比例阀双闭环设计.doc

沈阳化工大学
本科毕业论文

题 目：比例阀流量闭环控制系统硬件设计
院 系： 信息工程学院
专 业： 电气工程及其自动化
班 级： 0803
学生姓名： 胡志鹏
指导教师： 蔡胜年

论文提交日期： 年 月 日
论文答辩日期： 年 月 日

毕业设计（论文）任务书

电气工程及其自动化专业 电气0803班 学生：胡志鹏

毕业设计（论文）题目：比例阀流量闭环控制系统硬件设计

毕业设计（论文）内容：1)完成比例阀流量控制系统硬件设计及驱动电路设计；2)设计电路原理图，试制硬件电路；3)通过比例阀流量控制系统性能测试实验结果，验证系统硬件实用性。
毕业设计（论文）专题部分：基于单片机流量控制系统硬件设计。

起止时间：2012年03月---2012年06月
指导教师： 签字 年 月 日
教研主任： 签字 年 月 日
学院院长： 签字 年 月 日

摘要
本文以国外比例阀电源控制器功能和技术参数为参考，致力于将外部标准输入信号转换成PWM电压信号,通过控制驱动PWM电压占空比，实现控制主电路大信号;通过双闭环设计，使比例电磁阀电流、流量更稳定，保持比例阀开度不变，达到提高流量控制精度目；同时，通过增加频率可调环节，选择适用于比例阀最优脉动性。由于控制途径是采用电流闭环控制,保证了电流稳定性。经过仿真及实验分析，完成了单片机控制器设计。
在硬件电路设计方面，根据本设计控制对象特点，本文采用了AT89S52为核心控制器件在使用特殊功能寄存器功能下PWM驱动电路方案，将理论计算和面包板调试相结合方法,实现了主电路和驱动控制电路参数研究，完成了控制主电路,PID调节电路和电流反馈控制电路设计工作。其中工作主电路部分主要使用单片机直接输出PWM控制信号。
本文设计最后进行了实际测试，实验结果表明本文所设计电路基本都能满足控制要求，对电磁阀平稳、宽范围内流量控制有着明显作用。

关键词： 电磁阀； 单片机； PWM； PID

Abstract
In this paper, the proportion of foreign power controller valve function as a reference, is committed to an external standard voltage input signal into a PWM signal, PWM voltage by controlling the duty cycle of drive to achieve control of the main circuit of the large-signal; through closed-loop design, the compensation coil The temperature rise, the solenoid valve with a stable current to maintain the same ratio of valve opening, to improve the accuracy of flow control purposes; the same time, by increasing the frequency adjustable links, choose the best for the pulse of proportional valve . As the current control approach is the use of closed-loop control to ensure that the current stability. Through simulation and experimental analysis, completed the micro-controller design. 
In circuit design, according to the characteristics of the design control object, we use as the core control device AT89S52 SFR functions using the PWM drive circuit under the program, the theoretical calculations and bread board debugging method of combining to achieve the main circuit and drive control circuit parametric studies, completed the main control circuit, PID regulator circuit and current feedback control circuit design. The major part of the main circuit which work directly with the microcontroller output PWM control signal. 
Finally, this design was the actual test, experiment results show that the design of the control circuit to meet the basic requirements of the solenoid valves smooth, wide range of flow control has a significant role. 

Key words: Solenoid valve； SCM； PWM； PID

目录
一、 绪论
1.1电液比例阀概述
1.2研究内容及预期结果
1.3研究意义
二、总体设计方案
2.1控制系统组成及工作原理
2.2比例阀双闭环控制原理
2.3PWM控制技术
2.31脉宽调制技术原理
2.32脉宽调制技术优点
2.4PID控制技术介绍
三、系统硬件设计
3.1硬件系统整体设计
3.2单片机系统各部分介绍及功能
3.21晶振电路
3.22复位电路作用及原理
3,23键盘及显示电路
3.3报警电路
3.4驱动电路
3.5双闭环控制电路
四、系统软件设计
五、实验结果分析
六、结束语

