微机数字调节触发控制器的研究(修订版2)

实验三微程序控制器实验一. 实验目的与要求：实验目的：1.理解时序产生器的原理，了解时钟和时序信号的波形；2.掌握微程序控制器的功能，组成知识；3.掌握微指令格式和各字段功能；4.掌握微程序的编制，写入，观察微程序的运行，学习基本指令的执行流程。

实验要求：1.实验前，要求做好实验预习，并复习已经学过的控制信号的作用；2.按练习一要求完成测量波形的操作，画出TS1,TS2,TS3,TS4的波形，并测出所用的脉冲Ф周期。

按练习二的要求输入微指令的二进制代码表，并单步运行五条机器指令。

二. 实验方案：按实验图在实验仪上接好线后，仔细检查无误后可接通电源。

1.练习一：用联机软件的逻辑示波器观测时序信号，测量Ф，TS1,TS2,TS3,TS4信号的方法如下：(1) TATE UNIT 中STOP开关置为“RUN”状态（向上拨），STEP开关置为“EXEC”状态（向上拨）。

(2) 将SWITCH UNIT 中右下角CLR开关置为“1”(向上拨）。

(3) 按动“START”按钮，即可产生连续脉冲。

（4）调试”菜单下的“显示逻辑示波器窗口，即可出现测量波形的画面。

（5）探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的Ф插座，即可测出时钟Ф的波形。

（6）探头一端接实验仪左上角的CH2，另一端接STATE UNIT中的TS1插座，即可测出TS1的波形；（7）探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS2插座，即可测出TS2的波形。

（8）将红色探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS3插座，即可测出TS3的波形。

（9）将红色探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS4插座，即可测出TS4的波形。

2.观察微程序控制器的工作原理：①关掉实验仪电源，拔掉前面测时序信号的接线；②编程写入E2PROM 2816A.将编程开关（MJ20）置为PROM（编程）状态；B.将实验板上STATE UNIT 中的STEP置为STEP状态，STOP置为RUN状态，SWITCH UNIT中CLR开关置为1状态；C.在右上角的SWITCH UNIT中UA5-UA0开关上置表3.2中某个要写的微地址；D.在MK24-MK1开关上置表3.2中要写的微地址后面的24位微代码，24位开关对应24位显示灯，开关置为1时灯亮，为0时灯灭；E.启动时序电路，即将微代码写入到E2PROM 2816的相应地址对应的单元中；F.重复C-E步骤，将表3.2的每一行写入E2PROM 2816。

