基于Proteus的51单片机的动态仿真

2.5　燃料与风量调节的煤质自动校正

燃料调节可采用变PID参数的方法。变参数目的是使调节系统闭环对象在负荷和煤质变化中基本保持一致,以克服不同负荷段煤质变化的扰动。燃料调节P、I、D参数可以用下式来自动改变:

(17)K=f1(FH)・f2(MZ)

(18)T2=f3(FH)・f4(MZ)

(19)TD=f5(FH)・f6(MZ)

式中,K、TI、TD—分别为PID调节器的比例系数、积分时间、微分时间;FH为锅炉负荷;f1～f6—多段折线函数。其中FH定义为:

′[1]

(20)FH=K1・P1+Cb・PD

式中,K1・P1代表热量信号,若忽略机组在不同负荷段发电效率的影响,可衡定比例地代表锅炉负荷(MW);Cb—锅炉蓄热系数(MW﹒s/MPa);PD’—汽包压力变化率(MPa/s)。

(21)FPAP=f7(M)

(22)FPAF=f8(M)

在式(21)的一次风压设定值、式(22)的一次风量设定值中,直接采用标煤消耗量形成风压、风量设定值,主要是考虑在煤粉炉中一次风的主要作用是送粉,这样可保证粉量与风量的匹配,并可使煤量改变后,一次风量值能快速改变送入炉膛的煤量值,改善了燃料调节的滞后性;总风量设定值可用式(23)表示,煤量指令同煤质的乘积代表折算为标准煤质的煤量指令,或煤量经延时折算进入炉内的煤量,两者经大选形成总风量指令。(23)FTAF=f9[MAX(MZ・DM,MZ・DELAY(M)]式中,FPAP、FPAF、FTAF分别为一次风压、一次风量、总风量自动设定值;f7～f9为多段折线函数;M为锅炉总给煤量;DM为锅炉煤量指令;MAX为大选处理单元;DELAY(M)为煤量的延时处理单元。

MZ=

Qar,net,p(16)

□经验交流□412MW/min,负荷动态偏差为[2.6,-4.4]MW,负荷稳态偏差

为[1.7,-0.3]MW,AGC响应迟延时间为10秒,主汽压力的动态偏差为[0.6,-0.5]MPa,稳态偏差为[0.2,2012]MPa。

图2　AGC试验时带煤质自适应的协调控制调节曲线

4　结束语

本文研究了一种基于CEMS系统的的煤质分析及自适应新方法,为目前普遍存在煤质差的电网机组实现AGC控制提供了一条途径,并经试验运行取得了理想成果。□

参考文献

[1]刘友宽,刘伟.DEB协调控制系统模拟试验及应用[J].云南

电力技术,2004,32(1):27230.[2]叶江明.电厂锅炉原理及设备[M].北京:中国电力出版社,

2004:16217.

[3]李海清,黄志尧.软测量技术原理及应用[M].北京:化学工

业出版社,2000:60263.

[4]胡达,闻海鹏,范仲元.具有中间粉仓制锅炉的入炉煤量计算

[J].江苏电机工程,2002,21(5):10212.

[5]范仲元.在线计算锅炉入炉煤量的计算流程框[J].江苏电机

工程,2003,22(3):25226.

[6]李智,蔡九菊,郭宏.基于神经网络的电站锅炉飞会含碳量软

测量系统[J].节能技术,2004,22(126):627.

[7]谢克昌.煤的结构与反应性[M].北京:科学出版社,2002:

89292.

[8]陈文敏.煤的发热量和计算公式[M].北京:煤炭工业出版

社,1989:54256.

3　应用举例

图2为在AGC试验时的滑压降负荷协调控制调节参数记

录趋势。图中的煤质从试验前的0.55改变为试验后的0.48,相对煤质变化了7.0%。从记录的数据分析得到:负荷变化从250MW降至205MW,负荷变动量为45MW,机组的AGC负荷变化率设定值为4.5MW/min,实际平均负荷变化率为

作者简介:王磊(19832),男,硕士研究生,研究方向:先进控制理论及应用;刘友宽,男,高级工程师,研究方向:电厂热工控制;吕丽霞,女,副教授,研究方向:复杂系统的建模与仿真;景超,男,硕士研究生,研究方向:工业过程自动化。收稿日期:2008212212(8599)

文章编号:167121041(2009)0320091203

基于Proteus的51单片机的动态仿真

王玉叶

(安徽职业技术学院,合肥230051)

