微机原理课程设计 交通信号灯模拟控制系统的设计

成绩
南京工程学院
课程设计说明书(论文)
题 目 交通信号灯模拟控制系统的设计
课 程 名 称
微机原理及应用 A 电力学院
院（系、部、中心） 专 班 业 级
电气工程及其自动化 电力 093 武晨晨 206091206 8－216 鞠 阳 徐懂礼
学 生 姓 名 学 号
设 计 地 点 指 导 教 师
设计起止时间：2012 年 6 月 4 日 至 10 日
1

目
一、课程设计任务书
录
（一）课程设计应达到的目的--------------------------------------3 （二）课程设计题目及要求----------------------------------------3 （三）课程设计任务及工作量的要求--------------------------------4 （四）主要参考文献----------------------------------------------4 （五）课程设计进度安排------------------------------------------5 （六）成绩考核--------------------------------------------------5
二、课程设计说明书
（一）课程设计目的------------------------------------------6 （二）课程设计实验设备--------------------------------------6 （三）设计思路与功能描述------------------------------------6 （四）电路原理图及其说明------------------------------------7 （五）结构框图----------------------------------------------9 （六）系统调试中的问题和解决办法----------------------------9 （七）运行情况和结论----------------------------------------9 （八）源程序清单--------------------------------------------9 （九）心得与体会-------------------------------------------16
三、附录：
（一）交通灯模拟图-----------------------------------------16 （二）参考文献---------------------------------------------17
2

课程设计任务书
1．课程设计应达到的目的 通过课程设计加深理解课堂教学内容，掌握微机原理的基本应用方法。通过实验 熟悉微机基本接口芯片的外型、引脚、编程结构，掌握汇编语言程序设计和微机基本接 口电路的设计、应用方法，做到理论联系实际。
2．课程设计题目及要求 题目：交通信号灯模拟控制系统的设计 利用 STAR ES598PCI 实验仪的硬件资源设计一个“带时间显示的交通信号灯模拟控 制系统” 。所有输入该装置信号采用 STAR ES598PCI 实验仪上的状态输入开关，东西、南 北方向的红绿黄灯采用实验仪上的 LED 发光二极管模拟， 东西、 南北方向的信号灯变化， 通行倒计时时间用数码管显示。 1、功能要求： 1） 假设在一个 A 道(东西方向)和 B 道(南北方向)交叉的十字路口安装有自动信号 灯。当 A 道和 B 道均有车辆要求通过时，A 道和 B 道轮流放行。A 道放行 10 秒钟，B 道 再放行 10 秒钟，依次轮流。绿灯转换红灯前黄灯闪烁 4s。 2） 夜间工作时 A 道(东西方向)和 B 道(南北方向)只有黄灯闪烁。用一开关控制白 天黑夜。 2、难度要求： 1） 基本要求：采用 8255 PA 口输出控制信号灯，8255 PC0 输入 K8 控制开关信号， 用循环程序软件定时实现功能要求； （60 分） 2） 中级要求：采用 8255 PA 口输出控制信号灯，8255 PC0 输入 K8 控制开关信号， 用 8253 硬件定时，软件查询方式实现功能要求； （80 分） 3） 高级要求：在中级要求的基础上，增加用 8255 PB 口动 LED 数码显示器显示绿 灯倒计时秒数，从 9 倒计数到 0，倒计数到 4 时黄灯亮。 （100 分）
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3．课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕 设计要求 1、预习要求： 1）预习《STAR ES598PCI 实验仪 微机原理实验指导书》附录三： 2）预习《STAR ES598PCI 实验仪 微机原理实验指导书》附录二之 2.7 B2 区；2.9 B4 区；2.15 C5 区；2.36 G5 区；2.37 G6 区。 3）预习《STAR ES598PCI 实验仪 微机原理实验指导书》之“实验九 8255 控制交 通灯实验”和“实验十 8253 方波实验” 。 4）预习本任务书，根据设计任务，预先画出电路原理图、程序流程图，编写出实验 程序。 2、设计报告要求： 1）画出接口部分电路原理图，并阐述系统工作原理。 2）绘制程序流程图和源程序清单。 3）调试过程和结果。 4）要求用 WORD 撰写课程设计报告，上交打印版和电子稿。 3、课程设计说明书装订顺序及主要内容如下： 1）封面、目录 2）任务书 3）正文：设计思路与功能描述；电路原理图及其说明。应标示并说明每一个输入/ 输出信号的含义；结构框图；系统调试中的问题和解决办法；运行情况和结论；源程序 清单。 4）参考资料
4．主要参考文献 [1] 李干林. 《STAR ES598PCI 实验仪 微机原理实验指导书》[M] .南京工程学 院,2008. [2] 李继灿.新编16/32微型计算机原理及应用[M].北京：清华大学出版社，2004 [3] 郑学坚,周斌. 微型计算机原理及应用[M] . 北京:清华大学出版社,2001. [4] 朱定华等. 微型计算机原理及应用[M]. 北京:电子工业出版社,2005.
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5．课程设计进度安排 起 止 日 期 工 作 内 容
2011 年 2 月 21 日（第 1 周） 预习消化理解设计任务，设计程序流程图，编写源程序。 之前 第 1 周，星期一 预习星研微机实验系统的仿真调试操作界面 学习 STAR86/88 实验系统的使用和操作， 进行实验 8255 测试和 8253 测试基本实验 第 1 周，星期二、三 第 1 周，星期四 第 1 周，星期五 第 1 周，星期六 6．成绩考核办法 总评成绩由三部分组成，分别是：成果演示占 40%，测试成绩占 30%，设计报告占 30%。 1、成果演示（根据程序运行演示确定基础分） ； 2、口试或笔试测验 （与本设计有关的问题， 目的是考查设计成果是否经过自己思考独立 完成） ； 3、课程设计报告（格式、内容、质量） 。 教研室审查意见： 完成要求的内容 验收 撰写课程设计报告 撰写课程设计报告
教研室主任签字： 年 院（系、部、中心）意见： 月 日
主管领导签字： 年 月 日
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课程设计说明书
一、课程设计的目的
1 掌握可编程接口芯片 8255、8253 的应用和初始化编程方法。 2 进一步掌握 8086/88 汇编语言程序设计方法。 3 学习并掌握多重循环嵌套程序的设计，掌握指令执行时间的计算和软件延时程序的设计。
二、实验的设备
1 装有星研集成环境软件的计算机一台 2 Star 实验箱一台
三、设计思路与功能描述
1、设计要求：
设计一个十字路口的交通信号灯（由实验仪的 LED 发光二极管模拟） 。 采用 8255 PA 口输出控制信号灯，8255 PC0 输入 K8 控制开关信号； 用 8253 硬件定时，软件查询方式实现如下功能： 白天模式：①东西方向和南北方向各放行 10 秒。绿灯转红灯前黄灯闪烁 4 秒。 ②LED 数码显示器显示倒数计时，从 9 倒数到 0；倒数到 4 时黄灯亮。 夜间模式：两个方向黄灯闪烁，绿灯和红灯不亮。
2、设计思路：
（1）8255： 分析： 本设计中，交通信号灯的灯光变化和数码显示通过 8255 实现控制。 PA 口用于输出信号控制灯光的变化 （D6D5=00， D4=0） PB 口用于输出信号控制数码管的显示 ， （D2=0， D1=0） ， PC0 用于输入 K8 的控制开关信号，PC1 用于输入用于硬件延时的方波信号（D0=1） 。PC7 用于输出控制数码 管工作/不工作的信号（D3=0） 。故写入方式控制字为 10000001B=81H。 8255 输入/输出信号如下表所示： 8255-PB 输出方式 引脚 PB7 PB6 PB5 PB4 PB3 PB2 PB1 PB0 输出信号 PB7—DP 段 PB6—G 段 PB5—F 段 PB4—E 段 PB3—D 段 PB2—C 段 PB1—B 段 PB0—A 段 PCH 输出方式 引脚 输出信号 数码管的 位码选择 PC7=0，则 该位选中 8255-PA 输出方式 引脚 PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PA0 输出信号 南北绿灯 南北黄灯 南北红灯 东西红灯 东西绿灯 东西黄灯 PC3 PC2 PC1 PC0 8253-OUT0 开关 K8 输入 引脚 PCL 输入方式 输入信号
PC7
a. 灯光显示：送低电平则灯亮，送高电平则灯灭。 b.LED 数码显示：数码管采用共阴极接法，位选信号为 0 则数码管工作。 a～dp 段发亮条件：对应位输入 1，见下表所示：
6

