工廠車間光照調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1 仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告工 業(yè) 控 制 系 統(tǒng) 綜 合 設(shè) 計(jì) 院 系 ： 自 動(dòng) 化 學(xué) 院所 選 題 目 ： 工 廠 車 間 光 照 調(diào) 節(jié) 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)專 業(yè) 班 別 ： 自 動(dòng) 化 （ 工 業(yè) 自 動(dòng) 化 ） 144 班姓 名 ： 黃 國(guó) 盛學(xué) 號(hào) ： 201421714406提 交 日 期 ： 2017 年 9 月 22 日 1 目 錄1. 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 與 要 求 11.1 設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容 11.2 設(shè) 計(jì) 要 求 12. 總 體 設(shè) 計(jì) 方 案 13. 各 個(gè) 模 塊 的 設(shè) 計(jì) 及 測(cè) 試 13.1 LED模 塊 的 設(shè) 計(jì) 和 測(cè) 試 13.2 LCD1602的 設(shè) 計(jì) 和 測(cè) 試 23.3 按 鍵 的 設(shè) 計(jì) 和 測(cè) 試 73.4 ADC電 路 的 設(shè) 計(jì) 和 測(cè) 試 9 3.5 恒 流 源 電 路 的 設(shè) 計(jì) 和 測(cè) 試 104. 模 塊 連 接 及 參 數(shù) 校 準(zhǔn) 114.1 PWM與 恒 流 源 電 路 連 接 測(cè) 試 114.2 按 鍵 控 制 功 能 測(cè) 試 124.3 ADC電 路 與 電 流 檢 測(cè) 電 路 連 接 測(cè) 試 124.4 電 流 輸 出 顯 示 與 恒 流 源 電 流 輸 出 校 準(zhǔn) 125. PID控 制 程 序 的 設(shè) 計(jì) 126. 經(jīng) 驗(yàn) 體 會(huì) 147. 參 考 文 獻(xiàn) 14 1 基 于 RX23T及 XL4501的 LED 調(diào) 節(jié) 系 統(tǒng)（ 仲 愷 農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 院 自 動(dòng) 化 學(xué) 院 工 業(yè) 自 動(dòng) 化 144班 黃 國(guó) 盛 201421714406）1.設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 與 要 求 ：1.1 設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容（ 1） 在 按 照 任 務(wù) 書(shū) 中 題 目 規(guī) 定 的 具 體 指 標(biāo) 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) 和 仿 真 ， 最 后 提 交 電 子 版 （ Word 文 檔 ）和 打 印 版 （ A4 紙 ） 的 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 。1.2 設(shè) 計(jì) 要 求用 單 片 機(jī) 控 制 車 間 中 的 LED 照 明 系 統(tǒng) ， 使 其 輸 出 恒 定 照 度 的 光 ， 以 滿 足 日 常 生 產(chǎn) 需 。