1、题 目：基于 AVR 单片机的智能调节器的设计内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）I毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文） ，是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按
2、照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）II学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，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后果由本人承担。作者签名：
3、 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家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 大学可以将本学位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学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）III注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300 字左右） 、关键词4）外文摘要、关键词 5）
4、目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论） 、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于 1 万字（不包括图纸、程序清单等） ，文科类论文正文字数不少于 1.2 万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件） 。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用 A4 单
5、面打印，论文 50 页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）IV基于 AVR 单片机的智能调节器设计摘要随着现代化工业生产的自动化程度越来越高，对控制水平和控制精度的要求也越来越高。为保证现代大规模工业生产能够安全、稳定、高效、连续运行，必须对生产过程中的各种重要参数进行自动控制与调节，这其中调节器扮演着重要角色。本设计的主要目的是设计一台以 AVR 单片机为核心的智能调节器。该调节器除了具有一般调节
6、器的功能（PID 调节、显示）外，还具有抗积分饱和、自诊断、报警和完善的通信等功能。该智能调节器的核心是 ATmega8 单片机，还包括 A/D 转换、D/A 转换、显示、键盘、报警、串行通信、PWM 脉宽调制等模块。采用增量式 PID 控制算法，能够满足大多数控制系统的控制要求，实现智能化控制。软件部分利用源代码开放，具有丰富的软件资源，驱动丰富的 C-51 作为软件开发平台。关键词：智能调节器；AVR 单片机；PID 控制 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）VThe Design of Intelligent Regulator Based on SCM AVRAbstractWit
7、h the automation degree of modernization of industrial production is getting higher and higher, the control level and control precisions request is also getting higher and higher. In order to ensure a modern large-scale industrial production of safe, stable, efficient and continuous operation, the p
8、roduction process must be of a variety of important parameters of automatic control and regulation. Among these regulators play an important role.The main purpose of this design is to design a intelligent regulator,which use AVR single-chip microcomputer as the core. In addition to the regulator fun
9、ction of the general regulator (PID adjustment, display), but also with anti-saturation points, self-diagnosis, alarming and improve communication and other functions.The core of this intelligent regulator is ATmega8 microcontroller, also includes A /D conversion, D /A conversion, display circuit, k
10、eyboard, alarming,serial communication, PWM pulse-duration modulation. This intelligent regulator uses the increase type PID control algorithm, can satisfy mostly the digital control systems control request, realizes the intellectualized control. The software part uses C-51 as a software development
11、 platform,which source code is open and has a wealth of software resources.Key words: Intelligent Regulator; SCM AVR; PID control内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）VI目 录摘要 .IAbstract .II第一章 绪论 .11.1 智能调节器的现状及发展趋势 .11.2 课题提出的意义 .31.3 本设计的主要内容 .4第二章 总体方案设计 .52.1 智能调节器系统组成及其功能描述 .52.2 调节器的控制算法 .62.2.1 经典 PID 算法 .62.2
12、.2 数字式 PID 算法 .7第三章 智能调节器的硬件设计 .123.1 单片机介绍 .123.1.1 单片机的选型 .123.1.2 单片机的特点与性能 .133.1.3 单片机的引脚功能 .143.2 A/D 输入通道设计 .163.2.1 模/数转换器 ADC 概述 .163.2.2 ADC 输入通道及参考电源的选择 .173.2.3 启动 ADC 转换及转换时序 .173.2.4 噪声抑制 .193.3 D/A 输出通道设计 .203.3.1 D/A 原理图 .213.3.2 TLC5615 的特点 .21内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）VII3.3.3 TLC5615 的引
13、脚功能及内部结构 .213.3.4 TLC5615 的操作时序 .233.4 V/I 转换电路 .243.5 LED 数码管及显示电路 .253.5.1 LED 的引脚功能和连接方式 .253.5.2 LED 显示器分类及特点 .253.5.3 LED 显示方式 .263.6 按键电路设计 .283.7 通信接口电路设计 .293.8 PWM 脉宽调制 .31第四章 智能调节器的软件设计 .334.1 主程序设计 .334.2 A/D 转换程序设计 .344.3 增量式 PID 控制算法程序设计 .344.3.1 正、反作用问题 .354.3.2 饱和作用的抑制 .354.3.3 限位问题 .
14、364.3.4 带死区的 PID 算式 .364.3.5 手动/自动跟踪及手动后援问题 .384.4 按键处理子程序设计 .384.5 LED 显示程序设计 .394.7 系统调试 .40结束语 .42参考文献 .43附录 A 原理图 .45内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）VIII附录 B 源程序 .46致 谢 .55内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）1第一章 绪论1.1 智能调节器的现状及发展趋势 14七十年代初，大规模集成电路技术取得突破，出现了成本低、性能好的微处理器，人们开始用多台微机代替一台工业控制机控制生产过程。到了八十年代初，新型传感技术、计算机技术、数据通讯与网络
15、技术、图象显示技术、现代控制理论得到了广泛应用。发达国家的仪表厂商纷纷推出以微型计算机为基础，具有综合测控功能的智能单、多回路调节器。它是一种数字控制仪表，与模拟式调节仪表相比较，可编程调节器实现了仪表和计算机的一体化，通用性强、使用方便、性能价格比高，所以在工业控制过程中得到广泛的应用。九十年代以来，随着微处理技术的不断发展，推动智能调节器性能不断提升。从而可实现调节器的高速在线数据处理和大容量储存。同时在调节器硬件结构不断简化的同时，其可编程功能得到增强，一些复杂的控制功能可由软件来完成，并可以根据调节器内部各种运算控制模块，灵活地组态构成多种控制方案。而随着现场总线系统的迅猛发展，现场总
16、线式仪表也成为了智能调节器新的发展趋势。智能调节器是计算机过程控制技术发展的必然产物，它虽然不具备大规模的综合测控能力，但是计算机通信技术的发展却促进其与 DCS 的结合，为它的进一步发展提供了良好的契机。通过通用的工业现场总线，数字调节器很容易与各种工业测控网络互联，发挥其独特的测控功能。正因为数字调节器具有广阔的应用前景，国内外厂商对数字调节器的研究和生产具有很浓厚的兴趣。 国外的如 DIGITRONIK 系列的 KMM 调节器、日本横河一北辰公司的 YS-80 系列调节器、FC 系列的 PMK 调节器等。其中 YS-80 系列可编程调节器仅 6 年时间销售量就达 20 多万台。到 80 年代中后期，各厂家在原来可编程调节器的基础上，又研制出首批普及型的具有自整定功能的可编程调节器：如 TOC3000SSC 系统中的 KMM211 型可编程调节器、日本横河一北辰公司的 YEWSERIES-80 专家自整定调节器、美国FOXBORO 公司的 EXACT 专家自整定调节器、日本山武 霍尼韦尔公司的 SDC 系列智能数字调节器等。Honeywell 于 1996 年最新推出的 UDC-6300 可编程回路调节器代表了调节器的发展方向。它适用于各种工业过程控制，具有丰富功能和完美质量，并可以构成经济的 DCS 控制系统。
