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计算机控制技术PID课程设计报告

计算机控制技术PID课程设计报告
计算机控制技术PID课程设计报告

课程设计

课程名称计算机控制技术

题目名称高精度直流电机调速系统学生学院信息工程学院

专业班级应用电子技术2班

学号 XXXXXXXXXXX 学生姓名胡丛滟

指导教师黄国宏

2014 年06 月16 日

一、方案论证 (3)

1.1.PID算法 (3)

1.2.简易工程发整定PID参数 (3)

二、理论分析与计算 (3)

2.1. 系统设计方案 (3)

2.2. 数字PID控制器 (4)

2.3. 凑式法整定PID参数 (5)

2.4. 直流电机调速与测速 (6)

三、硬件电路设计 (6)

3.1. 电机驱动及传感器电路 (7)

3.2. 串口发送数据电路 (7)

3.3. LCD1602显示电路 (7)

四、程序设计 (8)

4.1. PID增量式算法 (8)

4.2. 系统程序流程图 (8)

4.3. 消除积分不灵敏的办法 (9)

4.4. 抗积分饱和的办法 (9)

五、调试过程 (10)

5.1. 只有比例环节 (10)

5.2. 加入积分环节 (11)

5.3. 加入积分分离 (11)

5.4. 加入微分环节 (13)

六、设计心得................................................................................................ . (15)

七、参考文献 (15)

八、附录(程序) (16)

本作品以单片机STC98C52为控制器,由电机、电机速度采集传感器和电机驱动组成主电路。控制器产生PWM脉冲送到电机驱动电路中,经过功率放大后控制直流电机转速,同时利用速度检测模块将当前转速反馈到控制器中,控制器经过数字PID运算后改变PWM脉冲的占空比,实现电机精确控制转速和改善系统运行目的。实验数据通过LCD1602显示并通过串口发送给PC机进行波形显示。

ABSTRACT

This work STC98C52 MCU as the controller, driven by a motor, motor speed acquisition sensor and the composition of the main circuit. Controller to generate PWM pulse motor drive circuit, after power amplification control dc motor speed, and speed detection module is used to change the current speed feedback to the controller, the controller through a digital PID computation after changing the duty ratio of PWM pulse, it can realize accurate control of motor speed and improve the system operation purpose. The experimental data through the LCD1602 display and waveform display through a serial port is sent to the PC.

一、方案论证

1.1. PID 算法

方案一:采用位置式PID 算法,该控制算法提供了执行机构的具体位置,PID 输出与整个过去的状态有关,容易产生大的累加误差。

方案二:采用增量式PID 算法,增量算法不需要做累加,控制量增量的确定仅与最近几次误差采样有关,对控制量的计算影响较小,易于实现手动到自动的无冲击切换。

方案采用:在本实验中采用增量式PID 算法。主要原因是PWM 占空比和转速不成线性关系,意思就是就算知道了现在电机速度,也无法准确改变占空比来达到期望速度,采用增量式的好处是只要有误差存在就可以不断增加或者减少占空比来达到期望速度。

1.2. 简易工程法整定PID 参数

方案一:采用扩充临界比例度法,只需选取一个足够短的采样周期,只采用比例作用,不断改小比例度(δ=1/Kp ),直到系统发生持续等幅振荡,记下使系统发生振荡的临界比例度δk 及系统的临界振荡周期Tk ,然后再通过选择控制度和根据表格查找参数就可以求得T 、Kp 、Ti 、Td 的值。

方案二:采用凑试法,根据参数对控制过程的影响趋势,对参数实行先比例,后积分,再微分的整定步骤。

方案采用:本实验采用凑试法。主要原因是扩充临界比例度法需要选择足够小的采样周期,但本系统的采样周期为1s ,远大于纯滞后时间,因此不能采用扩充临界比例度法。

二、理论分析与计算

2.1. 系统设计方案

图2.1 系统方案框图

键盘模块控制器模块

显示模块

电机驱动模块直流电机

速度检测模块

PWM 脉冲

根据系统设计的任务和要求,设计系统方框图如图2.1所示。图中控制器模块为系统的核心部件,按键和显示器用来实现人机交互功能,其中通过按键将需要设置的参数和状态输入到单片机中,并且通过控制器显示到显示器上。在运行过程中控制器产生PWM 脉冲送到电机驱动电路中,经过放大后控制直流电机转速,同时利用速度检测模块将当前转速反馈到控制器中,控制器经过数字PID 运算后改变PWM 脉冲的占空比,实现电机转速实时控制的目的。

2.2. 数字PID 控制器

模拟PID 调节器的控制规律为

]

)

()(1

)([)(0

dt t de T dt t e T t e K t u D

t

I

p ++

=? (2.1)