第四章控制算法与策略按偏差的比例、积分和微分进行控制的控制器（简称为PID控制器、也称PID 调节器），是过程控制系统中技术成熟、应用最为广泛的一种控制器。

它的算法简单，参数少，易于调整，并已经派生出各种改进算法。

特别在工业过程控制中，有些控制对象的精确数学模型难以建立，系统的参数不容易确定，运用控制理论分析综合要耗费很大代价，却不能得到预期的效果。

所以人们往往采用PID控制器，根据经验进行在线整定，一般都可以达到控制要求。

随着计算机特别是微机技术的发展，PID控制算法已能用微机简单实现。

由于软件系统的灵活性，PID算法可以得到修正而更加完善［14］。

在本章中，将着重介绍基于数字PID控制算法的系统的控制策略。

4.1采用周期T的选择采样周期T在微机控制系统中是一个重要参数，它的选取应保证系统采样不失真的要求，而又受到系统硬件性能的限制。

采样定理给出了采样频率的下限，据此采样频率应满足，①'2①，其中①是原来信号的最高频率。

从控制性能Smm来考虑，采样频率应尽可能的高，但采样频率越高，对微机的运行速度要求越高，存储容量要求越大，微机的工作时间和工作量随之增加。

另外，当采样频率提高到一定程度后，对系统性能的改善已不明显［14］。

因此采样频率即采样周期的选择必须综合考虑下列诸因素：（1）作用于系统的扰动信号频率。

扰动频率越高，则采样频率也越高，即采样周期越小。

（2）对象的动态特性。

采样周期应比对象的时间参数小得多，否则采样信号无法反映瞬变过程。

（3）执行器的响应速度。

如果执行器的响应速度比较缓慢，那么过短的采样周期和控制周期将失去意义。

（4）对象的精度要求。

在计算机速度允许的情况下，采样周期越短，系统调节的品质越好。

(5)测量控制回路数。

如果控制回路数多，计算量大，则采样周期T越长,否则越小。

(6)控制算法的类型。

当采用PID算式时，积分作用和微分作用与采样周期T的选择有关。

选择采样周期T太小，将使微分积分作用不明显。

学院：********** 班级：********** 姓名：****** 学号：**********实验三数字PID调节器算法的研究实验项目名称：数字PID调节器算法的研究实验项目性质：普通所属课程名称：计算机控制技术实验计划学时：2学时一、实验目的1．学习并熟悉常规的数字PID控制算法的原理；2．学习并熟悉积分分离PID控制算法的原理；3．掌握具有数字PID调节器控制系统的实验和调节器参数的整定方法。

二、实验内容和要求1．利用本实验平台，设计并构成一个用于混合仿真实验的计算机闭环实时控制系统；2．采用常规的PI和PID调节器，构成计算机闭环系统，并对调节器的参数进行整定，使之具有满意的动态性能；3．对系统采用积分分离PID控制，并整定调节器的参数。

二、实验主要仪器和材料1．THTJ-1型计算机控制技术实验箱2．THVLW-1型USB数据采集卡一块(含37芯通信线、USB电缆线各1根)3．PC机1台(含上位机软件“THTJ-1”)四、实验方法、步骤及结果测试1、实验原理在工业过程控制中，应用最广泛的控制器是PID控制器，它是按偏差的比例（P）、积分（I）、微分（D）组合而成的控制规律。

而数字PID控制器则是由模拟PID控制规律直接变换所得。

在PID控制规律中，引入积分的目的是为了消除静差，提高控制精度，但系统中引入了积分，往往使之产生过大的超调量，这对某些生产过程是不允许的。

因此在工业生产中常用改进的PID算法，如积分分离PID算法，其思想是当被控量与设定值偏差较大时取消积分控制；当控制量接近给定值时才将积分作用投入，以消除静差，提高控制精度。

这样，既保持了积分的作用，又减小了超调量。

2、实验步骤1、实验接线1.1按图1和图2连接一个二阶被控对象闭环控制系统的电路；1.2该电路的输出与数据采集卡的输入端AD1相连，电路的输入与数据采集卡的输出端DA1相连；1.3待检查电路接线无误后，打开实验平台的电源总开关，并将锁零单元的锁零按钮处于“不锁零”状态。

第一章1.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分作用?由四部分组成(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。

主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。

(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。

过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。

过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。

过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。

(3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。

其中作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的容；还应有按钮，完成系统的启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能.(4)检测与执行机构:a.测量变送单元：在微机控制系统中，为了收集和测量各种参数，采用了各种检测元件及变送器，其主要功能是将被检测参数的非电量转换成电量.b.执行机构：要控制生产过程，必须有执行机构，它是微机控制系统中的重要部件，其功能是根据微机输出的控制信号，改变输出的角位移或直线位移，并通过调节机构改变被调介质的流量或能量，使生产过程符合预定的要求。

2、微型计算机控制系统的软件有什么作用？说出各部分软件的作用。

软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。

整个计算机系统的动作，都是在软件的指挥下协调进行的，因此说软件是微机系统的中枢神经。

就功能来分，软件可分为系统软件、应用软件及数据库。

(1)系统软件：它是由计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的程序。

河南经贸职业学院毕业论文用单片机控制的数字触发器论文作者：专业：应用电子技术学号：班级：指导教师:答辩委员会主席____________ 评阅人______________ 论文答辩日期______________独创性声明本人声明所呈交的毕业论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

论文作者签名：日期：年月日毕业论文版权使用授权书本毕业论文作者完全了解学校有关保留、使用毕业论文的规定，即：学校有权保留并向有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权河南经贸职业学院要以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文。

