DSP 数位控制简介

DSP 數位控制簡介

1. 簡　介

2. DSP的硬體架構

以為基礎的數位控制系統

3. DSP

4. 微處理器／數位信號處理器的控制功能

5. 數位控制系統設計

6. 參考文獻

1. 簡介

(Digital Signal

數位信號處理器Processor,DSP)的設計主要即在於以數位計算的方式進行信號

處理，因而先天上即具有強大的數值計算能力，主要應用於電腦繪圖、儀器量測、影像語音、控

制通訊等領域。也可視為一個具有強大計算能力的微處理器，因此舉凡微處理器可以應用的DSP

DSP(

場合，如需要更快速的計算能力，則可考慮使用。但值得注意的是，單晶片微控器microcont

已廣泛應用於工業控制領域，其關鍵主要在於完整的界面，而一般的並不具備roller, mC)I/O DSP

這些功能。

在工業控制的應用領域，如機器人控制、磁碟機與光碟機的控制、伺服控制等,[56], [58],

[54]

，採用來實現數位控制器的主要著眼點即在於其快速的計算能力，表列出一些主要處[59]DSP 1.1

DSP PID[23]

理器與在執行一個典型的控制迴路所能達到的取樣頻率。

由於的快速計算能力，因而具有廣泛應用的潛力，採用來實現需要複雜計算的數位DSP DSP

控制系統，以達到高性能控制系統的需求即為未來發展的趨勢。因此有眾多的半導體製造商投入

高性能的開發，表列出一些廠商所提供的晶片，表列出一些支援廠商所提供的軟硬DSP 1.2DSP 1.3

體發展工具。

1.1PID

表　數位控制取樣頻率

1.2

典型的

表　一些DSP

為了推展的應用，一些的製造商通常會提供評估模組，這些評估模組DSP DSP(evaluation kit)

DSP

通常包含一個以為核心的電路板及相關的支援軟體；這些電路板一般具有記憶體、高解析度的類比數位及數位類比轉換器。支援軟體則包含組合語言組譯器、C(comp

語言編譯器//(assembler)

入器與偵錯器等。雖然均具有快速的計算能力，但其種類繁多，iler)、載(loader)(debugger)DSP

硬體架構亦不同，對各別應用的適用性也有所不同，因此設計工程師在選用時，不僅需要考

DSP

慮其計算速度、價格、軟體支援能力、與供貨能力等，其應用上的特殊功能亦是重要考慮因素。

TI TMS320C14TM320C40

例如的特別適合於數位控制的應用，而則是為列陣信號處理而設計的。

表　與其支援發展工具

1.3DSP

2. DSP 的硬體架構

為了達成其快速的計算能力，其晶片在設計時通常採用位元的字元長度，並以位元 DSP1632

存器等。在架構設計上亦多有

積器與暫(register)CPU

(CPU)

設計中央處理單元內的累(accumulator)

不同，有的採用架構，有的則採用哈佛架構或特殊的硬體架構。

pipeline(Harvard architecture)

2.1TMS320圖　的硬體架構

2.1TMS32016圖所示為德州儀器所製造的數位信號處理器系列的硬體架構，以位元為基本資163232料處理單元，採用位元的資料與位址匯流排與位元的暫存器，其核心為位元的算數運算邏(ALU)輯單元與累(ACC)積器，並以硬體方式來實現不同的功能，如乘法器、位移器等，以提升其

(overflow)(scaling)計算速度。在整數計算方面，為了減少數值計算所衍生的問題如溢位與尺規劃

等，採用硬體式的位移暫存器。表列出了系列在硬體架構上的特色。

2.1TMS320

表　硬體架構特色

2.1TMS320

系列的晶片為了加快其計算速度，在設計上一些常用的數學計算指令往往以硬體 TMS320DSP

運算元DMOV MACD

可以單一指令完成，而指令則可方式實現，例如差分方程式的z-1(operator)

同時完成四個操作：兩個數的相乘、移動資料、與前一比資料累加、與載入下一個暫存器。由於這些特殊指令的硬體設計，使得在運算速度上較一般的微處理器快上倍以上。

DSP10

為了說明與一般微處理器的不同，可從其硬體架構上瞭解。圖所示為目前已廣泛應用DSP 2.2

於工業控制的位元單晶片微控器microcontroller) Intel 80C196KA 2.3TI

的硬體架構圖，圖則為公16(

圖　單晶片微控器的硬體結構圖

2.280C196KA(Intel)