要 求 ：（ 1） 設(shè) 計(jì) 一 個(gè) 給 LED 供 電 的 可 控 恒 流 源 電 路 ； （ 2） 要 求 恒 流 源 輸 出 電 流 大 小 可 調(diào) ， 最 小 為 （ 500 學(xué) 號(hào) 末 兩 位 10） mA ， 最 大 為 （ 1000 學(xué) 號(hào) 末 兩 位 10） mA； （ 440-1060mA）（ 3） 可 人 工 設(shè) 定 輸 出 給 LED 的 電 流 大 小 ；（ 4） 構(gòu) 成 閉 環(huán) 系 統(tǒng) ， 可 以 實(shí) 時(shí) 檢 測(cè) 和 顯 示 輸 出 電 流 大 小 ， 并 運(yùn) 用 數(shù) 字 控 制 算 法 （ 如 PID）使 輸 出 電 流 相 對(duì) 穩(wěn) 定 在 用 戶 設(shè) 定 的 數(shù) 值 。2.總 體 設(shè) 計(jì) 方 案此 次 設(shè) 計(jì) 采 用 瑞 薩 RX23T開(kāi) 發(fā) 板 （ 芯 片 型 號(hào) R5F523T5ADFM） 作 為 主 控 ， 采 用 LCD1602（ 5V） 作 為 顯 示 界 面 ,兩 個(gè) 按 鍵 做 電 流 加 減 控 制 ； 恒 流 電 路 采 用 XL4501-芯 龍 (XLSEMI)進(jìn) 行 設(shè)計(jì) 。 集 成 開(kāi) 發(fā) 環(huán) 境 為 e 2 studio 5.4； 調(diào) 試 器 為 E2 Lite(RX)電 流 檢 測(cè) 部 分 使 用 瑞 薩 自 帶 12位 ADC， 用 0.1 電 阻 串 聯(lián) 輸 出 接 地 采 集 電 阻 電 位 值 作 為電 流 值 的 預(yù) 處 理 值 。輸 出 部 分 主 控 輸 出 一 路 PWM控 制 恒 流 電 路 輸 出 。電 源 部 分 ， RX23T和 LCD1602用 5V供 電 。 用 12V穩(wěn) 壓 源 （ LM2596降 壓 模 塊 ） 降 壓 到 10.52V作 為 恒 流 電 路 輸 入 。 注 意 5V和 10.52V要 共 地 。3.各 個(gè) 模 塊 的 設(shè) 計(jì) 及 測(cè) 試3.1 LED 模 塊 的 設(shè) 計(jì) 和 測(cè) 試由 于 設(shè) 計(jì) 要 求 電 流 最 大 達(dá) 到 1060mA， 所 以 采 用 兩 個(gè) 5WLED燈 珠 并 聯(lián) 。 經(jīng) 測(cè) 試 ， 單 個(gè) LED最 大 電 流 700mA， 電 壓 保 持 在 7V以 下 較 安 全 。 因 為 是 大 功 率 燈 珠 ， 所 以 在 LED基 板 的 基 礎(chǔ) 上需 增 加 大 面 積 散 熱 鋁 板 ， LED基 板 和 散 熱 鋁 板 之 間 涂 上 導(dǎo) 熱 硅 脂 （ HT-GY260） ， 再 用 705硅 橡 膠 進(jìn) 行 固 定 和 封 裝 。 由 于 大 電 流 時(shí) 溫 度 較 高 ， LED模 塊 獨(dú) 立 ， 焊 接 排 線 方 便 調(diào) 試 。 LED測(cè) 試時(shí) 使 用 可 調(diào) 電 壓 源 ， 接 入 電 壓 表 和 電 流 表 ， 注 意 控 制 LED溫 度 和 使 用 功 率 。 （ LED大 功 率 長(zhǎng)時(shí) 間 點(diǎn) 亮 后 溫 度 較 高 ， 要 避 免 燙 傷 ） 2 3.2 LCD1602 的 設(shè) 計(jì) 和 測(cè) 試顯 示 界 面 采 用 5V 的 LCD1602,使 用 RX23T單 片 機(jī) PORT口 的 輸 入 輸 出 功 能 ， 通 過(guò) P40P47端 口 傳 輸 指 令 及 數(shù) 據(jù) ， 并 且 通 過(guò) P00P02作 為 LCD1602的 控 制 端 ， 用 于 控 制 LCD1602的 讀 寫(xiě)狀 態(tài) 。LCD1602 的 16個(gè) 接 口 連 接 分 配 如 下 ：RX23T 的 P40P47 對(duì) 應(yīng) LCD1602 的 D0D7。 P00接 RS， P01接 RW， P02接 E。 LCD1602的 VDD和 BLA接 在 RX23T的 VCC。 VSS和 BLK接 在 RX23T的 GND。 LCD1602的 V0接 電 位 器 103，以 調(diào) 整 其 對(duì) 比 度 。 