保密□，在________年解密后适用本授权书.本论文属于不保密□。

（请在以上方框内打“√”）毕业论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要当今社会单片机知识的应用飞速发展，自其诞生到现在，人们的生活在加入了它后，变得更加的舒适、方便和丰富多彩。

单片机更成为计算机应用和发展的一个重要方面。

利用其功能设计的产品也越来越多，而其再数字触发器上的应用更是日趋成熟。

由于普通LED 点阵显示屏动态显示通常采用硬件扫描驱动，这在一些需要特殊显示的场合显得不够灵活。

本人在对单片机知识的学习和探索中得到了一种利用PC 机和单片机的通讯来实现显示屏灵活的动态显示和远程监控的设计方法，同时该方法还可以将显示内容在PC 机上进行预览，与其它同类产品相比个人认为其具有较大的优势。

关键字：单片机，LED，动态显示，远程控制，显示预览目录摘要 (I)1 绪论 (1)2单片机的发展 (1)2.1三个阶段 (1)2.2单片机的组成 (3)2.3单片机在人类生活中的应用 (3)3 系统硬件设计 (3)4 显示与控制的设计 (4)4.1单片机动态显示控制 (5)4.2PC机控制程序 (6)5 LED显示电源的设计 (11)5.1LED显示屏 (11)5.2AC/DC电路设计 (12)5.3DC/DC主电路设计 (15)5.4实验结果 (18)6 结束语 (19)参考文献 (20)致谢 (21)1 绪论LED 点阵电子显示屏是集微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的大型显示屏系统。

单片微机控制的励磁数字调节器前言一、系统工作原理1.系统构成2.工作特点3.调节器工作原理二、硬件简介1.同步电路2.8035单片机系列3.接口4.其它外围设备三、软件1.采样及采样周期2.P ID计算3.程序软件四、试验结果六、结束语内容简介：本义叙述采用Intel 8035单电微机开发研制的励磁数字调节器的基本工作原理，硬件电路和控制软件的构成，以及试验结果。

关键词：单片微机数字调节口一、前言同步发电机励磁调节器的发展经历了机械式、电磁式、晶体管式及集成电路组成的模拟式各个阶段。

近几年，微机工业实时自动控制应用技术及运行可靠性不断提高，价格不断下降，由微机控制的数字式励磁调节装置具备了某些电子模拟调节器较难实现，甚至无法实现的功能，如按发电机运行况可进行在线PID参数（比例、积分、微分）修改，实现装置系统自论断，并可大量减少调节器元器件，插接件，提高装置运行可靠性等优点。

推广微机励磁数字调节器的工业应用势在必行。

结合我厂生产的配套中小型同步发电机的自併励TKL11型可控硅装置的特点，我们于1986年起与韩山师专微机室合作，研制用Intel 8035 单片微机为主组成的数字调节器取代原有晶体管分主元件构成的励磁模拟调节器，于90年4月试验型样机闭环调节试验成功。

该试验型数字调节器实现了数字PID调节，并具备手动，自动调节控制功能。

二、系统工作原理：图1为8035单片微机控制的发电机自併励磁系统原理图。

1.系统构成系统由励磁主电路及数字调节器两部分组成，励磁装置的主电路仍采用TKL自併励式可控硅三相半控桥，主电路的过程，过压及失磁保护也按原机电式继电器装置。

数字调节器主要由8035单片微机基本系统。

同步电路、模拟量A/D转换及开关量输入、触发脉冲输出、手动←→自动控制、监视及故障切换等六个单元电路组成。

并设置防止工作电源中断的简易型自动切换备用工作电源。

2.系统工作特点TKL自併励励磁装置为恒U F（机端电压）调节控制，并附加无功调差，进相无功最小励磁限制，过励限制等辅助功能块。

数字调节器摘要：本文详细介绍了数字调节器的原理、特点以及分类和功能，并简单介绍了几种数字调节器的特点，最后简单描述了数字调节器的发展趋势，最终使我们认识到数字调节器实现的重要意义。

关键字：数字调节器单回路数字调节器多回路数字调节器数字温度调节器人工智能数字调节器引言：数字调节器是用数字技术和微电子技术实现闭环系统的调节器，又称数字调节仪表，是数字控制器的一种。