显示数字 PB 输出
0 3FH
1 06H
2 5BH
3 4FH
4 66H
5 6DH
6 7DH
7 07H
8 7FH
9 6FH
白天模式：数码管工作，PC7 送 0，即应输入 0×××××××B 夜晚模式：数码管工作，PC7 送 1，即应输入 1×××××××B （2）8253： ①交通信号灯亮、灭的时间及数码管的倒计时间隔都通过 8253 控制。 8253 工作方式 3，通道 0，采用 10 进制（BCD=1） ，分频系数设置为 1953，故初始化时命令字为 00110111B=37H。CLK0 接 3906Hz 时钟信号，GATE0 接高电平，则 OUT0 输出为频率为 2Hz 方波。OUT0 接 8255-PC1。 主程序通过查询 8255-PC1 的状态，获知准确的定时信息。 （3）白天和夜间模式的切换： 通过 8255 读取 PC0 的状态后，用软件判断是执行白天还是夜间模式。 使用 IN 指令，将 PC 的状态送入寄存器 AL，将 PC70 状态送入了 AL 的 D0 中。由于只需判断 PC0 的值， 故将 AL 同 00000001B 相与。使用 JZ 判断，若结果为 1，即 PC0 为 0，则转白天模式，否则顺序执行夜间 模式。 通过使用循环语句，使得每执行完一次白天或夜间模式，都重新对 PC0 的状态进行一次判断。一旦拨 动切换开关 K8，就能及时切换交通灯运行模式。 （4）硬件延时： 读取 PC1 的状态，判断是否为 0，直到发生跳变为 1，此过程执行时间为半个周期即 0.25s。继续读取 PC1 的状态，判断是否为 1，直到发生跳变为 0，此过程执行时间为半个周期即 0.25s。故判断 PC1 发生两 次跳变的程序执行一次所用时间就为 0.5s。将此作为延迟子程序，实现延时的效果。
3、功能描述：
（1）假设在一个 A 道(东西方向)和 B 道(南北方向)交叉的十字路口安装有自动信号灯。当 A 道和 B 道均有车辆要求通过时，A 道和 B 道轮流放行。A 道放行 10 秒钟，B 道再放行 10 秒钟， 依次轮流。绿灯转换红灯前黄灯闪烁 4s。 （2）夜间工作时 A 道(东西方向)和 B 道(南北方向)只有黄灯闪烁。用一开关控制白天黑夜。
四、电路原理图及其说明
8255：PA 口，输出，控制 LED 灯 PB 口，输出，控制数码管显示数字 PC0，输入，反映开关状态 PC1，输入，送入 8253 产生的 2Hz 方波 PC7，输出，控制数码管工作与否 8253：OUT0，输出，输出方波给 8255 CLK0，输入，送入固有频率 3906Hz
7

电路图如下：
电路接线实物图：
8

五、结构框图
（1）主程序： Y PC0 = 0？ N 黄灯闪烁 8255、 8253 初始化
南北绿灯， 东西红灯
显示“9”
延时 1 秒子程序
显示“8”
延时 1 秒子程序 。 。 显示“4”
延时 1 秒子程序
南北黄灯， 东西黄灯
省略部分
显示“3”
延时 1 秒子程序 。 。 显示“0”
延时 1 秒子程序
南北红灯，东西绿灯
9

