設(shè)計一個以MCS―51系列單片機為核心的計算機控制系統(tǒng)

淮海工學院課程設(shè)計報告書題目:綜合課程設(shè)計系(院:電子工程學院專業(yè):電氣工程及其自動化班級:姓名:學號:2011年1月緒論課程設(shè)計是本課程教學中極為重要的實踐性教學環(huán)節(jié),它不但起著提高本課程教學質(zhì)量、水平和檢驗學生對課程內(nèi)容掌握程度的作用,而且還將起到從理論過渡到實踐的橋梁作用。通過課程設(shè)計,使學生進一步鞏固、深化和擴充在直流調(diào)速及相關(guān)課程方面的基本知識、基本理論和基本技能,達到培養(yǎng)學生獨立思考、分析和解決實際問題的能力。通過課程設(shè)計,讓學生獨立完成一項直流調(diào)速系統(tǒng)課題的基本設(shè)計工作,達到培養(yǎng)學生綜合應(yīng)用所學知識和實際查閱相關(guān)設(shè)計資料能力的目的。通過課程設(shè)計,使學生熟悉設(shè)計過程,了解設(shè)計步驟,掌握設(shè)計內(nèi)容,達到培養(yǎng)學生工程繪圖和編寫設(shè)計說明書能力的目的,為學生今后從事相關(guān)方面的實際工作打下良好基礎(chǔ)。本次課程設(shè)計分為兩大部分,分別是調(diào)速技術(shù)部分和計算機控制部分。調(diào)速部分的設(shè)計內(nèi)容及要求是:適用于4KW以下直流電動機不可逆無級調(diào)速。要求調(diào)速范圍D=10,靜差率S≤10%。(參考電機參數(shù),如直流電動機:額定功率PN=1.1KW,額定電壓UN=110V,額定電流IN=13A,轉(zhuǎn)速nN=1500r/min電樞電阻Ra=1歐,極數(shù)2P=2,勵磁電壓Uf=110V,電流If=0.8A計算機控制部分的設(shè)計內(nèi)容要求是:電阻加熱爐溫,電加熱爐用電爐絲提供功率,使其在預定的時間內(nèi)將爐內(nèi)溫度穩(wěn)定到給定的溫度值。在本控制對象電阻加熱爐功率為8KW,有220V交流電源供電,采用雙向可控硅進行控制。主要包括:計算機爐溫系統(tǒng)整體設(shè)計和組成、最佳控制PID系統(tǒng)參數(shù)測定、溫控系統(tǒng)控制算法設(shè)計和比較、繪圖:繪出設(shè)計調(diào)試的結(jié)果、數(shù)據(jù)處理和分析。第一章調(diào)速技術(shù)部分(1電樞回路總電阻取R=2Ra;總分輪力矩GD2=2.5GD2=2.5*31.36N?M2,極對數(shù)P=1。(2其它未盡參數(shù)可參閱教材中“雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計舉例”的有關(guān)數(shù)據(jù)。(3要求:調(diào)速范圍D=10,靜差率S<=5%,穩(wěn)態(tài)無靜差,電流超調(diào)量δI%<=5%,電流脈動系數(shù)SI<=10%;啟動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速退飽和超調(diào)量δN<=10%.(4要求系統(tǒng)具有過流,過壓,過載和缺相保護。(5要求觸發(fā)脈沖有故障封鎖能力。(6要求對拖動系統(tǒng)設(shè)置給定積分器。根據(jù)設(shè)計要求,本次課程設(shè)計采用Z2-91型直流電動機。三相全控橋式整流器電路采用共陰極接法的三相半波和共陽極接法的三相半波的串聯(lián)組合,由于共陰極組在正半周導電,流經(jīng)變壓器的是正向電流;共陽極組在負半周導電,流經(jīng)變壓器的是反向電流,因此變壓器繞組中沒有直流磁通,且每相繞組正負半周都有電流流過,提高了變壓器的利用率,且直流側(cè)脈動較小,元件利用率較好,無直流磁化同時波形畸變較小,故選擇三相全控橋式整流電路可用來給直流電機供電。工業(yè)上,為了提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量,充分利用晶閘管元件及電動機的過載能力,要求實現(xiàn)理想啟動,即要求在啟動過程中,是啟動電流一直保持最大允許值,此時電動機以最大轉(zhuǎn)矩啟動,轉(zhuǎn)速迅速以直線規(guī)律上升,以縮短啟動時間;啟動結(jié)束后,電流從最大值迅速下降為負載電流值且保持不變,轉(zhuǎn)速維持給定轉(zhuǎn)速不變。又因調(diào)速精度要求較高,故采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)負反饋調(diào)速系統(tǒng)。啟動時,讓轉(zhuǎn)速外環(huán)飽和不起作用,電流內(nèi)環(huán)起主要作用,調(diào)節(jié)啟動電流一直保持最大允許值,使轉(zhuǎn)速線性變化,迅速達到給定值;穩(wěn)態(tài)運行時,轉(zhuǎn)速負反饋外環(huán)起主要作用,使轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)速給定器的變化而變化,電流內(nèi)環(huán)跟隨轉(zhuǎn)速外環(huán)調(diào)節(jié)電動機的電樞電流以平衡負載電流。圖1.1直流調(diào)速系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),可以近似在電機最大電流(轉(zhuǎn)矩受限的條件下,充分利用電機的允許過載能力,使電力拖動系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動,到達穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后,又可以讓電流迅速降低下來,使轉(zhuǎn)矩馬上與負載相平衡,從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運行,此時起動電流近似呈方形波,而轉(zhuǎn)速近似是線性增長的,這是在最大電流(轉(zhuǎn)矩受到限制的條件下調(diào)速系統(tǒng)所能得到的最快的起動過程。采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個調(diào)節(jié)器,分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流,二者之間實行串級聯(lián)接,這樣就可以實現(xiàn)在起動過程中只有電流負反饋,而它和轉(zhuǎn)速負反饋不同時加到一個調(diào)節(jié)器的輸入端,到達穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后,只靠轉(zhuǎn)速負反饋,不靠電流負反饋發(fā)揮主要的作用,這樣就能夠獲得良好的靜、動態(tài)性能。