DSP32DSP TMS320C14

司為了應用於工業控制所特別設計的位元控制器。微控器一般在設計上不僅包含、與或EPROM()I/O80C196K

視其型號而定，主要在其能力的增強，例如即CPU RAM ROM

具有轉換器、脈寬調變輸出、串聯介面、數位與可程式化計時器等。

A/D PWM I/O

圖　TMS320C14(TI)的硬體架構圖

2.3

圖　的功能方塊圖與特色

2.4TMS320C14

I/O

由於包含這些週邊界面電路，因此利用微控器來實現數位控制器就大幅簡化了相關的硬體界面電路設計，同時由於大量生產也就降低了價格。其硬體架構也與一般傳統泛用型微處理器類

(

似，因此也就有著類似的組合語言指令與定址模式addressing mode)，較易為一般已熟悉泛用型微處理器的工程師所接受。但是也因為受到傳統微處理器硬體架構的限制，在數值計算的處理上就無法與特別為處理數值計算所設計的相比，因此在實現以數值計算為主的數位控制器時，

DSP

在計算速度上即無法與之相抗衡。

數位控制器的數值計算能力為什麼如此重要呢？主要是因為如果具有較快的計算能力，則控

短的時間內完成，也就能有較高的取樣頻率freque (

制器的控制定律control law)則可在較(sampling –

，整個控制系統的頻寬也可因而加寬，使系統具有較佳的動態響應，而提高整體-ncy) (bandwidth)

性能。由此可見取樣頻率所造成的影響，因此數位控制器的數值計算能力是相當重要的。又因為

的型式出現在型式上與數位濾波器

(

控制定律通常是以差分方程式difference equation), (digital-filter)

是一樣的，因此特別適合的計算，也就因為這個原因，採用來實現數位控制器就具有更

DSP DSP

佳的效果。值得注意的是提高硬體計算能力祗是實現高性能控制系統的一環，其他如控制法則的

設計、感測器的選擇、控制結構的決定、軟體實現的技巧等均是重要的考慮因素。與一般微

DSP

處理器比較時，其優劣可參考表。

2.2

表　與微處理器的比較

2.2DSP

德州儀器公司所生產的，即是採用系列的硬體架構，為了實現以單晶片

TMS320C14320C10

完成數位控制器所設計的，因此在經濟效能上採用來設計數位控制器也可以說是DSP TMS320C14

一種理想的選擇。可取址到晶片本身字元的或，字元的

TM320C144K(word)ROM EPROM250RAM

的時鐘頻率時，其指令週期為，的整數乘法的與累加器，工作於MHz160nsec16bit

與bit ALU25

32

可以在一個指令週期完成。具有個輸出與個的計時器：其中兩個為泛用

TMS320C146PWM416bit

型計時器、一個為看門計時器、另一個則用來產生串聯介面的字元率產生器

(watchdog timer)(baud-

。輸出與計時器在控制應用上，尤其應用於馬達控制、電力轉換系統均是不可rate generator) PWM

或缺的。

DSP在數值計算上的性能如與一般泛用型的微處理器與微控器比較，其速度上的差異可參考

2.3320C1480C196PID DSP12DS 表。如將與比較，則執行一個迴路的計算，快了倍，由此可見採用

P來實現數位控制器在數值計算上所得到的優勢。

2.3DSP 表　與一般為處理器的比較

DSP 2.5[13-18] 德州儀器公司所發展的晶片，可分為五代如圖所示。每一代晶片彼此間均具

(有目標碼object code) TMS320C1X TMS320C2X 相容的能力，有些晶片彼此間的腳位亦同。、、與TMS320C5X (fixed-point arithmetic)DSP 16三個系列均為固點算數之，採用位元哈佛架構，內部為

32ALU 16×1632(branch)位元之與累加器，以硬體完成＝位元之整數乘法，除了跳躍指令以外，其(instruction cycle) 5 MIPS 28.5 MIPS 餘指令均可於一個指令週期完成，計算能力約介於～之間。另外TMS320C3X TMS320C4X (floating-point arithmetic) DSP 32兩個系列：與則為浮點算數，採用位

