
教学要求：结合理论教学和实际操作，注重培养学生的实际应用能力和创新思维。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便于后续的教学设计和评估。
二、教学内容1. 单闭环比值控制基本概念：介绍单闭环比值控制系统的定义、组成及其在自动控制中的应用。
- 教材章节：第三章第二节- 内容：控制系统概述、单闭环比值控制系统的结构及原理。
2. 单闭环比值控制数学模型：分析单闭环比值控制系统的数学建模方法，包括传递函数、状态空间方程等。
- 教材章节：第三章第三节- 内容：数学模型建立、传递函数求解、状态空间方程描述。
3. 单闭环比值控制系统参数设计：讲解单闭环比值控制系统的参数设计方法，分析系统性能指标。
- 教材章节：第三章第四节- 内容：PID控制器设计、系统稳定性分析、性能指标优化。
4. 单闭环比值控制系统仿真与实验：运用仿真软件（如MATLAB）进行单闭环比值控制系统模拟和调试，开展实验操作。
- 教材章节：第三章第五节- 内容：仿真软件应用、模拟调试方法、实验操作步骤。
51单片机的课程设计
51单片机的课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解51单片机的硬件结构，掌握其工作原理；2. 学会使用51单片机的开发环境，掌握基本的编程语法和技巧；3. 掌握51单片机中断、定时器、串行通信等模块的应用；4. 了解51单片机在嵌入式系统中的应用，培养对单片机应用场景的认识。
技能目标：1. 能够独立设计简单的51单片机程序，完成基础的控制任务；2. 能够运用51单片机解决实际问题，具备一定的编程调试能力；3. 能够阅读和分析51单片机的相关资料，提高自学能力和技术文献阅读能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对单片机技术的兴趣，激发学生探索嵌入式领域的热情；2. 培养学生的团队合作意识，提高沟通与协作能力；3. 引导学生关注我国单片机技术的发展，增强学生的民族自豪感；4. 培养学生严谨、细致、负责的学习态度，养成良好的编程习惯。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，旨在通过51单片机的学习，让学生掌握基本的单片机原理和编程技能，培养实际操作和解决问题的能力。
学生特点：学生具备一定的电子基础和编程基础，对单片机有一定了解，但实践经验不足。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，以实例教学为主，培养学生动手实践能力。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，激发学生的学习兴趣和探究欲望。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行教学设计和评估。
二、教学内容1. 51单片机硬件结构：介绍51单片机的内部结构、引脚功能、工作原理等，结合教材第二章内容进行讲解。
- 微控制器原理- 51单片机引脚功能- 时钟与复位电路2. 开发环境与编程工具：学习51单片机的开发环境搭建，掌握编程工具的使用。
- Keil C51集成开发环境安装与配置- 51单片机程序编写、编译与下载3. 51单片机编程语言：学习单片机C语言编程基础，掌握基本语法和编程技巧。
- C语言基础语法- 特定寄存器的操作与编程4. 中断与定时器：学习中断系统、定时器的工作原理和应用实例。
基于51单片机的电机闭环转速控制系统设计
基于51单片机的电机闭环转速控制系统设计论文题目：基于51单片机的电机闭环转速控制系统设计摘要：本文提出了一种基于51单片机的电机闭环转速控制系统设计方案。
该系统采用了反馈控制和PID算法，并通过实验验证了系统的良好性能。
实验结果表明，该系统能够实现快速准确的电机转速控制，具有较高的稳定性和鲁棒性，同时具有一定的扩展性和普适性。
该方案可以为电机控制领域的进一步研究提供一个新的思路和参考。
关键词：51单片机；电机控制；闭环控制；转速控制；PID算法Abstract: This paper proposes a design scheme of motor closed-loop speed control system based on 51 single chip microcomputer. The system uses feedback control and PID algorithm, and the good performance of the system has been verified through experiments. The experimental results show that the system can achieve fast and accurate motor speed control, with high stability and robustness, as well as some scalability and universality. This scheme can provide a new idea and reference for further research in the field of motor control.Keywords: 51 single chip microcomputer; motor control; closed-loop control; speed control; PID algorithm1. 引言在现代工业生产和生活中，电机作为一种重要的动力装置，得到了广泛的应用。
