4.2 3字节浮点数转换为定点整数
子程序的转换结果将采用补码表示。其转换数值范围：-32768～32767，入口条件和出口条件如下：
入口条件：ACCBHI、ACCBLO、EXPB
出口条件：ACCBHI、ACCBLO
以下为子程序的清单。由于程序所需调用的子程序和所需通用寄存器单元地址和定点数转换为浮点数子程序相同，在此省略。使用时，将前面介绍的子程序拷入此处即可。
FtoD CLRF SIGN ；清结果符号寄存器
MOVF ACCBHI，0
BTFSS ACCBHI，7 ；被转换数是否为负？
GOTO D1
BSF SIGN，7 ；是，SIGN.7置1
CALL NEG_B ；被转换数取补
D1 BTFSS EXPB，7 ；被转换数为正，再判阶码为负否？
GOTO D2
CLRF ACCBHI ；为负，被转换数小于1，无法用定点数表示
CLRF ACCBLO
RETLW 0
D2 MOVLW .16 ；被转换数阶码减16（十进制数）
SUBWF EXPB，0
BTFSS STATUS，C ；阶码小于16？
GOTO D3
MOVLW 0XFF ；阶码大于等于16，置ACCB为最大，返回
MOVWF ACCBHI
MOVWF ACCBLO
RETLW 01
D3 CALL FTOW3 ；调用子程序将浮点数转换为定点数
BTFSC SIGN，7 ；定点数为负？
CALL NEG_B ；是，取补
RETLW 0 ；否，返回
；****************************************
FTOW3 MOVLW .15 ；EXPB=15（十进制数）？
SUBWF EXPB，0
BTFSC STA TUS，Z
RETLW 0 ；是，返回
BCF STATUS，C ；否，ACCB继续右移，EXPB加1
RRF ACCBHI
RRF ACCBLO
INCF EXPB
GOTO FTOW3 ；重新判断EXPB=15？
【校验举例1】 19531（十进制）
化为十六进制数：4C4B0FH
结果：4C4BH
【校验举例2】 2622（十进制）
化为十六进制数：51F00CH
结果：0A3EH
【例程】
MAIN MOVLW 0X4B ；被转换数4C4BH送ACCB
MOVWF ACCBLO
MOVLW 0X4C
MOVWF ACCBHI
MOVLW 0X0F
MOVWF EXPB
CALL FtoD ；调用定点数至浮点数转换子程序
END
5 码制转换程序设计
5.1 双字节定点数至5位BCD码转换程序
入口条件：ACCBHI、ACCBLO
出口条件：ACCCHI低半字节、ACCCLO、ACCDHI
以下为双字节定点数至5位BCD码转换程序清单。
LIST p=16f877
INCLUDE p16f877.inc
ACCBLO EQU 23 ；存放被转换的双字节整数低8位 ACCBHI EQU 24 ；存放被转换的双字节整数高8位
ACCCLO EQU 26 ；存放5位BCD码
ACCCHI EQU 27
ACCDLO EQU 28
ACCDHI EQU 29
TEMP EQU 2A ；临时寄存器
SIGN EQU 2B ；被转换数符号寄存器
ORG 0X0000
START GOTO MAIN
ORG 0X0100
；**********双字节数至BCD码子程序************
BtoBCD CLRF SIGN ；初始化符号寄存器
BTFSS ACCBHI，7 ；被转换数为负？
GOTO LOOP1 ；否，转BtoBCD
BSF SIGN，7 ；是，存符号
CALL NEG_B ；ACCB取补
LOOP1 BCF STA TUS，C ；清进位位
MOVLW .16 ；移位计数器赋初值
MOVWF COUNT
CLRF ACCCHI ；初始化出口寄存器
CLRF ACCCLO
CLRF ACCDHI
LOOP16 RLF ACCBLO ；ACCB左移一位至出口寄存器 RLF ACCBHI
RLF ACCDHI
RLF ACCCLO
RLF ACCCHI
DECFSZ COUNT ；移位计数器＝0？
GOTO ADJDEC ；否，转ADJDEC
RETLW 0 ；是，返回
ADJDEC MOVLW ACCDHI ；指针指向ACCDHI
MOVWF FSR
CALL ADJBCD ；调用BCD码校正子程序
MOVLW ACCCLO ；指针指向ACCCLO
MOVWF FSR
CALL ADJBCD ；调用BCD码校正子程序
MOVLW ACCCHI ；指针指向ACCCHI
MOVWF FSR
CALL ADJBCD ；调用BCD码校正子程序
GOTO LOOP16 ；ACCB重新左移
；************* BCD码校正子程序**************
ADJBCD MOVLW 00X03 ；LSD＋3>7？
ADDWF INDF，0
MOVWF TEMP
BTFSC TEMP，3
MOVWF INDF ；是，LSD＝LSD＋3
MOVLW 0X30 ；否，MSD＋3>7？
ADDWF INDF，0
MOVWF TEMP
BTFSC TEMP，7
MOVWF INDF ；是，MSD=MSD＋3
RETLW 0 ；返回
【校验举例1】 -23808（十进制）
化为十六进制数：A300
结果：023808（BCD），SIGN=80
【校验举例2】 12306（十进制）
化为十六进制数： 3012
结果：012306（BCD），SIGN=00
【例程】
MAIN MOVLW 0X00 ；双字节整数送ACCB
MOVWF ACCBLO
MOVLW 0XA3
MOVWF ACCBHI
CALL BtoBCD ；调子程序，将二进制数转换成BCD码
END
5.2 3字节浮点数至5位压缩BCD码转换程序
图2.6 浮点数至5位压缩BCD码转换程序
程序通过3个步骤将一个3字节浮点数转换成5位压缩BCD码（压缩BCD码是指将两个BCD码分别存
放在一个8位字节的高半字节和低半字节中）。首先，判断浮点数的符号，如果是负数，存符号位，并将之取补。其次，调用浮点数乘法或除法子程序，对浮点数进行连续的乘以10或除以10的操作，把浮点的阶码控制在+12≤EXPB<+16之间，即使得浮点数转换成定点数后，数值在4095（FFFH）和32767（7FFFH）之间。再次，调用浮点数至定点数子程序，将浮点数转换成双字节定点数。最后，调用定点数至BCD码子程序，将双字节无符号数转换成5位压缩BCD码，从而完成浮点数至压缩BCD码的转换。此外，乘以10或除以10的次数可以用来确定小数点的位置。在子程序中，乘以10或除以10的次数分别存在C_MUL和C_DIV单元中，但二者不可能同时大于0（二者不可能同时小于0，但可以同时等于0）。其中，当C_MUL>0时（此时，C_DIV必然等于0），表示小数点从BCD码的最后往前移动C_MUL位；当C_DIV>0时（此时，C_MUL必为0），表示小数点由BCD码的最后往后移动C_DIV位。转换后的BCD码的符号存于FPOL单元的第7位。
在该子程序中要调用大量的子程序，如浮点数乘法子程序、浮点数除法子程序、浮点数至定点数转换子程序和定点数至BCD码转换子程序等。在此由于篇幅的原因都予以省略，需要这些子程序的读者，请参阅前面相关章节。
浮点数至压缩BCD码转换程序的入口条件和出口条件如下：
入口条件：ACCBHI、ACCBLO、EXPB
出口条件：5位压缩BCD码存于ACCCHI低半字节、ACCCLO和ACCDHI中，符号保存于FPOL寄存器的第7位，小数点位置存于C_MUL和C_DIV中。
以下为本子程序的程序清单。
LIST p=16f877
INCLUDE p16f877.inc
ACCALO EQU 20 ；临时寄存器
ACCAHI EQU 21
EXPA EQU 22 ；临时寄存器
ACCBLO EQU 23 ；存放被转换浮点数尾数
ACCBHI EQU 24
EXPB EQU 25 ；存放被转换浮点数阶码
ACCCLO EQU 26 ；临时寄存器
ACCCHI EQU 27 ；临时寄存器
ACCDLO EQU 28 ；临时寄存器
ACCDHI EQU 29 ；临时寄存器
TEMP EQU 2A ；临时寄存器
TEMP1 EQU 30 ；临时寄存器
TIMES EQU 31 ；临时寄存器
SIGN EQU 2B ；临时寄存器
COUNT EQU 2F ；临时寄存器
C_MUL EQU 2C ；存放小数点位置
C_DIV EQU 2D ；存放小数点位置
FPOL EQU 2E ；存放被转换数的符号
ORG 0X0000
START GOTO MAIN
ORG 0X0100
；*************浮点数到BCD码子程序****************
FtoBCD CLRF C_MUL ；清小数点位数寄存器
CLRF C_DIV
CLRF ACCAHI ；求取结果符号，存于FPOL.7
CALL S_SIGN
MOVF SIGN ，0
MOVWF FPOL
MOVLW 50 ；ACCA赋初值，ACCA=10（十进制）
MOVWF ACCAHI
CLRF ACCALO
MOVLW 04
MOVWF EXPA
MUl5 BTFSS EXPB，7 ；阶码EXPB<0？
GOTO MUl2 ；否，转MU12
MUl1 CALL F_mpy ；是，ACCA×10
INCF C_MUL ；小数点左移寄存器加1
GOTO MUl5 ；重新判断阶码是否小于零