（2）硬件延时 0.5 秒钟子程序： 输入 PC1 Y PC1 =0？ N 输入 PC1 Y PC1 =1？ N
六、系统调试中的问题和解决办法
（1）遇到的问题：刚开始调试的时候程序能编译成功，但运行起来灯闪烁错乱，数码管显示也不对。 解决的办法：检查发现，接线端口插错位，导致与程序不一致。改正接口后，运行结果就基本正确了。 （2）遇到的问题：程序有错误，显示超出范围。 解决的方法：因程序太长，无法跳回，我们在程序中间设了几个站点，如 aa,bb,cc，用 JMP 无条件转，解 决了该问题。
七、运行情况和结论
①本次设计基本完成了任务书中所要求的功能，在此基础上还达到了拨动开关能立即转换状态的功能。 ②有待改进之处： 延时程序不精确，最大存在 0.5s 的误差。
八、源程序清单
code segment assume cs:code go:mov al,10000001b mov dx,0f003h out dx,al mov al,00110111b mov dx,0e003h out dx,al mov al,53h mov dx,0e000h out dx,al mov al,19h out dx,al l: mov dx,0f002h in al,dx and al,01h je ll
;8255 初始化
;8253 初始化
;使用硬件 8253 延时 0.5 秒钟
;判断工作在夜间 1/白天 0
;结果为 0 则转白天
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mov al, 80h mov dx,0f002h out dx,al mov al,10111011b mov dx,0f000h out dx,al call delay mov al,11111111b mov dx,0f000h out dx,al call delay jmp l ll: mov dx,0f002h mov al,7fh out dx,al mov al,01101111b mov dx,0f000h out dx,al call a call b mov al,11010111b mov dx,0f000h out dx,al call a call c jmp l mov ah,4ch int 21h delay proc m: mov dx,0f002h in al,dx and al,02h jz m n: mov dx,0f002h in al,dx and al,02h jnz n ret delay endp aa: jmp l a proc mov al,6fh mov dx,0f001h out dx,al call delay
;未选中 PC7，不工作
;夜间黄灯闪烁，使灯全都亮
;使得灯都灭掉
;选中 PC7，工作
;南北绿灯，东西红灯 （9s-4s）
;南北黄灯，东西红灯（3s-1s 闪烁） ;南北红灯，东西绿灯（9s-4s）
;南北红灯，东西黄灯（3s-1s 闪烁）
;8253 延时 0.5 秒钟 ;PC1 接 8253 的 OUT0
;等于"0"时则转，等待高电平
;等于"1"时则转，等待低电平
;无条件转 l ;数码管显示"9"
;共延时 1s
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call delay mov dx,0f002h in al,dx and al,01h jnz l mov al,7fh mov dx,0f001h out dx,al call delay call delay mov dx,0f002h in al,dx and al,01h cmp al,0h jnz aa mov al,07h mov dx,0f001h out dx,al call delay call delay mov dx,0f002h in al,dx and al,01h cmp al,0h jnz aa mov al,7dh mov dx,0f001h out dx,al call delay call delay mov dx,0f002h in al,dx and al,01h cmp al,0h jnz aa jmp z bb: jmp aa z: mov al,6dh mov dx,0f001h out dx,al call delay call delay mov dx,0f002h in al,dx and al,01h
; 判断工作在夜间 1/白天 0
;数码管显示"8"
;共延时 1s ; 判断工作在夜间 1/白天 0
;为 1 转 aa ;数码管显示"7"
;数码管显示"6"
;数码管显示"5"
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cmp al,0h jnz aa mov al,66h mov dx,0f001h out dx,al call delay call delay mov dx,0f002h in al,dx and al,01h cmp al,0h jnz bb ret a endp b proc mov al,4fh mov dx,0f001h out dx,al mov al,10101111b mov dx,0f000h out dx,al call delay mov al,11101111b mov dx,0f000h out dx,al call delay mov dx,0f002h in al,dx and al,01h cmp al,0h jnz bb mov al,5bh mov dx,0f001h out dx,al mov al,10101111b mov dx,0f000h out dx,al call delay mov al,11101111b mov dx,0f000h out dx,al call delay mov dx,0f002h in al,dx
;数码管显示"4"
;数码管显示"3"
;南北黄灯亮
;南北黄灯暗
;数码管显示"2"
;南北黄灯亮
;南北黄灯暗
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and al,01h cmp al,0h jnz bb jmp y cc: jmp bb y: mov al,06h mov dx,0f001h out dx,al mov al,10101111b mov dx,0f000h out dx,al call delay mov al,11101111b mov dx,0f000h out dx,al call delay mov dx,0f002h in al,dx and al,01h jnz cc mov al,3fh mov dx,0f001h out dx,al mov al,10101111b mov dx,0f000h out dx,al call delay mov al,11101111b mov dx,0f000h out dx,al call delay mov dx,0f002h in al,dx and al,01h jnz cc ret b endp c proc mov al,4fh mov dx,0f001h out dx,al mov al,10101111b mov dx,0f000h out dx,al call delay
;数码管显示"1"
;南北黄灯亮
;南北黄灯暗
;数码管显示"0"
;南北黄灯亮
;南北黄灯暗
;数码管显示"3"
;东西黄灯亮
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mov al,11101111b mov dx,0f000h out dx,al call delay mov dx,0f002h in al,dx and al,01h cmp al,0h jnz cc jmp x ddd: jmp cc x: mov al,5bh mov dx,0f001h out dx,al mov al,10101111b mov dx,0f000h out dx,al call delay mov al,11101111b mov dx,0f000h out dx,al call delay mov dx,0f002h in al,dx and al,01h cmp al,0h jnz ddd mov al,06h mov dx,0f001h out dx,al mov al,10101111b mov dx,0f000h out dx,al call delay mov al,11101111b mov dx,0f000h out dx,al call delay mov dx,0f002h in al,dx and al,01h cmp al,0h jnz ddd mov al,3fh mov dx,0f001h
;东西黄灯暗
;数码管显示"2"
;东西黄灯亮
;东西黄灯暗
;数码管显示"1"
;东西黄灯亮
;东西黄灯暗
;数码管显示"0"
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out dx,al mov al,10101111b mov dx,0f000h out dx,al call delay mov al,11101111b mov dx,0f000h out dx,al call delay mov dx,0f002h in al,dx and al,01h cmp al,0h jnz ddd ret c endp code ends end go
;东西黄灯亮
;东西黄灯暗
九、心得与体会
通过一周的课程设计，自己受益匪浅。 过程中，我们主断熟悉了芯片 8253、8255 的功能和应用，学会了用汇编语言设计程序。在 设计过程中，发现自己对老师课上所讲的许多知识点理解不透彻，概念比较模糊。通过一遍 遍的研究、查找相关的资料，总算对 8253 和 8255 有了一定的认识，对芯片的初始化和命令 字，以及地址和控制口的理解也更加深入。 本次课程设计提高我们的自学能力和合作精神。从初级要求开始，不断思考，同时和老 师同学们交流看法，在编程的过程中遇到了许多细节方面的问题，我们通过讨论一起解决了 问题，最终完成要求。灵活运用课堂所学，软硬件相结合，这是本次设计的要求，也是我们 此次的最大收获。
附录
1、参考文献
[1] 李干林. 《STAR ES598PCI 实验仪 微机原理实验指导书》[M] .南京工程学院,2008. [2] 韩念杭. 微型计算机原理实验指导书 [M] .南京工程学院,2004. [3] 郑学坚,周斌. 微型计算机原理及应用[M] . 北京:清华大学出版社,2001. [4] 朱定华等. 微型计算机原理及应用[M]. 北京:电子工业出版社,2005. [5] 李继灿.新编 16/32 微型计算机原理及应用[M].北京：清华大学出版社，2004 [6] 戴梅萼,史嘉权. 微型计算机技术及应用[M] . 北京:清华大学出版社,1996.
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2、实物图
南北红，东西绿
南北红，东西黄
夜间黄灯闪烁：
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微机原理课程设计报告交通灯

WORD格式微机原理课程设计 设计题目交通灯的设计 实验课程名称微机原理 姓名王培培 学号080309069 专业09自动化班级2 指导教师张朝龙 开课学期2011至2012学年上学期

一、实验设计方案 实验名称：交通灯的设计实验时间：2011/12/23 小组合作：是□否?小组成员：无 1、实验目的： 分析实际的十字路口交通灯的亮灭过程，用实验箱上的8255实现交通灯的控制。（红，黄，绿三色灯） 2、实验设备及材料： 微机原理和接口技术实验室的实验箱和电脑设备等。 3、理论依据： 此设计是通过并行接口芯片8255A和8086计算机的硬件连接，以及通过8253延时的方法，来实现十字路口交通灯的模拟控制。 如硬件连接图所示（在后），红灯（RLED），黄灯（YLEDD）和绿灯（GLED）分别接在8255 的A，B，C口的低四位端口，PA0，PA1，PA2，PA3分别接1，2，3，4（南东北西）路口的红灯，B，C口类推。8086工作在最小模式，低八位端口AD0~AD7接到8255和8253的D0~D7，AD8~AD15通过地址锁存器8282，接到三八译码器，译码后分别连到8255和8253的CS片选端。8253的 三个门控端接+5V，CLOCK0接由分频器产生的1MHZ的时钟脉冲，OUT0接到CLOCK1和CLOCK，2 OUT1接到8086的AD18，8086通过检测此端口是否有高电平来判断是否30s定时到。OUT2产生 1MHZ方波通过或门和8255的B口共同控制黄灯的闪烁。8255三个口全部工作在方式0既基本 输入输出方式，红绿灯的转换由软件编程实现。

4、实验方法步骤及注意事项： ○1设计思路 红，黄，绿灯可分别接在8255的A口，B口和C口上，灯的亮灭可直接由8086输出0，1 控制。 设8253各口地址分别为：设8253基地址即通道0地址为04A0H，通道1为04A2H，通道2 为04A4H，命令控制口为04A6H。 黄灯闪烁的频率为1HZ，所以想到由8253产生一个1HZ的方波，8255控制或门打开的时 间，在或门打开的时间内，8253将方波信号输入或门使黄灯闪烁。 由于计数值最大为65535,1MHZ/65536的值远大于2HZ,所以采用两个计数器级联的方 式,8253通道0的clock0输入由分频器产生的1MHZ时钟脉冲，工作在方式3即方波发生器方 式，理论设计输出周期为0.01s的方波。1MHZ的时钟脉冲其重复周期为T=1/1MHZ=1s，因此 通道0的计数初值为10000=2710H。由此方波分别作为clock1和clock2的输入时钟脉冲，所以 通道1和通道2的输入时钟频率为100HZ，通道1作计数器工作在方式1，计数初值3000=BB8H 既30s，计数到则输出一个高电平到8255的PA7口，8255将A口数据输入到8086，8086检测 到高电平既完成30s定时。通道2工作在方式3需输出一个1HZ的方波，通过一个或门和8086 共同控制黄灯的闪烁，因此也是工作在方波发生器方式，其计数初值为100=64H，将黄灯的状态 反馈到8055的端口PB7和PC7，同样输入到8086，8086通过两次检测端口状态可知黄灯的状态 变化，计9次状态变化可完成5次闪烁。 三个通道的门控信号都未用，均接＋5V即可。 ○ 2硬件原理及电路图 由于8255A与8086CPU是以低八位数据线相连接的，所以应该是8255A的A1、A 0 线分别与 8086CPU的A2、A线相连，而将8086的 1 A 0 线作为选通信号。如果是按8255A内部地址来看， 则在图中它的地址是PA口地址即(CS+000H)，PB口地址为(CS+001H)，PC口地址为(CS+002H)，

