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）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： 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： 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）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 The Design of Intelligent Regulator Based on SCM AVRAbstractWith 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 production 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 function 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, keyboard, 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 platform,which source code is open and has a wealth of software resources.Key words: Intelligent Regulator; SCM AVR; PID control目 录摘要IAbstractII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62.2.2 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213.3.3 TLC5615的引脚功能及内部结构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附录B 源程序46致 谢55IV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