一、绪论
1.1电液比例阀概述
如今，作为连接现代微电子技术、计算机控制技术和大功率工程控制设备之间桥梁，电液比例控制技术已经在工业领域获得广泛应用，正如一些权威人士所指出那样，代表流体控制技术发展方向。
电液比例阀，如同电子技术晶体二极管、三极管，是带粘液比例控制技术核心和主要功率放大原件。它以传统工业用液压控制阀为基础，采用电-机械转换装置，讲电信号转换为位移信号，按输入电信号指令连续、成比例地控制液压系统压力、流量或方向等参数。
虽然比例阀及伺服阀控制系统中伺服阀相比，性能在某些方面还有一定差距。但是，其显著优点是抗污染能力强，减少了由于污染而造成工作故障，提高了液压系统工作稳定性和可靠性，因此更适合于工业过程；另一方面，比例阀成本比伺服阀低，而且不包含敏感和精密部分，更容易操作和保养，已在许多场合获得广泛应用。
电液比例控制技术从形成至今，大致上可划分为四个阶段：
从1967年瑞士Beri nger公司生产KL比例复合阀，到70年代初日本油研公司申请压力和流量两项比例阀专利，标志着比例技术诞生时期。此间，比例技术开始在液压控制领域中作为独立分支，并以丌环控制应用为主。这一阶段比例阀仅仅是将是将新型电一机械转换器(比例电磁铁)用于工业液压阀，以代替开关电磁铁或调节手柄，阀结构原理和设计方法几乎没有变化，阀内不含受控参数反馈闭环，其工作频宽仅在l～5Hz之间，滞环在4％～7％之间。从1975年到1980年，比例技术发展进入第二阶段。这是比例技术发展最快时期。此间，采用各种内部反馈原理比例元件相继问世，耐高压比例电磁铁和比例放大器在技术上已经成熟。比例元件工作频宽已达5～15H，滞环减小到3％左右，其应用领域不断扩大。20世纪70年代后期，比例变量泵和比例执行器相继出现，为大功率系统节能奠定了技术基础。应用领域扩大到闭环控制。到了20世纪80年代比例技术发展进入第三阶段。这一阶段，比例元件设计原理进一步完善，采用了压力、流量、位移反馈和动压反馈及电校正等手段，使阀稳态精度、动态响应和稳定性都有了进一步提高。除了制造成本原因，比例阀在中位仍保留死区外，它稳态和动态特性均已和工业伺服阀相当。这一阶段另一项重大进展是比例技术开始和插装阀相结合，开发出各种不同功能和规格二通、三通型比例插装阀，形成了电液比例插装技术。此外，由于传感器和电子器件小型化，还出现了带集成放大器电液一体化比例元件。从1990年至今，是比例技术进一步完善阶段。这一阶段，计算机技术开始及比例元件结合，开发出了数字式比例元件和数字式比例系统，并形成了不同总线标准数字比例元件接口。
1.2研究内容及预期结果
课题研究内容：
1.利用PWM技术实现流量、电流双闭环控制比例阀流量控制系统；
2.采用51系列单片机及相关驱动电路完成比例阀流量控制系统设计；
3.为试制比例阀流量评价系统做必要前期研制工作。
预期结果；
1.实现用PWM技术对双闭环比例阀流量控制；
2.完成比例阀流量控制系统硬件设计及驱动电路设计（包括单片机、显示、键盘、A/D·D/A转换、接口电路、驱动电路等）；
3.利用专用电路设计软件，设计电路原理图，选择电路器件，离线调试电路功能，试制硬件电路；
4.及软件系统联机调试，通过比例阀流量控制系统性能测试实验结果，验证系统硬件实用性
1.3研究意义
目前，电液比例系统普遍采用模拟控制，由运算放大器和功率电子元件为主组成控制放大电路控制比例电磁铁线圈电流大小和均加减速时间，以控制其力大小或位移，从而控制了及比例电磁铁相连接比例阀开口大小，达到控制液压回路油压力或流量目。由于模拟器件分散性和组成电路特点，用这种控制方法制造控制系统控制功能很简单，也难以适应各种需要场合，并且存在明显温度漂移和零点漂移。控制系统参数设定需要电位器调节。而调节结果即设定值不易被复制或记录。此外，电位器可靠性也是一个问题，频繁调节可能对电位器产生磨损，出现故障非专业人员难以排查。因此难以满足飞速发展机电液一体化技术要求。
数字化比例阀控制方法可以避免上述弊端，参数重复设定，可记忆存储。参数设定可用软件通过软件完成，避免了活动元器件机械磨损。所有调节都能自动记录。同模拟控制相比，它集系统控制功能于一体，使得阀控系统具有更高经济性、可靠性和灵活性和使用维护方便性，使得它具有较广阔应用前景。
就我国液压技术发展现状而言，对性能良好，价格适宜电液比例阀具有相当市场需求。因此根据电液比例系统特点和控制要求，开发出比例阀数字化控制方法，并转化成产品，用以取代常规模拟控制及其他附加元件，不仅能在结构上简化系统，提高系统可靠性，而且可以提高系统经济性和应用灵活性，将为比例阀推广使用奠定良好基础，具有很强现实意义
二、总体设计方案
2.1控制系统组成及工作原理
系统以单片机为核心，辅助以输入、报警、驱动等功能电路，通过单片机调制产生PWM脉冲来控制驱动电路使比例阀正常工作。
接通电源时，系统先初始化，之后经过键盘将流量设定值输入到单片机中，正常工作后流量传感器将实际流量值经转换后反馈给单片机，单片机通过调节器运算产生相应PWM脉冲，输出电流也会相应改变，从而达到调节控制流量目。