自动控制系统课程设计说明书

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书（论文） 课程名称：自动控制理论课程设计 设计题目：直线一级倒立摆控制器设计 院系：电气学院电气工程系 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间：2016.6.6-2016.6.19 手机： 工业大学教务处

*注：此任务书由课程设计指导教师填写。

直线一级倒立摆控制器设计 摘要：采用牛顿—欧拉方法建立了直线一级倒立摆系统的数学模型。采用MATLAB 分析了系统开环时倒立摆的不稳定性，运用根轨迹法设计了控制器，增加了系统的零极点以保证系统稳定。采用固高科技所提供的控制器程序在MATLAB中进行仿真分析，将电脑与倒立摆连接进行实时控制。在MATLAB中分析了系统的动态响应与稳态指标，检验了自动控制理论的正确性和实用性。 0.引言 摆是进行控制理论研究的典型实验平台，可以分为倒立摆和顺摆。许多抽象的控制理论概念如系统稳定性、可控性和系统抗干扰能力等，都可以通过倒立摆系统实验直观的表现出来，通过倒立摆系统实验来验证我们所学的控制理论和算法，非常的直观、简便，在轻松的实验中对所学课程加深了理解。由于倒立摆系统本身所具有的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合特性，许多现代控制理论的研究人员一直将它视为典型的研究对象，不断从中发掘出新的控制策略和控制方法。 本次课程设计中以一阶倒立摆为被控对象，了解了用古典控制理论设计控制器(如PID控制器)的设计方法和用现代控制理论设计控制器(极点配置)的设计方法，掌握MATLAB仿真软件的使用方法及控制系统的调试方法。 1.系统建模 一级倒立摆系统结构示意图和系统框图如下。其基本的工作过程是光电码盘1采集伺服小车的速度、位移信号并反馈给伺服和运动控制卡，光电码盘2采集摆杆的角度、角速度信号并反馈给运动控制卡，计算机从运动控制卡中读取实时数据，确定控制决策(小车运动方向、移动速度、加速度等)，并由运动控制卡来实现该控制决策，产生相应的控制量，使电机转动，通过皮带带动小车运动从而保持摆杆平衡。

计算机控制技术课程设计报告

《计算机控制技术》课程设计单闭环直流电机调速系统

1 设计目的 计算机控制技术课程是集微机原理、计算机技术、控制理论、电子电路、自动控制系统、工业控制过程等课程基础知识一体的应用性课程，具有很强的实践性，通过这次课程设计进一步加深对计算机控制技术课程的理解，掌握计算机控制系统硬件和软件的设计思路，以及对相关课程理论知识的理解和融会贯通，提高运用已有的专业理论知识分析实际应用问题的能力和解决实际问题的技能，培养独立自主、综合分析与创新性应用的能力。 2 设计任务 2.1 设计题目 单闭环直流电机调速系统 实现一个单闭环直流电机调压调速控制，用键盘实现对直流电机的起/停、正/反转控制，速度调节要求既可用键盘数字量设定也可用电位器连续调节，需要有速度显示电路。扩展要求能够利用串口通信方式在PC上设置和显示速度曲线并且进行数据保存和查看。 2.2 设计要求 2.2.1 基本设计要求 （1）根据系统控制要求设计控制整体方案；包括微处理芯片选用，系统构成框图，确定参数测围等； （2）选用参数检测元件及变送器；系统硬件电路设计，包括输入接口电路、逻辑电路、操作键盘、输出电路、显示电路； （3）建立数学模型，确定控制算法； （4）设计功率驱动电路； （5）制作电路板，搭建系统，调试。 2.2.2 扩展设计要求 （1）在已能正常运行的微计算机控制系统的基础上，通过串口与PC连接； （2）编写人机界面控制和显示程序；编写微机通信程序；实现人机实时交互。

3方案比较 方案一：采用继电器对电动机的开或关进行控制。这个方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高。 方案二：采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压，从而达到调速的目的。但是电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻的元器件价格比较昂贵。更主要的问题在于一般电动机的电阻很小，但电流很大；分压不仅会降低效率，而且实现很困难。 方案三：采用由电力电子器件组成的H 型PWM 电路。用单片机控制电力电子器件使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在电力电子器件的饱和截止模式下，效率非常高；H 型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很快，稳定性也极佳，是一种广泛采用的PWM 调速技术。 兼于方案三调速特性优良、调整平滑、调整围广、过载能力大，因此本设计采用方案三。 4单闭环直流电机调速系统设计 4.1单闭环调速原理 4.1.1 闭环系统框图 4.1.2 调速原理 直流电机转速有： 常数Ke Ka 不变，Ra 比较小。 所以调节Ua 就能调节n 。 n n I K R K U K R I U n d d a e e d ?-=Φ -Φ=-=0φa a a U I U ≈-

控制系统仿真课程设计报告.

控制系统仿真课程设计 （2011级） 题目控制系统仿真课程设计学院自动化 专业自动化 班级 学号 学生姓名 指导教师王永忠/刘伟峰 完成日期2014年6月

控制系统仿真课程设计一 ———交流异步电机动态仿真 一 设计目的 1．了解交流异步电机的原理，组成及各主要单元部件的原理。 2. 设计交流异步电机动态结构系统； 3．掌握交流异步电机调速系统的调试步骤，方法及参数的整定。 二 设计及Matlab 仿真过程 异步电机工作在额定电压和额定频率下，仿真异步电机在空载启动和加载过程中的转速和电流变化过程。仿真电动机参数如下： 1.85, 2.658,0.2941,0.2898,0.2838s r s r m R R L H L H L H =Ω=Ω===， 20.1284Nm s ,2,380,50Hz p N N J n U V f =?===，此外，中间需要计算的参数如下： 21m s r L L L σ=-，r r r L T R =，22 2 s r r m t r R L R L R L +=，10N m TL =?。αβ坐标系状态方程： 其中，状态变量： 输入变量： 电磁转矩： 2p m p s r s L r d ()d n L n i i T t JL J βααωψψβ=--r m r r s r r d 1d L i t T T ααβαψψωψ=--+r m r r s r r d 1d L i t T T ββαβψψωψ=-++22s s r r m m m s r r s s 2r r r r d d i R L R L L L L i u t L T L L ααβαα σψωψ+=+-+22 s s r r m m m s r r s s 2 r r r r d d i R L R L L L L i u t L T L L ββαββ σψωψ+=--+[ ] T r r s s X i i αβαβωψψ=[ ] T s s L U u u T αβ=()p m e s s s s r n L T i i L βααβ ψψ=-