MUl2 MOVLW .12 ；阶码EXPB<12？
SUBWF EXPB，0
BTFSC STA TUS，C
GOTO MUl4 ；否，转MU14
MUl3 CALL F_mpy ；是，ACCA×10
INCF C_MUL ；小数点左移寄存器加1
GOTO MUL2 ；重判阶码值
MUl4 MOVLW .16 ；阶码EXPB>16？
SUBWF EXPB，0
BTFSS STA TUS，C
GOTO NEXT ；否，表示阶码12≤EXPB<16，求取BCD码值DIV1 CALL FDIV ；是，EXPB÷10
INCF C_DIV ；小数点右移寄存器加1
GOTO MUl4 ；重新判断阶码值
NEXT CALL FTOW3 ；调子程序，将浮点数转换为定点数
CALL BtoBCD ；调双字节数到BCD码子程序，求BCD码 MOVF ACCCHI ；ACCCHI=0？
BTFSS STATUS，Z
RETLW 0 ；否，返回
MOVLW 04 ；是，结果左移4次，保证ACCCHI不为零 MOVWF TIMES
BCF STATUS，C
MUl6 RLF ACCDHI
RLF ACCCLO
RLF ACCCHI
DECFSZ TIMES
GOTO MUl6
MOVF C_DIV ；C_DIV=0？
BTFSC STA TUS，Z
GOTO TEMUL ；是，转判断C_MUL
DECF C_DIV ；否，小数点右移寄存器减1
RETLW 0
TEMUL INCF C_MUL ；小数点左移寄存器加1
RETLW 0
【校验举例1】 -5.8125（十进制）
化为浮点数：A30003
结果：058120（BCD），C_MUL=4，C_DIV=0，FPOL=A3
【校验举例2】 0.00048881（十进制）
化为浮点数：4012F6
结果：048870（BCD），C_MUL=08，C_DIV=0，FPOL=40
【例程】
MAIN MOVLW 0X00 ；将被转换数的尾数赋给ACCB
MOVWF ACCBLO
MOVLW 0XA3
MOVWF ACCBHI
MOVLW 0X03 ；将被转换数的阶码赋给EXPB
MOVWF EXPB
CALL FtoBCD ；调用子程序开始转换
END
6 定点数开方子程序
从数值计算方法可知，方程G（X）=0可以由牛顿迭代法来求解。牛顿迭代法的一个重要应用就是开平方，就是通过对以下方程求解得到M的平方根：
函数G（X）在X0点用一阶泰勒级数展开可得：
如果Y是方程G（X）=0的根，那么G（Y）=0，即：
忽略高阶项，而只取前两项，就可以得到根Y的近似值，即
把此方程写成离散形式的迭代方程为：
又因为：，所以，代入迭代方程可得：
这里M的平方根初值取M/2。如果在此之前知道M的平方根的范围，则可以取一个比M/2更好的初值开始迭代，可以减少迭代的次数。
如果被开方数是定点数格式，代入的迭代初值也是定点数格式，并且用定点除法（定点数的除2操作可以由右移一位得到）和定点加法进行迭代运算，则就是定点数开方。
定点数开方只能得到结果的整数部分，如代入FFFFH和FF10H的开方结果都是一样的，为FFH。如果想要得到比较精确的结果，可以先对被开方数乘以一个系数，待得到结果后，再除以相应的系数。如果被开方数太大，则不能使用此法，若想得到比较精确的结果，可以采用后面介绍的“浮点数开方”。
以下为定点数开方的程序清单（其中包含校验程序部分）。该程序中包含定点数加法程序和定点数除法程序。
LIST p=16f877
INCLUDE p16f877.inc
；****************************************
；此子程序是求16位二进制数平方根的子程序，需要调用16/16位除法子程序和
；加法子程序，虽然前面有了，但标号有些不同，为了易于阅读和理解，也把它列在后面。；入口条件：16位二进制数存放在NUMHI和NUMLO单元中。
；出口条件：8位二进制数存放在SQRTLO单元中。
；迭代次数由LUPCNT的地址值决定。
；用指令CALL SQRT实现定点数开方程序调用
；****************************************
ACCALO EQU 0X20
ACCAHI EQU ACCALO+1
EXPA EQU ACCALO+2
ACCBLO EQU ACCALO+3
ACCBHI EQU ACCALO+4
EXPB EQU ACCALO+5
ACCCLO EQU ACCALO+6
ACCCHI EQU ACCALO+7
ACCDLO EQU ACCALO+8
ACCDHI EQU ACCALO+9
TEMP EQU ACCDHI+1
SIGN EQU ACCDHI+2
SQRTLO EQU ACCALO
SQRTHI EQU ACCAHI
NUMLO EQU ACCDHI+4
NUMHI EQU ACCDHI+5
COUNT EQU ACCDHI+6 ；此方法定义的数据块为连续层断，只要
；将第一行改变，就可以将数据整块搬动到
；新的地方，为调试带来方便，是比较推
；崇的一种寄存器定义方法
LUPCNT EQU .10
；****************************************
ORG 0X00
GOTO MAIN
ORG 0X10
；****************************************
INIT MOVLW LUPCNT
MOVWF COUNT
MOVF NUMHI，0
MOVWF SQRTHI
MOVF NUMLO，0
MOVWF SQRTLO
BCF STA TUS，C
RRF SQRTLO，1
RETLW 0
；***************16×16位定点数右移子程序*************** DIV2 BCF STATUS，C
RRF ACCBHI，0
MOVWF SQRTHI
RRF ACCBLO，0
MOVWF SQRTLO
RETLW 0
；*********16×16位定点数开方子程序**********
SQRT CALL INIT
SLOOP MOVF NUMLO，0
MOVWF ACCBLO
MOVF NUMHI，0
MOVWF ACCBHI
CALL D_DIVS
CALL D_ADD
CALL DIV2
DECFSZ COUNT，1
GOTO SLOOP
RETURN
；***********16×16位定点整数除法子程序*********
D_DIVS CALL SETUP
CLRF ACCCHI
CLRF ACCCLO
DLOOP BCF STA TUS，C
RLF ACCDLO
RLF ACCDHI
RLF ACCCLO
RLF ACCCHI
MOVF ACCAHI，0
SUBWF ACCCHI，0
BTFSS STA TUS，Z
GOTO NOCHK
MOVF ACCALO，0
SUBWF ACCCLO，0
NOCHK BTFSS STATUS，C
GOTO NOGO
MOVF ACCALO，0
SUBWF ACCCLO，1
BTFSS STA TUS，C
DECF ACCCHI，1
MOVF ACCAHI，0
BSF STATUS，C
NOGO RLF ACCBLO
RLF ACCBHI
DECFSZ TEMP
GOTO DLOOP
RETLW 0
；****************************************
SETUP MOVLW .16
MOVWF TEMP
MOVF ACCBHI，0
MOVWF ACCDHI
MOVF ACCBLO，0
MOVWF ACCDLO
CLRF ACCBHI
CLRF ACCBLO
RETLW 0
；**********16×16位定点数取补子程序************** NEG_A COMF ACCALO，1
INCF ACCALO，1
BTFSC STATUS，Z
DECF ACCAHI，1
COMF ACCAHI，1
RETLW 0
；*************16×16位定点数加法子程序************** D_ADD MOVF ACCALO，0
ADDWF ACCBLO，1
BTFSC STATUS，C
INCF ACCBHI，1
MOVF ACCAHI，0
ADDWF ACCBHI，1
RETLW 0
；****************************************
【校验举例】被开方数2910H（十六进制）
10512（十进制）
求得平方根：66H（十六进制）
102（十进制）
MAIN NOP
MOVLW 0X29
MOVWF NUMHI
MOVL7W 0X10
MOVWF NUMLO ；被开方数赋值
CALL SQRT ；调用开方子程序
NOP ；开方完毕
END
7 浮点数开方程序
如果被开方数是浮点数格式，代入的迭代初值也是浮点数格式，并且用浮点除法（浮点数的除以2操作可以由阶码减1得到）和浮点加法进行迭代运算，就是浮点数开方的基本思路。
以下为浮点数开方的程序清单（其中包含校验程序部分）。该程序中包含浮点数加法程序和浮点数除法程序，这些程序与前面章节列出的程序完全相同，不再列出。
LIST P=16f877
INCLUDE p16f877.inc
；****************************************
；此子程序是16尾数，8位阶码开方程序
；入口条件:浮点数存放在ACCBHI和ACCBLO EXPB单元中.