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負載電流小于dNI時表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差,這時,轉(zhuǎn)速負反饋起主調(diào)作用,系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差。得到過電流的自動保護。顯然靜特性優(yōu)于單閉環(huán)系統(tǒng)。在動態(tài)性能方面,雙閉環(huán)系統(tǒng)在起動和升速過程中表現(xiàn)出很快的動態(tài)跟隨性,在動態(tài)抗擾性能上,表現(xiàn)在具有較強的抗負載擾動,抗電網(wǎng)電壓擾動。1.3主電路的計算1.3.1整流變壓器的計算(1整流變壓器二次側(cè)電壓計算整流變壓器二次側(cè)電壓計算公式:U2=(1~1.2mincosbKUUVN查表知,三相全控橋式整流電壓的計算系數(shù)KUV=2.34,電網(wǎng)電壓波動系數(shù)b=0.90~0.95,查表知α角,考慮10°裕量,故cosαmin=0.985,由電機參數(shù)可知UN=230V,代入公式計算出U2(2一次、二次側(cè)電流計算一次側(cè)電流:1I=KIKNIL考慮變壓器自身的勵磁電流時,1I應(yīng)乘以1.05左右的系數(shù),查表知,一次相電流計算系數(shù)KIL=0.816,由電機參數(shù)可知NI=209A,代入公式計算出1I二次側(cè)電流:I2=KIVIdN查表知,二次相電流計算系數(shù)KIV=0.816,一般取整流器額定直流電流ID=IN,由電機參數(shù)知IN=209A,代入公式算出I2(3變壓器容量的計算變壓器一次、二次繞組相數(shù)m1=m2=31.3.2晶閘管元件的選擇晶閘管的選擇主要是根據(jù)整流器的運行條件,計算晶閘管電壓、電流值,選出晶閘管的型號規(guī)格,在工頻整流裝置中一般選擇KP型普通晶閘管,其主要參數(shù)為額定電壓、額定電流值。(1額定電壓UTN的選擇,應(yīng)考慮下列因素。a分析電路運行時晶閘管可能承受的最大電壓值。b考慮實際情況,系統(tǒng)應(yīng)留有足夠的裕量,通?？煽紤]2~3倍的安全裕量,按下列公式計算,即UTN=(2~3KUTU2=(2~3*2.45*120=588~882V查表知,晶閘管的電壓計算系數(shù)KUT=2.45。(2額定電流IT(AV的選擇,晶閘管是一種過載能力較小的元件,選擇額定電流時,應(yīng)留有足夠的裕量,通?？紤]選擇1.5~2倍的安全裕量。按下列公式計算,即IT(AV=2*KIT*Idmin=2*0.367*209*1.5=230.74A可知應(yīng)選擇型號為KP240-10的晶閘管1.3.3晶閘管保護環(huán)節(jié)的計算晶閘管有換相方便,無噪音的優(yōu)點。設(shè)計晶閘管電路除了正確的選擇晶閘管的額定電壓、額定電流等參數(shù)外,還必須采取必要的過電壓、過電流保護措施。正確的保護是晶閘管裝置能否可靠地正常運行的關(guān)鍵。(1交流側(cè)過電壓保護措施圖1.2交流側(cè)阻容吸收保護電容值C>=6Iem22式中S----變壓器容量(KVA;U2-----變壓器二次相電壓有效值(V;B.非線性電阻保護方式式中U----壓敏電阻兩端正常工作電壓有效值(V。C.直流側(cè)過電壓保護直流側(cè)過電壓保護可以用阻容或壓敏電阻保護,但采用阻容保護容易影響系統(tǒng)的快速性,并造成di/dt加大,一般只用壓敏電阻作過壓保護。(2晶閘管及整流二極管兩端的過電壓保護為了抑制晶閘管的關(guān)斷過電壓,通常采用在晶閘管兩端并聯(lián)阻容保護電路的方法,阻容保護元件參數(shù)可以根據(jù)查經(jīng)驗數(shù)據(jù)表得到。表1.1阻容保護的原件參數(shù)(3過電流保護快速熔斷器是最簡單有效的過電流保護器件,與普通熔斷器相比,具有快速熔斷的特性,在發(fā)生短路后,熔斷時間小于20毫秒,能保證在晶閘管損壞之前自身熔斷,避免過電流損壞晶閘管,圖1.3接法對過電流保護最有效。圖1.3快速熔斷器的安裝方法(4電壓和電流上升率的限制不同規(guī)格的晶閘管對最大的電壓上升率及電流上升率有相應(yīng)的規(guī)定,當超過其規(guī)定的值時,會使晶閘管誤導通。限制電壓及電流變化率的方法有A.交流進線電抗器限制措施,交流進線電抗器LB的計算公式為LB=dNIfU816.0*204.02式中交流器輸出額定電流IdN,電源頻率f,變壓器二次相電壓U2B.在橋臂上串聯(lián)空心電感,電感值取20~30μH為宜。C.在功率較大或頻率較高的逆變電路中,接入橋臂電感后,會使換流時間增長,影響正常工作,而經(jīng)常采用將幾只鐵氧磁環(huán)套在橋臂導線上,使橋臂電感在小電流時磁環(huán)不飽和,電感量大,達到限制電壓上升率和電流上升率的目的,還可以縮短晶閘管的關(guān)斷時間。1.3.4平波電抗器的計算晶閘管整流器的輸出直流電壓是脈動的,為了限制整流電流的脈動、保持電流連續(xù),常在整流器的直流輸出側(cè)接入帶有氣隙的電抗器,稱作平波電抗器。(1電動機電樞電感DLNNND對于快速無補償電動機DK取8,磁極對數(shù)p=2。(2變壓器電感TL為NdlTTIUUKL2=*1000=3.9*0.05*120/209=0.12mH式中,9.3=TKdlU=0.05。(3平波電抗器的選擇。維持電流連續(xù)時的PL為(2(2min211DTdDTPLLIUKLLLL+-=+-==0.639*120/(0.05*209-(2*0.12+2.9=7.33-3.14=4.19(mH式中,NdIIK05.0,693.0min1==。限制電流的脈動系數(shù)iS=5%時,PL值為(2(2221DTNiDTPLLISUKLLLL+-=+-==1.045*120/(0.05*291-3.14=8.62-3.14=5.48(mH取兩者中較大的,故選用平波電抗器的電感為5.48mH時,電流連續(xù)和脈動要求能同時滿足。1.4觸發(fā)電路的選擇與校驗觸發(fā)電路可選擇鋸齒波同步觸發(fā)電路,也可選擇KC系列集成觸發(fā)電路。此系統(tǒng)選擇集成觸發(fā)電路,其優(yōu)點是體積小,功耗低,調(diào)試方便,性能穩(wěn)定可靠。其缺點是移相范圍小于180°,為保證觸發(fā)脈沖對稱度,要求交流電網(wǎng)波形畸變率小于5%。