測(cè) 試 LCD1602顯 示 功 能 是 否 正 常 ， 使 其 顯 示 字 符 串 如 下 ： 圖 3.2.1 LED功 能 測(cè) 試1. 在 Port中 ， 選 擇 Port4選 項(xiàng) ， 將 P40P47設(shè) 定 為 Out。 如 圖 3.2.2所 示 ： 圖 3.2.2 Port4 的 設(shè) 定2. 在 Port中 ， 選 擇 Port0選 項(xiàng) ， 將 P00P02設(shè) 定 為 Out。 如 圖 3.2.3所 示 ： 3 圖 3.2.3 Port0 的 設(shè) 定除 上 述 設(shè) 定 之 外 ， 其 余 選 項(xiàng) 全 為 默 認(rèn) 選 項(xiàng) ， 在 以 上 設(shè) 定 完 成 后 ， 點(diǎn) 擊 “ ” ，生 成 代 碼 。3. Display子 程 序 說(shuō) 明通 過(guò) Code Generator生 成 之 后 ， 自 動(dòng) 生 成 了 一 些 子 程 序 ， 主 要 的 有 以 下 幾 個(gè) :r_cg_main.c,r_cg_cgc.c,r_cg_cgc_user.c,r_cg_port.c,r_cg_port_user.c由 于 Display程 序 都 不 屬 于 這 幾 類 ， 所 以 在 此 ， 單 做 了 兩 個(gè) 文 件 ， 分 別 是 LCD1602.c和LCD1602.h。 在 上 述 的 程 序 中 ， 需 要 把 上 述 的 LCD1602.h文 件 include到 r_cg_main.c和LCD1602.c中 ， 以 r_cg_main.c為 例 ， 如 圖 3.2.4所 示 ： 圖 3.2.4 include “ LCD1602.h”在 此 ， 需 要 指 出 的 是 ， 如 果 有 其 他 函 數(shù) 需 要 調(diào) 用 LCD1602.h文 件 ， 需 要 也 把 它 加 入 到 需要 調(diào) 用 的 子 程 序 中 ， 以 確 保 編 譯 順 利 通 過(guò) 。 而 且 ， 加 入 的 位 置 一 定 要 在 上 圖 顯 示 的 綠 色 字 體間 加 入 。 即 ： 在 “ /* Start user code for include. Do not edit comment generated here*/” 和 “ /* End user code. Do not edit comment generated here */” 兩 句 話 之 間 加 入 ，以 確 保 重 新 生 成 代 碼 的 時(shí) 候 ， 手 動(dòng) 添 加 的 代 碼 部 分 不 會(huì) 被 覆 蓋 掉 。對(duì) 于 r_main.c,LCD1602.c和 LCD1602.h兩 個(gè) 文 件 ， 下 面 將 詳 細(xì) 介 紹 。R_main.c中 ， 應(yīng) 該 加 入 對(duì) LCD1602.h的 引 用 ， 并 且 加 入 需 要 在 屏 幕 上 顯 示 程 序 的 內(nèi) 容 數(shù)組 ， 其 中 ， disp116為 第 一 行 顯 示 的 內(nèi) 容 ， disp216為 第 二 行 顯 示 的 內(nèi) 容 ， 而 且 ， 在 主 函數(shù) 中 ， 應(yīng) 該 加 入 對(duì) LCD1602的 初 始 化 函 數(shù) 以 及 顯 示 函 數(shù) 。 具 體 添 加 的 內(nèi) 容 ， 如 圖 3.2.5和 3.2.6所 示 ： 4 圖 3.2.5 圖 3.2.6LCD1602.c中 ， 加 入 LCD1602顯 示 的 功 能 函 數(shù) ， 主 要 有 ：（ 1） lcd_init()： 對(duì) LCD1602的 初 始 化（ 2） lcd_busf()： 判 斷 LCD1602的 忙 /閑 狀 態(tài)（ 3） lcd_w_comd(unsigned char comd)： 寫(xiě) 指 令 函 數(shù)（ 4） lcd_w_data(unsigned char wdata)： 寫(xiě) 數(shù) 據(jù) 函 數(shù)（ 5） lcd_write(unsigned char row,unsigned char location,unsigned charnumber,unsigned char *wdata)： 在 第 row行 ， 第 location的 位 置 ， 顯 示 number個(gè) 字 節(jié) ，從 wdata的 有 效 數(shù) 據(jù) 的 首 地 址 開(kāi) 始 顯 示lcd_init()該 函 數(shù) 的 子 程 序 如 圖 3.2.7所 示 。 