中国矿业大学徐海学院2012届本科生毕业设计（论文）
简单。
几种整定方法的比较： 整定方法 反应曲线法 优 点 方法简单 系统闭环 衰减曲线法 经验法 系统闭环，安全 系统闭环，不需计算 缺 点 系统开环，被调量变化较大，影响生产 会出现被调量等幅振荡 实验费时 需要经验 稳定边界法
注意：
同一个系统，最佳整定参数可能不是唯一的。不同的PID参数组合，有时会得到十分相近的控制结果。
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3 系统的整体设计方案
3.1 系统整体方案
电源电路数码管显示电路按键电路单片机复位，晶振电路A/D转换电路D/A转换电路 图 3.1 系统电路设计总框图
这次论文主要以单片机为基础设计的PID控制器，外围电路中包括电源电路、按键电路、显示电路、单片机的复位、晶振电路和AD转换电路。程序设计包括显示程序、按键程序、AD转换程序、PID算法程序等。
设计四个按键，第一个控制PID参数，第二个实现加功能键，第三个实现减功能键 ，最后一个作为确定键，再做四位的数码管显示电路，一位显示PID三个参数（可以以P、I、D显示），另三位作为数字显示，就是三个参数（比例系数，积分时间常数、微分时间常数）的设定数值，通过按键来修改这些数值。
3.2 系统的性能要求
1.可以人为的通过控制系统按键部分控制PID三个参数数值 的改变并能保持，直至重新设定另一参数值，即能实现参数的设定。
2.能够在数码管上显示出P,I,D三个参数和参数的设定值。 3.实现PID算法。
4.系统的可靠性高，结构简单，易于维修。
5.容易实现，成本低。
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3.3 主控模块
3.3.1 单片机
单片机的定义
单片机是一种把处理器CPU、只读存储器ROM、随机存储器RAM、多种I/O口等功能集成到一块芯片上的完善而小的计算机系统。
单片机也被称为微控制（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。
单片机的发展过程
（1） 单芯片微机的形成阶段
Intel公司在1976年推出了MCS-48系列单片机。8位CPU、1K字节ROM、64字节PAM、27根I/O线和一个8位定时/计数器。
特点：存储器容量小，寻址范围小（不大于4K），无串行接口，指令系统功能不算强。
(2) 性能完善提高阶段
1980年，Intel公司推出了MCS-51系列的单片机：8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K，并有控制功能较强的布尔处理器。
特点：结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的特点进一步突出。现在MCS-51已成为公认的单片机经典种类 。
（3） 微控制器化阶段 1982年，又是Intel推出MCS-96系列单片机。芯片内集成：16位CPU、8K字节ROM、232字节RAM、5个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K。片上还有8路10位ADC、1路PWM输出及高速I/O部件等。
特点：片内面向测控系统电路增强，使之可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。“微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。
国内人们使用最广泛的是MCS-51系列单片机。因此我们需要学好、掌握MCS51系列单片机技术。
51系列的产品有很多，比如：
ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列 Philips公司的80C51、80C552系列
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华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列 ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列 LG公司的GMS90/97低压高速系列
Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列 Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机
非51结构单片机新品不断推出，给用户提供了更为广泛的选择空间 ，近年来推出的非51系列的主要产品有：
Intel的MCS-96系列16位单片机 Microchip的PIC系列RISC单片机 TI的MSP430F系列16位低功耗单片机 单片机的广泛选择
分别有 MOTOROLA公司的 MOTOROLA单片机、Microchip单片机、Scenix单片机 、NEC单片机、东芝单片机、富士通单片机、Epson单片机、Intel公司的8051单片机、Zilog单片机、美国国家半导体公司的NS单片机、三星单片机、华邦单片机。
总体上看，美国著名公司的单片机技术仍处于领先的地位，特别是在高端产品方面，高性能的新颖的单片机不断的推出。而日本在单片机制造业方面也有相当的优势，在积极争夺家电产品的大客户。韩国及我国台湾省的一些公司在引进美国技术的基础上，以低价位的兼容产品抢占中国的市场。另一方面，如此琳琅满目的单片机品种，着实给单片机应用的工程师提供了巨大的选择空间。这么多种单片机能进入中国市场，这就说明了我们的应用工程师已经能够综合各类单片机的性能、价格等方面的一些因素，并结合实用对象进行选择。相对过去以剖析、复制外国产品为主的思路有了相当的改进。随着我国经济实力的不断增长，开发新产品的思路上以前那种过多注重价格因素而使新产品开发上不了档次的弱点有所改善，开始注意使用当前最先进的单片机开发高档次产品。各单片机厂商在开发工具以及技术服务方面也进行着激烈的竞争，这种竞争与推出新型的单片机以显示高技术方面的优势是相辅相成的。竞争的结果是为单片机应用工程师提供更广阔的选择空间，而最终受益的是单片机产品的消费者。由于单片机对各行各业都有用，这种电子技术的进步导致各行各业的进步，也带动了人类文明的不断进步。
看单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有： 低功耗CMOS化 微型单片机
主流与多品种共存
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单片机的特点
(1) 控制性能好、可靠性高
可对I/O端口直接操作，位操作能力更是其它计算机无法比拟的。由于CPU、存储器及I/O接口集成在同一芯片内，数据在传送时受干扰的影响较小，而且不易受环境条件的影响。
(2) 体积小、价格低、易于产品化
应用系统的印制板减小、安装简单方便、接插件减少。 （3）低电压，低功耗，便于生产便携式产品 （4）易扩展 单片机内具有计算机正常运行必需的部件。芯片外部有许多供扩展用的三总线及并行、串行输入/输出管脚，很容易构成各种规模的计算机应用系统。 （5）优异的性能价格比
单片机的性能极高。为了提高速度和运行效率，单片机已经开始使用RISC流水线和DSP等技术。单片机的寻址能力也突破64KB的限制，有的已可达到1MB和16MB，片内的ROM容量可达62MB，RAM容量则可达2MB。由于单片机的广泛使用，因而销量极大，各大公司的商业竞争更加使其价格低廉，其性能价格比极高。 单片机的应用领域
主要的几个方面： (1) 智能仪器仪表 (2) 机电一体化产品 (3) 实时工业控制 (4) 家用电器 目前单片机渗透到人们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说家用电器，汽车设备领域，计算机网络和通信领域，自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批又计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的应用。
对于明确的应用对象，选择功能过少的单片机，会无法完成控制任务，
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