微机原理课程设计报告

微机原理课程设计报告 课程设计是每一个大学生在大学生涯中都不可或缺的， 它使我们在实践中了巩固了所学的知识、在实践中锻炼自己的动手能力，本文就来分享一篇微机原理课程设计报告，希望对大家能有所帮助！ 微机原理课程设计报告（一）以前从没有学过关于 汇编语言的知识，起初学起来感觉很有难度。当知道要做课程设计的时候心里面感觉有些害怕和担心，担心自己不会或者做不好。但是当真的要做的时候也只好进自己作大的努力去做，做到自己最好的。 我们在这个过程中有很多自己的感受，我想很多同学都 会和我有一样的感受，那就是感觉汇编语言真的是很神奇，很有意思。我们从开始的担心和害怕渐渐变成了享受，享受着汇编带给我们的快乐。看着自己做出来的东西，心里面的感觉真的很好。虽然我们做的东西都还很简单，但是毕竟是我们自己亲手，呵呵，应该是自己亲闹做出来的。很有成就感。 我想微机原理课程设计和其他课程设计有共同的地方， 那就是不仅加深和巩固了我们的课本知识，而且增强了我们自己动脑，自己动手的能力。但是我想他也有它的独特指出，那就是让我们进入一个神奇的世界，那就是编程。对于很多学过汇编或者其他的类似程序的同学来说，这不算新奇，但是对于我来说真的新奇，很有趣，也是我有更多的兴趣学习微机原理和其他的汇编。 微机原理与接口技术是一门很有趣的课程，任何一个计 算机系统都是一个复杂的整体，学习计算机原理是要涉及到整体的每一部分。讨论某一部分原理时又要涉及到其它部分的工作原理。这样一来，不仅不能在短时间内较深入理解计算机的工作原理，而且也很难孤立地理解某一部分的工作原理。所以，在循序渐进的课堂教学过程中，我总是处于“学会了一些新知识，弄清了一些原来保留的问题，又出现了些新问题”的循环中，直到课程结束时，才把保留的问题基本搞清楚。 学习该门课程知识时，其思维方法也和其它课程不同，

微机原理课程设计流水灯控制系统.doc

微机原理课程设计 流水灯控制系统 姓名 :XX 学院：物理电气信息学院 班级： 2010 电子 姓名 :12010245

流水灯控制系统 一、设计内容： 本课程设计选用8086 对 8255A的 A口控制来实现模拟流水灯功能的 实现。编写相关程序，通过proteus仿真软件来实现我名字“安亮” 两个字的闪烁，“安”字接 8255 的 A 口的 P0，“亮”字接 A 口的 P1。先让“安”字和“亮”字同时点亮，再让两个字同时暗，接着让“安”字点亮，再让“亮”字点亮，然后让“安”字和“亮”字同时亮暗闪 烁八次，再跳到开始，以此循环。 二、设计目的： 1、了解流水灯的基本工作原理 2、熟悉 8255A 并行接口的各种工作方式和应用 3、利用 8255A 接口，LED 发光二极管，设计一个流水灯模拟系统，让我的名字“安亮”两个字按一定规律点亮。 三、实验原理 在 8086 系统中，采用 16 位数据总线，进行数据传输时，CPU

总是将低 8 位数据线上的数据送往偶地址端口，而过高8位数据线上 的数据送往奇地址端口反过来，从偶地址端口取得的数据总是通过低 8 位数据线传送到CPU，从奇地址端口取得的数据总是通过高8 位数据线送到 CPU。在 8086 系统中，将 8255A的 A1端和地址总线的 A29255A 在对 CPU并且，相连， A1 端和地址总线的 A0 的 8255A 而将相连， 的端口进行访问时，将地址总线的 A0 位总是设置为 0。本课程设计通 过对 8255A 的 A 口控制来实现模拟流水灯功能的实现。“安”接 A 口 的 P0，“亮”接 A口的 P1，实现两个字按一定规律的一个闪烁。 8255 的内部结构 255A 内部结构由以下四部分组成：数据端口A、B、C；A组控制和 B 组控制；读 / 写控制逻辑电路；数据总线缓冲器。 端口 A：包括一个 8 位的数据输出锁存 / 缓冲器和一个 8 位的数据 输入锁存器，可作为数据输入或输出端口，并工作于三种方式中的任何一种。

matlab控制系统仿真课程设计

课程设计报告 题目PID控制器应用 课程名称控制系统仿真院部名称机电工程学院专业 班级 学生姓名 学号 课程设计地点 课程设计学时 指导教师 金陵科技学院教务处制成绩

一、课程设计应达到的目的 应用所学的自动控制基本知识与工程设计方法，结合生产实际，确定系统的性能指标与实现方案，进行控制系统的初步设计。 应用计算机仿真技术，通过在MATLAB软件上建立控制系统的数学模型，对控制系统进行性能仿真研究，掌握系统参数对系统性能的影响。 二、课程设计题目及要求 1．单回路控制系统的设计及仿真。 2．串级控制系统的设计及仿真。 3．反馈前馈控制系统的设计及仿真。 4．采用Smith 补偿器克服纯滞后的控制系统的设计及仿真。 三、课程设计的内容与步骤 (1)．单回路控制系统的设计及仿真。 （a）已知被控对象传函W(s) = 1 / (s2 +20s + 1)。 （b）画出单回路控制系统的方框图。 （c）用MatLab的Simulink画出该系统。

（d）选PID调节器的参数使系统的控制性能较好，并画出相应的单位阶约响应曲线。注明所用PID调节器公式。PID调节器公式Wc（s）=50(5s+1)/(3s+1) 给定值为单位阶跃响应幅值为3。 有积分作用单回路控制系统

无积分作用单回路控制系统 大比例作用单回路控制系统 （e）修改调节器的参数，观察系统的稳定性或单位阶约响应曲线，理解控制器参数对系统的稳定性及控制性能的影响？ 答：由上图分别可以看出无积分作用和大比例积分作用下的系数响应曲线，这两个PID调节的响应曲线均不如前面的理想。增大比例系数将加快系统的响

微机原理课程设计报告

微型计算机技术课程设计 指导教师： 班级： 姓名： 学号： 班内序号： 课设日期： _________________________

目录 一、课程设计题目................. 错误！未定义书签。 二、设计目的..................... 错误！未定义书签。 三、设计内容..................... 错误！未定义书签。 四、设计所需器材与工具 (3) 五、设计思路..................... 错误！未定义书签。 六、设计步骤(含流程图和代码) ..... 错误！未定义书签。 七、课程设计小结 (36)

一、课程设计题目：点阵显示系统电路及程序设计 利用《汇编语言与微型计算机技术》课程中所学的可编程接口芯片8253、8255A、8259设计一个基于微机控制的点阵显示系统。 二、设计目的 1．通过本设计，使学生综合运用《汇编语言与微型计算机技术》、《数字电子技术》等课程的内容，为今后从事计算机检测与控制工作奠定一定的基础。 2．掌握接口芯片8253、8255A、8259等可编程器件、译码器74LS138、8路同相三态双向总线收发器74LS245、点阵显示器件的使用。 3．学会用汇编语言编写一个较完整的实用程序。 4．掌握微型计算机技术应用开发的全过程，包括需求分析、原理图设计、元器件选用、布线、编程、调试、撰写报告等步骤。 三、设计内容 1．点阵显示系统启动后的初始状态 在计算机显示器上出现菜单： dot matrix display system 1.←left shift display 2.↑up shift display 3.s stop 4.Esc Exit 2．点阵显示系统运行状态 按计算机光标←键，点阵逐列向左移动并显示：“微型计算机技术课程设计，点阵显示系统，计科11302班，陈嘉敏，彭晓”。 按计算机光标↑键，点阵逐行向上移动并显示：“微型计算机技术课程设计，点阵显示系统，计科11302班，陈嘉敏，彭晓”。 按计算机光标s键，点阵停止移动并显示当前字符。 3．结束程序运行状态 按计算机Esc键，结束点阵显示系统运行状态并显示“停”。 四．设计所需器材与工具 1．一块实验面包板(内含时钟信号1MHz或2MHz)。 2．可编程芯片8253、8255、74LS245、74LS138各一片，16×16点阵显示器件一片。