適用范圍:廣泛應(yīng)用于各種晶閘管裝置中。選用集成電路MC787組成的三相觸發(fā)電路,如圖2-5所示。該集成塊由同步過零、鋸齒波形成電路、比較電路、抗干擾鎖定電路、調(diào)制脈沖發(fā)生器、脈沖形成電路、脈沖分配及驅(qū)動電路組成。圖1.4MC787組成的三相觸發(fā)電路原理接線圖圖1.4的三相觸發(fā)電路原理接線圖,可作為觸發(fā)三相全控橋或三相交流調(diào)壓晶閘管電路。其中三相電壓的零線和電源共地,同步電壓經(jīng)RC組成的T形網(wǎng)絡(luò)濾波分壓,并產(chǎn)生30°相移,經(jīng)電容耦合電路取得同步信號,電路輸出端采用等值電阻進行1/2分壓,以保證對稱。輸出端由大功率管驅(qū)動,可配接脈沖變壓器觸發(fā)晶閘管。根據(jù)電路要求,選用穩(wěn)壓管、晶閘管、集成穩(wěn)壓管等組成,本設(shè)計采用集成穩(wěn)壓管的可調(diào)輸出電路。由于放大器輸出電壓和輸出電壓極性相反,而觸發(fā)器的移相控制電壓VC又為正電壓,故給定電壓UG就為負電壓,而一切反饋均取正值,為此給定電壓與觸發(fā)器共用一個15V的電源,用一個2.2KΩ,1W電位器引出給定電壓。1.5.2轉(zhuǎn)速檢測環(huán)節(jié)和電流檢測環(huán)節(jié)的設(shè)計與計算、調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)參數(shù)設(shè)計(1測速發(fā)電機的選擇有電機參數(shù)可知選用的直流測速發(fā)電機的參數(shù)有:額定電壓ETG=40V,nTG=2000r/min負載電阻RTG=2KΩ的電位器。由于主電動機的額定轉(zhuǎn)速為1450r/min,因此,測速發(fā)電機發(fā)出最高電壓為29V,給定電源15V,只要適當取反饋系數(shù)α,即可滿足系統(tǒng)要求。(2轉(zhuǎn)速負反饋環(huán)節(jié)設(shè)轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù):Ton=0.01s,則轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α=Un*/nN=15/1450=0.01V?min/r(3電流負反饋環(huán)節(jié)設(shè)電流反饋濾波時間常數(shù):Toi=0.02s,則電流反饋系數(shù)β=0.05V/A(4調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)參數(shù)電動機電動勢常數(shù):CeΦ=N按要求調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)速降:△nN=SDsnN-1=%1.6雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)設(shè)計(1電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計1確定時間常數(shù)在三相橋式全控電路有:已知sTs0017.0=,sToi002.0=,所以電流環(huán)小時間常數(shù)oisiTTT+=∑=0.0017+0.002=0.0037S。2選擇電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)因為電流超調(diào)量%5≤iσ,并保證穩(wěn)態(tài)電流無靜差,可按典型Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計電流調(diào)節(jié)器電流環(huán)控制對象是雙慣性型的,故可用PI型電流調(diào)節(jié)器((ssKsWiiiACRττ1+=。---iK電流調(diào)機器的比例系數(shù)---iτ電流調(diào)節(jié)器的超前時間系數(shù)3電流調(diào)節(jié)器參數(shù)計算:電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)iT=lT=0.03s,又因為設(shè)計要求電流超調(diào)量%5≤iσ,查得有iITK∑?=0.5,所以IK=iT∑5.0=11.1350037.05.0-=S,電樞回路總電阻R=2aR=0.6Ω,所以ACR的比例系數(shù)βτ???=siIiKRKK=4.2305.0156.003.01.135≈???4校驗近似條件-S。晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件:11.1960017.03131-=?=STs>ciW,滿足條件。忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響條件:cilmWSTT<≈??=?-1792.1203.084.11313,滿足條件。電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件:=??isTT131ciWS>=?-18.180002.00017.0131,滿足條件。5計算調(diào)節(jié)器的電阻和電容取運算放大器的0R=40Ωk,有oiiRKR?==4.32?40=511.68Ωk,取172.8Ωk,取180Ωk,FkRCiiiμτ17.018003.0≈Ω==,取0.,2Fμ,FkRTCoioiμ2.040002.0440=Ω?==,取0.2Fμ。故((sKsWiiiACRττ1+==(ss03.0103.024..3+?,其結(jié)構(gòu)圖如下所示:圖1.5電流調(diào)節(jié)器(2轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計1確定時間常數(shù):有,5.0=?∑iITK則ssTKiI0074.00037.0221=?==∑,已知轉(zhuǎn)速環(huán)濾波時間常數(shù)onT=0.01s,故轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)sTKTonIn0174.001.00074.01=+=+=∑。2選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu):按設(shè)計要求,選用PI調(diào)節(jié)器((ssKsWnnnASR?