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运动控制课程设计题目：基于AT89C52单片机单闭环PWM直流数字控制系统专业班级：1002姓名：秦凯新学号：201046820427指导教师：张智强目录1.引言 (1)2.设计方案 (1)2.1 系统总方案论证与选择 (1)2.2 PID控制算法的设计 (2)2.3 单片机的选型： (5)2.4 测速装置的选型： (5)2.4.1霍尔传感器测速 (5)2.4.2编码盘测速 (6)3 硬件部分 (6)3.1单片机最小系统 (6)3 .2 PWM控制直流电机正反转模块设计 (7)3.4检测回路模块设计 (8)3.6按键模块设计 (9)3.7显示模块设计 (9)4 软件部分 (10)3.1 PID控制程序设计 (10)3.1.1位置式电机PID控制程序设计 (10)3.1.2增量式电机PID控制程序设计 (12)3.2经测速装置由PID运算后PWM波形的产生程序设计 (14)3.2.1直流电机调速原理 (14)3.2.2 PWM基本原理及实现方法 (14)3.2.3 PWM在直流调速中的应用 (15)3.2.3PWM产生软件设计思路 (15)3.3显示模块程序设计 (18)附录： (21)[参考文献] (22)1.引言由于直流电动机具有良好的起动、制动性能,适宜在大范围内平滑调速,因此在许多需要调速或快速正反向的电力拖动系统中得到了广泛的应用。
而且,从控制的角度来看,直流调速还是交流调速，都用到拖动系统的基础。
早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础,由运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成,控制系统的硬件部分非常复杂,功能单一,而且系统非常不灵活、调试困难, 触发精度易受电网电压波动的影响，触发脉冲不对称度较大，调节器中的运算放大器，因网压和温度变化引起的漂移会产生运算误差，模拟器件老化也会引起运算误差，甚至使已经整定好的系统性能变差，这些都阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。
随着单片机技术的日新月异,使许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成,不但为直流电动机的控制提供了更大的灵活性,而且使系统能达到了更高的性能。
2.设计方案2.1 系统总方案论证与选择对直流电机转速的控制有一般有两种方式，一种是开环控制，一种是闭环控制。
开环控制的优点是简单、稳定、可靠。
若组成系统的元件特性和参数值比较稳定，且外界干扰较小，开环控制能够保持一定的精度。
缺点是精度通常较低，无自动纠偏能力；闭环控制的优点是控制的精度可以达到很高，而且对外界的干扰和系统的参数变化有很好的抑制作用，且可以通过输出反馈控制系统的控制过程。
缺点是存在稳定性，振荡，超调等一系列问题，对系统的性能分析和设计远比开环控制麻烦。
所以采用但闭环直流调速系统设计方案。
图2 电路组成框图按键采用4X4矩阵键盘，显示装置采用1602液晶。
通过给定值，然后单片机检测经过旋转光码盘检测转速，形成脉冲，送到中断口，经过定时检测中断次数，测得转速，求得偏差，然后经过PID运算后，来设定定时器0的定时时间，从而获得相应的脉冲，即PWM脉冲。
从而作用于L298专用芯片，从而实现对直流电机的控制。
2.2 PID控制算法的设计电动机参数：先假设所控制电机的参数如下,来设计PID的各个参数：PN=3KW, nN =1500rpm,UN=220V,IN=17.5A,Ra=1.25 。
主回路总电阻R=2.5 ，电磁时间常数Tl=0.017s,机电时间常数Tm=0.075s。
三相桥式整流电路，Ks=40。
测速反馈系数 =0.07。
调速指标：D=30，S=10%。
控制算法是微机化控制软件系统的一个重要组成部分，可以说整个系统的控制功能主要由控制算法来实线。
所以控制算法的好坏直接决定了这个系统的好坏。
根据偏差的比例（P）、积分（I）、微分（D）进行控制，称为PID控制。
它能满足相当多工业对象的控制要求，至今仍是一种应用最广的控制算法。
由于是用单片机控制的系统，故而我们采用数字PID控制。
模拟PID控制规律的离散化常用的控制方式1、P 控制 0)()(u n u n u P +=2、PI 控制 0)()()(u n u n u n u I P ++=3、PD 控制 0)()()(u n u n u n u D P ++=4、PID 控制 0)()()()(u n u n u n u n u D I P +++= PID 算法的两种类型1、位置型控制――例如图5－1－5调节阀控制[]00)1()()()()(u n e n e T T i e T Tn e K n u ni DI P +⎭⎬⎫⎩⎨⎧--++=∑=式中 )()(n e K n u P P = 称为比例项∑==ni IPI i e T TK n u 0)()( 称为积分项[])1()()(--=n e n e TT K n u DPD 称为微分项2、增量型控制――例如图5－1－6步进电机控制[][])2()1(2)()()1()()1()()(-+--++--=--=∆n e n e n e TT K n e T TK n e n e K n u n u n u D P I PP 综合考虑PI 算法的选择转角的偏差e 以及偏差的微分dtnd -和积分 dt e ⎰分别代表了系统输出的当前、将来和过去的三种状态，而PI 调节器的输出限幅值则代表了系统消除偏差的能力。