；出口条件:结果放在ACCBHI和ACCBLO EXPB单元中.
；迭代次数由LUPCNT的地址值决定
；用CALL SQRTF指令调用，
；内含浮点除程序，浮点加减程序
；****************************************
ACCALO EQU 20H
ACCAHI EQU ACCALO +1
EXPA EQU ACCALO +2
ACCBLO EQU ACCALO +3
ACCBHI EQU ACCALO +4
EXPB EQU ACCALO +5
ACCCLO EQU ACCALO +6
ACCCHI EQU ACCALO +7
ACCDLO EQU ACCALO +8
ACCDHI EQU ACCALO +9
TEMP EQU ACCALO +0A
TEMP1 EQU ACCALO +0B
TIMES EQU ACCALO +0C
SIGN EQU ACCALO +0D
COUNT EQU ACCALO +0E
C_MUL EQU ACCALO +0F
C_DIV EQU ACCALO +10
FPOL EQU ACCALO +11 ；符号放置位
NUMLO EQU FPOL+1
NUMHI EQU FPOL+2
NUMM EQU FPOL+4
LUPCNT EQU .10
CONSTANT C=0
CONSTANT Z=2
CONSTANT MODEL16=1
CONSTANT FALSE=0
；****************************************
ORG 0X0000
NOP
GOTO MAIN
ORG 0X0010
；****************************************
INIT1 DECF EXPB ；假设迭代根的初始值为其原值的一半
MOVF ACCBHI，W
MOVWF ACCAHI
MOVF ACCBLO，W
MOVWF ACCALO
MOVF EXPB，W
MOVWF EXPA
RETLW 0
SQRTF MOVLW LUPCNT
MOVWF COUNT
MOVF ACCBHI，W
MOVWF NUMHI
MOVF ACCBLO，W
MOVWF NUMLO
MOVF EXPB，W
MOVWF NUMM ；存储被开方的数
BTFSC ACCBHI，7
GOTO TIQIAN ；如果被开方数是个负数，则返回一极小数
CALL INIT1
SLOOP1 MOVF NUMLO，0
MOVWF ACCBLO
MOVF NUMHI，0
MOVWF ACCBHI
MOVF NUMM，0
MOVWF EXPB
CALL FDIV
CALL F_add
CALL INIT1
DECFSZ COUNT，1
GOTO SLOOP1
RETURN
TIQIAN MOVLW 0X40
MOVWF ACCBHI
CLRF ACCBLO
MOVLW 0X80
MOVWF EXPB ；如果被开方数是一个负数，返回一个极小的浮点数 RETURN
；***浮点加子程序F_add详细的程序语句请参考前面章节***
；***浮点数除法子程序FDIV详细的程序语句请参考前面章节***
【校验举例】被开方数55AAH,02H (浮点数）
求得平方根：68B6H,01H (浮点数）
MAIN NOP
MOVLW 0X55
MOVWF ACCBHI
MOVLW 0XAA
MOVWF ACCBLO ；被开方数的尾数55AAH赋值
MOVLW 0X02
MOVWF EXPB ；被开方数的阶码02H赋值
CALL SQRTF ；调用浮点开方子程序
NOP ；开方完毕，结果在ACCBHI、ACCBLO、EXPB
END
8 小数点显示位置确定子程序
在实际应用中，往往需要将一个浮点数表示的十进制数用数码管显示出来。当用户调用浮点数至BCD码子程序FtoBCD将这个浮点数转换成BCD码后，除了可以得到5位BCD码外，C_MUL和C_DIV寄存器中还有一个值用于确定哪个数码管该显示小数点。例如，设某浮点数调用译码子程序后，得到以下数值：012345（BCD），C_MUL=07，C_DIV=0，那么数码管显示的值应该为：0.0012345，1号数码管除了要显示0外，还要将小数点显示出来。以下子程序将完成这一功能。此外，一般而言，工程应用和实验中，多数要求显示4位有效数字，其显示范围在0.001~9999（符号没显示，如有需要，请读者自己添上）。如果要求显示数据超过9999,则4个LED显示“1111”；如果要求显示数据小于“0.001”，则4个LED显示“0000”（如果实际要求显示多于4位有效数字，则读者可以对本程序作相应的修改，就可以满足要求）。本子程序入口条件和出口条件分别如下：
入口条件：ACCCHI1、ACCCLO1、ACCDHI1、ZUO、YOU；
出口条件：DISP1、DISP2、DISP3、DISP4、LEDDOT（DISP1、DISP2、DISP3、DISP4用于存放显示的数字，LEDDOT用于存放小数点的位置）。
注意，该子程序的入口条件和FtoBCD子程序的出口条件有如下对应关系：
ACCCHI1与ACCCHI对应，ACCCLO1与ACCCLO对应，ACCDHI1与ACCDHI对应，ZUO与C_MUL 对应，YOU与C_DIV对应
用户在调用FtoBCD子程序后，可以用下面一段语句与该程序实现接口。
CALL FtoBCD
MOVF ACCCHI,W
MOVWF ACCCHI1
MOVF ACCCLO,W
MOVWF ACCCLO1
MOVF ACCDHI,W
MOVWF ACCDHI1
MOVF C_MUL,W
MOVWF ZUO
MOVF C_DIV,W
MOVWF YOU
CALL TESTDOT
本子程序的程序清单如下：
；**********小数点位置及显示寄存器值确定子程序************
TESTDOT BANKSEL LEDDOT
CLRF LEDDOT ；清除小数点位置寄存器
MOVF ZUO，W
MOVWF C_MUL1
MOVF YOU，W
BTFSS STA TUS，Z
GOTO CHAOCHU1
MOVF ZUO，W
BTFSC STATUS，Z
GOTO CHAOCHU1 ；C_DIV>0或C_MUL=0，表示浮点数超出显示；范围上限，转移到过量程处理
MOVF ZUO，W
SUBLW 0X07
BTFSS STA TUS，C
GOTO TAIXIAO ；C_MUL>7，超出显示范围下限，转移处理(改
；变与C_MUL比较的立即数的大小，可以改变
；下限)
MOVF ZUO，W
SUBLW 0X01
BTFSC STATUS，Z
GOTO ZHUANG1 ；C_MUL=1，表示小数点左移1位，能够显示前；4位(ACCCHI低半字节中始终有1位)，转移处理
MOVF ZUO，W ；同理可以对左移2～7位处理
SUBLW 0X02
BTFSC STATUS，Z
GOTO ZHUANG2
MOVF ZUO，W
SUBLW 0X03
BTFSC STATUS，Z
GOTO ZHUANG3
MOVF ZUO，W
SUBLW 0X04
BTFSC STATUS，Z
GOTO ZHUANG4
MOVF ZUO，W
SUBLW 0X05
BTFSC STATUS，Z
GOTO ZHUANG5
MOVF ZUO，W
SUBLW 0X06
BTFSC STATUS，Z
GOTO ZHUANG6
MOVF ZUO，W
SUBLW 0X07
BTFSC STATUS，Z
GOTO ZHUANG7
CHAOCHU1 MOVLW 0X01
MOVWF DISP1
MOVWF DISP2
MOVWF DISP3
MOVWF DISP4
MOVLW 0XFF
MOVWF LEDDOT ；不显示小数点
RETURN ；超出上限时，DSP1、 DSP2、 DSP3、 DSP4中赋
；1，显示“1111”
TAIXIAO MOVLW 0X00
MOVWF DISP1
MOVWF DISP2
MOVWF DISP3
MOVWF DISP4
MOVLW 0X01
MOVWF LEDDOT ；小数点的位置在第一位
RETURN ；超出下限，显示"0.000"
ZHUANG1 CALL BIAO ；C_MUL=1～4时，可调用标准赋值模块对；DSP1、 DSP2、DSP3、 DSP4赋值
MOVLW 0X04
MOVWF LEDDOT ；C_MUL=1时，小数点的位置在第4位
RETURN
ZHUANG2 CALL BIAO
MOVLW 0X03
MOVWF LEDDOT ；C_MUL=2时，小数点的位置在第3位