自动控制课程设计~~~

指导教师评定成绩： 审定成绩： 重庆邮电大学 移通学院 自动控制原理课程设计报告 系部： 学生姓名： 专业： 班级： 学号： 指导教师： 设计时间：2013年12 月 重庆邮电大学移通学院制

目录 一、设计题目 二、设计报告正文 摘要 关键词 设计内容 三、设计总结 四、参考文献

一、设计题目 《自动控制原理》课程设计（简明）任务书——供2011级机械设计制造及其自动化专业（4-6班）本科学生用 引言：《自动控制原理》课程设计是该课程的一个重要教学环节，既有别于毕业设计，更不同于课堂教学。它主要是培养学生统筹运用自动控制原理课程中所学的理论知识，掌握反馈控制系统的基本理论和基本方法，对工程实际系统进行完整的全面分析和综合。 一设计题目：Ｉ型二阶系统的典型分析与综合设计 二系统说明： 该Ｉ型系统物理模拟结构如图所示。 系统物理模拟结构图 其中：Ｒ＝1MΩ；C =1uF；R0=41R 三系统参量：系统输入信号：x(t)； 系统输出信号：y(t)；

四设计指标： 设定：输入为x(t)=a×1（t）（其中：a=5） 要求动态期望指标：M p﹪≤20﹪；t s≤4sec； 五基本要求： a)建立系统数学模型——传递函数； b)利用根轨迹方法分析和综合系统（学号为单数同学做）； c)利用频率特性法分析和综合系统（学号为双数同学做）； d)完成系统综合前后的有源物理模拟（验证）实验； 六课程设计报告： 1.按照移通学院课程设计报告格式写课程设计报告； 2.报告内容包括：课程设计的主要内容、基本原理； 3.课程设计过程中的参数计算过程、分析过程，包括： （1）课程设计计算说明书一份； （2）原系统组成结构原理图一张（自绘）； （3）系统分析，综合用精确Bode图一张； （4）系统综合前后的模拟图各一张（附实验结果图）； 4.提供参考资料及文献 5.排版格式完整、报告语句通顺； 6.封面装帧成册。

微机原理课程设计——洗衣机控制系统

微机原理与接口技术课程设计 设计题目：洗衣机控制系统设计 设计者: 专业: 电气工程及其自动化 班级: 学号:

一课程设计的意义 1.1 洗衣机的发展状况概述 1．洗衣机的发展史 洗衣服是每个家庭都无法逃避的家庭劳动。洗衣机的出现给人们的生活带来了相当大的方便，它的普及大大降低了大多数家庭的体力劳作。 1858年，美国人汉密尔顿·史密斯制成了第一台洗衣机。1874年，美国人比尔·布莱克斯发明了第一台人工搅动式洗衣机，使得“手洗时代”受到了挑战。1910年美国人研制出了第一台电动式洗衣机。1922年美国玛塔依格公司生产出了第一台搅拌式洗衣机。1932年美德克斯航空公司研制成功了第一台前装式滚筒式洗衣机，这台机衣机能够使洗涤、漂洗、脱水三个步骤在同一个滚中操作。与此同时，世界各地也相继出现了洗衣机。洗衣机工业快速迅猛地发展起来。 1937年第一台自动洗衣机问世。1955年日本研制出波轮式洗衣机。60年代日本出现了半自动洗衣机。70年代生产出了波轮式套桶全自动洗衣机。70年代后期以电脑控制的全自动洗衣机在日本问世。80年代“模糊控制”开始应用于洗衣机中，使得洗衣机能够通过模糊控制使洗衣机操作更加简单，实现智能化。近半个多世纪里，在工业发达国家，全自动洗衣机技术得到广的应用，其年总产量及社会普及率均以达到相当高的水平。 2．我国洗衣机的发展现状 洗衣机在中国起步较晚，1978年才开始正式生产家用洗衣机。随着改革开放的不断深入，经济的持续增长，人民生活水平的普遍提高，人们对于洗衣机的认识也在不断发展，进入80年代后，中国洗衣机行业一直保持着旺盛的发展形

势。目前，洗衣机在我国城市甚至广大农村已得到大围的普及。中国洗衣机市场正处于快速更新换代阶段，市场潜力巨大，随着家用电器的自动化、智能化发展，人们对于洗衣机的期望也越来越高。1983年，中国洗衣机产量由1978年的400台增至365万台。此后全国各处都大规模的引进国外先进洗衣机技术。中国的洗衣机发展突飞猛进，先进技术的引进、吸收和创新，极促进了中国洗衣机的生产能力和产业质量。经过三十年的发展，我国的洗衣机年产量已位于世界第一，将近为世界总年产量的四分之一。 1.2课程设计的意义 课程设计进一步锻炼同学们在微机原理应用方面的实际工作能力。计算机科学在应用上得到飞速发展，因此，学习这方面的知识必须紧密联系实际：掌握这方面的知识更要强调解决实际问题的能力。学会面对一个实际问题，如何去自己收集资料，如何自己去学习新的知识，如何自己去制定解决问题的方案并通过实践不断地去分析和解决前进道路上的问题。《微机原理与接口技术》课程是我们电气工程及其自动化专业本科生必修的一门技术基础课程。通过该课程的学习使学生对微机系统有一个全面的了解、掌握常规芯片的使用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方法。 二洗衣机控制系统的设计 2.1 设计容 系统设计并建立一个由微机控制的洗衣机控制系统，并完成：

控制系统仿真课程设计

控制系统仿真课程设计 （2010级） 题目控制系统仿真课程设计学院自动化 专业自动化 班级 学号 学生姓名 指导教师王永忠/刘伟峰 完成日期2013年7月

控制系统仿真课程设计（一） ——锅炉汽包水位三冲量控制系统仿真1.1 设计目的 本课程设计的目的是通过对锅炉水位控制系统的Matlab仿真，掌握过程控制系统设计及仿真的一般方法，深入了解反馈控制、前馈-反馈控制、前馈-串级控制系统的性能及优缺点，实验分析控制系统参数与系统调节性能之间的关系，掌握过程控制系统参数整定的方法。 1.2 设计原理 锅炉汽包水位控制的操作变量是给水流量，目的是使汽包水位维持在给定的范围内。汽包液位过高会影响汽水分离效果，使蒸汽带水过多，若用此蒸汽推动汽轮机，会使汽轮机的喷嘴、叶片结垢，严重时可能使汽轮机发生水冲击而损坏叶片。汽包液位过低，水循环就会被破坏，引起水冷壁管的破裂，严重时会造成干锅，甚至爆炸。 常见的锅炉汽水系统如图1-1所示，锅炉汽包水位受汽包中储水量及水位下汽包容积的影响，而水位下汽包容积与蒸汽负荷、蒸汽压力、炉膛热负荷等有关。影响水位变化的因素主要是锅炉蒸发量（蒸汽流量）和给水流量，锅炉汽包水位控制就是通过调节给水量，使得汽包水位在蒸汽负荷及给水流量变化的情况下能够达到稳定状态。 图1-1 锅炉汽水系统图