单片机
键盘输入
显示器
驱动电路

比例阀
检测装置
A/D转换
报警电路
PWM
图2.1 系统结构图

2.2比例阀双闭环控制原理
电流比较器
流量比较器

比例阀
流量反馈系数
电流反馈系数
图2.2 比例阀控制原理

在比例电磁阀控制系统中，比例阀为主要研究对象。当电磁阀通电后，由于电磁阀感抗作用，电磁阀内阻升高，流经电磁阀电流发生改变，是输出偏离设定值，因此加入电流环，这样可以保证驱动电流稳定。系统外环是流量环，它将流量传感器采集实时流量数据经A/D转换后送入单片机，单片机将设定值及传感器反馈值送入流量调节器，经过运算后输出PWM脉冲，通过驱动电路控制比例阀开度，从而达到精确控制。
2.3PWM控制技术
2.31脉宽调制原理
PWM脉宽调制，是靠改变脉冲宽度来控制输出电压，通过改变周期来控制其输出频率。而输出频率变化可通过改变此脉冲调制周期来实现。这样，使调压和调频两个作用配合一致，且于中间直流环节无关，因而加快了调节速度，改善了动态性能。由于输出等幅脉冲只需恒定直流电源供电，可用不可控整流器取代相控整流器，使电网侧功率因数大大改善。利用PWM逆变器能够抑制或消除低次谐波。加上使用自关断器件，开关频率大幅度提高，输出波形可以非常接近正弦波。
脉宽调制原理，把一个正弦半波分为若干等份，然后把每一等份正弦曲线和横轴ωt所包围面积计算出来，在这个正弦曲线图下方，绘制一个相同坐标，并在这个新坐标图中，用一个及所计算面积相等等高矩形脉冲替代那些计算过面积每一等份，这个矩形脉冲中点应该及正弦波上所对应这一等份中点重合。由若干个等幅而不等宽矩形脉冲所组成波形就及正弦半周等效,如图2.3所示。

u

u
a)
O
O
b)

图2.3 用PWM波代替正弦波
2.32脉宽调制优点
PWM一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。对噪声抵抗能力增强是PWM相对于模拟控制另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM用于通信主要原因。从模拟信号转向PWM可以极大地延长通信距离。在接收端，通过适当RC或LC网络可以滤除调制高频方波并将信号还原为模拟形式。
2.4PID控制技术介绍
PID调节器中有比例微分（PD）、比例积分（PI）和比例积分微分（PID）三种类型。由PD调节器构成超前校正，可提高系统稳定裕度，并获得足够快速性，但稳态精度可能受到影响；由PI调节器构成滞后校正，可保证稳态精度，却是以对快速性限制来换取系统稳定性；用PID调节器实现滞后-超前校正则兼有二者优点，可以全面提高系统控制性能，但具体实现及调试要复杂一些。一般调速系统要求以动态稳定性和稳态精度为主，对快速性要求可以差一些，所以主要采用PI调节器；在随动系统中，快速性是主要要求，须用PD或PID调节器。
在双闭环流量控制系统中，电流调节器作用是补偿线圈温度上升。当流经电磁阀电流发生变化时，须依靠积分作用来抑制电流变化，使电磁阀驱动电流快速跟随给定，以保证流量稳定输出。
三、系统硬件设计
3.1硬件系统整体设计
系统总体设计思想是流量传感器采集实际流量信息，将流量转换为电压信号，A/D转换器将连续电压信号处理为0~5V离散信号送入单片机，单片机将设定值及实际值比较处理后，经调节器运算产生相应PWM信号，以此控制比例阀开度及流量，实现流量精确控制。