+=ττ1---NK轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)---nτ轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)3計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù):按跟隨和抗干擾性能較好原則,取h=4,則ASR的超前時間常數(shù)為:shTnn0696.00174.04=?==∑τ,轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益122221.5160174.042521-∑=??=+=sThhKnN。ASR的比例系數(shù)為:(86.670174.08.0007.04284.1115.005.0521=???????=?+=∑nmenRThTChKαβ。4檢驗近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為92.350696.01.5161=?=?==nNNcnKWKWτ。電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件為cniIWsTK>==-∑17.630037.01.1353131,滿足條件。轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件為:cnonIWsTK>==-17.3801.01.3131,滿足近似條件。5計算調(diào)節(jié)器電阻和電容:取0R=40Ωk,則Ω=?=?=kRKRnn4.27144086.670,取3000Ωk。FkRCnnnμτ0232.030000696.0=Ω==,取0.1FμFkConμ14001.04=AΩ?=,取1Fμ。故(((ssssKsWnnnASR0696.010696.086.671+?=?+=ττ。其結(jié)構(gòu)圖如下:圖1.6轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量:由h=4,查得%10%6.43>=nσ,不滿足設(shè)計要求,應(yīng)使ASR退飽和,重計算nσ。設(shè)理想空載z=0,h=4時,查得bCCmax?=77.5%,所以14508.025.185.1%5.772((2max????=?-?=∑*mnNbnTTnnzCCλσ=0.00264=0.264%<10%滿足設(shè)計要求.1.7系統(tǒng)的計算機仿真從原理結(jié)構(gòu)圖可知,該系統(tǒng)由給定環(huán)節(jié)、脈沖觸發(fā)器、晶閘管整流橋、平波電抗器、直流電動機部分等組成。下圖是采用面向電氣原理結(jié)構(gòu)圖方法作的開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型。A.系統(tǒng)的建模和模型參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)的建模包括主電路的建模和控制電路的建模兩部分。1.主電路的建模和參數(shù)的設(shè)置開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的主電路由三相對稱交流的電壓源、晶閘管整流橋、平波電抗器、直流電動機部分等組成。由于同步脈沖觸發(fā)器與晶閘管整流橋是不可分割的兩個環(huán)節(jié)通常作為一個組合體來討論,所以將觸發(fā)器歸到主電路進行建模。(1三相對稱交流電壓源的建模和參數(shù)設(shè)置為了得到三相對稱交流電壓源,其參數(shù)設(shè)置方法及參數(shù)設(shè)置如下。雙擊A相交流電壓源圖標,打開電壓源參數(shù)設(shè)置對話框,A相交流電壓源參數(shù)設(shè)置如下,幅值取220V、初相位設(shè)置為0°、頻率為50Hz、其他為默認值;B、C相交流電源參數(shù)設(shè)置方法同A相相同。初相位設(shè)置為互差120°外,其他參數(shù)同A.由此可得到三相對稱交流電源,本模型的相序是A-C-B.(2晶閘管整流橋的建模和參數(shù)設(shè)置采用三相整流橋,橋臂取3,;一般情況下,晶閘管的參數(shù)取默認值,仿真理想就為默認值,不理想再優(yōu)化參數(shù)。(3平波電抗器的建模和參數(shù)設(shè)置平波電抗器的類型直接選擇為電感就可以了,其電感值可通過仿真進行優(yōu)化。(4直流電動機的建模和參數(shù)設(shè)置雙擊直流電動機的圖標,打開電動機的參數(shù)設(shè)置對話框,對其參數(shù)有轉(zhuǎn)速n、電樞電流nI、激磁電流fI、電磁轉(zhuǎn)矩eT均按計算的實際值設(shè)置。(5脈沖觸發(fā)器的建模和參數(shù)設(shè)置通常,工程上將觸發(fā)器和晶閘管整流橋作為一個整體來研究,同步脈沖觸發(fā)器包括同步電源和6脈沖觸發(fā)器兩部分。同步脈沖觸發(fā)器如下圖所示。2.控制電路的建模與仿真開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)只有一個給定環(huán)節(jié),雙擊給定環(huán)節(jié)模塊,打開參數(shù)設(shè)置對話框,設(shè)置參數(shù)。(二開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的仿真、仿真結(jié)果輸出及結(jié)果分析。圖1.7開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真模型1.7.2單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真從原理結(jié)構(gòu)圖可知,該系統(tǒng)由給定環(huán)節(jié)、速度調(diào)節(jié)器、同步脈沖觸發(fā)器、晶閘管整流橋、平波電抗器、直流電動機、速度反饋環(huán)節(jié)部分等組成。下圖是采用面向電氣原理結(jié)構(gòu)圖方法作的單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型。(一系統(tǒng)的建模和模型參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)的建模包括主電路的建模和控制電路的建模兩部分。1.主電路的建模和參數(shù)的設(shè)置主電路與開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)相同,只是平波電抗器的電感值設(shè)置不同,具體不再敘述。