5 圖 3.2.7 lcd_init()子 函 數(shù)lcd_busf()該 函 數(shù) 的 子 程 序 如 圖 3.2.8所 示 。 圖 3.2.8 lcd_busf()子 函 數(shù)lcd_w_comd(unsigned char comd)該 函 數(shù) 的 子 程 序 如 圖 3.2.9所 示 。圖 3.2.9 lcd_w_comd(unsigned char comd)子 函 數(shù) lcd_w_data(unsigned char wdata)該 函 數(shù) 的 子 程 序 如 圖 3.2.10所 示 。 6 圖 3.2.10 lcd_w_data(unsigned char wdata)子 函 數(shù)lcd_write(unsigned char row,unsigned char location,unsigned charnumber,unsigned char *wdata)該 函 數(shù) 的 子 程 序 如 圖 3.2.11所 示 。 圖 3.2.11 lcd_write(unsigned char row,unsigned char location,unsigned charnumber,unsigned char *wdata)子 函 數(shù)LCD1602.h中 加 入 全 局 變 量 的 定 義 和 所 需 要 的 函 數(shù) 聲 明 。 如 圖 3.2.12所 示 。 圖 3.2.12 LCD1602.h在 完 成 上 述 代 碼 編 寫(xiě) 之 后 ， 對(duì) 程 序 進(jìn) 行 編 譯 。 點(diǎn) 擊 工 具 欄 窗 口 中 的 項(xiàng) 目 ->全 部 構(gòu) 建 ， 進(jìn)行 對(duì) 程 序 的 編 譯 ， 如 圖 3.2.13所 示 ： 7 圖 3.2.13 編 譯 按 鈕3.3 按 鍵 的 設(shè) 計(jì) 和 測(cè) 試按 鍵 使 用 RX23T（ Inetrrupt Controller Unit） 的 按 鍵 中 斷 功 能 ， 端 口 選 IRQ0 P93和IRQ0PB4（ 及 第 30腳 和 21腳 ） ， 設(shè) 置 為 下 降 沿 觸 發(fā) ， 數(shù) 字 濾 波 頻 率 設(shè) 置 為 PCLK/64 即 0.625MHz，按 鍵 優(yōu) 先 級(jí) 設(shè) 置 為 最 高 即 15級(jí) 。 外 接 上 拉 電 阻 430k歐 。 焊 接 完 成 后 進(jìn) 行 短 路 斷 路 測(cè) 試 。 按鍵 中 斷 函 數(shù) 中 添 加 代 碼 反 轉(zhuǎn) P76輸 出 寄 存 器 位 ， 使 RX23T板 載 LED實(shí) 現(xiàn) 按 鍵 亮 滅 功 能 。 測(cè) 試按 鍵 使 用 功 能 是 否 正 常 。 圖 3.3.11 按 鍵 檢 測(cè) 基 本 原 理使 用 RX23T單 片 機(jī) 的 外 部 中 斷 功 能 ， 該 中 斷 功 能 可 以 通 過(guò) 配 置 IRQ控 制 寄 存 器 (IRQCRi)實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 外 部 輸 入 信 號(hào) 的 上 升 /下 降 /雙 沿 檢 測(cè) 以 及 低 電 平 檢 測(cè) 。 對(duì) 于 按 鍵 檢 測(cè) ， 我 們 用 下 降 沿檢 測(cè) 機(jī) 能 來(lái) 完 成 。 