在给水流量及蒸汽负荷发生变化时，锅炉汽包水位会发生相应的变化，其分别对应的传递函数如下所示： （1）汽包水位在给水流量作用下的动态特性 汽包和给水可以看做单容无自衡对象，当给水增加时，一方面会使得汽包水位升高，另一方面由于给水温度比汽包内饱和水的温度低，又会使得汽包中气泡减少，导致水位降低，两方面的因素结合，在加上给水系统中省煤器等设备带来延迟，使得汽包水位的变化具有一定的滞后。因此，汽包水位在给水流量作用下，近似于一个积分环节和惯性环节相串联的无自衡系统，系统特性可以表示为 ()111()()(1)K H S G S W S s T s ==+ （1.1） （2）汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性 在给水流量及炉膛热负荷不变的情况下，当蒸汽流量突然增加时，瞬间会导致汽包压力的降低，使得汽包内水的沸腾突然加剧，水中气泡迅速增加，将整个水位抬高；而当蒸汽流量突然减小时，汽包内压力会瞬间增加，使得水面下汽包的容积变小，出现水位先下降后上升的现象，上述现象称为“虚假水位”。虚假水位在大中型中高压锅炉中比较显著，会严重影响锅炉的安全运行。“虚假水位”现象属于反向特性，变化速度很快，变化幅值与蒸汽量扰动大小成正比，也与压力变化速度成正比，系统特性可以表示为 222()()()1f K K H s G s D s T s s ==-+ （1.2） 常用的锅炉水位控制方法有：单冲量控制、双冲量控制及三冲量控制。单冲量方法仅是根据汽包水位来控制进水量，显然无法克服“虚假水位”的影响。而双冲量是将蒸汽流量作为前馈量用于汽包水位的调节，构成前馈-反馈符合控制系统，可以克服“虚假水位”影响。但双冲量控制系统要求调节阀具有好的线性特性，并且不能迅速消除给水压力等扰动的影响。为此，可将给水流量信号引入，构成三冲量调节系统，如图1-2所示。图中LC 表示水位控制器（主回路），FC 表示给水流量控制器（副回路），二者构成一个串级调节系统，在实现锅炉水位控制的同时，可以快速消除给水系统扰动影响；而蒸汽流量作为前馈量用于消除“虚假水位”的影响。

汇编与微机原理课程设计报告

微机接口课程设计报告 （题目：模拟自动门） 指导老师郭兰英 班级2015240204

目录 一概述 (1) 1.1 课程设计名称 (1) 1.2 课程设计要求 (1) 1.3 课程设计目的 (1) 二设计思想 (1) 三实施方案 (2) 3.1 获得传感器和“门”的状态 (2) 3.2 驱动步进电机和点阵模块 (2) 3.3 实现硬件延时 (3) 四硬件原理 (3) 4.1 中断控制器8259 (4) 4.2并行接口8255 (4) 4.3 定时/计数器8254 (5) 4.4 点阵LED显示屏 (5) 4.5 步进电机 (6) 4.6 红外距离传感器 (7) 五软件流程 (8) 六程序运行结果及分析 (11) 6.1 开门状态 (11) 6.2 关门状态 (12) 6.3 关门操作进行时中断到开门操作 (14)

6.4特殊状态 (15) 七个人感想 (16) 八附录 (18)

一、概述 1.1课程设计名称 模拟自动门 1.2课程设计要求 1)用汇编语言编程完成硬件接口功能设计。 2)硬件电路基于80x86微机接口。 3)程序功能包含:步进电机转动、点阵显示开关门、传感器检测是否有人、8254延时。 4)传感器检测有人时开门，门全开后延时几秒关门，若关门时检测到有人，立刻开门。 1.3课程设计目的 通过本课程设计，让学生对微机系统有一个较面的理解，对典型数字接口电路的应用技术有一个较深入的掌握，并对应用系统进行硬件原理和软件编程进行分析、设计和调试，达到基本掌握简单微型计算机应用系统软硬件的设计方法，提高项目开发能力的目的。要求同学分组完成课题，写出课程设计说明书，画出电路原理图，说明工作原理，编写设计程序及程序流程图。 二、设计思想 本程序主要功能是模拟商场等公共场所的自动门，实现有物体靠近并被传感器检测到时发生一系列变化的效果，模拟实现开门关门的功能。 为了尽量模拟真实场景下的自动门状态变化，本程序主要可以实现以下功能： 1、当传感器可检测范围内检测到物体，并且“门”为“关”的状态，立即“打开门”，即用一系列的硬件动作模拟自动门打开的动作和状态。 2、当“门”完全打开后一段时间后，传感器范围内检测不到物体时，立即“关闭门”, 用一系列的硬件动作模拟自动门关闭的动作和状态。

自动控制原理课程设计实验

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）。

计算机控制系统课程设计

《计算机控制》课程设计报告 题目: 超前滞后矫正控制器设计 姓名: 学号: 10级自动化 2013年12月2日

《计算机控制》课程设计任务书 指导教师签字：系（教研室）主任签字： 2013年11 月25 日

1.控制系统分析和设计 1.1实验要求 设单位反馈系统的开环传递函数为) 101.0)(11.0(100 )(++= s s s s G ，采用模拟设 计法设计数字控制器，使校正后的系统满足：速度误差系数不小于100，相角裕度不小于40度，截止角频率不小于20。 1.2系统分析 （1）使系统满足速度误差系数的要求: ()() s 0 s 0100 lim ()lim 100 0.1s 10.011V K s G s s →→=?==++ (2)用MATLAB 画出100 ()(0.11)(0.011) G s s s s = ++的Bode 图为： -150-100-50050 100M a g n i t u d e (d B )10 -1 10 10 1 10 2 10 3 10 4 P h a s e (d e g ) Bode Diagram Gm = 0.828 dB (at 31.6 rad/s) , P m = 1.58 deg (at 30.1 rad/s) Frequency (rad/s) 由图可以得到未校正系统的性能参数为： 相角裕度0 1.58γ=?， 幅值裕度00.828g K dB dB =, 剪切频率为：030.1/c rad s ω=， 截止频率为031.6/g rad s ω=

（3）未校正系统的阶跃响应曲线 024******** 0.20.40.60.811.2 1.41.61.8 2Step Response Time (seconds) A m p l i t u d e 可以看出系统产生衰减震荡。 （4）性能分析及方法选择 系统的幅值裕度和相角裕度都很小，很容易不稳定。在剪切频率处对数幅值特性以-40dB/dec 穿过0dB 线。如果只加入一个超前校正网络来校正其相角，超前量不足以满足相位裕度的要求，可以先缴入滞后，使中频段衰减，再用超前校正发挥作用，则有可能满足要求。故使用超前滞后校正。 1.3模拟控制器设计 （1）确定剪切频率c ω c ω过大会增加超前校正的负担，过小会使带宽过窄，影响响应的快速性。 首先求出幅值裕度为零时对应的频率，约为30/g ra d s ω=，令 30/c g rad s ωω==。 （2）确定滞后校正的参数 2211 3/10 c ra d s T ωω= ==, 20.33T s =,并且取得10β=

控制系统仿真课程设计

控制系统数字仿真课程设计 1．课程设计应达到的目的 1、通过Matlab仿真熟悉课程设计的基本流程； 2、掌握控制系统的数学建模及传递函数的构造； 3、掌握控制系统性能的根轨迹分析； 4、学会分析系统的性能指标； 2．课程设计题目及要求 设计要求 1、进行系统总体设计，画出原理框图。（按给出的形式，自行构造数学模型，构造成1 个零点，三个极点的三阶系统，主导极点是一对共轭复根） G（s）=10(s+2)/(s+1)(s2+2s+6) 2、构造系统传递函数，利用MATLAB绘画系统的开环和闭环零极点图；(分别得 到闭环和开环的零极点图)参考课本P149页例题4-30 clear; num = [10,20]; den =[1 3 8 6]; pzmap(num,den) 3、利用MATLAB绘画根轨迹图，分析系统随着根轨迹增益变化的性能。并估算超 调量=16.3%时的K值（计算得到）。参考课本P149页例题4-31 clear num=[10,20]; den=[1 3 8 6]; sys=tf(num,den); rlocus(sys) hold on jjx(sys); s=jjx(sys); [k,Wcg]=imwk(sys)

set(findobj('marker','x'),'markersize',8,'linewidth',1.5,'Color','k'); set(findobj('marker','o'),'markersize',8,'linewidth',1.5,'Color','k'); function s=jjx(sys) sys=tf(sys); num=sys.num{1}; den=sys.den{1}; p=roots(den); z=roots(num); n=length(p); m=length(z); if n>m s=(sum(p)-sum(z))/(n-m) sd=[]; if nargout<1 for i=1:n-m sd=[sd,s] end sysa=zpk([],sd,1); hold on; [r,k]=rlocus(sysa); for i=1:n-m plot(real(r(i,:)),imag(r(i,:)),'k:'); end end else disp; s=[]; end function [k,wcg]=imwk(sys) sys=tf(sys) num=sys.num{1} den=sys.den{1}; asys=allmargin(sys); wcg=asys.GMFrequency; k=asys. GainMargin;