摘要:Proteus是一款功能强大的EDA软件。其中配备了丰富的仿真

元件库,其在对电子设备的动态仿真方面是其他仿真软件所不能比拟的;丰富的虚拟仪表箱也为仿真测试提供了方便。本文以89C51单片机为例具体分析了Proteus在对微处理器软、硬件仿真方面的独到之处,并通过实例展示了其广阔的应用前景。关键词:单片机;元件库;实时;动态;仿真中图分类号:TP36　　文献标识码:B

computersbyproteus

WANGYu2ye

(AnhuiVocationalandTechnicalCollege,Hefei230051,China)Abstract:ProteusisakindofpowerfulEDAsimulationsoftware.The

largedevicelibraryandthedynamicperipheralsarethespecialad2vantageofthissoftware.Thevirtualinstrumentbringsgreatconven2iencetothesimulationprocess.ThisarticletakesthesimulationofMCUof89C51asanexample,analyzestheuniquefunctionofPro2

Ondynamicsimulationof51simple2chip

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EIC　Vo.l16　2009　No.3　　91

□经验交流□teusinthesimulatingofmicroprocessorandshowsitsapplicationinvariousfields.

Keywords:MCU;component2library;real2time;dynamic;simulation

仪器仪表用户系统软件的开发与编译;三是系统的综合仿真。具体流程是:

首先利用Proteus绘制系统硬件原理图;然后利用51系列编译器(如Keil等)进行系统软件设计并生成目标代码(3.hex格式),Keil软件支持C和汇编两种语言形式,是目前和Proteus使用较多的配套软件;在仿真时,只要对原理图中的微处理器芯片指定了经过Keil软件编译过的目标程序的路径,就可以进行系统的实时动态仿真。另一点值得一提的是:实时仿真运行的过程中,系统每个网络引脚会实时呈现高低电平变化信息,这样有助于开发人员直观的看到每个管脚的电平变化,从而对系统的软硬件性能做出最基本的判断,优化了单片机开发流程。

2.2　Proteus在单片机仿真方面的优势

针对于51系列单片机的仿真软件目前有很多种。常用的有Proteust和AVRStudio等。AVRStudio和Proteus都属于代码级的仿真软件,代码级仿真完全在计算机上完成,不需要硬件的参与,主要用于查看代码的执行过程和参数变化。

AVRStudi包括AVRAssembler编译器和AVRStudio调试功能。对于内部的定时中断也可以较好的仿真,使实验者清楚了解中断对于整个程序流程的影响。但是对于外部中断和输入捕获等需要动态外设配合的功能,AVRStudio就显得无能为力了。同时该软件对于观察波形信息是很不直观的。

Proteus软件具有强大的多窗口、多文件的编辑器、微控制器的集成开发环境、一系列的集成开发工具、图形界面调试器、混合模式的模拟及数字电路仿真器、代码质量检查器等等。硬件和应用软件能进行并发仿真。最主要的一点是它可以以单片机为核心仿真出包括模拟元器件在内的一些动态外设(按键,LED,液晶显示器等),具有图形显示和波形显示的功能。Proteus在完整的系统仿真方面是其他单片机仿真软件所不能独立完成的。这时,Proteus为我们提供的不仅仅是一个单片机的仿真环境,只要我们能充分的利用Proteus提供的实验器件就可以完成一个具有相当集成性的单片机实验室的功能。2.3　Proteus仿真实例分析

单片机、矩阵键盘和字符型液晶的组合是单片机应用领域最常用的典型系统,是很多最小系统板的核心部分。在开发实际的单片机系统时,“人机对话”部分主要靠这个系统来实现。图1是一个用89C51实现的计算器系统,包含了典型的输入/输出设备。

0　引言

Proteus软件是由英国Labcenterelectronics公司开发。Proteus主要由两大模块构成:Ares和Isis。前者主要用于印刷电路板(PCB)的设计及其电路仿真,后者主要用于原理图的设计并仿真。Proteus针对微处理器的仿真方面,不仅可以进行硬件仿真,甚至可以进行软件仿真,即Proteus可直接在基于原理图的虚拟原型上编程,并实现软件代码级的调试,同时配合虚拟仪表如示波器、逻辑分析仪等进行测量和检验。新近推出的7.4版本主要以元件形状为特征的自动布线功能,使得Proteus的制板功能超过了Protel,从而使Proteus的应用范围有了进一步的扩大。