(多匯流排multibus)40架構，浮點計算採用位元擴展精度，具有以硬體實現的浮點乘法器與算數邏TMS320C4X 66DMA 輯單元。尤其值得注意的是為平行數位信號處理器，具有個通訊埠、個副處

16 G-byte 理器、兩個計時器與的定址能力，適合以平行式之硬體架構完成平行計算法則，指令週40nsec 275 MOPS (million operations per 期為，執行速度約為secord)320Mbyte/sec ，通訊速度可達。

2.5圖　TI DSP 公司系列的發展趨勢

3. DSP 以為基礎的數位控制系統

3.1(controller) 一個典型的閉路控制系統如圖所示，基本上由三個單元所組成：控制器、受控(體plant)(sensor)與感測器。控制器根據所下達的參考命令與由感測器所測得的回授信號比較，所產生的誤差再經由控制定律計算出適當的修正信號送至受控體，因此控制系統的目的即在於使系統的輸出能根據所期望之輸出而有最快速與精確的反應。控制器之主要目的即在於根據控制命令(contr 與回授信號產生適當的修正信號而能使系統有最佳的反應，而這個過程主要是完成控制定律ol law)(analog)的執行，因此可以用類比、(digital)(hybrid)數位或混合的方式完成。

3.1圖　控制系統的方塊圖

3.2圖　控制器的細部方塊圖

在(觀念上一個控制系統亦可說是由兩個主要的方塊所構成：控制器controller)(plant)與受控體( 3.2)如圖所示。受控體即為所控制的對象，它可能是一個馬達、熱水器、或是一枚飛彈，而控制 (器則由多個子系統所組成，其核心即為控制處理器control processor)。控制處理器的主要功能即

PIO

在於實現控制定律，控制定律由於採取不同的控制方法而具有不同的型式，例如採用方法設計，則其控制定律為：

為致動信號。如採用可變結構控制其中()t e (

為誤差信號error signal)，()t u(actuating signal)

(variable structure control)設計方法，則其控制定律具有類似下列方程式之型式：

其中x1, x2 (state variable)

為狀態變數，u為致動信號。控制工程師可根據實際問題之需要而採取不同控制器的設計方法，近代控制理論所發展的各種控制方法如：適應控制、強韌控制、模與類神經控制等等均可用來進行控制定律的設計。控制定律五(

糊控制fuzzy control)(neural control)

、等，而查花八門，但基本上均由數學方程式所組成，再加上一些控制流程指令如if...then go to...

表table look-up)有時亦是必須的，所以控制處理器即在於如何運用軟硬體技術實現控制定律。

(

圖　類比控制器

3.3

控制定律如以類比電路實現，如圖所示即為一類比控制器，主要藉由運算放大器operati-

3.3(

-onal amplifier) 來實現控制法則，但如控制定律較為複雜則難以類比電路實現。控制處理器如以數位方式實現則稱之為數位控制器，一般均以微處理器或數位信號處理器實現。類比或數位控制的優劣點可參考表，採用微處理器或的數位控制方式是目前設計控制系統的發展趨勢，主