图3.1 系统连接图
3.2单片机系统各部分介绍及功能
3.21晶振电路
晶振，全称晶体振荡器，在单片机系统里晶振作用非常大,它结合单片机内部电路，产生单片机所必须时钟频率，单片机一切指令执行都是建立在这个基础上，晶振提供时钟频率越高，那单片机运行速度也就越快
晶振作用是为系统提供基本时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。

图3.2 晶振电路
3.22复位电路作用及原理
当单片机系统在运行中受到环境干扰出现程序跑飞时候，按下复位按钮，内部程序便会自动从头开始执行。
在单片机启动0.1S后，电容C两端电压持续充电为5V，这是时候10K电阻两端电压接近于0V，RST处于低电平所以系统正常工作。当按键按下时候，开关导通，这个时候电容两端形成了一个回路，电容被短路，所以在按键按下这个过程中，电容开始释放之前充电量。随着时间推移，电容电压在0.1S内，从5V释放到变为了1.5V，甚至更小。根据串联电路电压为各处之和，这个时候10K电阻两端电压为3.5V，甚至更大，所以RST引脚又接收到高电平。单片机系统自动复位。

图3.3 复位电路
3.23键盘及显示电路

图3.4 键盘及显示电路
3.3报警电路
比例阀控制系统在工作过程中发生故障时，报警系统工作报警，如图3.所示，报警装置选用5V直流型蜂鸣器。当检测到流量值远大于设定值时，单片机管脚送出高电平，三极管导通，蜂鸣器发出报警声。当故障解除后，按下单片机复位按钮，解除警报，实现保护。

图3.5 报警系统接线图
3.4驱动电路
场效应管优点：
开关速度快，
高输入阻抗和低电平驱动，
安全工作区宽；
热稳定性高；
易于并联使用；
跨导高度线性；
管内存在漏源二极管；
MOS管这些特点很符合本设计要求，因此采用MOS管作为控制开关及电磁阀相连接。为避免产生振荡，在光耦12V电源处加12uf电容滤波，而为了使MOS管能正常工作，在其栅极及源极之间并联10千欧电阻以使MOS管获得10V电压。在驱动部分为了防止控制电路部分发生过电压或者过电流故障时产生冲击电压或电流对控制部分产生损害，在单片机控制电路及电磁阀工作电路之间采用光耦隔离器TLP250相隔离。
系统工作时，通过键盘输入设定值，单片机运算后产生相应PWM脉冲，脉冲信号经驱动电路来控制比例阀开度以达到对比例阀流量控制。

图3.6 驱动电路接线图
3.5采样放大电路
采样放大电路是电流环设计中一个环节。本设计中利用同相比例运算电路将采样电阻上电压放大到0～5V后送入到AD转换模拟量输入端。
比例阀工作时额定电流为1A，采样电阻选用1欧精密电阻，因此，工作状态下采样电阻上电压为0～1V，放大5倍后可满足要求。如图，在同相比例运算电路中，

图3.7 采样放大电路
3.6A/D转换电路
ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图所示。

图3.8 ADC0809芯片引脚图

IN0～IN7为8路模拟量输入端；
D0～D7为数字量输出端；
ADDA、ADDB、ADDC为3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中一路；
ALE是地址锁存允许信号输入，高电平有效；
START为A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）；
EOC为 A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）；
OE为数据输出允许信号输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量；
CLK为时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ；
REF（+）、REF（-）是基准电压。
被选模拟量路数及地址关系如下表所示。在本设计中，只有两路模拟量输入，因此在设计时将ADDB、ADDC接地，而把ADDA接到单片机引脚上，通过单片机输出来控制两路通道选择。
时钟信号输入则是将单片机时钟信号通过用74HC74芯片搭建二分频电路后接入ADC0809CLK端。
选择通道
C
B
A
IN0
0
0
0
IN1
0
0
1
IN2
0
1
0
IN3
0
1
1
IN4
1
0
0
IN5
1
0
1
IN6
1
1
0
IN7
1
1
1
表3.1 被选模拟量路数及地址关系

四、系统软件设计
4.1 软件设计整体思路
本设计整体采用CPU空闲等待方法进行系统编程，当所有初始化结束后，进入空闲等待，即等待有键按下或者进入中断响应。如果没有键按下，即正常输出初始化时PWM状态，如有键按下，即进入设定状态，设定状态时，不输出PWM，即关闭所有中断和管脚等信号，设定结束后，开中断等，然后输出设定PWM并显示当前流量。在采集反馈电流时，使用AD转换，单片机得到即是数字量，然后通过程序算法即PID算法构成闭环电流。因为程序中多次使用中断，例如定期器0中断还有AD中断等，在程序中必须先执行定时器0中断，所以本程序中断采用优先级判断方法，在多个中断同时到来时，则先执行优先级高，执行完后，返回上一状态，再执行次级中断程序。
在进行PID运算设计思想是分时运算，先给流量付一个初始值，然后进行流量环进行第一次PID运算确定输出电流，再通过电流环反馈回来及电流设定值做第二次PI运算给定输出。