去 除 按 鍵 抖 動(dòng) ， 可 以 配 置 IRQ端 子 數(shù) 字 濾 波 許 可 /設(shè) 定 寄 存 器（ IRQFLTE0/IRQFLTC0） 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) ； 當(dāng) 系 統(tǒng) 動(dòng) 作 時(shí) 鐘 很 快 ， 該 濾 波 寄 存 器 的 設(shè) 定 不 能 滿 足 要 求 時(shí) ，需 加 入 軟 件 延 時(shí) 去 除 抖 動(dòng) 。 我 們 這 里 選 用 IRQ0和 IRQ3端 子 作 為 按 鍵 中 斷 輸 入 引 腳 ， 下 降 沿檢 測(cè) 需 要 對(duì) 該 端 子 進(jìn) 行 外 部 上 拉 。2. 按 鍵 檢 測(cè) 子 程 序 例 程 編 寫(xiě)由 于 “ 3.2 LCD1602的 設(shè) 計(jì) 和 測(cè) 試 ” 已 介 紹 “ Code Generator” 功 能 的 使 用 ， 這 里 不 再詳 述 。設(shè) 置 Interrupt Controller Unit 如 下 ： 我 們 選 擇 IRQ0和 IRQ3作 為 按 鍵 檢 測(cè) 端 子 。 所以 這 里 只 需 要 對(duì) IRQ0和 IRQ3進(jìn) 行 設(shè) 定 。 如 圖 3.3.2： 設(shè) 定 IRQ0有 效 ， 下 降 沿 檢 測(cè) 以 及 濾 波 時(shí) 鐘 為 PCLK/64。注 ： 此 處 硬 件 濾 波 采 樣 回 數(shù) 為 3回 ， 即 三 次 比 較 一 致 電 路 。 使 用 濾 波 機(jī) 能 時(shí) 需 要 考 慮 該設(shè) 定 是 否 可 以 滿 足 要 求 ， 當(dāng) 不 滿 足 要 求 時(shí) 可 以 加 入 軟 件 濾 波 延 時(shí) 。 8 圖 3.3.2 interrupt界 面 設(shè) 置以 上 設(shè) 定 完 成 后 ， 點(diǎn) 擊 “ ” ， 生 成 代 碼 。3. 按 鍵 檢 測(cè) 子 程 序 說(shuō) 明自 動(dòng) 生 成 的 按 鍵 檢 測(cè) 相 關(guān) 子 程 序 分 為 ： r_cg_icu.c和 r_cg_icu_user.c。 下 面 分 別 對(duì) 這兩 個(gè) 子 程 序 進(jìn) 行 說(shuō) 明 。r_cg_icu.c內(nèi) 容 如 下 ： 這 里 是 生 成 的 按 鍵 檢 測(cè) 需 要 的 初 始 寄 存 器 設(shè) 定 函 數(shù) 以 及 按 鍵 檢 測(cè)Start， Stop函 數(shù) 。 在 CG生 成 的 工 程 中 ， 初 始 寄 存 器 設(shè) 定 函 數(shù) 會(huì) 在 main函 數(shù) 中 被 隱 性 調(diào) 用 ，所 以 在 應(yīng) 用 按 鍵 檢 測(cè) 子 程 序 時(shí) 只 需 要 在 main中 調(diào) 用 R_ICU_IRQ0_Start（ ） 即 可 。 圖 3.3.3 9 r_cg_icu_user.c內(nèi) 容 如 下 ：由 CG生 成 的 這 個(gè) 子 程 序 實(shí) 為 一 個(gè) 空 子 程 序 ， 我 們 可 以 根 據(jù) 需 要 編 寫(xiě) 中 斷 服 務(wù) 子 程 序 。 例如 ， 我 們 在 這 里 加 入 一 個(gè) LED亮 滅 功 能 。/* Start user code for global. Do not edit comment generated here */* End user code. Do not edit comment generated here */下 圖 中 上 記 注 釋 之 間 的 代 碼 為 我 們 自 行 加 入 的 程 序 。 在 使 用 CG代 碼 自 動(dòng) 生 成 時(shí) ， 切 記 不要 將 自 己 編 寫(xiě) 的 代 碼 加 入 上 記 注 釋 以 外 ， 否 則 重 新 執(zhí) 行 CG時(shí) 會(huì) 將 其 刪 除 。 這 樣 我 們 就 可 以 實(shí)現(xiàn) 通 過(guò) 按 鍵 觸 發(fā) ， 控 制 P76口 LED燈 的 亮 滅 。 