3.1DSP

要的優點如下：

1. 能夠以軟體實現複雜的控制法則而不需要藉由複雜的類比路設計。

2. 可經由軟體程式修改而實現不同的控制方法，無需硬體電的更改。

3. 可降低體積、重量與消耗之功率，同時價格也較為便宜。

4. 具有較高的可靠度且易於維修與測試。

5. 對雜訊與干擾有較強的免疫力。

6. 可大幅減少元件的數目而易於製造並提高可靠度。

表　類比與數位控制器之優劣比較

3.1

圖　一個典型的微電腦控制系統方塊圖

3.4

由上述之優點可知數位控制已是必然的趨勢，至於採用微處理器或則取決於價格、性能

DSP

之要求、發展工具的齊備與支援能力等因素。一個典型的微電腦控制系統如圖所示，藉由微處

3.4

理器來實現控制處理器，如果將微處理器以取代，則成為一個以為基礎的圖以為

DSP DSP 3.5DSP

基礎的數位控制系統數位控制系統如圖所示。設計一個以微處理器或為基礎的數位控制系

3.5DSP

統，通常須具備下列相關知識：

●數位控制理論

●微電腦／DSP的軟硬體設計

●感測器的選擇與介面電路設計

●功率放大器與介面電路設計

●受控體的相關知識

因此設計一個數位控制系統時，通常需要由不同知識領域的工作人員在知識、技術與經驗上整合，在設計團隊的組成與領導是相當重要的。

以為基礎的數位控制系統

圖　DSP

3.5

一個數位控制系統的設計過程如圖所示，分成下列幾個主要步驟：

3.6:

1. 定義規格。

2. 數位控制系統的理論層次設計。

3. 決定硬體架構。

軟硬體設計。

4.. /

5. 系統整合測試與確認。

微電腦數位控制的優點與限制

/ DSP—

以微電腦或數位信號處理器為基礎所設計的數位控制系統是未來的發展趨勢，其優點與限制可摘要如下：

[2]-[5]

較低的硬體成本

採用微處理器或主要之優點就是能夠以軟體程式取代複雜的特定硬體設計，由於大型積DSP

功能的與更大容量的與，均(VLSI)

體電路的快速發展，廉價的晶片、更高計算邏輯CPU RAM ROM

能以更快的速度實現更複雜的控制法則，因此實現控制功能之硬體價格亦相對降低。同時由於

AS IC (Application Specified IC)與顧客委託設計均能將更多的功能由較少的晶片完成，不僅提高系統的可靠度，也降低了生產與維修測試的成本。

更高的可靠度

複雜的控制系統應用於工業自動化如或機器人，應用於國防工業如飛彈與導航等，均

CNC

均可因採用微電腦或而需要更高的可靠度。系統的可靠度或MTBF(mean time between failure)DSP

提高，因為晶片的可靠度遠大於一些採用個別元件所組成的等功能電路，在生產製造上亦較VLSI

為簡單。根據過去的經驗顯示，一個以微處理器或控制的電力電子系統或馬達驅動系統微電

DSP,

腦或DSP晶片的可靠度都是較高的。

圖　微電腦數位控制系統設計流程3.6

(EMI)電磁干擾問題較少

VLSI 的高密度電路積體化，降低了在電力電子系統中高電壓與高電流變化對電路所形成干擾的 (影響，控制晶片的屏敝shielding)(power line)較為簡單，經由電力線或信號線所傳導之雜訊亦較易濾除。

不會有漂移與參數變化

在類比電路設計所遭遇的一些問題如因溫升或環境變化而導致電路的工作點有漂移的現象，這種現象也會因為元件老化而發生，但在數位電路則可消除這些問題，以微處理器軟體實現的數(值計算不僅不會有參數變化，計算亦百分之百正確，而截位truncation)(overflow)與溢位等問題亦(scaling)可由適當的尺規劃而[35]-[38]解決。

具有與階層式數位控制相容的能力

採用微電腦的低階區域性控制器可與上層的高階控制系統藉由數位通訊而整合，例如在自動化工廠的應用，區域控制器與主控制器可藉由雙向通訊介面互通訊息，對於整廠之監控與檢修均更易於達成目的。

通用的軟硬體架構

DSP 採用微處理器或實現數位控制系統，可使系列產品具有相同或類似的硬體架構，此不僅易於維修，也簡化了生產製造的過程，同時對軟體設計而言，也因為有了共同的硬體標準而較易規劃與設計。以變頻器為例，針對不同的應用需求即可加入不同的軟體功能模組，這些規劃在複雜的控制系統設計上是非常重要的。

自動偵錯能力

採用微電腦控制可藉由軟體進行系統硬體的自動偵錯，不僅不確保系統在操作上的正常與

安全，並且由於具有偵錯的能力也簡化了維修。例如在變頻器設計上可藉此檢測系統是否接線正 確、功率級是否有短路現象等。

計算能力的限制

DSP 雖然由於微電子技術的快速進展，微處理器與的執行速度已大幅提高，但在執行速度上仍無法與以特定類比或數位電路所完成的硬體控制所抗衡，因為特定硬體在信號處理上是同時以(平行方式完成的，而在微處理器為基礎的數位控制則是以串序serial)方式執行指令而完成，如果