4.2 数字滤波
4.2.1数字滤波设计原理
数字滤波有很多方法，我们见选用其中几种来进行设计，如中值滤波、算术平均滤波、加权平均滤波等。

4.2.2中值滤波
中位值滤波是先对某一参数连续采样N次（一般N取奇数），然后把N次采样值按从小到大排列，取中间值为本次采样值。该滤波方法实际上是一种排序方法，我在此采用是冒泡法排序。由于在冒泡法排序中，每出现一次前者数据大于后者数据，就要进行二者数据交换。中位值滤波能有效地克服偶然因素引起波动或采样器不稳定引起误码等脉冲干扰。对温度、液位等缓慢变化被测参数采用此算法能收到良好滤波效果，但对于流量、压力等快速变化数据，不宜采用中位值滤波。

4.2.3 算术平均滤波
算术平均滤波法适用于对一般具有随机干扰信号进行滤波。这种信号特点是信号本身在某一数值范围附近上下波动，如测量流量、液位时经常遇到这种情况。
算术平均滤波法是要按输入N 个采样数据，寻找这样一个Y，使得Y 及各个采样值之间偏差平方和最小。
算术平均滤波适用于对一般具有随机干扰信号进行滤波。这种信号特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近做上下波动，在这种情况下仅取一个采样值做依据显然是不准确。算术平均滤波对信号平滑程序完全取决于N，当N较大时，平滑度高，但灵敏度低；当N较小时，平滑度低，但灵敏度高，应视具体情况选取N，以便既少占用计算时间，又达到最好效果。

4.2.4 加权平均滤波
在算术平均滤波和移动平均滤波中，N次采样值在输出结果中权重是均等，取1/N。用这样滤波算法，对于时变信号会引入滞后，N值越大，滞后越严重。为了增加新采样数据在移动平均中权重，以提高系统对当前采样值中所受干扰灵敏度，可采用加权平均滤波，它是移动平均滤波算法改进。
加权平均滤波是对连续N次采样值分别乘上不同加权系统之后再求累加和，加权系统一般先小后大，以突出后面若干采样效果，加强系统对参数变化趋势辨识。各个加权系统均为小于1小数，且满足总和等于1约束条件。这样，加权运算之后累加和即为有效采样值。

4.3 编程工具Keil uVision4
4.3.1 Keil概述
单片机开发中除必要硬件外，同样离不开软件，汇编语言源程序要变为CPU可以执行机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编方法。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于51单片机汇编软件有早期A51，随着单片机开发技术不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机开发软件也在不断发展。C语言是一种通用计算机程序设计语言，既可以编写计算机系统程序，也可以编写一般应用程序。[2]Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机软件。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大仿真调试器等在内完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起[7]。
4.3.2 Keil uVision4组成
C51工具包整体结构，其中uVision及Ishell分别是C51 for Windows和for Dos集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51及A51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以及库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准Hex文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试。

4.4 主程序
主程序流程图见图5.1所示。

图5.1 主程序流程图
系统上电后，首先对单片机系统各个控制引脚初始化，以确保各硬件功能块正常工作。系统初始化后，则对任务初始化，使各个任务处于正常状态。在While循环中则不停查询任务标志状态，取出处于就绪状态任务标志。根据任务标志调用相应子函数，在子函数中使任务处于非就绪状态。当完成就绪任务后，返回到主函数，继续查询任务状态。

4.5 子程序
4.5.1 初始化子程序
初始化流程图见图

图5.1 主程序流程图
在主程序执行之前,需要对各个功能块进行初始化,对需要调用模块付初始值,保证各模块按要求运行,防止其陷入死循环。
4.5.2 显示子程序
本次设计所使用单片机显示模块是动态扫描显示，动态显示特点是将所有位数码管段选线并联在一起，由位选线控制是哪一位数码管有效。这样一来，就没有必要每一位数码管配一个锁存器，从而大大地简化了硬件电路。选亮数码管采用动态扫描显示。所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应位选，利用发光管余辉和人眼视觉暂留作用，使人感觉好像各位数码管同时都在显示。动态显示可以很好节约硬件空间和单用输出口。
显示子函数功能就是当进行按键设置时显示占空比，当占空比设定完毕时把电流实时状态显示出来，最主要是在设定状态时候显示设定值。