微机原理课程设计实验报告DOC

河北科技大学 课程设计报告 学生姓名：学号： 专业班级： 课程名称： 学年学期： 指导教师： 年月

课程设计成绩评定表 学生姓名学号成绩 专业班级起止时间2011.12.24—2012.11.28 设计题目字符串动画显示 指 导 教 师 评 语 指导教师： 年月日

目录 一、课程设计的目的 (1) 二、设计题目 (1) 三、设计内容要求 (2) 四、设计成员及分工 (2) 五、课程设计的主要步骤 (2) 六、课程设计原理及方案 (3) 七、实现方法 (3) 八、实施结果 (8) 九、总结 (8) 十、体会感受 (8)

一、课程设计的目的 课程设计是以自己动手动脑，亲手设计与调试的。它将基本技能训练、基本工艺知识和创新启蒙有机结合，培养我们的实践和创新能力。课程设计的意义，不仅仅是让我们把所学的理论知识与实践相结合起来，提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。作为信息时代的大学生，基本的动手能力是一切工作和创造的基础和必要条件。 课程设计是培养和锻炼学生在学习完本门课后综合应用所学理论知识解决实际工程设计和应用问题的能力的重要教学环节，它具有动手、动脑和理论联系实际的特点，是培养在校工科大学生理论联系实际、敢于动手、善于动手和独立自主解决设计实践中遇到的各种问题能力的一种较好方法。 《微机原理及应用》是一门应用性、综合性、实践性较强的课程，没有实际的有针对性的设计环节，学生就不能很好的理解和掌握所学的技术知识，更缺乏解决实际问题的能力。所以通过有针对性的课程设计，使学生学会系统地综合运用所学的理论知识，提高学生在微机应用方面的开发与设计本领，系统的掌握微机硬软件设计方法。 通过课程设计实践，不仅要培养学生的实际动手能力，检验学生对本门课学习的情况，更要培养学生在实际的工程设计中查阅专业资料、工具书或参考书，掌握工程设计手段和软件工具，并能以图纸和说明书等表达设计思想和结果的能力。培养学生事实求是和严肃认真的工作态度。 通过设计过程，要求学生熟悉和掌握微机系统的软件设计的方法、设计步骤，使学生得到微机开发应用方面的初步训练。让学生独立或集体讨论设计题目的系统方案论证设计、编程、软件调试、查阅资料、编写说明书等问题，真正做到理论联系实际，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力，实现由学习知识到应用知识的初步过渡。通过本次课程设计使学生熟练的熟练掌握微机系统的设计方法，熟练应用8086汇编语言编写应用程序和实际设计中的软件调试方法和步骤，熟悉微机系统的软件开发工具的使用方法。 二、设计题目

自动控制原理课程设计报告

自控课程设计课程设计(论文) 设计（论文）题目单位反馈系统中传递函数的研究 学院名称Z Z Z Z学院 专业名称Z Z Z Z Z 学生姓名Z Z Z 学生学号Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z 任课教师Z Z Z Z Z 设计（论文）成绩

单位反馈系统中传递函数的研究 一、设计题目 设单位反馈系统被控对象的传递函数为 ) 2)(1()(0 0++= s s s K s G （ksm7） 1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。 2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标： （1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数=10。 （2）相角稳定裕度γ>45o , 幅值稳定裕度H>12。 （3）系统对阶跃响应的超调量Mp <25%,系统的调节时间Ts<15s 3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。 4、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的截止频率Wc 和穿频率Wx 。 5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。 6、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。 7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 二、设计方法 1、未校正系统的根轨迹图分析 根轨迹简称根迹，它是开环系统某一参数从0变为无穷时，闭环系统特征方程式的根在s 平面上变化的轨迹。 1）、确定根轨迹起点和终点。 根轨迹起于开环极点，终于开环零点；本题中无零点，极点为：0、-1、-2 。故起于0、-1、-2，终于无穷处。 2）、确定分支数。 根轨迹分支数与开环有限零点数m 和有限极点数n 中大者相等，连续并且对称于实轴；本题中分支数为3条。

微机原理课程设计报告-数字时钟的实现(附代码)

合肥工业大学 计算机与信息学院 课程设计 课程：微机原理与接口技术设计专业班级：计算机科学与技术x班学号： 姓名：

一、设计题目及要求： 【课题6】数字时钟 1．通过8253 定时器作产生秒脉冲定时中断。在中断服务程序中实现秒、分、小时的进位（24小时制）。 2．在七段数码管上显示当前的时分秒（例如，12 点10 分40 秒显示为121040）。 3．按“C”可设置时钟的时间当前值（对准时间）。 二、设计思想： 总体思想： 1、功能概述： 实验箱连线： 本实验建立在Dais实验箱基础上完成的基本连线及程序如下: 138译码器： A,B,C,D,分别连接A2,A3,A4,GS； y0连接8253的CS片选信号； y1连接8259的CS片选信号； 8253连线： 分频信号T2接8253的CLK0； 8253的OUT0接8259的IR7； 8253的gate信号接+5V； 8259连线： 8259的数据线接入数据总线；

本程序包括显示模块，键盘扫描模块，时间计数模块，设置模块等几个模块， （1）程序运行后，LED显示000000初始值，并且开始计数 （2）按C键进行设置初始时间，考虑到第一个数只能是0，1，2，当第一个数显示2时第二个数只能显示0~4，同理下面各位应满足时钟数值的合理的取值； （3）在手动输入初始值时，按D键进行回退1位修改已设置值，连续按D键可以全部进行删除修改。 2、主程序设计 主程序中完成通过调用子程序完成对8253及8259的初始化，对8259进行中断设置。主要在显示子程序和键盘子处理程序之间不断循环，8253每一秒给8259一个刺激，当8259接受到刺激后会给CPU一个中断请求，CPU会转去执行中断子程序，而中断子程序设置成时间计数加，即完成电子表的整体设计。详细流程图见图三-1。 3、LED显示子程序设计 本程序显示部分用了6个共阳极LED作为显示管，显示程序要做到每送一次段码就送一次位码，每送一次位码后，将位码中的0右移1位作为下次的位码，从而可以实现从左到右使6个LED依次显示出相应的数字。虽然CPU每隔一定时间便执行显示程序，但只要这个时间段不太长，由于人眼的视觉作用，就可以在6个LED上同时见到数字显示。 4、键盘扫描子程序设计 本程序需要用键盘对时间的初始值进行设置，因此对键盘扫描的子程序需要满足的功能如下： 判断是否是C键，若不是就返回至主程序，若是C键就开始对时间初始值进行设置，同时因注意到第一个值不可以超过2，第一个数是2时第二数不能超过4，余下的同理要满足时间数值的取值范围呢，若不是合法输入不予反应继续等待输入。当遇到输入数值错误时可以按下D键进行删除一位重新设置；当6位初始值全部设置成功后，电子表将自动开始走表。 5、时间运算子程序设计 该子程序的主要功能是对时、分、秒的运算，并把运算出的最终结果存到事先已经开辟