sPID.Proportion = 5/10; // Set PID Coefficients sPID.Integral = 5/10; sPID.Derivative = 0;
sPID.SetPoint = 100; // Set PID Setpoint for (;;) { // Mock Up of PID Processing rIn = sensor (); // Read Input
rOut = PIDCalc ( &sPID,rIn ); // Perform PID Interation actuator ( rOut ); // Effect Needed Changes }
/***********************************************************************/
5 系统总电路图仿真
5.1计算机仿真概述 5.1.1 计算机仿真技术
计算机仿真不仅在没有具体硬件环境的条件下模拟出具体硬件环境,以判断系统的可行性,而且在设计的系统出错时,不至于损害具体硬件环境。因此,采用系统仿真是非常必要的。当前能够用于计算机仿真学习单片机的软件也已日趋成熟,而各种集成开发环境更是层出不穷,极大地方便了学生通过计算机仿真学习单片机。
利用计算机仿真技术,在计算机网络平台上,学习电路分析、模拟电路、数字电路、嵌入式系统、微机原理与接口技术等课程,并进行电路设计、仿真、调试等通常在相应实验室完成的实验。一个计算机网络硬件平台(或一台计算机)、一套电子仿真软件,再加上一本虚拟实验教程,就可相当于一个设备先进的实验室。以虚代实、以软代硬,即为虚拟实验室的本质。本文中应用Proteus软件对电路进行仿真。 5.1.2 Proteus仿真软件应用
Proteus嵌入式系统仿真与开发平台是由英国Labcenter公司开发的,是目前世界上最先进、最完整的嵌入式系统设计与仿真平台。它是一种可视化的支持多种型号单片机(如51、PIC、AVR、Motorola hcll等),并且支持与当前应用很广泛的单片机开发环境(Keil、MPLAB、IAR)连接调试的软硬件仿真系统。Proteus除了具有和其他EDA一样的原理图、PCB自动或人工布线及电路仿真功能外,针对微控制系统与外设的混合电路的电路仿真、软件仿真、系统协同仿真也做到了一体化和互动效果,是目前广泛使用的工具,是电子线路设计与仿真软件Protel和Multisim功能的联合和进一步扩展。
Proteus软件已有近20年的历史,是目前唯一能够对各种处理器进行实时仿真、调试与测试的EDA工具,真正实现了在没有目标原型时就可对系统进行设计、测试与验证。由于Proteus软件包括逼真的协同仿真功能,得到了众多大学用户作为电子学或嵌入式系统的课程教学、实验和水平考试平台。目前,Proteus在单片机开发设计应用中已开始普及,有很多开发者已经开始用此开发环境进行仿真。
21
Proteus是一种功能强大的电子设计自动化软件,提供智能原理图设计系统、SPICE模拟电路、数字电路及MCU器件混合仿真系统和PCB设计系统功能。其不仅可以仿真传统的电路分析实验、模拟电子线路实验、数字电路实验等,而且可以仿真嵌入式系统的实验,其最大的特色在于可以提供嵌入式系统的仿真实验,这也是其它任何仿真软件无力所及的。
5.1.3 Keil C51开发系统简述及应用
Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统,与汇编相比,C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势,因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发,体会更加深刻。
Keil C51软件在应用中能提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具,全Windows界面。编译后生成汇编代码,Keil C51生成的目标代码效率非常之高,多数语句生成的汇编代码很紧凑,容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。
Keil Vision2是目前使用广泛的单片机开发软件,它集成了源程序编辑和程序调试于一体,支持汇编、C、PL/M语言。在Keil中新建项目,选好89S51单片机,编写C程序。设置编译输出后缀为HEX的文件。编译成功后,在相应文件夹下找到后缀为HEX的文件相应文件导入到Proteus的工程中。然后在Proteus下运行,便可得到仿真结果。观察L298输出波形可用虚拟仪表,经过简单的调试后就能在虚拟仪表中看到占空比可变的PWM波形。 5.2系统总电路仿真图
原理图的设计主要的问题是一些器件的选用,其中以LED的选用最为繁琐,因为对很多器件不是十分熟悉,接硬件电路的时候会遇到很多的小问题,一般是向指导老师请教,或者是上网查找后不断地尝试,尝试每个接口应该怎样接,结合平时的经验以及器件的一些共同点。硬件原理图如图15。仿真时电源部分用12V和5V直流电源代替。
22
仿真原理图15
23
设计总结