RETURN
ZHUANG3 CALL BIAO
MOVLW 0X02
MOVWF LEDDOT ；C_MUL=3时，小数点的位置在第2位
RETURN
ZHUANG4 CALL BIAO
MOVLW 0X01
MOVWF LEDDOT ；C_MUL=4时，小数点的位置在第1位
RETURN
ZHUANG5 CLRF DISP1 ；C_MUL=5时，DSP1=0
MOVF ACCCHI1，W ；DSP2=ACCHI1低字节，DSP3和DSP4分别对；应ACCCLO1的高低字节，ACCDHI1不显示(太小)，
MOVWF DISP2 ；ACCDHI1的低字节一直没有显示
MOVF ACCCLO1，0
MOVWF C_MUL1
SWAPF ACCCLO1
MOVLW 0X0F
ANDWF ACCCLO1，0
MOVWF DISP3
MOVLW 0X0F
ANDWF C_MUL1，0
MOVWF DISP4
MOVLW 0X01
MOVWF LEDDOT ；小数点的位置在第1位
RETURN
ZHUANG6 CLRF DISP1 ；C_MUL=6时，DSP1=0
CLRF DISP2 ；DSP2=0，DSP3=ACCCHI1的低字节，
； DSP4=ACCCLO1的高字节，ACCCLO1低字
；节和ACCDHI1不显示
MOVF ACCCHI1，W
MOVWF DISP3
SWAPF ACCCLO1
MOVLW 0X0F
ANDWF ACCCLO1，0
MOVWF DISP4
MOVLW 0X01
MOVWF LEDDOT ；小数点的位置在第1位
RETURN
ZHUANG7 CLRF DISP1 ；C_MUL=7时，DSP1=DSP2=DSP3=0，； DSP4=ACCCHI1低半字节，其它不显示
CLRF DISP2
CLRF DISP3
MOVF ACCCHI1，W
MOVWF DISP4
MOVLW 0X01
MOVWF LEDDOT ；小数点的位置在第1位
RETURN
BIAO MOVF ACCCHI1，W ；C_MUL=1～4时的标准赋值模块
MOVWF DISP1
SWAPF ACCDHI1
MOVLW 0X0F
ANDWF ACCDHI1，0
MOVWF DISP4
MOVF ACCCLO1，0
MOVWF C_MUL1
SWAPF ACCCLO1
MOVLW 0X0F
ANDWF ACCCLO1，0
MOVWF DISP2
MOVLW 0X0F
ANDWF C_MUL1，0
MOVWF DISP3
RETURN
执行完该程序后，通过调用适合的子程序，就可以方便地实现小数点位置的浮动显示（即若被显示的数突然从99.99变化到999.9，则程序自动实现小数点位置的调整。）
简述船舶操纵自动舵原理 摘要：船舶操纵的自动舵是船舶系统中的一个不可缺少的重要设备，是用来控制船舶航向的设备，能使船舶在预定的航向上运行，随着现代科学技术的不断进步，各种先进仪器的使用，使得船舶操纵开始向智能化方向发展，本文就船舶操纵自动舵的构成和工作原理方面进行了综述。 关键字：船舶自动舵现代船舶自动化 船舶操纵的自动舵是船舶系统中的一个不可缺少的重要设备，是用来控制船舶航向的设备，能使船舶在预定的航向上运行，它能克服使船舶偏离预定航向的各种干扰影响，使船舶自动地稳定在预定的航向上运行，是操纵船舶的关键设备。它的性能直接关系到船舶的航行安全和经济效益。代替人力操舵的自动舵的发展在相当程度上减少了人力，节省了燃料，降低了机械磨损，直接影响到船舶航行的操纵性、经济性和安全性。 舵机装置由操舵装置、舵机、传动机构和舵叶四部分组成。 （1）操舵装置：操舵装置的指令系统，由驾驶室的发送装置和舵机房的接受装置组成。 （2）舵机：转舵的动力。 （3）传动机构：能将多机产生的转舵力矩传递给舵杆。 （4）舵叶：环绕舵柱偏转，承受水流的作用力，以产生转舵力矩。 在自动操舵仪中，按控制系统分类可分为三种操舵方式： （1）直接控制系统或称单舵系统、应急操舵。 （2）随动控制系统。 （3）自动操舵控制系统，又称自动航向稳定系统。 自动操舵适用于船舶在海面上长时间航行．随动操舵供船舶经常改变航向时使用，如在内河、狭航道区和进出港口。当自动航向／航迹、随动操纵出现故障时，可用应急的简单操舵，直接由人工控制电磁换向阀．使舵正、反或停转。 原理：利用电罗经检测船舶实际航向α，然后与给定航向K°进行比较，其差值作为操舵装置的输入信号，使操舵装置动作，改变偏舵角β。在舵角的作用下，船舶逐渐回到正航向上。船舶回到正航向后，舵叶不再偏转。
文献综述 电气工程及其自动化 船舶舵机控制系统改进设计 引 言 设计船舶自动操舵系统首先要确定船舶舵机的数学模型和船舶航行动态模型。船舶舵机的传动机构主要有两类,机械传动和液压传动。随着船舶排水量和航速的增加,舵机上的转矩迅速增大。采用机械传动机构的舵机其重量和体积将变得很大,同时它的效率较低,电动机的容量势必很大。因而目前大型船舶均采用液压传动舵机,甚至中小型船舶也不例外。 船舶舵机 船舶舵机是能够转舵并保持舵位的装置。舵机的大小由外舾装按照船级社的规范决定，选型时主要考虑扭矩大小。船用舵机目前多用电液式，即液压设备由电动设备进行遥控操作。有两种类型：一种是往复柱塞式舵机，其原理是通过高低压油的转换而作工产生直线运动，并通过舵柄转换成旋转运动。另一种是转叶式舵机，其原理是高低压油直接作用于转子，体积小而高效，但成本较高。 船舶操舵系统是实现船舶操纵功能的一个自动控制系统。它把电罗经，舵角传感器等送来的船舶实际航向信号，预定航向信号，及给定的各种限束条件自动地按照一定的调节规律进行信号处理，从而控制舵机，使船舶沿着给定的航向航行。由此可见，该系统的性能直接影响着船舶航行的操纵性，经济性和安全性。因此，船舶操纵系统的性能，一直被当作是一个具有较高经济价值和社会效益的重要问题，引起人们的关注。并吸引着世界各国一代又一代的工程技术人员围绕着进一步改善该系统的性能这一课题而不断地进行研究和探索。
自动舵 自动舵是根据电罗经送来的船舶实际航向与给定航向信号的偏差进行控制的。在舵机投入自动工作时，如果船舶偏离了航向，不用人的干预，自动舵就能自动投入运行，转动舵叶，使船舶回到给定航向上来。 电动—液压式自动舵 国产“HD—5L型自动舵应用半导体无触点控制的比例-微分-积分控制系统。驾驶室具有自动、随动及应急操作三种操舵方式。两套参数相同的放大器互为备用，通过转换开关选择其中一套为自动、随动操舵时使用。应急操舵为随动控制方式，单独使用一套放大器。该型自动舵有A、B、C、D四种型式。A型为电液伺服阀变量泵系统；B型为电磁换向阀、伺服油缸、变量泵系统；C型为伺服马达变量系统；D型为地磁功率阀定量泵系统，它们的电气系统基本上是一致的。 液压伺服系统 液压伺服系统是使系统的输出量，如位移、速度或力等，能自动地、快速而准确地跟随输入量的变化而变化，与此同时，输出功率被大幅度地放大。液压伺服系统以其响应速度快、负载刚度大、控制功率大等独特的优点在工业控制中得到了广泛的应用。 电液伺服系统 电液伺服系统是一种由电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈控制系统。最常见的有电液位置伺服系统﹑电液速度控制系统和电液力(或力矩)控制系统 发展现状 众所周知，自动控制系统是自动控制理论在工业生产中应用的产物。船舶操舵系统也不例外。在自动控制理论发展的不同历史阶段，取得了不同的研究成果，开发出一代又一代新型的自动舵产品，为航运业的发展作出了巨大的贡献。
船舶操舵仪与自动舵 [size=10.5pt]操舵仪有自动操舵仪（俗称电罗经或磁罗经操舵自动跟踪操舵仪）、随动操舵仪（俗称舵轮操舵，包括遥控操舵）和应急操舵仪（俗称手动操舵、手柄操舵），自动操舵仪是按照设定的航向直线运行；随动操舵仪是按照驾驶员的指令，按一定的舵角做回转运动，只要合理使用，能使船舶处于最佳航行状态；应急操舵仪是最简易可靠的操舵仪（缺点是精度太差，往往使船舶走S形，耗油严重）。 1、应急操舵仪是不存在操舵的精度，只要在规定的时间内（如24-28s）达到左右满舵，就行。 2、随动操舵仪比应急操舵仪精度高得多，因为它具备了简单的人机对话功能，所以应用的船舶最多（因为它成本低，尤其使用于近海航线）. 3、自动操舵仪是在随动操舵仪的基础上，利用电罗经或磁罗经（现在利用GPS）等设备，增加了航向的偏航信号，利用航向信号的偏差代替人工舵轮，这一部分性能的好坏，直接关系到航线的准确度 早期日本生产的ES-11、TG-3000、TG-5000等电罗经所配备的自动舵，性能稳定，价格低廉。但是随着使用寿命的延长，这些操舵仪有一个共同的通病。 1．自动状态走S形，0点不稳 2．随动状态左右舵角不平蘅，0点不稳 3．随动状态（包括自动）死角过大 4．舵震荡严重，继电器损坏过快，船舶震动严重 5．无法使用随动状态（包括自动） 对以上问题检修的办法 1．自动部分对2KC的震动和相敏整流进行检查 2．随动部分对舵轮和跟踪的5K电位器进行检查 3．对跟踪部分的电缆检查，有无漏电 4．对舵机执行部分的阻尼系统检查 通过以上检查，一般情况下都能得到解决 如果还是不行，可以更换价格低廉性能稳定的国产随动板和自动板，一步到位，彻底解决以上的5个故障通病，既快又好，省时、省力、省成本，
