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联合基于AVR单片机的数字PID调节器设计

基于AVR单片机的数字PID调节器设计

邵联合，许红兵
(保定电力职业技术学院河北保定071051)

摘要：数字PID调节器具有操作简单，控制精度准确，安全可靠性高等优点，广泛应用于工业生产过程中。提出一种
以AVR单片机ATmega16为核心的数字PID调节器，该调节器充分利用了高性能AVR单片机的片内资源及外围扩展电
路，能够接收多种类型的测量信号，具有较强的在线修改和丰富的控制功能，并且采取硬件和软件双重抗干扰措施提高了调
节器的可靠性。
关键词：数字PID调节器；AVR单片机；ATmegal6；手／自动无扰切换
中图分类号：TP274文献标识码：B文章编号：1004—373X(2010)03—140—03

DesignofDigitalPIDRegulatorBasedonAVRSingleChipMicrocomputer

SHAoLianhe，XUHongbing

(BaodingElectricPowerVocational＆TechnicalCollge，Baoding，071051，China)

Abstract：AdigitalPIDregulatorhasmanyadvantagessucha8simpleoperation，accuratecontrol，highsecurityandrelia-

bility．Itiswidelyusedinindustrialproductionprocess．Thedesignofadigitalregulatorisintroduced．Theregulatorisbased

onAVRsinglechipmicrocomputerATmega116．Itmakesfulluseofhigh—performanceAVRmicrocontrollerchipresources

andexternalexpansionofthecircuit．Itcanreceivevarioustypesofmeasurementsignals．Ithasastrongonlinemodifieation

andabundantcontrolfunctions．Thereliabilityoftheregulatorisimprovedbyhardwareandsoftwareanti—jammingmeans．

Keywords：digitalPIDregulator；AVRsinglechipmicrocomputer；ATmegal6；manual／aut0maticnon—

disturbanceswitching

输出功能；
0引言
(6)可实现通信和打印功能。
在连续生产过程控制中，按偏差的比例(P)、积分
1数字调节器前面板设计
(I)、微分(D)进行控制的PID调节器l_】]是应用最为广
泛的一种自动控制器。它具有原理简单、易于实现、适设计的数字调节器的前面板包括：液晶显示器_5]，
用面广等优点。在计算机用于生产过程控制之前，模拟显示状态信息、参数设置信息、时间等；6个状态显示发
PID控制器一直占主导地位。单片机的出现，使以单片光二极管，分别显示下限报警、上限报警、手／自动状态、
机为核心的数字PID调节器迅速成为应用最广泛的自电流输入、K型热电偶输入、PT100热电阻输入；上层
动控制器。4个数码管，正常显示测量值，参数类型；下层4个数码
本文设计了一种基于AVRATmegal6Il2]单片机管，正常测量时显示设定值，参数设置时显示参数值；
的数字PID调节器，其实现的主要功能有：5个按键，其巾SET键用于选择参数设定模式，或在参
(1)无跳线技术，可随意改变输入信号类型，有多数设定时用于选择下一个参数；V用于减小数值；▲用
种显示方式；于增加数值；用于更改要设定的位；M／A用于手／自
(2)控制方式为增量式PID控制，控制输出为4～动切换；复位键用于程序复位。
20mA电流；
(3)可进行零点、量程的调整，可进行全数字化冷2数字调节器的硬件设计

端补偿；该数字调节器的硬件系统原理框图如图1所示。
(4)设定参数断电永久保留及参数密码锁定；该调节器的硬件电路包括开关电源、输入信号采集与转
(5)调节器具有参数上、下限越限报警和报警触点换电路、参数设置电路、状态显示及报警输出电路、模拟
量输出与手／自动切换电路、显示电路、键盘控制电路、
收稿日期：2009—08—13

140
2010年第3期总第314

打印机接口电路、时钟电路、串行通讯接口电路等。键复用吲”方式实现不同参数的设置。在电源断开又重
数字调节器的控制核心ATmegal6是一款基于新上电时，所有一级和二级参数