本论文是一项比较繁琐且要求比较高的课程设计。在之前都没有做过这么复杂的设计,可能是感觉单片机的应用范围比较大,做起来比较认真,希望从该设计中学到很多有用的东西。本设计是我自己查阅资料上网以及翻阅以前学过的相关知识总结出来的一个比较实际有用的设计,期间有指导老师的耐心指导,讲解原理,提供资料,期间也投入了比较多的时间,但感觉很值得。从这次设计中也学到了很多东西,对单片机的了解更深入了,对Protel、Proteus软件的使用也更熟练了。本次设计是对这一学期来微型计算机控制技术的学习的一次总体应用,可以体现出对单片机控制的掌握程度,尤其是编程方面。本次设计的实用性很强,设计成果只需稍作完善就可以在生活实际中应用,当然社会上这方面的技术已经很成熟,对PWM调速方面技术的提高并没太大价值。本设计使我获益良多,对以后把单片机在实际中的应用提供了很好的实践经验。
致 谢
本论文是在老师的悉心指导下设计完成的。作为一位本科生的毕业设计,由于经验的匮乏,难免有许多考虑不周全的地方,如果没有导师的督促指导,以及一些绘图功底好的同学们的支持,想要完成这个设计是很困难的。在这里首先要感谢我的指导老师权老师。权老师平日里课程不少,还要指导其他同学。但在我做毕业设计的每个阶段,从查阅资料到设计草案的确定和修改,中期检查,后期详细设计,装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐,但是权老师仍然细心地纠正设计中的错误。除了敬佩权老师的专业水平外,他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样,并将积极影响我今后的学习和工作。其次要感谢我的同学对我无私的帮助,特别是在绘图和软件编程的使用方面,正因为如此我才能顺利的完成设计,我要感谢我的母校,是母校给我们提供了优良的学习环境;另外,我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师,是你们教会我专业知识。在此,我再说一次谢谢,谢谢大家!
24
参考文献
[1]周美娟、肖来胜.《单片机技术及系统设计》[M].清华大学出版社.2007. [2]潘新民、王燕芳.《微型计算机控制技术》[M].电子工业出版社.2010.
[3]李青 .电路与电子技术基础——数字电子技术基础 [M].浙江科学技术出版社 .2003 [4]电路电子实验指导书 [J].中国计量学院电工电子实验中心.2006. [5]朱朝霞 .机电工程训练教程——电子技术实训[M].清华大学出版社. 2005
[6] 戴佳,戴卫恒,刘博文.51单片机C语言应用程序设计实例精讲.[J].北京:电子工业出版社,2008.30-45.
[7] 李学礼.基于Proteus的8051单片机实例教程[M].北京:电子工业出版社,2008.42-60. [8] 蒋辉平,周国雄.基于PROTEUS的单片机系统设计与仿真实例[J].北京:机械工业出版社,2009.123-133.
[9] 余发山,单片机原理与应用技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,2003.76-94.
[10] 周润景,张丽娜.基于PROTEUS的电路及单片机系统设计与仿真[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.100-120.
另外从互联网下载了部分图片及资料
Based on single chip microcomputer dc speed control system design
Abtract:Along with the computer in the control areas and high frequency switch, all control the second generation of the development of the electric power semiconductor devices, pulse width modulation (PWM) dc speed control system of speed regulation control in get a good application. Therefore, this article mainly introduces the dc speed control system based on single chip PWM the working principle of the single chip microcomputer control and external dc output signal of hardware and software of the way of combining the dc speed control system. And the hall sensors, speed, and better on the digital accurate closed-loop control. The simulation experiment shows that operation, stable and reliable system, and meet the requirements for dc speed control.
Keywords: automatic control technology; PWM control system; SCM signal control; Theory research
25