1　仿真原理

单从仿真角度来看,Proteus除具有基本仿真功能之外。还具有两个独特之处:一是对动态元件的实时仿真,即“人机交互”的仿真;二是虚拟仪表箱的功能,能对电路及各元器件参数进行实时测量,增加了系统真实性。1.1　实时动态仿真

与多数仿真软件相似,Proteus有着数量庞大的元件库。系统集成了大量模拟和数字电路中常用spice模型以及各种动态元件,且带有封装,更便于用户制板。除了有丰富的库元件供用户使用外,能对可编程器件加载程序以进行软件调试,从而实现系统的动态仿真。

比其它仿真软件的优势在于:Proteus支持微处理器的仿真,这些仿真的实现是基于Labcenter公司提出的虚拟系统模型(VSM)的理念。对动态外设的支持是Proteus区别于其他仿真软件最本质的特征。Proteus为用户提供了一个实时交互的环境,在仿真的过程中,微处理器也可对该输入信号做出实时响应,并进行相应的程序处理且把处理结果送至输出终端。整个过程与真实的硬件调试是极其相似,而动态外设支持下的实时输入和输出也为开发者呈现了一个最接近现实的调试系统。1.2　虚拟仪表箱

Proteus的虚拟仪表箱提供了电路测试中的常用工具和仪器,主要用于在实时仿真同时的电路参数观测,测量结果随仿真动态变化而变化,可以满足实物电路的一般特性测量及分析要求,大大节约了开发成本。

2　单片机系统仿真的应用

基于VSM的理论,Proteus可以对很多常用的微处理器进行系统仿真,它支持多种型号的微处理器、微控制器,只要对它们加载了程序,即可进行实时动态仿真。2.1　Proteus对89C51单片机的仿真

对于Atmel公司的51系列单片机而言,Proteus支持的型号非常全面。下面以89C51为例介绍Proteus支持的仿真功能。

Proteus中元件库中可以直接调出89C51处理器。其对单片机系统可进行仿真的功能有:支持所有的I/O操作,内部的定时器、计数器的模拟(包括输入捕获、输出比较、PWM模式),看门狗定时器,串行UART接口,主、从模式串行SPI接口,支持内置ADC,支持Atmel的TWI(TwoWireInterface)通信方式,存贮器方面支持外部SRAM扩展以及内置EEPROM的模拟,支持多个微控制器的协同工作等。

仿真时要做好三步操作:一是系统硬件电路的设计;二是　92　EIC　Vo.l16　2009　No.3图1　89C51计算器仿真

该系统主要由89C51、字符型液晶显示屏(LCD)、434矩

阵键盘、地址锁存器74LS373、8KB的随机存储器6264及相应驱动电路组成。

单片机89C51是这个系统的核心,可以直接下载由Keil等编译软件事先编译好的HEX文件,下载成功后点击运行按钮,即可运行实时动态仿真,用户可以通过鼠标点击仿真键盘,模拟实际计算器实施数据运算功能,如图1所示。这也正是

欢迎光临本刊网站http://www.eic.com.cn

仪器仪表用户Proteus实时动态仿真的神奇之所在。

□经验交流□[M],北京:电子工业出版社,2008:80287

[2]温圣军.80C51原始IP核内部RAM的扩展方案[J].单片机

与嵌入式系统应用,2008,2(2):13217.[3]梅灿华.单片微计算机原理及应用[M].合肥:合肥工业大学出版社,2006:6210.

[4]无由Proteus仿真教程[EB/OL].http://www.pic16.com/jia2

oliu/indes_2.html,2008208216.

[5]程立功.单片机原理及应用[M].西安:电子科技大学出版

社,2006:1002106.

[6]冯文旭.单片机应用技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,

2003:992103.

[7]张志良.单片机原理与控制技术[M].北京:机械工业出版

社,2002:70275.