它接受来生产过程的测量信号，由内部的数字电路或微处理机数字处理，按一定调节规律产生输出数字信号或模拟号驱动执行器，完成对生产过程的闭环控制。

数字调器是20世纪70年代在模拟调节仪表的基础上采用数字术和微电子技术发展起来的新型调节器。

一数字调节器的原理及特点数字调节器由软件和硬件两大部分组成。

硬件部分包括主调节器、过程输入通道、过程输出通道、人机界面和通信等部分，软件部分包括系统程序和用户程序。

实际上是一台微机化仪表.(1)主调节器部分.主调节器由中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、可擦除存储器(EPROM),随机存储器(RAM)和译码控制电路等组成。

中央处理单元完成调度指令、教据传送、运算处理和控制功能.它通过总线与其他部分连在一起构成一个系统.只读存储器存放系统程序，用来管理用户程序、功能子程序、人机接口及通信等。

一般用户是无法改变系统程序的，系统程序由制造厂家编制并固化在只读存储器中.可擦除存储器存放用户编制的程序.用户程序在编制并调试通过后，离线或在线写入可擦除存储器中。

随机存储器用来存放调节器输入数据、输出数据、显示数据、运算中间结果等。

(2)过程输入通道。

过程输入通道包括模拟量输入和开关量输入。

模拟量输入通过多路切换开关，模数转换器(A/D)，由CPU读入。

开关At输入信号通过中断或查询由CPU读入。

(3)过程输出通道。

过程输出通道包括模拟量输出和开关量输出。

模拟量输出在CPU 的控制下，通过数模转换器(D/A)、多路切换开关、保持电路、电压电流转换器(V/I) 送给外部设备。

简析数字式可编程微机调速器应用1 概述调速器是水力发电厂的重要基础控制设备。

现在电力系统要求它既要维护发电机机组频率恒定和进行有功调节外，还必须保证电力系统的动态和暂态稳定。

它与电站二次回路或计算机监控系统相配合，完成水轮发电机组的开机、停机、增/减负荷、频率调整、紧急停机等任务；并可和其他装置一起完成自动发电控制、开度调节、水位调节等任务，其可靠性和调节品质已能够满足电厂“无人值班、少人值守”的要求。

佛子岭水电站新厂12.5MW机组，原采用的第一代国产微机调速器，电液转换器为环喷式电液伺服阀。

该调速器运行至今，电器元器件逐步老化、且环喷式电液伺服阀对现场用油要求很高，其可靠性和调节品质逐渐下降，已不能满足电力系统要求。

为满足现代电力系统和电厂的运行需要，2011年5月初，将调速器更换为YWT-100数字式可编程调速器，采用电气控制部分、电液转换部分和油压装置组合式结构形式。

通过安装调试和试运行，该调速器能够满足我厂机组运行的要求。

2 调速器的系统组成该调速器采用PLC微机调节器+电液随动系统组成的系统结构。

采用数字阀组件实现先导级的液压控制，由逻辑控制阀（即插装阀、嵌入式结构阀）组件实现主级放大元件（相当于主配压阀），同时进行元件-组件-回路的多层次组合与优化设计，实现调速器的应有功能。

改变了一成不变的电气-机械/液压转换元件+主配压阀的经典形式。

新调速器系统主要由液压柜、接力器以及电气调节柜部分组成。

本次主要更换了液压柜和电气调节柜，保留了原有的油压装置和接力器。

3 主要特点和功能3.1 主要特点（1）采用智能控制模块，技术先进、可靠性高；（2）采用可编程控制器作为硬件主体，使整机平均无故障运行时间提高到MTBT≥50000小时；（3）采用彩色触摸屏作为调速器与运行人员的人机接口，具有显示信息大、清晰、准确、操作方便等优点；（4）具有多种运行运行模式：频率调节、开度调节、按水位控制和功率调节等，能适应不同运行工况的要求；（5）设有电气开度限制，操作灵活，运行可靠；（6）具有与上位机的通讯接口，便于实现电站计算机监控。