自动舵控制系统设计 船舶借助螺旋桨的推力和舵力来改变或保持航速和航向，实现从某港出发按计划的航线到达预定的目的港。由此可见，操舵系统是一个重要控制系统，其性能直接影响着船舶航行的操纵性、经济性和安全性。自动操舵仪是总结了人的操舵规律而设计的装置，是用来控制船舶航向的设备，能使船舶在预定的航向上运行，它能克服使船舶偏离预定航向的各种干扰影响，使船舶自动地稳定在预定的航向上运行,是操纵船舶的关键设备。系统的调节对象是船，被调节量是航向。自动舵是一个闭环系统，它包括：航向给定环节；航向检测环节；给定航向与实际航向比较环节；航向偏差与舵角反馈比较环节；控制器；执行机构；舵；调节对象—船；舵角反馈机构等。自1922年自动舵问世到今天, 代替人力操舵的自动舵的发展确实取得了长足的进展, 在 相当程度上减少了人力, 节约了燃料, 降低了机械磨损, 但是 距离真正意义上的操舵自动化还有相。当大的距离。 一国内外研究现状 自70 年代起,国内一些科研院所、高校开展自动舵的理论与开发工作,并取得了不少成果,一些航海仪表厂家也独立或与研究所、高校合作开展了自动舵的试制和生产,其产品以模拟PID 舵为主。目前虽然国产自适应舵已经投入实船使用,但效果并不明显。智能控制舵还处于理论研究阶段,还没有产品化。航迹舵基
本上也处于研究阶段,还没有过硬的产品。 目前国外市场上有多种成熟的航向舵、航迹舵产品,其控制方法大多为比较成熟的自适应控制,例如日本Tokimec 公司的PR - 8000 系列自适应自动舵、德国Anschuz 公司的NAU TO CONTROL 综合系统中的自动舵、美国Sperry 公司VISIONTECHNOLOGY系统中的自适应自动舵等。近几年发展起来的智能控制及其它近代控制在自动舵上应用尚处于方案可行性论证及实验仿真阶段,还有待于进一步工程实现研究。 我国对自适应舵的研究起步较晚，自80年代以来，有关单位开展了对自适应舵的研究工作，发表了一些设计方案，仿真研究结果和产品。 1980年，南开大学袁著祉、卢桂章老师采用Norrbin性能指标，利用最小方差自校正控制器自适应律设计了船舶航向保持的自适应舵，发表了仿真结果。 1984年，中船总公司系统工程部林钧清利用最小方差自校正调节器，设计了自适应自动舵的软件，并进行了仿真研究。 1986年，大连海事大学陆样润、黄义新老师等人，采用了对偏航速率进行加权的最小方差自校正控制方案，进行了自适应舵的研制，他们先在实验室的实时仿真器上进行了联机实验，随后
上海电力学院 自动控制原理实践报告 课名：自动控制原理应用实践 题目：水翼船渡轮的纵倾角控制 船舶航向的自动操舵控制 班级： 姓名： 学号：
水翼船渡轮的纵倾角控制 一．系统背景简介 水翼船(Hydrofoil)是一种高速船。船身底部有支架，装上水翼。当船的速度逐渐增加，水翼提供的浮力会把船身抬离水面(称为水翼飞航或水翼航行，Foilborne)，从而大为减少水的阻力和增加航行速度。 水翼船的高速航行能力主要依靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。 航向自动操舵仪工作时存在包括舵机（舵角）、船舶本身（航向角）在内的两个反馈回路：舵角反馈和航向反馈。 当尾舵的角坐标偏转错误!未找到引用源。，会引起船只在参考方向上发生某一固定的偏转错误!未找到引用源。。传递函数中带有一个负号，这是因为尾舵的顺时针的转动会引起船只的逆时针转动。有此动力方程可以看出，船只的转动速率会逐渐趋向一个常数，因此如果船只以直线运动，而尾舵偏转一恒定值，那么船只就会以螺旋形的进入一圆形运动轨迹。 二．实际控制过程 某水翼船渡轮，自重670t，航速45节（海里/小时），可载900名乘客，可混装轿车、大客车和货卡，载重可达自重量。该渡轮可在浪高达8英尺的海中以航速40节航行的能力，全靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求该系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。
上图：水翼船渡轮的纵倾角控制系统 已知，水翼船渡轮的纵倾角控制过程模型，执行器模型为F（s）=1/s。 三．控制设计要求 试设计一个控制器Gc（s），使水翼船渡轮的纵倾角控制系统在海浪扰动D （s）存在下也能达到优良的性能指标。假设海浪扰动D（s）的主频率为w=6rad/s。 本题要求了“优良的性能指标”，没有具体的量化指标，通过网络资料的查阅：响应超调量小于10%，调整时间小于4s。 四．分析系统时域 1.原系统稳定性分析 num=[50]; den=[1 80 2500 50]; g1=tf(num,den); [z,p,k]=zpkdata(g1,'v'); p1=pole(g1); pzmap(g1) 分析：上图闭环极点分布图，有一极点位于原点，另两极点位于虚轴左边，故处于临界稳定状态。但还是一种不稳定的情况，所以系统无稳态误差。 2.Simulink搭建未加控制器的原系统（不考虑扰动）。
舵复习题 1、影响舵效的主要因素是________ ①舵角大小；②流经舵面的流速；③船的转动惯性及纵横倾；④风流、浅水等海况；⑤舵机的性能。 A．①～④B．②～⑤C．①③④⑤D．①～⑤ 2、舵力为________。 A．由于舵的两侧面水流相对速度不同而产生的压力差 B．由于舵叶两侧水流产生的压力差与水流和舵面产生的摩擦力的合力 C．水流冲击舵面的反作用力D．使船舶回旋的力 3、海船的极限舵角一般为________；超大型船舶的极限舵角一般为________。A．25°左右/32B．30°左右/35C．35°左右/35～40D．40°左右/35～40 4、舵机上限制最大舵角的装置对流线形舵和平板舵分别是________。 A．流线型舵为36°，平板舵为32°B．流线型舵为32°，平板舵为36° C．流线型舵为35°，平板舵为30°D．流线型舵为32°，平板舵为35° 5、据乔塞尔普通舵实验，当海船转船力矩达最大值时的极限舵角约为________。A．25°B．35°C．45°D．55° 6、操舵装置可包括________。 A．舵机和转舵装置B．舵机和舵C．舵和转舵装置D．操舵装置的控制装置 7、操舵装置是指________。 A．使舵能够转动的装置B．转舵机构C．舵机装置动力设备 D．向舵杆施加转矩的装置 8、不平衡舵的特点是________。 ①舵叶面积全部在舵杆轴线的后方；②舵钮支点多，舵杆强度易于保证；③转舵时需要较大的转舵力矩。 A．①②B．②③C．①③D．①～③ 9、舵的类型按舵杆轴线位置分有________。 ①不平衡舵；②平衡舵；③半平衡舵；④双支承舵。 A．①～③B．②～④C．①③④D．①～④ 10、整流帽舵的特点是________。 ①能改善螺旋桨后面的水流状态；②能提高螺旋桨的推力；③能改善船尾的振动程度。 A．①②B．①～③C．②③D．①③ 11、襟翼舵在使用时的最大特点是________。 ①能产生更大的流体动力；②具有较大的转船力矩；③所需舵机功率也较大。A．①②B．②③C．①③D．①～③ 12、反应舵舵叶的上下线型分别向左右扭曲一些，其目的是________。 ①诱导排出流的方向；②减少阻力而增加推力；③改善船尾震动情况。 A．①②B．②③C．①③D．①②③ 13、目前海船上普遍采用的舵是________。 Ⅰ．流线型舵；Ⅱ．平衡舵；Ⅲ．双支承舵。 A．Ⅰ，ⅡB．Ⅰ，ⅢC．Ⅱ，ⅢD．Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ 14、按舵的支承情况分，不平衡舵属于________。 A．多支承舵B．双支承舵C．悬挂舵D．半悬挂舵
