摘要：本系统使用PC机中的Simulink控制模型作为上位机控制器，采用STC8单片机作为下位机工控板，通过串口实现Simulink与单片机间的通讯，实现了一维运动系统的控制。系统利用单片机通过ADC采样得到运动距离传感器上感应的小球运动位置信息后，通过串口发送给上位机。上位机Simulink控制模型根据小球的位置变化，用PID算法计算并返回PWM的占空比，单片机根据PWM信号控制舵机运动，实现对小球运动位置的闭环控制。系统控制参数的改变及实时信息都在Simulink交互界面中输入和显示。

本系统具有结构简单，调节迅速的特点，结合Simulink的工具模块使PID参数的调试变得简单易行。通过测试，已经实现对小球运动的控制，并且性能稳定。

关键字：Simulink　 STC8单片机  PID   

目录

摘要

Abstract

1.绪论-5

1.1 课题的研究内容及意义-5

1.2 MATLAB软件概述-5

1.3 Simulink简介-6

1.3.1 Simulink基本概念-6

1.3.2 Simulink模型的主要特点-7

1.4 MG995舵机简介-9

1.5 PID算法简介-10

1.5.1 PID算法原理-10

1.5.2 PID数学模型-11

1.5.3 PID 参数及其校正方法-12

2. 一维运动控制系统的系统组成及原理-14

2.1 一维运动控制系统的系统组成-14

2.2 一维运动控制系统的工作原理-14

3.下位机设计-16

3.1 STC8单片机简介-16

3.1.1内核-16

3.1.2 FLASH 和 SRAM-16

3.1.3 中断源-16

3.1.4 数字外设-16

3.1.5 模拟外设-17

3.2 STC8单片机程序设计思路及流程-20

3.2.1完成各个模块的程序编写-20

3.2.2下位机程序联调-21

4.上位机Simulink模型设计-23

4.1 Simulink模型设计流程-23

4.2 Simulink主要使用模块-24

4.2.1 S-Function 系统函数模块-24

4.2.2 串口模块-25

4.2.3 ang_pid自定义模块-25

4.3 S-Function模块的使用-26

4.3.1 S-Function模块简介-26

4.3.2 S-Function 的用法-27

5. 系统调试-30

5.1 STC8与Simulink串口传输的功能测试-30

5.2 STC8采样值由MATLAB处理并返回的功能测试-30

5.3 STC8与Simulink的系统功能联调测试-30

6. 总结分析-32

致谢-33

参考文献-34

附录-35