片机张力控制系统 本科 毕业设计

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1、目录1.绪论11.1单片机控制发展历史：11.2单片机张力控制系统要解决的主要问题22.正文22.1主要系统设置32.1.1AD转换32.1.2DA转换42.1.3PID控制42.1.4系统控制方法52.1.5PID控制52.1.6PID参数的作用92.1.7控制采样102.1.8浮点数的概念及其运算102.2程序设计流程112.2.1PID程序设计112.2.2子程序设计122.3辅助电路：172.3.1电流变换电路172.3.2电压电路182.3.3触发器分频183.总结与感谢194.PID程序205.参考文献321.绪论1.1单片机控制发展历史：现代单片机以其功能

2、强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为自动化和各个测控领域中广泛应用的器件，在工业生产中是必不可少的器件，尤其是在日常生活中发挥的作用也越来越大。在控制系统中，单片机更是起到了不可替代的核心作用。而张力控制系统可以预设并精确控制张力，广泛运用在需要提供稳定张力的电线电缆、光纤光缆、纺织、纤维、编织等机械中。本课题就是运用单片机来检测控制张力系统，通过角度传感器、AD转换、PID控制、DA转换,最终达到速度控制的目的。微型电脑32单片机渗透到我们生活的各个领域，导弹的导航装置飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理

3、，广泛使用的各种智能IC卡，汽车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，还有自动控制领域,都不能离开单片机控制了。我国的单片机年容量已达1－3亿片，且每年以大约16%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。这说明单片机应用在我国才刚刚起步，有着广阔的前景。1.2单片机张力控制系统要解决的主要问题(1)芯片的选取(2)用PID实现系统控制(3)数字信号、模拟信号的相互转换(4)电压、电流的相互转换2.正文本次课题内容主要是设计一个由单片机控制的张力控制系统，该系统采用传感器输入模拟量，通过D/A，A/D转换把传感信号进行处理，PID过程由变成设定，输出

4、由模拟量控制的电压，控制电机的运行。张力控制系统可以预设并精确控制张力，广泛运用在需要提供稳定张力的电线电缆、光纤光缆、纺织、纤维、编织等机械中。在线缆、光缆机械中，可用作束线机，绞线机，包漆机，绕包机，拉丝机，复绕机，光纤被覆机，光纤光缆纱带包扎机等机械的收放线张力器使用。可以完全取代行业中的皮带－－弹簧张紧，或张力刷等传统的张力控制方法，并且结构简单，控制精度高。在塑料线编织袋制作行业中，每间工厂通常都有塑料线卷取机械设备，在同一台机械设备中含有多台塑料卷取机构，为了保证产品质量防止断线和堆线，必须对每台塑料线卷取机构进行恒张力控制.带钢质量的优劣主要由板厚和板形来衡量

5、，而板形和板厚在很大程度上取决于张力控制，因此适当的带钢张力是保证轧制过程正常进行的条件和提高轧制产品质量的关键。产业化的高精度张力控制器，采用复合张力控制方案，即先根据间力控制算法确定所需的电流，同时考虑各种补偿使间接控制尽可能准确，然后利用直接张力控制进行微调。对于卷取张力，还采用了前馈控制、增益调度自适应等一系列先进控制技术，实现了冷连轧过程中所有张力的高精度控制，为取得良好的板形和板厚控制效果提供了有力保障。现代电脑张力控制器采用微电脑和自动控制技术，与老式产品相比具有控制精度高，速度快，调试、操作方便等一系列优点。可广泛用于印刷、纺织、化工等行业，实现纸张、纺织品

6、、塑料薄膜等卷状物在卷绕过程中，保持张力恒定，从而大大减少人工干预，并使产品质量显著提高。32采用大规模集成电路设计，脉宽调制电压输出，全数字式控制，PID算法，控制精度高，力矩输出无死区，用户设置方便，自动记忆存储数据。最大的优点是配合张力传感器实现全自动闭环控制，控制精度高；运行过程中给定张力和实际张力实时显示；人机界面友好，操作简便，具有手动力矩输出和闭环张力自动控制切换；恒张力控制模式和锥度张力控制模式（不需要半径传感器）；开机、关机时的延时启动、延时制动功能，时间可调整。在技术上处于领先水平。张力控制以模拟运放作运算处理单元，以LED数码管显示设定张力、实时张力、

7、输出电流，电流输出单元采用了开关型稳流电源。整个系统结构简单、损耗低、可靠性高。此外张力控制系统采用抗干扰因素，克服震动所产生的干扰因素克服了使用普通传动感器方式检测信号波动造成控制失真的现象。使张力恒定准确的实现全过程自动控制。系统采用模糊控制方式 ，不需调试即可进入正常工作。单片机张力控制不受设备机械条件限制，不受线速度变化影响。课题的主要指导思想是通过传感器测定的数值，通过A/D转换后送单片机控制，通过PID程序计算之后送D/A转换系统，从而达到控制电机运行过程的目的。我们在设计过程中主要遇到的问题是I/O口