2.控制電路的建模與仿真單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)由給定環(huán)節(jié)、速度調(diào)節(jié)器、同步脈沖觸發(fā)器、晶閘管整流橋、平波電抗器、直流電動機、速度反饋環(huán)節(jié)部分等組成。另增加了限幅器、偏置、反向器等模塊。給定信號模塊的建模和參數(shù)的設(shè)置方法與開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)相同。速度調(diào)節(jié)器、限幅器、偏置、反向器等模塊的建模和參數(shù)的設(shè)置方法很簡單,找到相應(yīng)的模塊,進行相應(yīng)參數(shù)的設(shè)置即可。(二單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)的仿真、仿真結(jié)果輸出及結(jié)果分析。1.7.3轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真多環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)與開環(huán)、單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的主電路模型一樣,主電路由交流電源、同步脈沖觸發(fā)器、晶閘管整流橋、平波電抗器、直流電動機、速度反饋環(huán)節(jié)部分等組成。差別在控制電路上。(一系統(tǒng)的建模和模型參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)的建模包括主電路的建模和控制電路的建模兩部分。1.主電路的建模和參數(shù)的設(shè)置轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)主電路的建模和參數(shù)的設(shè)置與單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)大部分相同,只是平波電抗器的電感值設(shè)置不同,具體不再敘述。2.控制電路的建模與仿真轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)的控制電路由給定環(huán)節(jié)、速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、限幅器、偏置電路、反向器、電流反饋環(huán)節(jié)、速度反饋環(huán)節(jié)部分等組成。給定信號模塊的建模和參數(shù)的設(shè)置方法與單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)相同。(二雙閉環(huán)轉(zhuǎn)速、電流調(diào)速系統(tǒng)的仿真、仿真結(jié)果輸出及結(jié)果分析。圖1.9轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真模型第二章計算機控制技術(shù)部分2.1對溫控系統(tǒng)進行建模及MATLAB仿真溫度是工業(yè)對象中一個主要的被控參數(shù),它是一種常見的過程變量,因為它直接影響燃燒、化學反應(yīng)、發(fā)酵、烘烤、煅燒、蒸餾、濃度、擠壓成形,結(jié)晶以及空氣流動等物理和化學過程。溫度控制不好就可能引起生產(chǎn)安全,產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量等一系列問題。溫度控制是許多設(shè)備的重要的構(gòu)成部分,它的功能是將溫度控制在所需要的溫度范圍內(nèi),以利于進行工件的加工與處理。一直以來,人們采用了各種方法來進行溫度控制,都沒有取得很好的控制效果。如今,隨著以微機為核心的溫度控制技術(shù)不斷發(fā)展,用微機取代常規(guī)控制已成必然,因為它確保了生產(chǎn)過程的正常進行,提高了產(chǎn)品的數(shù)量與質(zhì)量,減輕了工人的勞動強度以及節(jié)約了能源,并且能夠使加熱對象的溫度按照某種指定規(guī)律變化。實踐證明,用于工業(yè)生產(chǎn)中的爐溫控制的微機控制系統(tǒng)具有高精度、功能強、經(jīng)濟性好的特點,無論在提高產(chǎn)品質(zhì)量還是產(chǎn)品數(shù)量,節(jié)約能源,還是改善勞動條件等方面都顯示出無比的優(yōu)越性。單片機具有集成度高,運算快速快,體積小、運行可靠,價值低廉,因此在過程控制、數(shù)據(jù)采集、機電一體化、智能化儀表、家用電器以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面得到廣泛應(yīng)用,本文主要介紹單片機在爐溫控制中的應(yīng)用。本設(shè)計以89C51單片機為核心控制器件,以ADC0809作為A/D轉(zhuǎn)換器件,采用閉環(huán)直接數(shù)字控制算法,通過控制可控硅來控制熱電阻,進而控制電爐溫度,最終設(shè)計了一個滿足要求的電阻爐微型計算機溫度控制系統(tǒng)。整個爐溫控制系統(tǒng)由兩大部分組成。一部分由計算機和A/D和D/A轉(zhuǎn)換電路組成。主要完成溫度采集,PID運算,產(chǎn)生可控硅的觸發(fā)脈沖。另外一部分由傳感器信號放大,同步脈沖形成,以及觸發(fā)脈沖放大等組成。爐溫控制的基本原理是:改變可控硅的導通角即改變電熱爐加熱絲兩端的有效電壓,有效電壓可在0~140V內(nèi)變化?？煽毓璧膶ń菫?~5bH。溫度傳感器是通過一只熱敏電阻及其放大電路組成,溫度越高其輸出電壓越小。外部LED燈的亮滅表示可控硅的導通與關(guān)斷的占空比時間,如果爐溫低于設(shè)定值則可控硅導通,系統(tǒng)加熱,否則系統(tǒng)停止加熱,爐溫自然冷卻到設(shè)定值。溫度控制電路原理圖如圖2.1所示。圖2.1溫度控制電路原理圖1.溫度控制算法的比較(1.經(jīng)典控制算法經(jīng)典控制方法是指針對時滯系統(tǒng)控制問題提出并應(yīng)用得最早的控制策略,主要包括PID控制、Smith預估控制、大林算法這幾種方法。PID控制器由于具有算法簡單,魯棒性好和可靠性高等特點,因而在實際控制系統(tǒng)設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用。PID控制的難點在于如何對控制參數(shù)進行整定,以求得到最佳控制效果。