自动舵的发展及其特性 自动操舵控制装置，简称自动舵autopilot，是在随动操舵基础上发展起来的一种全自动控制的操舵方式。它是船舶运动控制问题中具有特殊重要性的一个系统，用于航向保持/航向改变/航迹保持控制。它是根据陀螺罗经的航向信号和指定的航向相比较来控制操纵系统，自动使船舶保持在指定的航向上。由于自动舵灵敏度和准确性都较高，它替代人工操舵后，相对提高了航速和减轻了舵工的工作量。早在20世纪20年代已出现商品化的机械式PID自动舵用于商船的航向保持。在此后的历史进程中，随着科学的发展和技术，工艺的进步，自动舵的构造变化巨大，电气式，电子式，微型计算机化的产品相继问世。目前商船均配置有自动舵，当定向航行且航区没有其他船往来时，则可改手操舵为自动舵。船舶借助螺旋桨的推力和舵力来改变或保持航速和航向，实现从某港口出发按计划的航线到达预定的目的港。由此可见，操舵系统是一个重要的控制系统，其性能直接影响着船舶航行的操纵性，经济性和安全性。因此，船舶操纵系统的性能，一直被当作是一个具有较高经济价值和社会效益的重要问题，引起人们的关注，并吸引着世界各国一代又一代的工程技术人员围绕着进一步改善该系统的性能这一课题而不断地进行研究和探索。 自动操舵仪是总结了人的操舵规律而设计的装置。系统的调节对象是船，被调节量是航向。自动舵是一个闭环系统，它包括：航向给定环节；航向检测环节；给定航向和实际航向比较环节；航向偏差与舵角反馈比较环节；控制器；执行机构；舵；舵角反馈机构等。舵系统的性能主要是由控制器的性能决定的，因此自动舵的技术发展，也主要表现在控制技术的推陈出新。 自动舵的发展是随着自动控制理论和技术的发展而发展。在自动控制理论和技术发展的不同阶段，取得了不同的研究及应用成果，开发出一代又一代新型的自动舵产品，为航运业的发展作出了巨大的贡献。 自动舵的发展及其特性： 船舶在海上航行时，由于受到海风，海浪及海流等海洋环境扰动的作用，不可避免地要产生各种摇荡和航向改变，其运动形式可以分为两大类：一是船舶的操纵运动，另一个是船舶的摇荡运动。所谓操纵运动是指驾驶者借助于操纵装置，来改变或保持船的运动状态；而摇荡运动是指在风，浪，流的干扰下产生的往复运动。 自从20世纪20年代机械式自动舵应用于船舶航向控制到现在航向自动舵及其控制算法发展可以划分为四个阶段： （1）第一代机械自动舵：经典控制的自动舵，率先推出自动舵产品的是德国和美国。德国的Aushutz和美国的Sperry分别于1920年和1923年独立研制成了机械式的自动操舵仪，其出现是一个重要里程碑，因为它使人们看到了在船舶操纵方面摆脱体力劳动实动自动控制的希望。机械式自动舵只能进行简单的比例控制，这种自动舵需要采用低增益以避免震荡，只能用于低精度的航向保持。 （2）第二代PID自动舵：20世纪50年代，随着电子学和伺服机构理论的发展与集控制技术和电子器件的发展成果于一体的PID自动舵横空出世，使得航向自动舵的控制精度明显提高。缺陷是对外界变化应变能力差，操舵频繁，幅度大，能耗显著。如对海浪高频干扰，PID控制过于敏感，为避免高频干扰引起的频繁操舵，常采用“死区”非线性来进行天气调节，但死区会导致控制系统的低
自动舵报警面板 其中 其中NO1和NO2表示对应的两只自动舵控制箱。当自动舵控制箱正常运行时，对应的灯会亮。 如果自动舵控制箱没有电源输入，则对应的灯会亮。 当自动舵控制箱和舵机正常运行的时候，对应的灯会亮 某些设备会有“ACT FAIL”灯，灯亮时表示舵机对自动舵发出的指令执行时有大的出入。
自动舵系统内部故障时灯会亮 紧急报警，如使用电罗经操舵时，电罗经断电，灯会亮。 如使用电罗经操舵时，磁罗经断电，灯会亮 磁罗经的偏航报警 警报消除 g 上图右边为模式转换开关，左边为系统选择开关。
1、当模式转换开关在HAND状态时，使用 手轮或者系统选择开关NFU旋钮 进行操作。 若使用手轮，则选择系统选择开关中的FU-1和FU-2(操作时，如果FU-1工作不正常，可迅速切换至FU-2，同理FU-2。) 若使用NFU旋钮，则选择档位（如果一只NFU工作不正常，可迅速切换至另一个。） 2、当模式转换开关在AUTO状态时，使用自动舵操作单元操作。 为选择使用电罗经操舵还是磁罗经操舵
报警消除 这个按钮不要进去设置，里面有初始设置的参数，改动了会影响操舵 低速报警，一般不用特意设置。请根据实际情况选用。 舵角限制，在使用自动舵操舵单元操作时，限制最大舵角 磁罗经偏航报警，设置磁罗经的偏航报警度数以及响应时间 操作模式。PRECISION2灵敏度最高，PRECISION1其次，ECONOMY灵敏度最低 吃水模式 ADJUST菜单，进入后，里面的选项如下（均已翻译），其中，除了1、设置调光和对比度，2、设置电罗经的偏航报警外，其它选项一般不需要改动，改动之后有可能会对正常操舵产生不好影响。 1、设置调光和对比度 2、设置电罗经的偏航报警，此处，以设置电罗经为例，介绍自动舵操作单元调节一个 选项的大致按键操作。 按自动舵操舵单元的，再按，选取第二个选项“OFF HEADING”(即为电罗经偏航报警)。 再按"ENT",“=”变成“<”,此时进行调节，结束之后按“ENT”保存使“<”再变成“=”，再ADJUST退出。 3、设置航向监控器限制角度和时间。 4、显示故障原因 5、设置控制功能 6、初始化控制参数
船舶自动舵的发展 0942813220 刘磊 摘要：综述了航海自动舵的技术史和今后发展趋向以及就船舶操纵自动舵的工作原理和方法方面进行了综述。 关键词:自动舵技术发展过程自动舵发展趋向自动舵的原理自动舵的工作方法船舶借助螺旋桨的推力和舵力来改变或保持航速和航向，实现从某港出发按计划的航线到达预定的目的港。由此可见，操舵系统是一个重要控制系统，其性能直接影响着船舶航行的操纵性、经济性和安全性。自动操舵仪是总结了人的操舵规律而设计的装置，是用来控制船舶航向的设备，能使船舶在预定的航向上运行，它能克服使船舶偏离预定航向的各种干扰影响，使船舶自动地稳定在预定的航向上运行,是操纵船舶的关键设备。系统的调节对象是船，被调节量是航向。自动舵是一个闭环系统，它包括：航向给定环节；航向检测环节；给定航向与实际航向比较环节；航向偏差与舵角反馈比较环节；控制器；执行机构；舵；调节对象—船；舵角反馈机构等。自1922年自动舵问世到今天, 代替人力操舵的自动舵的发展确实取得了长足的进展, 在相当程度上减少了人力, 节约了燃料, 降低了机械磨损, 但是距离真正意义上的操舵自动化还有相。当大的距离。 本文在展望人工智能控制舵之前先对目前的自动舵进行简要的回顾，再对船舶操纵自动舵的构成和工作原理方面进行了综述。 一．自动舵的技术发展历史 1.传统的自动舵 1922年Minorsky和Sperry分别从数学角度和陀螺罗经在船舶上的运用角度各自发表了论文, 这两篇论文可以看作是对船舶自动舵作出了最早的贡献。1923年,Minorsky设计的自动舵就装在新墨西哥的战舰上投人了试验。 早期自动舵以机械结构为基础,仅能对航向进行初步控制, 今天我们将这种控制方法称为“比例（P）控制”。这是由于自动舵舵角的偏转大小是和船舶偏航角成比例的。下面的公式可表示比例控制的规律：
操舵仪模拟器 一、概述 该操舵仪模拟器运用现代控制技术，在开发了经典操舵仪手动、随动控制技术。采用先进的单片机技术操作监控界面，达到智能化水平。该操舵仪模拟器是专为船舶驾驶专业学习、训练用的，具备船舶广泛使用的操舵仪的功能，罗盘可模拟实船的转速和回转惯性。 典型操舵仪DD101 以大型散货船操舵仪为参考模型，实用性强。 二、技术指标 a．显示板：电源指示、运行指示； b．随动舵令发送范围±40°； c．舵角指示值±40°； d. 罗经盘360°、精度1°； e. 操舵方式：随动、应急、自动； f．海况选择：平静、中浪、大浪； g．船速调节：：进3、进2、进1、进微速、停、退微速、退1、退2、退3 h．供电源：交流220V ±2％50Hz 80W 三、功能简介 a．应急操舵：搬动操舵开关手柄进行左舵或右舵训练。此时舵角指示器将 显示实际的舵叶方向，如果停止搬动手柄，则舵角指示器将停止在相应的 角度。 b．随动操舵：随动操舵系统是指在操舵者发出操舵指令后，不仅可使舵 叶按指定方向转动，而且可以指定舵叶的转舵角度。在训练时转动随动舵
操舵手轮到某一位置，舵角指示器将同步指示该位置所对应的角度。即此 时舵机将带动舵叶按照一定的速度转到舵角指示器所指示的角度，舵角指 示器将滞后于舵令。 c．自动操舵：自动把定当前航向。 d．船速调节：可模拟船在水中的航行速度。分前进四个档位、停止、后退四个档位。 e．海况调节：可模拟海上天气，分平静、中浪、大浪种状态。 f．航向指示：罗经盘显示船舶的实际航向。通过船速、海况、操舵角度的 选择可使罗经盘相应的转动。 根据教学材料转速公式得出转速如下公式： 转速=海况±（基本值X 船速平方X sin（2 X 操舵角度）） 四、面板介绍 五、使用说明 首先接通总电源开关给系统供电，电源指示灯会亮起。然后启动舵机， 将舵机油泵选择开关打到1#启动或2#启动，相应的指示灯会亮起。之后 将操舵方式选择开关转换到相应的操舵方式上进行操舵。