4.5.3 键处理子程序

当按下P2^2时进行键扫描，停止PWM输出，不停地判断按键值，如果有键按下，判断键值，并进行修改设定值，执行按键指令函数。本按键程序思路是以显示为主。
4.5.4 AD转换
ADC0809主要管脚如图

ADC0809是美国国家半导体公司生产CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后信号，只选通8路模拟输入信号中一个进行A/D转换。是目前国内应用最广泛8位通用A/D芯片。
ADC0809时首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果数字量输出到数据总线上。
转换数据传送 A/D转换后得到数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送关键问题是如何确认A/D转换完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。为此可采用下述三种方式。
　　（1）定时传送方式
　　对于一种A/D转换器来说，转换时间作为一项技术指标是已知和固定。例如ADC0809转换时间为128μs，相当于12MHzAT89S52单片机共128个机器周期。可据此设计一个延时子程序，A/D转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。
　　（2）查询方式
　　A/D转换芯片由表明转换完成状态信号，例如ADC0809EOC端。因此可以用查询方式，测试EOC状态，即可确认转换是否完成，并接着进行数据传送。
　　（3）中断方式
　　把表明转换完成状态信号（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数据传送。
　在设计程序AD采样是主程序中不断获取并通过算术平均值滤波，通过中断定时设定采样周期获取采样滤波之后采样值。
AD转换流程图见图5.11。
AD开始
AD初始化
AD转换?
AD转换
结束

图5.11 AD转换流程图
AD转换是把反馈电流模拟量转换成单片机识别数字量，从而可以计算。

4.5.5 PID算法子函数
流程图见图5.12。
PID开始
选择输入通通道
设定电流
实际电流
求误差e（t）
PID公式计算
结束

图5.12 PID算法子函数流程图
在过程控制中，按偏差比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制PID控制器（亦称PID调节器）是应用最为广泛一种自动控制器。它具有原理简单，易于实现，适用面广，控制参数相互独立，参数选定比较简单等优点；而且在理论上可以证明，对于过程控制典型对象──“一阶滞后＋纯滞后”及“二阶滞后＋纯滞后”控制对象，PID控制器是一种最优控制。PID调节规律是连续系统动态品质校正一种有效方法，它参数整定方式简便，结构改变灵活（PI、PD、…）。
控制点目前包含三种比较简单ＰＩＤ控制算法，分别是：增量式算法，位置式算法，微分先行。 这三种ＰＩＤ算法虽然简单，但各有特点，基本上能满足一般控制大多数要求[14]。
在PID增量算法中，由于执行元件本身是机械或物理积分储存单元，如果给定值发生突变时，由算法比例部分和微分部分计算出控制增量可能比较大，如果该值超过了执行元件所允许最大限度，那么实际上执行控制增量将时受到限制时值，多余部分将丢失，将使系统动态过程变长，因此，需要采取一定措施改善这种情况。
纠正这种缺陷方法是采用积累补偿法，当超出执行机构执行能力时，将其多余部分积累起来，而一旦可能时，再补充执行。

4.5.6 位置式PID控制算法
（5-1）
对上式中微分和积分进行近似
（5-2）
式中n是离散点个数。
于是传递函数可以简化为：
（5-3）
其中

u(n)——第k个采样时刻控制；
KP ——比例放大系数；   Ki ——积分放大系数；
Kd ——微分放大系数； T ——采样周期。

致谢
本次毕业设计历时四个月，这期间我学习到了很多相关知识。当然在完成过程中也遇到了许许多多问题和困难，但是在老师和同学帮助下这些困难都一一克服，最终顺利完成设计。在此，我首先想对我指导老师蔡胜年教授说声：谢谢您。每次向蔡老师求助，蔡老师不管多忙，一定会在最短时间内给予答复，而且每次都会耐心细致讲解。而蔡老师严格要求让我动手实践能力，分析问题能力，思考问题能力甚至在众人面前讲解能力等很多方面都有所提高。 蔡老师治学严谨，工作尽职尽责，同学们也一直很佩服蔡老师大师风范。然后，我想感谢热心随和庞宝麟老师，在硬件设计初期，从选芯片到焊接电路板，再到一些芯片作用功能，庞老师都非常详细给我们一一讲解。
最后感谢我搭档王德亮，实验室学哥学姐以及
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