然而PID在時滯過程中的應(yīng)用受到一定的限制,由于PID算法只有在系統(tǒng)模型參數(shù)為非時變的情況下,才能獲得理想效果。當一個調(diào)好參數(shù)PID控制器被應(yīng)用到模型參數(shù)時變系統(tǒng)時,系統(tǒng)的性能會變差,甚至不穩(wěn)定。Smith預估器是得到廣泛應(yīng)用的時滯系統(tǒng)控制方法,該方法是一個時滯預估補償算法。它通過估計對象的動態(tài)特性,用一個預估模型進行補償,從而得到一個沒有時滯的被調(diào)節(jié)量反饋到控制器,使得整個系統(tǒng)的控制就如沒有時滯環(huán)節(jié),減小超調(diào)量,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性并且加速調(diào)節(jié)過程,提高系統(tǒng)的快速性。理論上Smith預估器可以完全消除時滯的影響,但是在實際應(yīng)用中卻不盡人意,主要原因在于:Smith預估器需要確知被控對象的精確數(shù)學模型,當估計模型和實際對象有誤差時,控制品質(zhì)就會嚴重惡化,因而影響了Smith預估器在實際應(yīng)用中的控制性能。大林算法是由美國IBM公司的Dahlin于1968年針對工業(yè)過程控制中的純滯后特性而提出的一種控制算法。該算法的目標是設(shè)計一個合適的數(shù)字調(diào)節(jié)器D(z,使整個系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)相當于一個帶有純滯后的一階慣性環(huán)節(jié),而且要求閉環(huán)系統(tǒng)的純滯后時間等于被控對象的純滯后時間。大林算法方法比較簡單,只要能設(shè)計出合適的且可以物理實現(xiàn)的數(shù)字調(diào)節(jié)器D(z,就能夠有效地克服純滯后的不利影響,因而在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。但它的缺點是設(shè)計中存在振鈴現(xiàn)象,且與Smith算法一樣,需要一個準確的過程數(shù)字模型,當模型誤差較大時,控制質(zhì)量將大大惡化,甚至系統(tǒng)會變得不穩(wěn)定。(2.智能控制算法智能控制是一類無需人的干預就能夠獨立地驅(qū)動智能機器實現(xiàn)其目標的自動控制,它包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、遺傳算法等。模糊控制是智能控制較早的形式,它吸取了人的思維具有模糊性的特點,從廣義上講,模糊邏輯控制指的是應(yīng)用模糊集合理論,統(tǒng)籌考慮系統(tǒng)的一種控制方式,模糊控制不需要精確的數(shù)學模型,是解決不確定性系統(tǒng)控制的一種有效途徑。模糊控制是一種基于專家規(guī)則的控制方法。在時滯過程中,模糊控制一般是針對誤差和誤差變化率而進行的,將輸入量的精確值模糊化,根據(jù)輸入變量和模糊規(guī)則,按照模糊推理合成規(guī)則計算控制量,再將它清晰化,得到精確輸出控制過程,其中模糊規(guī)則是最重要的。但是,模糊控制存在控制精度不高、算法復雜等缺點。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是研究和利用人腦的某些結(jié)構(gòu)機理以及人的知識和經(jīng)驗對系統(tǒng)的控制。人們普遍認為,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的智能性、魯棒性均較好,能處理高維、非線性、強耦合和不確定性的復雜工業(yè)生產(chǎn)工程的控制問題,其顯著特點是具有學習能力。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)勢在于能夠充分逼近任意復雜的非線性系統(tǒng),且有很強的魯棒性和容錯性。一般來說,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于控制有兩種方法,一種是用來實現(xiàn)建模,一種是直接作為控制器使用。與模糊控制一樣,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也存在算法復雜的缺點,同時神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學習和訓練比較費時,對訓練集的要求也很高。經(jīng)典控制方法由于具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性及實用性強等特點,在實際生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。但它們都是基于參數(shù)模型的控制方法,因而自適應(yīng)性和魯棒性差、對模型精確性要求高、抗干擾能力差。而智能控制是非參數(shù)模型的控制方法,因而在魯棒性、抗干擾能力方面有很大的優(yōu)勢。但智能控制也有其不足之處,即理論性太強,算法過于復雜,大多數(shù)方法還僅局限于理論和仿真研究,能在試驗裝置上和工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的并不多。根據(jù)這兩類控制方法的特點,將它們結(jié)合起來進行復合控制是一種有效的時滯系統(tǒng)控制策略,成功的應(yīng)用有模糊PID控制、模糊Smith控制、神經(jīng)元Smith預估控制、Smith-NN預估控制等。這些方法既能利用經(jīng)典控制方法結(jié)構(gòu)簡單、可靠性和實用性強的特點,又能發(fā)揮智能控制自適應(yīng)性和魯棒性好,抗干擾能力強的優(yōu)勢,彌補了各自的不足,在大時滯控制系統(tǒng)中具有很好的應(yīng)用前景。2.控制算法的選擇PID調(diào)節(jié)是連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)最成熟的、應(yīng)用最廣泛的一種控制算方法。它結(jié)構(gòu)靈活,不僅可以用常規(guī)的PID調(diào)節(jié),而且可以根據(jù)系統(tǒng)的要求,采用各種PID的變型,如PI、PD控制及改進的PID控制等。它具有許多特點,如不需要求出數(shù)學模型、控制效果好等,特別是在微機控制系統(tǒng)中,對于時間常數(shù)比較大的被控制對象來說,數(shù)字PID完全可以代替模擬PID調(diào)節(jié)器,應(yīng)用更加靈活,使用性更強。所以該系統(tǒng)采用PID控制算法。