圖 3.3.43.4 ADC 電 路 的 設(shè) 計(jì) 和 測(cè) 試電 壓 檢 測(cè) 部 分 使 用 瑞 薩 自 帶 12位 ADC， 用 0.1 電 阻 串 聯(lián) 輸 出 接 地 采 集 電 阻 電 位 值 作 為電 流 值 的 預(yù) 處 理 值 。使 用 瑞 薩 12-BitA/DConverter,設(shè) 置 為 Continuousscanmode,參 考 電 壓 AVCC0和 AVSS0即 5V電 源 電 壓 。 選 擇 AN017端 口 即 P10口 即 第 62腳 ， 輸 入 采 樣 時(shí) 間 設(shè) 置 為 6.375us， 頻 率太 高 會(huì) 影 響 程 序 其 他 功 能 ， 故 優(yōu) 先 級(jí) 設(shè) 置 為 1級(jí) 。 測(cè) 試 瑞 薩 自 帶 12位 ADC功 能 ， 通 過(guò) 外 接 電位 器 和 在 線 仿 真 查 看 觀 察 AD_Value值 變 化 范 圍 為 0-4095， 如 圖 3.4.1所 示 。 注 意 ， 調(diào) 試 時(shí)仿 真 器 給 RX23T供 電 電 壓 約 3.3V， 即 為 參 考 電 壓 。 10 圖 3.4.112位 ADC功 能 設(shè) 置 如 圖 3.4.2所 示 ： 圖 3.4.2生 成 r_cg_s12ad.c r_cg_s12ad.h r_cg_s12ad_user.c文 件 ， 在 r_cg_s12ad_user.c文 件 中 斷 函 數(shù) 中 讀 取 AD值 ， 如 圖 3.4.3所 示 ：圖 3.4.3最 后 在 初 始 化 函 數(shù) 中 啟 動(dòng) 所 有 用 到 的 外 設(shè) 資 源 ， 如 圖 3.4.4所 示 ： 圖 3.4.43.5 恒 流 源 電 路 的 設(shè) 計(jì) 和 測(cè) 試恒 流 電 路 采 用 XL4501-芯 龍 (XLSEMI)進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) ， 電 路 原 理 如 圖 3.5.1所 示 ： 11 圖 3.5.1 電 路 原 理 圖由 右 上 角 公 式 即 所 需 電 壓 電 流 參 數(shù) 計(jì) 算 可 得 ， RCS為 0.1歐 時(shí) 可 使 電 流 穩(wěn) 定 在 1400mA（ RCS為 0.2歐 時(shí) 可 使 電 流 穩(wěn) 定 在 700mA） 。 由 于 電 阻 有 誤 差 ， R2采 用 1k電 阻 再 串 接 3K電位 器 進(jìn) 行 輸 出 調(diào) 節(jié) 。 XL4501芯 片 需 加 散 熱 片 ， 濾 波 電 解 電 容 和 電 感 、 MBRD1045為 貼 片 ， 注 意底 部 與 板 之 間 留 有 一 定 間 隙 以 免 短 路 。 電 路 設(shè) 計(jì) 在 LCD1602 下 面 以 節(jié) 省 空 間 ， 故 需 在 電 容 上涂 上 硅 橡 膠 以 免 和 LCD1602電 路 板 直 接 接 觸 ， 如 圖 3.5.2所 示 。 先 不 接 入 PWM。 上 電 測(cè) 試 前進(jìn) 行 電 路 短 路 斷 路 測(cè) 試 。 接 入 10.5V電 壓 ， 測(cè) 試 輸 出 電 壓 ， 調(diào) 節(jié) 電 位 器 使 輸 出 電 壓 為 6.5V,接 入 LED模 塊 ， 測(cè) 試 輸 出 電 流 ， 調(diào) 節(jié) 電 位 器 使 輸 出 電 流 為 1060mA左 右 。 圖 3.5.2 恒 流 源 實(shí) 物 圖4.模 塊 連 接 及 參 數(shù) 校 準(zhǔn)4.1 PWM 與 恒 流 源 電 路 連 接 測(cè) 試使 用 RX23T Muti-Function Timer Pulse Unit3 的 MTU0輸 出 PWM, 設(shè) 置 MTU0 為 PWMmode2 ， 選 擇 PB0即 26腳 輸 出 PWM,設(shè) 置 MTU0.TGRD參 數(shù) 使 PWM輸 出 占 空 比 為 50%， 并 用 虛 擬示 波 器 進(jìn) 行 觀 察 。 