CSGZ 版本号：QSMS-2 文件编号：QSMR-NA4-D-01 页次：1/1 HQ-系列型自动操舵仪操作规程 一.根据需要将机组选择开关由停止位置转到I或II的位置来接通I或II舵机机组。 二.视情况调整“亮度调节旋钮”使罗经面板航向改正及舵角指示器到所需的亮度。 三.向下拉航向匹配旋钮的保险销并按住航向匹配旋钮，转动该旋钮修正自动舵面板上的航向指示刻度盘与陀螺罗经的同步误差。（无特殊情况勿动该旋钮） 四.手动操舵： a.先将操纵选择开关转到手动位置。 b.操作左及右两个手柄即可操纵左、右两台舵机至所要的舵角位置（舵角指 示器位于操纵台的左边）。 c.当要操某一舵角时，操纵操舵手柄并看住舵角指示至该舵角之前就要松开 手柄，此时舵就转到所要求的舵角位置。 五.随动操舵： a.将操纵选择开关转到随动位置。 b.转动手轮到所要的舵角位置，即可操纵舵机进行左、右操舵。 六.自动操舵： a.当要走某一即定的航向时，先用随动操舵将船首稳定在该航向上。 b.向下拉航向改正旋钮保险销，并按住航向改正旋钮，转动该旋钮使航向改 正显示窗内的航向刻度至所要走的航向。 c.将操纵选择开关转到自动的位置，舵机即可自动操舵。 七.面板上的各旋钮的功能： a.灵敏度调节旋钮（也称天气调节旋钮） 在良好海况下，灵敏度可以调节高些；反之，在恶劣海况下，灵敏度应调低些。 b.比例调节 调节时应根据海况、船舶装载情况和舵叶浸水面积等不同情况而定。海况恶劣、空载、舵叶浸水面积小，应选用高档；风平浪静船舶操纵性能好时用低档。 c.微分调节 重载、旋回惯性大时微分要调大；反之，要调小。海况恶劣，微分作用要调小或调至0。 d.压舵调节 (1)将压舵调节选择开关转到压舵位置，然后调节面板上的压舵旋钮使舵叶 偏转一个固定的角度，以抵消单侧偏航作用。 (2)当有不对称偏航情况下，应将压舵调节选择开关转到积分位置，舵机就 可自动向左或向右进行压舵。 e.航向改变调节 在使用自动舵时用来改变航向。若要向右改变航向5°，按下旋钮，向右转到5°处，待船舶转到给定航向时，指针能自动回零，不需人工复位。 （航向改变调节只供小角度的改向用） f.面板右边的检测旋钮和消音按钮分别用来检测舵机工作状况及消除故障报 警 八.要关闭舵机请将机组选择开关打到停止位置即可。
大连海事大学毕业论文 二〇一五年六月
自动舵技术的发展 专业班级：航海技术11－4班姓名：张凯 指导教师： 航海学院
摘要 此文论述了自动舵的发展在实现船舶自动化过程中的重要地位，综述了航海自动舵的发展史及今后发展的展望。此文从应用技术的观点出发，介绍与比较了船舶操纵的各种自动舵控制方法和它们的优缺点，船舶自动舵可分为四个发展阶段,即传统的机械舵、PID舵、自适应舵和智能舵，其中智能舵为目前最先进的自动舵，它的控制系统又分为专家控制、模糊控制和神经网络控制。介绍了国内外对船舶自动舵的航向保持控制、航迹保持控制及其他功能方面的研究成果，将船舶自动舵研究与IMO 的“e-Navigation”战略实施计划结合起来，说明了船舶未来的发展方向。 关键词：自动舵、机械自动舵、PID自动舵、自适应控制、智能控制；
Abstract This article illustrates the key status of autopilot development in the process of realizing ship automation, and summarizes the phylogeny of marine autopilot and prospect for the future. From the viewpoint of technology application, this article introduces and compares several autopilot control methods of ship maneuver and corresponding merits and demerits. Evolution of marine autopilot falls into three phases, namely the traditional mechanical rudder, PID rudder, adaptive steering rudder and intelligent rudder, among which intelligent rudder is the most advanced autopilot at present, whose control system can further be divided into expert control, fuzzy control and neural network control. In addition, this article introduces domestic and overseas research achievements in terms of marine autopilot course keeping control, track keeping control and other functions, and integrates marine autopilot research with ‘e-Navigation’ strategic implementation plan of IMO, which demonstrates the development orientation of ships in the future. Keywords: autopilot, mechanical autopilot, PID autopilot, adaptive control , intelligent control
自动化控制系统设计方案标准化文件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
自动化控制系统设计方案 一、现地控制软件 现地采集控制软件采用业界领先的平台和面向对象机制的编程语言在数据库作业系统基础上进行高可靠性、实时性的现地控制应用软件 二、主控级 1、数据的采集及处理 接收现地控制单元的上送数据并进行处理及存入数据库，供分析计算、控制调节、画面显示、记录检索、操作指导、打印等使用。数据采集除周期性进行外，在所有时间内，可由操作员或应用程序发命令采集现地控制单元的过程信息。 2、运行监视、控制和调节 运行操作人员能通过上位机，对各闸门开度和启闭机的运行工况进行控制和监视。除了显示各孔闸门的位置图形和开度数据外，还设置“启动”、“停止”两个模拟操作按钮和“上升”、“下降”、“远程/现地”、“通讯状态”等模拟指示。主要内容如下： a、根据要求的过闸流量，计算出闸门当前应开启的高度（在 上下限范围内）电脑提示是否确认，若确认即可启动闸 门； b、闸门启闭控制，根据给定值启闭闸门，到位停止； c图形、表格、参数限值、状态量等画面的选择和调用； d在主控级进行操作时，在屏幕上应显示整个操作过程中的每一步骤和执行情况； 三、打印记录 显示、记录、打印功能 所有监控对象的操作、实时参数都予记录，对故障信号进行事件顺序记录、显示，实行在打印机上打印出来。主要内容如下：
（1）闸门动作过程动态显示； （2）给定开度值显示，闸门位置显示； （3）闸门升降模拟显示图； （4）上、下游水位数据显示 （5）根据上下游水位和闸门开度，自动计算出当前流量，并进行累计 （6）运行显示、打印； 四、通信功能 主控级与现地控制单元采用RS485总线通信，当通讯不正常时，报警显示。 五、现地控制单元 1、实时自动采集闸门开度在现地显示并通过处理后传送至主控层； 2、根据主控层指令，或根据人工输入的合法控闸指令，在满足下列条件的情况下，自动控制闸门的升、降，并运行到指定位置； 3、当转换开关在现地状态时，可对闸门开度进行预置，并通过电控柜的升、降、停按钮实现闸门的启闭； 4、在现地控制单元，通过权限开关，可实现远程/现地切换； 5、保留原人工手动控闸功能，人工与自动并存，以便紧急状态及维护系统时使用。 六、系统组成 （1）系统主要由信息采集与控制、集中监控和信号传输三大部分组成。启闭机室设若干台现地控制柜(PLC),其中信息采集与
