基于AVR单片机的数字PID调节器设计11742.pdf

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基于AVR单片机的数字PID调节器设计■臣董虿囝E一邵壁垒蔓!墨王垒Y堡望苴盟塑垫主呈!旦迥笪置逡i±邵联合，许红兵Microcomputer在连续生产过程控制中，按偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)进行控制的PID调节器[1]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、适用面广等优点。在计算机用于生产过程控制之前，模拟PID控制器一直占主导地位。单片机的出现，使以单片机为核心的数字PID调节器迅速成为应用最广泛的自动控制器。本文设计了一种基于AVRATmegal6t2。43单片机的数字PID调节器，其实现的主要功能有；(1)无跳线技术，可随意改变输入信号类型，有多种显示方式；(2)控制方式为增量式PID控制，控制输出为4～ITIA电流；(3)可进行零点、量程的调整，可进行全数字化冷端补偿；(4)设定参数断电永久保留及参数密码锁定；(5)调节器具有参数上、下限越限报警和报警触点输出功能；(6)可实现通信和打印功能。1数字调节器前面板设计设计的数字调节器的前面板包括：液晶显示器[5]，显示状态信息、参数设置信息、时间等；6个状态显示发光二极管，分别显示下限报警、上限报警、手／自动状态、电流输入、K型热电偶输入、PTl00热电阻输入；上层4个数码管，正常显示测量值，参数类型；下层4个数码管，正常测量时显示设定值，参数设置时显示参数值；5个按键，其中SET键用于选择参数设定模式，或在参数设定时用于选择下一个参数；V用于减小数值；▲用于增加数值；胗用于更改要设定的位；M／A用于手／自动切换；复位键用于程序复位。2数字调节器的硬件设计该数字调节器的硬件系统原理框图如图1所示。该调节器的硬件电路包括开关电源、输入信号采集与转换电路、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、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。提出一种关键词：数字PID调节器；AVR单片机；ATmegal6；手／自动无扰切换Single引言(保定电力职业技术学院河北保定071051)以AVR单片机ATmegal6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。中图分类号：TP274文献标识码：B文章编号：1004—373X(20lO)03—140—03DesignofDigitalPIDRegulatorBasedAVRChiphigh—performanceanti—jamming6；manual／automatic020140onSHAOLianhe，XUHongbingVocational&TechnicalAbstract：Adigitalregulatorhasmanyadvantagessuchsimpleoperation，accuratecontrol，highsecurityandrelia—bility．Itiswidelyusedinindustrialpioductionprocess．Thedesignintroduced．ThebasedsinglechipmicrocomputerATmegal16．Itmakesfullmicroeontrollerexternalexpansionthecircuit．Itreceivevarioustypesmeasurementsignals．Itstrongonlinemodifieatior、abundantcontrolfunctions．Thereliabilityimprovedbyhardwaresoftwaremeans．Keywords：digitalregulator；AVRmicrocomputer；ATmegaldisturbanceswitching收稿日期：2009—08—13(BaodingElectricPowerCollge．Baoding。071051，China)a5auseresourcescannon—
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鍪辛辛寺辛l扫』一!生，÷—支_2饕嵫VCC竽，习PDI睦掣5⋯。羹32-主IL昔{输入转换电路卜-一I参数设置电路卜一+IE2PROM卜+l复位电路I—+l下载接口电路l_3Q—5VI五]打印机接口电路、时钟电路、串行通讯接口电路等。数字调节器的控制核心ATmegal6是一款基于RISC(精简指令集)的低功耗、高性能的8位单片机，可达到每秒处理百万条指令的运行速度。此外，该芯片还具有比较丰富的片上资源。外扩的数据存储器可以有充裕的空间来处理数据。开关电源电