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2.2所示:圖2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖該系統(tǒng)利用單片機可以方便地實現(xiàn)對PID參數(shù)的選擇與設(shè)定,實現(xiàn)工業(yè)過程中PID控制。它采用溫度傳感器熱電偶將檢測到的實際爐溫進行A/D轉(zhuǎn)換,再送入計算機中,與設(shè)定值進行比較,得出偏差。對此偏差按PID規(guī)律進行調(diào)整,得出對應(yīng)的控制量來控制驅(qū)動電路,調(diào)節(jié)電爐的加熱功率,從而實現(xiàn)對爐溫的控制。利用單片機實現(xiàn)溫度智能控制,能自動完成數(shù)據(jù)采集、處理、轉(zhuǎn)換、并進行PID控制和鍵盤終端處理(各參數(shù)數(shù)值的修正及顯示。在設(shè)計中應(yīng)該注意,采樣周期不能太短,否則會使調(diào)節(jié)過程過于頻繁,這樣,不但執(zhí)行機構(gòu)不能反應(yīng),而且計算機的利用率也大為降低;采樣周期不能太長,否則會使干擾無法及時消除,使調(diào)節(jié)品質(zhì)下降。3.數(shù)字PID算法(((([]1(0--++=∑=kekeKieKkeKkuDkiIp(2-3其中,(uk為調(diào)節(jié)器第k次輸出值;(ek、(1ek-分別為第k次和第1k-次采樣時刻的偏差值。由式可知:(uk是全量值輸出,每次的輸出值都與執(zhí)行機構(gòu)的位置一一對應(yīng),所以稱之為位置型PID算法。在這種位置型控制算法中,由于算式中存在累加項,而且輸出的控制量不僅與本次偏差有關(guān),還與過去歷次采樣偏差有關(guān),使得產(chǎn)生大幅度變化,這樣會引起系統(tǒng)沖擊,甚至造成事故。所以在實際中當執(zhí)行機構(gòu)需要的不是控制量的絕對值,而是其增量時,可采用增量型PID算法。當控制系統(tǒng)中的執(zhí)行器為步進電機、電動調(diào)節(jié)閥、多圈電位器等具有保持歷史位置的功能的這類裝置時,一般均采用增量型PID控制算法。在實際控制中,增量型算法要比位置算法應(yīng)用更加廣泛。利用位置型PID控制算法,可得到增量型PID控制算法的遞推形式為:([((1]([(2(1(2]pIDukKekekKekKekekek?=--++--+-(2-4與位置算法相比,增量型PID算法有如下優(yōu)點:(1位置型算式每次輸出與整個過程狀態(tài)字有關(guān),計算式中要用到過去偏差的累加值,容易產(chǎn)生較大的累積計算誤差;而在增量型算式中由于消去了積分項,從而可消除調(diào)節(jié)器的積分飽和,在精度不足時,計算誤差對控制量的影響較小,容易取得較好的控制效果。(2為實現(xiàn)手動—自動無憂切換,在切換瞬時,計算機的輸出值應(yīng)設(shè)置為原始閥門開度,若采用增量型算法,其輸出對應(yīng)與閥門位置的變化部分,即算式中不出現(xiàn)項,所以易于實現(xiàn)從手動到自動得的無憂動切換。(3采用增量型算法時所用的執(zhí)行器本身都具有寄存作用,所以即使計算機發(fā)生故障,執(zhí)行器仍能保持在原位,不會對生產(chǎn)造成惡劣影響。2.1.4最佳控制PID系統(tǒng)參數(shù)測定1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2.3所示,圖中1/(1(/1((/1((+=-=++=-TssGsesGsKsKKsGpTshdipc圖2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2、PID參數(shù)整定方法(1Ziegler-Nichols整定方法Ziegler-Nichols整定方法是根據(jù)給定對象的瞬間響應(yīng)特性來確定PID控制器的參數(shù)。Ziegler-Nichols法首先通過實驗,獲得控制對象單位階躍響應(yīng),如果單位階躍響應(yīng)曲線看起來是一條S形的曲線,則可以用該方法,否則不能用。(2臨界比例度法整定臨界比例度法適用于已知對象傳遞函數(shù)的場合。在閉合的控制系統(tǒng)里,將調(diào)節(jié)器置于純比例作用下,從小到大逐漸改變調(diào)節(jié)器的比例度,得到等幅振蕩周期kT。采用臨界比例度法時,系統(tǒng)產(chǎn)生臨界振蕩的條件是系統(tǒng)的階數(shù)是3階或3階以上。(3衰減曲線法整定衰減曲線法根據(jù)衰減頻率特性整定控制器參數(shù)。先把控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器置于純比例作用下(0,=∞=τiT,使系統(tǒng)投入運行,再把比例度從小到大逐漸改變調(diào)節(jié)器的比例度,得到4:1衰減過程曲線。3.試湊法確定PID參數(shù):在試湊時,對參數(shù)實行先比例,后積分,再微分的整定步驟。參數(shù)的影響趨勢:增大比例系數(shù)pK一般將加快系統(tǒng)的相應(yīng)速度,在有靜差的情況下有利于減小靜差,但過大的比例系數(shù)會使系統(tǒng)有較大的超調(diào),產(chǎn)生振蕩,使穩(wěn)定性變壞。增大積分時間有利于減小靜差,使系統(tǒng)更加穩(wěn)定,但積分作用太強會使系統(tǒng)超調(diào)加大,甚至使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩。增大微分時間可以減小超調(diào)量,克服振蕩,使系統(tǒng)穩(wěn)定性提高,同時有利于加快系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)速度,減少調(diào)整時間,從而改善系統(tǒng)的動態(tài)性能,但是系統(tǒng)對抗擾動的抑制能力減弱,對擾動有較敏感的響應(yīng)。具體步驟如下:(1首先只整定比例部分,即將比例系數(shù)由小變大,并觀察響應(yīng)的系統(tǒng)響應(yīng),直到得到反應(yīng)快,超調(diào)小的響應(yīng)曲線。(2如果在比例調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上系統(tǒng)的靜差不能滿足設(shè)計要求,則必須加入積分環(huán)節(jié)。(3若使用比例積分調(diào)節(jié)器消除了靜差,但是動態(tài)過程反復調(diào)整仍不能滿足要求,則可加入微分環(huán)節(jié),構(gòu)成比例積分微分調(diào)節(jié)器。