將 PWM輸 出 接 入 恒 流 電 路 控 制 端 ， RX23T和 恒 流 電 路 共 地 。 先 啟 動(dòng) 電 源 （ 電源 穩(wěn) 定 后 ） ， 檢 測(cè) 輸 出 電 壓 ， 接 入 恒 流 電 路 和 LED燈 ， 此 時(shí) 電 流 約 為 1060mA。 啟 動(dòng) RX23T,觀 察 LED亮 度 是 否 變 小 ， 測(cè) 試 輸 出 電 壓 變 化 。 確 定 PWM可 調(diào) 光 。 12 圖 4.1.1 圖 4.2.24.2 按 鍵 控 制 功 能 測(cè) 試在 按 鍵 中 斷 函 數(shù) 中 改 變 MTU0.TGRD寄 存 器 的 值 ， 從 而 改 變 PWM占 空 比 ， 測(cè) 試 按 鍵 是 否 有調(diào) 光 功 能 。4.3 ADC 電 路 與 電 流 檢 測(cè) 電 路 連 接 測(cè) 試將 電 流 檢 測(cè) 電 阻 RCS電 位 輸 入 RX23T ADC接 口 ， 改 變 PWM,獲 取 AD_Value的 實(shí) 際 范 圍 ，對(duì) AD_Value數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 濾 波 處 理 。 顯 示 在 TestValue左 側(cè) 。4.4 電 流 輸 出 顯 示 與 恒 流 源 電 流 輸 出 校 準(zhǔn) 輸 出 不 同 PWM， 同 時(shí) 測(cè) 試 實(shí) 際 的 輸 出 電 流 ， 將 RX23T獲 取 的 AD_Value進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 處 理 ， 使動(dòng) 態(tài) 檢 測(cè) 時(shí) 輸 出 顯 示 電 流 TestValue和 電 表 測(cè) 得 實(shí) 際 電 流 值 盡 量 接 近 。5. PID 控 制 程 序 的 設(shè) 計(jì)由 于 電 源 穩(wěn) 定 性 、 LED溫 度 及 散 熱 、 檢 測(cè) 誤 差 、 輸 出 誤 差 的 影 響 以 及 PWM和 電 流 的 非 線性 關(guān) 系 等 原 因 ， 需 要 加 入 PID進(jìn) 行 控 制 ， 以 盡 量 降 低 偏 差 、 保 護(hù) 輸 出 和 使 能 調(diào) 節(jié) 。 PID控 制文 件 包 括 ： （ PID.h） 、 （ PID.c） 、 （ math.h） 、 （ math.c） 、 （ filter.h） 、 （ filter.c） 、（ control.h） 、 （ control.c） 等 文 件 ， 一 下 介 紹 PID相 關(guān) 程 序 控 制 過(guò) 程 。1.主 函 數(shù) 中 通 過(guò) 函 數(shù) PID_Set(7.5, 3.3, 0.2); 設(shè) 置 和 傳 遞 輸 入 的 單 環(huán) PID控 制 參 數(shù) ，在 PID.c中 完 成 ， 如 圖 5.1所 示 ： 圖 5.12. 在 分 頻 處 理 函 數(shù) 的 100Hz中 添 加 eTi_Ctrl_Keep();即 一 秒 進(jìn) 行 100次 控 制 運(yùn) 算 。 在control.c中 完 成 ， 如 圖 5.2所 示 ： 13 圖 5.2其 中 ， 獲 取 輸 入 輸 出 的 誤 差 ， 通 過(guò) eTi_LIMIT(alt_err,-err_alt_limit,err_alt_limit)函 數(shù) 進(jìn) 行 誤 差 限 幅 。 通 過(guò) 函 數(shù) eTi_PID_Get_PID(kP_alt, kI_alt, kD_alt, alt_err,獲 取 PID運(yùn) 算 結(jié) 果 ， 函 數(shù) 在 PID.c中 進(jìn) 行 定 義 。 如 圖 5.3所 示 ：圖 5.3其 中 eTi_PID_Get_P(kp, err); eTi_PID_Get_I(ki, err, inte, imax, dt);eTi_PID_Get_D(kd, err, err_last, deri, deri_last, dt); 定 義 如 圖 5.4所 示 ： 圖 5.4PID參 數(shù) 調(diào) 整 順 序 為 ， 先 調(diào) 整 P,再 調(diào) 整 I,最 后 添 加 D。 