合理综合地运用这些信号，在系统允许的条件下，尽快消除偏差，又不产生或者不产生超调，可使系统以最合适的速度稳定运行。
根据转角偏差、实际转角变化率的负值和转角偏差的积分所在的区间确定调整规则，并根据它们的大小决定调整的强度，使智能型PI 调节器参数随着偏差的变化而有选择地变化。
当偏差大时，停止积分，并调整比例系数Kp ，使系统以最大的能力消除偏差；当偏差小时，投入积分，并逐步调整比例系数Kp 和积分系数Ki ，使系统以最佳过程达到稳态，最终实现最佳动态目标速度值的调整。
1> 为满足调速系统的稳态性能指标，额定负载时的稳态速降应为min /89.7min /)05.01(1005.01500)1(r r s D s n n N cl =-⨯⨯≤-=∆2> 求闭环系统应有的开环放大系数 先计算电动机的电动势系数r V r V n R I U C N a N N e min/132.0min/150025.15.17220⋅=⋅⨯-=-=则开环系统额定速降为min /14.333min /132.05.25.17r r C R I n e N op =⨯==∆ 闭环系统的开环放大系数应为22.41189.714.3331=-=-∆∆=clop n n K3> 计算转速反馈环节的反馈系数和参数根据调速指标要求，前已求出闭环系统的开环放大系数应为K ≥41.22，则运算放大器的放大系数K p 应为943.1132.0/4007.022.41/K p =⨯≥=e s C K K α实取Kp=2。
为了实现转速无静差，必须在扰动作用点以前设置一个积分环节，从图可以看出，在负载扰动作用点以后，已经有一个积分环节，故从静态无差考虑需要Ⅱ型系统。
从动态性能上看，考虑转速调节器饱和非线性后，调速系统的跟随性能与抗扰性能是一致的，而典型Ⅱ型系统具有较好的抗扰性能。
所以，转速环应该按典型Ⅱ系统进行设计。
由图可以明显地看出，要把转速环校正成典型Ⅱ型系统，转速调节器ASR 也应该采用PI 调节器，其传递函数为s s K s pn n ASR 1)(W ττ+=式中 K n ——转速调节器的比例系数； t n ——转速调节器的超前时间常数； 这样，调速系统的开环传递函数为515.0943.111T p n ===∑K 令τn =hT ∑n ，h=5，τn =hT ∑n =5×0.515=2.573 s 则转速调节器的传递函数为s s s s K s p573.21573.2943.11)(W n n ASR +=+=ττ2.3 单片机的选型：AT89C52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash 只读程序存储器，器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash 存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
优点是：省钱，低端，稳定，相当于32位机虽差的太远，但经济也是不得不考虑的因素，而且本课程设计也是要求只能用51.基于51单片机的细节请参考51的说明书，这里不再赘述。
2.4 测速装置的选型：2.4.1霍尔传感器测速霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。
霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall ，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。
后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。
霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。
通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。
电机每转一圈,每一相霍尔传感器产生2脉冲,且其周期与电机转速成反比,因此可以利用霍尔传感器信号得到电机的实际转速。
为尽可能缩短一次速度采样的时间,可测得任意一相霍尔传感器的一个正脉冲的宽度,则电机的实际转速为：V=N*30;V:速度R/minN:每秒采样的脉冲个数霍尔传感器输出的是脉冲，可以直接将输出脉冲接入单片机外部计数器，故而非常简单实用。
2.4.2编码盘测速其效果跟霍尔测速一致，但是霍尔元件利用的是电磁产生脉冲，光电编码器利用的是光产生脉冲。
它的原理是通过电动机的转动带动码盘的转动，码盘上有很多缝隙，缝隙每经过红外管一次就会产生一个脉冲，进而直接输入单片机，经过算法处理得到实际转速。
经过分析，本次试验选取的是光电码盘测速。
首先是因为同时测量霍尔元件和光电编码器，发现光电编码器的灵敏度更高，且其价格便宜。
最关键的是它很好用。
3 硬件部分3.1单片机最小系统此次选用80C51作为主控制器，下图为其最小系统电路图，在此基础上才能发挥其功能。
图3 51单片机最小系统图中选用12MHz的晶振为其提供基准时钟脉冲，之所以选用12MHz是为了方便设置定时器的初值，另外也有选用11.0592MHz的晶振，这是为了方便设置波特率，在此课程设计没必要用到波特率，故而选择12MHz的晶振。