3　结束语

Proteus用于微处理器的仿真开发只是其强大功能中的一

部分,利用Proteus还可进行电工技术、模拟电子技术、数字电子技术等方面的仿真开发。此外,在Proteus中除了能进行系统原理图设计与仿真之外,还可进行印刷电路板的设计与开发。可以说该软件是集计算机辅助制造(CAM)与电子辅助设计(EDA)于一体的多功能电子设计软件。同时,Proteus还可以与Keil进行软件整合,即用户可以通过一定设置把Keil中的程序直接在Proteus中仿真出来,所以,Proteus及Keil的结合也为从事单片机开发及单片机虚拟实验室的建设的人员提供了一条方便、快捷、节约成本的新思路。□

参考文献

[1]徐爱钧.单片机原理实用教程———基于Proteus虚拟仿真

作者简介:王玉叶(19732),女,讲师,安徽职业技术学院教师,主要研究

方向:制冷技术及DSP技术。收稿日期:2008212205(8608)

文章编号:167121041(2009)0320093202

适用于光照不均匀图像的边缘检测算法

杨　赟,周　进

(中国科学院光电技术研究所,成都610209)摘要:首先利用图像梯度方向特征改进Canny算法,使之更适合连续边缘的检测。然后将其与基于侧抑制原理的图像增强算法结合,设计了一种新的适用于噪声背景下光照不均匀图像的边缘检测算法。算法实验结果表明该边缘检测算法能有效提取光照不均匀图像中的连续边缘。

关键词:边缘检测;光照不均匀;图像增强中图分类号:TP391.41　　文献标识码:B

声,使得这些方法的边缘检测结果受噪声干扰非常大。

为有效提取光照不均匀图像中的目标边缘,首先对Canny算法进行改进,使之更适合于连续边缘的提取,然后将Takashi

[6]

Sakamoto提出的图像增强算法与改进的Canny算法结合,得到新的边缘检测算法。实验证明该算法可以有效检测光照不均匀图像中的目标连续边缘。

Anedgedetectionmethodinsensitiveto

lightvarianceinimage

YANGYun,ZHOUJin

(InstituteofOpticsandElectronics,CAS,Chengdu100044,China)Abstract:Anewedgedetectionalgorithmisproposedtoextracted2

gesoutofnon2uniformweakilluminatedimages.First,improvetheCannyalgorithmusingthedirectionofthegradient,makingitmorecapableofdetectingcontinuousedges.Thencombineitwiththeim2ageenhancingmethodbasedonlateralinhibitionmechanism.Realimageexperimentshowsthatthisedgedetectionmethodcanextractcontinuousedgesfromno2uniformilluminatedimageseffectively.Keywords:edgedetection;non2uniformilluminated;hancement

imageen2

1　基于侧抑制原理的图像增强

T.Sakamoto和T.Kato提出了一种基于侧抑制原理的视

[7]

觉模型。根据其模型,可以设计图像增强算法。设某像素N及其周围8邻域像素(N1,N2,…,N8)。N的灰度值为V,其8邻域像素的灰度值为(V1,V2,…,V8),增强后N的灰度值为Vo。根据侧抑制原理,Vo可以表示为:

V-VL+δposi

(1)Vo=log

VU-V+δnega

δ式中,VU、VL分别指的是图像灰度值的上下限,δposi、nega分

别定义如下:

δposi=r(V1,V2,…,V8,VL)=α∑(Vi-VL)+β

ii

(2)

δnega=r(V1,V2,…,V8,VU)=α∑(VU-Vi)+β(3)β为常数。式中,α、根据上述方法对图像进行处理,可以有效增强图像中的弱照明区域。

0　引言

边缘检测在图像处理系统中非常重要。但在现实图像中,由于噪声和不均匀的照明条件的影响,目标与背景间的灰度差在整个图像中是变化的,完整的边缘检测往往非常困难。近几年,适用于不均匀照明图像的边缘检测方法不断出现。

[1]

Gyu2DongLee等人提出了一种利用局部方差极值的边缘检测算法并成功应用于现实场景中的车牌检测。曹万鹏[2]等人提出了一种基于小波变换的照明无关边缘检测算法并应用于实际图像。TakashiSakamoto[325]等人提出了一种基于人类视觉原理的图像边缘检测算法,可以增强低照明区域的边缘。相对于传统的边缘检测方法,这些方法可以更好地从光照不均匀图像中提取边缘。但是由于在增强边缘的同时加强了噪欢迎订阅欢迎撰稿欢迎发布产品广告信息

2　改进的Canny算法

在现有的边缘检测算法中Canny算法是一种较好的方法,它具有检测精度高,抗噪声性能强的优点。其基本算法流程如图1。

图1　Canny算法流程图

图像中的像素点除了具有梯度幅值信息外,还具有梯度方向信息,而且边缘点的梯度方向一般指向边缘的法线方向,孤立的噪声点则通常没有特定的梯度方向。根据两者在梯度方向特性上的差异,可以有效区分边缘点和噪声点。根据上述

EIC　Vo.l16　2009　No.3　　93