THITJ-1型实验指导书（单片机控制）.doc

目 录系统概述 1 实验一 Atmega16单片机的基本应用 2 实验二 单容液位闭环控制系统 7 实验三 双容液位闭环控制系统 9 实验四 流量闭环控制系统 11 实验五 液位串级控制系统 13 实验六 单闭环温度控制系统 15 实验七 直流调速控制系统 17 实验八 数字随动控制系统 19 实验九 位置控制系统 21 实验十 直流发电机控制系统 23 附录1 PID整定方法 25 附录2 ICCAVR 编程软件使用说明 27 附录3 上位机软件使用说明 31 系统概述 主要由tmega16作为控制器。 上位机监控软件： 上位机监测软件采用Microsoft Visual C++ 6.0设计，通过与单片机串行通信，控制单片机系统的运行、整定PID参数、显示和测量被控对象的运行状态等。 控制对象： 主要包括：THBLD-1力矩电机控制模型、THBWK-1型位置控制模型、TJ-2直流电机转速控制模型、液位/流量控制模型、TJ-1温度控制模型、直流发电机控制模型。 整个控制系统提供开放式程序代码，有利于提高学生浓厚的专研兴趣和充分掌握单片机控制系统的关键知识。 实验 Atmega16单片机的基本应用 一、实验目的tmega16单片机的结构及应用； 掌握常规数字PID控制算法；二、实验设备 TH-1型PC机一台(含软件)及串口线三、实验内容四、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。 常规PID位置控制算法为 对应的Z传递函数为 式中：kp---比例系数 ki=积分系数，T采样周期 kd＝微分系数 其增量形式为 PID控制中，比例Kp的加大将会减小稳态误差，提高系统的动态响应速度。积分控制可用来消除系统的稳态误差微分控制可以较好地改善动态性能。//***********************增量式PID算法************void timer1_init(void) //定时器1初始化，定时时间即为PID采样周期 { TCCR1B = 0x00; //stop TCNT1H = 0xFB; //reload counter high value TCNT1L = 0xC9; //reload counter low value OCR1AH = 0x00; OCR1AL = 0x6B; OCR1BH = 0x00; OCR1BL = 0x6B; ICR1H = 0x00; ICR1L = 0x6B; TCCR1A = 0x00; TCCR1B = 0x05; //start Timer} #pragma interrupt_handler timer1_ovf_isr:iv_TIM1_OVFvoid timer1_ovf_isr(void) { // TIMER1 100ms 定时器中断时间为100ms 即为PID控制周期 TCNT1H = 0xFB; //reload counter high value TCNT1L = 0xC9; //reload counter low value ei=sv-pv; //偏差ei q0=K*(ei-ex); //例系数K  if(Ti==0) //积分时间常数Ti {  q1=0; } else q1=K*Ts*ei/Ti; //采样周期 Ts  q2=K*Td*(ei-2*ex+ey)/Ts; // ex=e(k-1)、ey=e(k-2) ey=ex; ex=ei;  op=op+q0+q1+q2;  if(op4.8) //输出限幅  op=4.8; if(op1) op=1; LTC1446(op*1000,0); //调用D/A转换子程序 } 2．tmega16内部集成有一个10位逐次比较ADC电路。因此，使用AVR可以非常方便地处理输入模拟信号量。 与ADC相关的I/O寄存器包括： 1．．．．//*********************AD转换*********************