(task) (time slot)微處理器有數個工作要做，則亦須將其分散於數個時間槽依序完成，因而造成了

(取樣延遲sampling delay)， (sampling)因此訊號無法連續處理，在取樣之間的訊號就無從得知，這樣的限制使得系統的頻寬也就受到了限制，這個限制雖然可藉由多重微處理器與平行處理器的技術而降低，但先天上取樣效應所造成的限制則是無法去除的。

量化誤差

物理DSP 系統的信號先天上就是類比的，因此以微電腦或為基礎的數位控制系統就必須藉由

A/D D/A/

與轉換器才能與外界的類比信號溝通。由於這些類比數位轉換器均有解析度上的限制，

通常為位元或位元，因此在(

取樣信號上也就造成了量化誤差quantization error)。由於量化8-12-

在信號的大小上所造成的不連續與所導致的誤差以及因為取樣sampling)在時間上所

(quantization)(

造成的不連續均對信號造成了變形，而這也就是數位控制系統的主要限制。這種因為量化與取樣

對信號所造成的誤差是極為明顯的，如果微電腦藉由轉換器將一個正弦信號讀入再經由

A/D D/A

轉換器送出，比較輸入與輸出信號即可觀察到所造成的誤差，這種現象當正弦波的頻率逐漸增高

時，則更為明顯，因此經由數位取樣後即無法回復為原來的信號。由取樣定理sampling theorem)

(

得知如取樣頻率高於信號頻寬的兩倍即可完全回復原先之信號，但實際上由於理想的取樣不可得

，再加上雜訊與量化所造成的誤差，一般而言取樣頻率通常高於信號頻寬的倍以上。

10

軟體訊號不易量測

採用微處理器進行數位控制，將以軟體程式實現控制法則，因此其內部變數與控制器的參數

均不易觀測與調整，不像類比控制系統藉由示波器即可觀測任何一點的訊號。對於控制器參數的

調整雖可藉由程式修改，重新燒寫而達此目的，但在控制系統測試時，往往需要嘗試性的

EPROM

調機過程，這些均需要額外的軟硬體設計。

軟體發展昂貴

由於微處理器與功能的大幅提升與、容量的增加，採用軟體控制已是必然

DSP RAM EPROM"

的趨勢，但是發展這些特殊應用與控制的軟體其代價卻是相當昂貴的。在設計過程中不僅需要良

好的發展工具，亦需對整個系統有相當深入的瞭解，並能將控制方法以軟體方式實現。在大多數

的系統中，亦需要良好的人機界面，如此均增加了軟體的複雜度。當軟體程式的程式碼增加時，

更為巨大，如果不能夠符合軟體工程engin-

(

在文件說明documentation)所增加的工作量將 (software -eering)所提出的一些發展原則與規劃管理方法，則整個程式將難以擴充與維護，這樣的問題發生

在較複雜的電腦控制系統則尤為明顯，如與機器人控制系統。在系統層次所發生的一些設計

CNC

問題如精度、穩定度與反應時間的改善亦無法藉一般的微電腦系統發展工具如邏輯分析儀

(logic

擬器來解決。因此在發展微電腦控制系統時，在軟體開發上

analyzer)或模(in-circuit emulator, ICE)

所投入的資金與人力往往是遠超過當初所預期的。

4. 微處理器／數位信號處理器的控制功能

微電腦數位控制在工業控制上有廣泛的應用，表列出一些在電力電子與馬達驅動系

/DSP 4.1

DSP 4.2

統的應用，在這些應用中微電腦或所提供之功能可摘要如表所列，以下說明一些如何以微

處理器或來實現這些功能以及在設計上的一些考慮因素。

DSP

4.1表　微電腦數位控制在電力電子與馬達驅動的應用

4.2DSP 表　微處理器／電力電子系統的控制功能

回授控制

(電力電子系統根據其應用而具有一個或多個控制迴路control loop) ，一個數位控制系統本質

上是一個離散系統，經由取樣與量化而在時間與數值上造成不連續的現象，它可能是線性的或非線性的。週期性的取樣不僅為了完成數位控制，也產生功率級所需要的開關信號。如果取樣週期(sampling period)(與開關時段switching interval)遠小於系統的反應時間，則經由取樣所造成的離散(時間效應discrete time effect) (通常可忽略不計。在這樣的情況下，以拉氏轉換理論Laplace trans-

form theory)為基礎的線性系統分析方法可有效的分析系統的一些特性，如果再加上傳輸延遲

(transport lag ，Ts e ?T ) ，＝取樣週期則可得到更精確的結果。反之如果這種情況不成立，也就是不能忽略取樣所造成Z 離散時間效應，則必須採用轉換進行系統的分析或者採用狀態變數方法進行