通 過(guò) 虛 擬 示 波 器 查 看 輸 出 波 形 。輸 出 結(jié) 果 如 圖 5.5 圖 5.6所 示 ： 14 圖 5.5 440m A 控 制 電 流 圖 5.6 1060m A 控 制 電 流6. 經(jīng) 驗(yàn) 體 會(huì)此 次 綜 合 設(shè) 計(jì) 采 用 RX233T做 主 控 、 XL4501做 恒 流 電 路 、 LCD1602做 顯 示 屏 搭 建 硬 件 系 統(tǒng) 。采 用 PID數(shù) 字 算 法 、 PWM輸 出 控 制 LED電 流 。遇 到 的 問(wèn) 題 和 解 決 方 法 ：1. AD采 集 數(shù) 據(jù) 波 動(dòng) 較 大 ， 硬 件 上 在 輸 出 端 并 上 10V以 上 大 電 容 進(jìn) 行 穩(wěn) 壓 濾 波 ， 程 序 上對(duì) 讀 取 的 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 濾 波 算 法 和 每 2000組 數(shù) 據(jù) 取 均 值 運(yùn) 算 ；2. LCD顯 示 不 穩(wěn) 定 ， 出 現(xiàn) 錯(cuò) 位 和 缺 位 ， 降 低 顯 示 數(shù) 據(jù) 的 更 新 頻 率 ， 提 高 顯 示 頻 率 ， 降 低AD轉(zhuǎn) 換 優(yōu) 先 級(jí) 和 提 高 系 統(tǒng) 分 頻 行 程 的 優(yōu) 先 級(jí) ；3. LED發(fā) 燙 ， 采 用 大 鋁 板 散 熱 ， 用 導(dǎo) 熱 硅 脂 和 硅 橡 膠 封 裝 ；4. 輸 出 電 流 較 大 ， 大 電 流 線 路 采 用 0.5的 漆 包 線 ， 而 信 號(hào) 線 多 采 用 0.25漆 包 線 。. 參 考 文 獻(xiàn)1 趙 鵬 , 畢 立 恒 . 電 鍍 電 流 參 數(shù) 的 節(jié) 能 PID控 制 方 法 J. 電 鍍 與 精 飾 , 2016, 38(7):23-27.2 田 傳 軍 , 張 希 艷 , 鄒 軍 ,等 . 溫 度 對(duì) 大 功 率 LED照 明 系 統(tǒng) 光 電 參 數(shù) 的 影 響 J. 發(fā) 光 學(xué) 報(bào) , 2010,31(1):96-100.3 張 奇 輝 . 大 功 率 LED照 明 系 統(tǒng) 光 學(xué) 設(shè) 計(jì) 方 法 研 究 D. 華 南 理 工 大 學(xué) , 2010.4 高 炎 華 . Led照 明 控 制 系 統(tǒng) :, CN 103108450 AP. 2013.5 黃 丹 , 羅 文 廣 , 陳 文 輝 ,等 . LED照 明 閉 環(huán) 控 制 實(shí) 驗(yàn) 系 統(tǒng) 研 究 J. 實(shí) 驗(yàn) 技 術(shù) 與 管 理 , 2016,33(8):82-86. 6 羅 靜 華 . 大 功 率 LED智 能 化 照 明 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) J. 單 片 機(jī) 與 嵌 入 式 系 統(tǒng) 應(yīng) 用 , 2010(1):50-52.7 張 鵬 . LED舞 臺(tái) 照 明 燈 嵌 入 式 控 制 系 統(tǒng) 優(yōu) 化 設(shè) 計(jì) 探 討 J. 電 子 世 界 , 2016(14):142-142.8 緱 新 科 , 王 娟 . 基 于 單 片 機(jī) 的 LED室 內(nèi) 照 明 控 制 系 統(tǒng) J. 工 業(yè) 儀 表 與 自 動(dòng) 化 裝 置 , 2013(1):36-38.9 馮 建 功 . 基 于 單 片 機(jī) 的 LED智 能 照 明 驅(qū) 動(dòng) 及 控 制 系 統(tǒng) D. 北 京 交 通 大 學(xué) , 2012.