(1根據(jù)確定的算法流程圖,分別編寫主程序和各模塊程序。編程時盡量利用已有的子程序,以減少工作量。對于程序的編寫,需要說明以下幾點:①編程語言一般都采用匯編語言,匯編語言具有執(zhí)行速度快、占用內(nèi)存少的特點,適合用于實時控制系統(tǒng)。②在程序設(shè)計過程中,完成預定的功能是最基本、最重要的任務(wù),但同時還必須貫徹可靠性設(shè)計的原則,例如采取必要的抗干擾措施——數(shù)字濾波、軟件陷阱等。③控制算法是微機控制系統(tǒng)程序設(shè)計中的重要內(nèi)容,要根據(jù)被控制對象的特性,合理選擇控制算法,以達到所要求的控制精度。④對于存儲器空間的使用應(yīng)統(tǒng)一安排。⑤對于各個程序模塊,要首先畫出程序算法流程圖,說明其功能,以便于編寫子程序時明確各程序模塊的入口、出口參數(shù)和對CPU內(nèi)部寄存器的占用情況。⑥對于程序中的指令應(yīng)有必要的注釋,以便于閱讀與使用。⑦主程序和各模塊程序的設(shè)計完成后,連接成為一個完整的程序。最后對于整個程序作詳細的說明,內(nèi)容包括占用內(nèi)部資源情況、存儲器分配情況、標志的定義以及程序啟動方法等。(2主程序和中斷服務(wù)子程序的流程圖和程序編制圖2.4主程序和中斷服務(wù)子程序的流程圖主程序如下:TEMP1EQU50H;當前檢測溫度(高位TEMP2EQUTEMQ1+1;當前檢測溫度(低位ST1EQU52H;預置溫度(高位ST2EQU53H;預置溫度(低位T100EQU54H;溫度BCD碼顯示緩沖區(qū)(百位T10EQUT100+1;溫度BCD碼顯示緩沖區(qū)(十位TEQUT100+2;溫度BCD碼顯示緩沖區(qū)(個位BT1EQU57H;溫度二進制碼顯示緩沖區(qū)(高位BT2EQUBT1+1;溫度二進制碼顯示緩沖區(qū)(低位ADIN0EQU7FF8H;ADC0809通道IN0的端口地址F0BITPSW.5;報警允許標志TEMP1DB00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H;50H~58H單元初始化(清零ORG0000HAJMPMAIN;轉(zhuǎn)主程序ORG00BHAJMPPT0;轉(zhuǎn)T0中斷服務(wù)子程序ORG0030HMAIN:MOVSP,#59H;設(shè)堆棧標志CLRF0;報警標志清零MOVTMOD,#01H;定時器0初始化(方式1MOVTL0,#0B0H;定時器100ms定時常數(shù)MOVTH0,#3CHMOVR7,#150;置15s軟計數(shù)器初值SETBET0;允許定時器0中斷SETBEA;開中斷SETBTRO;啟動定時器0MAIN1:ACALLKIN;調(diào)鍵盤管理子程序ACALLDISP;調(diào)用顯示子程序SJMPMAIN1定時器0中斷服務(wù)子程序PT0:PT0:MOVTL0,#0BOHMOVTH0,#3CH;重置定時器0初值DJNZR7,BACK;15s到否,不到返回MOVR7,#150;重置軟計數(shù)器初值A(chǔ)CALLTIN;溫度檢測MOVBT1,TEMP1;當前溫度送到顯示緩沖區(qū)MOVBT0,TEMP0ACALLDISP;顯示當前溫度ACALLCONT;溫度控制ACALLALARM;溫度越限報警BACK:RETI(3溫度軟件控制流程圖如圖3-3所示。圖中ek為誤差,ek1為上一次的誤差,ek2為誤差的累計和,uk是控制量,可控硅控制角α=0~5bH,α=0導通角最大,α=5bH導通角為零?？刂齐娐凡捎每煽毓鑱韺崿F(xiàn),雙向可控硅SCR和電路電阻絲串接在交流220V市電回路中,單片機信號通過光電隔離器和驅(qū)動電路送到可控硅的控制端,由端口的高低電平來控制可控硅的導通與斷開,從而控制電阻絲的通電加熱時間。圖2.5溫度軟件控制流程圖(4Matlab仿真采用simulink仿真,通過simulink模塊實現(xiàn)PID控制算示。設(shè)采樣時間Ts=10s,被控對象為:sesGs301(10+=-建立的仿真圖2.6模型得到P、PI、PID控制的仿真曲線如下:0501001502001圖2.7P控制T=30,K=1,L=10,此時Kp=30501001502001圖2.8PI控制T=30,K=1,L=10,此時Kpi=2.7積分時間Ti=33.3,0501001502001圖2.9PID控制T=30,K=1,L=10,此時Kpid=3.6,積分時間為33.3,微分時間為32.2設(shè)計一個以MCS-51系列單片機為核心的計算機控制系統(tǒng)2.2.1課題要求利用下列元器件設(shè)計一個以MCS51系列單片機為核心的計算機系統(tǒng)1.擴展一片2764;2.一片8255、一片8155;3.一片DAC0832和一片ADC0809;4.外接一個鍵盤和數(shù)碼顯示器。2.2.2線路圖圖3.1計算機控制系統(tǒng)接線圖DAC0832是8位D/A轉(zhuǎn)換集成芯片,能完成數(shù)字量輸入模擬量(電流輸出的轉(zhuǎn)換。單電源供電,從5~15V均可正常工作,基準電壓的范圍為-10~+10v,電流建立時間為1us,CMOS工藝,低功耗20MW。ADC0809是8位A/D通道轉(zhuǎn)換器,其分辨率是8位。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān),它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號,只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換。是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的8位通用A/D芯片。模擬輸入電壓范圍0~+5V,不需零點和滿刻度校準。8255是Intel公司生產(chǎn)的可編程并行I/O接口芯片,有3個8位并行I/O口。具有3個通道3種工作方式的可編程并行接口芯片(40引腳。其各口功能可由軟件選擇,使用靈活,通用性強。8255可作為單片機與多種外設(shè)連接時的中間接口電路。8255作為主機與外設(shè)的連接芯片,必須提供與主機相連的3個總線接口,即數(shù)據(jù)線、地址線、控制線接口。同時必須具有與外設(shè)連接的接口A、B、C口。由于8255可編程,所以必須具有邏輯控制部分,因而8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為3個部分:與CPU連接部分、與外設(shè)連接部分、控制部分。8