Z- 系統的分析設計。轉換僅限用於線性離散系統，(state variable method)狀態變數法則可適用於線

SISO MIMO Z 性與非線性系統、與系統，並已發展了完整的理論體系。採用轉換則可應用古典控

制理論的一些分析設計方法，亦為一般控制系統設計工程師所熟悉。

4.1圖　直流馬達速度控制系統

(一個典型的多迴路multiloop)(多取樣頻率multirate) 4.1直流馬達驅動控制系統如圖所示，虛線部份由微電腦數位控制完成，此系統有一個採用lead/lag PI 控制的電流內迴路與一個採用控制的速度外迴路，控制器、轉換器與馬達的轉換函數均列於圖上。此系統也是一個多取樣頻率系統，電 1/Ts1 1/Ts2 Z-流內迴路的取樣頻率高於轉速外迴路的取樣頻率。採用轉換去分析一個多取樣頻率系統是相當複雜的，尤其當比值既不是整數亦不是分數時，因此採用電腦模擬是較可行的。對於Z-電流內迴路的分析可採用轉換，但對轉速外迴路的分析，一般則可忽略內迴路所造成的取樣效應。

補償器的軟體實現

(一個回授控制迴路的補償器compensator)(gain)可能是一個單純的增益，或者是比例積分微分

PID (lead-lag)控制器、相位領先落後補償器，或者PID 以其它型式呈現，但最廣為採用的仍是或

Lead-lag PI lead-lag 或數位濾波器型式的高階補償器。以下說明如何將類比的與補償器轉換為數位

PI lead-lag 的與補償器。

4.2圖　PI 數位補償器的實現

一個補償器其拉氏轉換函數為

PI

上式可改寫為

如果取樣週期非常短，則微分可以差分之方式表示，因此上式可改寫為

其中為取樣週期，＋則為連續的取樣時刻，上式可以標準的差分方程式Ts k, k1(difference equation)表示

若表示為標準的狀態變數動態方程式

其中z(k) A = 1B= k 2Ts C= 1

以及。上述方程式以數位實現之方塊圖為狀態變數，，， D = k1

如圖所示。控制處理器依序計算其中之方塊，並且每隔的時段更新y(k)，

4.2(control processor)Ts

果縮短則其響應將更接近類比的轉換函數。

如Ts

相位領先一落後lead-lag)補償器之轉換函數為

(

上式可改寫為

將微分項以差分型式表示並將之簡化，其差分方程式可表示為

狀態方程為

數位補償器的實現

圖　lead-lag

4.3

其方塊圖如圖所示。有關如何以微電腦或來實現與補償器可參考,[32]。

4.3DSP PID lead-lag[23]

功率元件觸發信號控制

閘流體tyristor)通常應用於相位控制的電力轉換器，其觸發信號通常為一控制迴路的輸出，(

具有的關係，因此可用查表法進行此一非線性轉換，

(

由於輸出控制信號與觸發角firing\angle)cos-1

所得之數值即可做為計數器的時間延遲量，而使觸發有效的脈寬波則可由線電壓所得之邏輯信號產生。而＝時之同步信號則可由線電壓之零點超越偵測電路所產生之脈衝波做為中斷信號，由α0

於線電壓的頻率經常會波動，因此通常需要一個相位鎖相迴路產生計時器所需

(phase-locked loop)

之時鐘脈波。時鐘的頻率即決定了觸發角的解析度，如果觸發角之命令發生於觸發之前，則計數器之值可即時更正，否則藉由查表之判斷可決定其位於那一個的區段內，在這種情況最大的反