PR-7000-L 自动舵 第一章 综述 1．1介绍 本自动舵作为一款简便的操纵仪，具有4种操作模式：计算机辅助操纵（CPU）、手动操纵(HAND)、应急操纵（NFU）及遥控操纵(RC-1、RC-2)（可选择）；并可只通过转换MODE SELECTOR SWITCH（模式选择开关）来进行选择。另外，通过按下在MODE SELECTOR SWICH键左边的MODE SELECTOR PUCH BUTTON SWICH（模式选择按钮）操纵CPU选择三种不同的操作模式：自动舵（AUTO）、积分舵（RATE）、自动导航（NA V:选择） 具有双重模式的自适应舵具有两套完整的系统,SYSTEM SELECTOR SWITCH(系统选择开关)有以下几档：NO.1-OFF-NO.2，当开关转至所需运行的系统位时，系统会自动进入运行状态，而当开关转到OFF档时，整个系统将停止工作。 自动舵是一套使船舶维持在预先设定的航向上航行的自动操舵控制装置，近来，对于自动舵的性能评估已从“能使船舶精确维持航向”变为“在各种情况下，最省油的操纵”。然而，船舶的操纵取决于船舶的尺度及具体的技术指标，同时也随着船舶的航速，装载情况及海况的不同而不同。因此，对于自动舵的评价没有明确的标准。 为了解决这些问题，本款自适应舵引入了性能测试功能以测定在自动舵协助的情况下，能节省的能量。 本款自适应舵有如下特性： ;控制操纵装置运用的是一套微处理器并且完全数字化； ;基本控制方式是自适应控制系统反馈模型 ;根据船舶速度和装载状况的改变能迅速调整，能够在各种状态下，进行最佳的操纵。 ;三种航向维持模式，可根据实际，适用于各种海况：OPEN SEA（开放水域模式）适用于只需小幅度操纵导航的情况，如在大洋上航行，为的是节省燃料的费用。CONFINED（限制模式）适用于大幅度的操纵情况，如在狭水道中航行，为的是提高航向维持的精确性。 比例舵（RATE）作为一种标准的操纵模式，可以通过旋转舵轮给出的指令指示，按设定的转向速率来控制船舶。 自动导航系统（NA V）模式结合了计划航向导航系统－TRACKING PILOT（可选择安装），并可与其他制造商的导航系统结合在一起。人工操舵（HAND steering）可通过操纵舵轮以获得所需的舵角，从一舷满舵至另一舷满舵。 自动及人工操纵（CPU & HAND操纵）是由设置在舵轮台内部的放大器单元控制。该传感器采用的是无接触型线性同步电动机且电子线路也采用了许多半导体结构以完善应用无接触式控制部分的功能，而使其能达到完美。这种自动及人工式操舵方式被称为随动控制。因为它能使舵页的转动角度与所操舵令一致。 应急舵（NFU）是通过转换开关，接通或切断电源的方式而非通过放大电路传输电能的方式来控制电磁阀。由于去除了舵角指令的分级及反馈信号电路。所以使用旋转开关来接通或切断电源进行控制的方式称为非随动控制方式。 为了保证航行安全，指示灯及警报设备应处于完好状态。指示灯显示的是自动舵的工作状态。警报设备采用了视觉报警和听觉报警的方式。 动力单元的控制舵机为液压式。当然，也可选用陀螺罗经仪型舵轮台，并在其内部安装TG-5000型陀螺罗经。 1．2组成 1．2．1部件 舵轮台（2套系统）1部液压动力系统 2部 电动机启动设备2部液压缸及舵页复示系统 2部 1．2．2基本参数 1）船舶电力供应（及泵电动机） 交流440V或220V,三相，50Hz或60Hz,最大2.5KV A 直流24V，最大电流2A 2）额定值 电压波动＋10％至-15% 频率变化＋5％ 环境温度－20°C至+50°C 3）操舵模式 微处理器（CPU）（自适应舵通用名） ;自动（陀螺罗经操舵仪）（可选择此罗经操舵仪） ;积分（恒定转速操舵仪）
安许茨自动舵参数设置和操作技巧 电报员 “安许茨操舵控制系统”性能优良、设计先进、工作模式多样、参数设置灵活、操作简单方便，各种外设接口不仅满足当前规范要求，而且为未来航行设备的升级换代预留了拓展空间。特别是安许茨操舵控制系统除了保留传统意义上的非随动杆和随动手轮外，自动舵控制中的全部操作模式，包括人工操作模式都可以通过触摸健或旋钮在电脑显示屏前完成。各种航行参数，如：船首向、航向、船速、舵角、转舵速率、航向偏差、航路偏差、船舶实际航向与航路航向偏差等都能直观地显示在电脑屏幕上。在实际应用中，只要接入适当的GYRO、LOG、GPS或VTG、VHV等外部设备信号，并对操作参数和模式及接口正确选择，安许茨自动舵便能发挥它的航向控制、航路控制、自动航行、自动转向、遥控驾驶、人工控制等功能。 一．工作模式 安许茨自动舵控制系统(PILOTSTAR D)有六种操作模式：1. 航向控制模式．2. 航向控制修正模式．3.人工控制模式． 4.航路控制模式．5. 自动转向模式．6. 航向、航路遥控模式． 航向控制模式：就是传统意义上的通过设置工作参数使船首自动跟踪航向的工作模式。航向控制修正模式：根据不同海况，设置另一套工作参数的航向控制模式。 人工控制模式：与传统意义上的通过非随动杆或随动手轮人工控制舵角不同，当船舶发生偏航或做避让动作时，只需通过触摸健或旋钮在电脑显示屏前来完成对舵角的控制。 航路控制模式：通过GPS的APB语句格式发送预先设置的航路段信息给自动舵，控制船舶的航路和航向的工作模式。 自动转向模式：周期性的按照预先设定的某一固定航向变化（范围：10°-180°）自动转向的工作模式。适用于拖轮、渔船、游艇及工程和搜救作业等。 航向、航路遥控模式：船舶的航向和航路控制无需人工设置，而由航行系统和外部航路导航系统自动确定的工作模式。 二．流程图： 因原版英文说明书较厚，且包含许多前沿专业技术术语和新的理论和观点。对初次接触该设备的驾驶员，即使具有多年航海经验，研读它并融会贯通灵活应用，存在一定难度。针对这一现象和当前大多数船舶状况，笔者总结该设备的“四、四、四、二”操作法，包含参数设置，模式选择与转换并绘制成流程图，即直观又系统，免除了研读原版英文说明书烦恼，使初次接触该设备驾驶员能用很快掌握操作方法。 参数设置健为： 模式选择与转换的操作健为： 流程 图如 下：
自动舵操作程序 1．启动步骤 （1）确保电罗经指向船的首向。 （2）确保舵机系统已经开启，并已完全作好准备启动自动操舵。 （3）打开电源开关。 （4）打开电源后，系统处于待机状态。此时，确保显示的航向与电罗经的航向保持一致，没有警报产生。 （5）根据操舵系统的操作步骤转换到自动操舵模式。若系统有警报产生，则无法实现转换。 （6）当转换到自动操舵模式时，航向控制单元的“ENABLE”灯亮起，表示自动操舵模式，此时，当前的航向即为预定航向。（模式显示变 为A） 2. 停止步骤 （1）必须确保在航行状态下实现从自动操舵模式到舵机系统操舵的转换。 （2）在转换到舵机系统操舵以后，当确认可以由舵机系统操舵时，关掉电源开关。 3．注意事项 （1）从手动操舵模式转换到自动操舵模式之前，确保舵角为零 （2）在被限制的海域或狭窄的海峡航行时，不要使用自动操舵模式 （3）要时刻保持监控船舶航行，特别是在自动操舵模式下 （4）如果电罗经出现一些异常情况，不要继续使用自动操舵 （5）当出现“PWR FAIL”（本系统主电源异常）时，立刻停止使用自动操舵模式 （6）当出现“DC FAIL”（24V直流电源异常）时也要停止使用自动操舵模式
1.打开操舵仪电源，打开舵角指示器电源。 2.旋转“泵机选择”，可选择 1#泵或者2#泵。 3.旋转“操舵模式”可选择： (1)随动模式：是指驾驶人员操纵舵轮发出转舵指令，使舵自动跟踪到达指令位置。 (2)手动模式：是指驾驶人员操纵“手柄操舵“发出指令，使舵自动跟踪到达指令位置。 (3)副站模式：是指配置在驾驶两翼的操舵装置。 (4)自动模式：操舵仪工作于自动操舵方式。 4．自动操舵 ⑴将“操舵模式”转换到“自动”。 ⑵灵敏度：根据海况，适当调节灵敏度，逆时针旋转灵敏度调节旋钮到头，灵敏度调为“自动”。 ⑶舵角比：通常舵角比设置于1-1.5位置，最佳舵角比的设定值取决于船型、舵的性能、船速等。 ⑷挡舵：是根据载重情况设定，满载时置于较大数值，压载/轻载时置于较小数值。 ⑸限舵：根据船舶类型由驾驶员按其经验设置，通常设定在10°-15° ⑹航向：是从“航向控制”模式转向为“航迹控制”模式。 ⑺预定航向：旋转“预定航向”旋钮，增加或减少预定航向。当预定航向与当前航向之差大于“10°”时，偏航报警灯点亮，蜂鸣器发出鸣叫声。 ⑻回转速率：按“回转速率”，显示当前回转速度，用旋转，增加或减少回转速率设定值。 5．关机：关闭操舵仪前，将工作方式转换到“手动”或“随动”，然后关闭操舵仪和舵角指示器电源。