60°

應延遲為。

60°

限制器

在一個回授控制系統，迴路的控制輸出信號必須限制在實際系統物理變數能接受的範圍之內

，譬如在一個馬達變速控制系統，輸出的電流、電壓、磁通與扭矩等均會受到限制，這些限制也

會根據操作情況而改變。

非線性函數的產生

一維或多維的非線性函數可藉由查表、線性插值、或曲線函數計算而產生，這些非線性的函

vb程序流程控制

第三章程序流程控制 一、教学内容 在Visual Basic6.0中，其流程控制语句分为条件测试语句和循环语句。本章将重点介绍这两种流程控制语句的用法与功能 二、目的要求 1．熟练掌握行if语句、块if结构、Select Case情况选择结构有使用，掌握选择的嵌套结构； 2．熟练掌握实现循环结构的For/Next循环结构及Exit For语句、Do/Loop循环结构的使用，掌握多重循环。 三、教学重点与难点 教学重点：选择结构及循环结构的实现及其应用 教学难点：选择的嵌套及多重循环结构 四、教学方法 多媒体教学为主。适当提问，加深学生对概念的理解。

第一讲（2学时） 一、教学内容 3种条件测试语句：由If构成的两种类型测试语句和由Select Case构成的测试语句二、目的要求 1．熟悉If…Then结构，If…Then…Else结构，Select…Case 结构 2．了解多重If语句，If语句的嵌套 三、教学重点与难点 教学重点：If…Then结构，If…Then…Else结构。 教学难点：多重If语句，If语句的嵌套 四、教学方法 多媒体教学。 五、教学过程 3.1.1 If测试语句 1. If…Then结构 单行语句格式： If 条件表达式Then 语句 多行语句格式： If 条件表达式Then 语句块 End If 2. If…Then…Else结构

语句格式： If 条件表达式Then 语句块1 Else 语句块2 End If 3. 多重If语句 语句格式： If 条件表达式1 Then 语句块1 ElseIf 条件表达式2 Then 语句块2 ElseIf 条件表达式3 Then 语句块3 …… ElseIf 条件表达式n Then 语句块n Else 语句块 End If

第3章 Java程序流程控制

第3章Java程序流程控制 实验1 三种基本程序结构 【实验目的】 （1）掌握Java中顺序语句、选择语句及循环语句的使用。 （2）熟练掌握用三种基本程序结构及相关的变量、表达式、运算符及有关类的方法来解决问题的思想。 【实验要求】 （1）设置MyEclipse的当前工作空间为D:\java。 （2）在MyProject3项目中创建GuessNumber类，并实现猜数游戏。 （3）编写程序WhileLoop实现用while结构求0~100整数数字之和。 （4）编写程序DoWhileLoop实现用do-while结构求0~100整数数字之和。 （5）编写程序ForLoop实现用for结构求0~100整数数字之和。 （6）求三个数中的最大值和最小值。 【实验内容】 （1）启动MyEclpise并设置MyEclipse的工作空间为D:\java。 （2）创建MyProject3项目并在该项目创建GuessNumber类，实现猜数游戏。利用Math.random()方法产生1~100的随机整数，利用JOptionPane.showInputDialog()方法产生一个输入对话框，用户可以输入所猜的数。若所猜的数比随机生成的数大，则显示“猜大了，再输入你的猜测：”；若所猜的数比随机生成的数小，则显示“猜小了,再输入你的猜测：”；若所猜的数正好为随机生成的数，则显示“猜对了！”。 （3）在MyProject3项目中创建WhileLoop类，用while结构求0~100的整数数字之和。 （4）在MyProject3项目中创建DoWhileLoop类，用do -while结构求0~100的整数数字之和。 （5）在MyProject3项目中创建ForLoop类，用for结构求0~100的整数数字之和。 （6）在MyProject3项目中创建MaxMinDemo类，求给定三个数中的最大值和最小值并输出这两个值。 【实验步骤】 1.设置MyEclipse的工作空间为D:\java （1）单击【开始】|【所有程序】|【MyEclipse】|【MyEclipse 8.5】选项启动MyEclipse。 （2）在出现的当前工作空间设置对话框中输入“D:\java”，并按【OK】按钮进入MyEclipse 工作界面。