式中,P K 为比例系数,I T 为积分时间常数,D T 为微分时间常数。 当采样周期足够小时,在模拟调节器的基础上,通过数值逼近的方法,用求和代替积分、用后向差分代替微分,使模拟PID 离散化变为差分方程。这样,式(2.1)便可离散化以下差分方程:

01

})]1()([)()({)(u n e n e T T n e T T

n e K n u n

i D

I

P +--+

+

=∑= (2.2)

式中

u 是偏差为零时的初值;

式(2.2)第一项起比例控制作用,称为比例(P )项)(n u P ,即

)

()(n e K n u P p = (2.3)

第二项起积分控制作用,称为积分(I )项)(n u I 即

∑==n

i I

P

I i e T T

K n u 1

)

()( (2.4)

第三项起微分控制作用,称为微分(D )项)(n u D 即

)]1()([)(--=n e n e T

T K n u D

P

D (2.5)

式(2.2)的输出量u(n)为全量输出,它对于被控对象的执行机构每次采样时刻应达到的位置。因此,式(2.2)又称为位置型PID 算式。

由(2.2)可看出,位置型控制算式不够方便,这是因为要累加偏差e(i),不仅要占用较多的存储单元,而且不便于编写程序,为此对式(2.2)进行改进。 根据式(2.2)不难看出u(n-1)的表达式,即

01

1

})]2()1([)()1({)1(u n e n e T T n e T T

n e K n u n i D

I

P +---+

+

-=-∑-= (2.6)

将式(2.2)和式(2.6)相减,即得数字PID 增量型控制算式为

)

1()()(--=?n u n u n u )]2()1(2)([)()]1()([-+--++--=n e n e n e K n e K n e n e K D I P (2.7)

式中: P K 称为比例增益;

I P

I T T

K K =称为积分系数;

T T K K D

P

D =称为微分系数。

2.3. 凑试法整定PID 参数

增大比例系数 Kp ,一般将加快系统的响应,在有静差的情况下有利于减小静差。但过大的比例 系数会使系统有较大的超调,并产生振荡,使稳定性变坏。 增大积分时间 Ti 有利于减小超调,减小振荡;使系统更加稳定,但系统静差的消除将随之减慢。 增大微分时间 Td 亦有利于加快系统响应,使超调量减小,稳定性增加,但系统对扰动的抑制能 力减弱,对扰动有较敏感的响应。

在凑试时,可参考以上参数对系统控制过程的影响趋势,对参数调整实行先比例、后积分,再微分的整定步骤。

(1)首先整定比例部分,将比例系数由小变大,并观察相应的系统响应,直至得到反应快、超调小的响应曲线。如果系统没有静差或静差已经小到允许范围内,并且对响应曲线已经满意,则只需要比例调节器即可。

(2)如果在比例调节的基础上系统的静差不能满足设计要求,则必须加入积分环节。将已经调节好的比例系数略为缩小(一般缩小为原值的0.8),然后减小积分时间,使得系统在保持良好动态性能的情况下,静差得到消除。在此过程中,可根据响应曲线的好坏反复改变比例系数与积分时间,以期待得到满意的控制过程与整定参数。

(3)如果在上述调整过程中对系统的动态过程反复调整还不能得到满意的结果,则可以加入微分环节。一般的系统D =0,1或2。只有部分滞后较大的系统,D 值才可能调大些。

PID 参数修改后,可以适度修改设定值(人为的阶跃扰动)观察系统的跟踪响应,以判断PID 参数是否合适。 P 值太小,I 值太小或D 值太大均会引起系统超调振荡。

2.4. 直流电机调速与测速

调速:根据PWM 控制的基本原理可知,一段时间内加在惯性负载两端的PWM 脉冲与相等时间内冲量相等的直流电加在负载上的电压等效,可通过改变输出的占空比来改变电压从而改变速度。

测速:在本系统中由于要将电机本次采样的速度与上次采样的速度进行比较,通过偏差进行PID 运算,因此速度采集电路是整个系统不可缺少的部分。本次设计中应用了比较常见的光电测速方法来实现,其具体做法是将电机轴上固定一圆盘,且其边缘上有N 个等分凹槽如图3.5(a )所示,在圆盘的一侧固定一个发光二极管,其位置对准凹槽处,在另一侧和发光二极光平行的位置上固定一光敏三极管,如果电动机转到凹槽处时,发光二极管通过缝隙将光照射到光敏三极管上,三极管导通,反之三极管截止,电路如图3.4(b )所示,从图中可以得出电机每转一圈在P3.3的输出端就会产生N 个低电平。这样就可根据低电平的数量来计算电机此时转速了。例如当电机以一定的转速运行时,P1.2将输出如图3.5所示的脉冲,若知道一段时间t 内传感器输出的低脉冲数为n ,则电机转速v=n/t 。

(a) (b)

图2.2 电机速度采集方案

三、硬件电路设计

圆盘光敏三极管发光二极管+5V

P3.3

470Ω200ΩR1

R2

3.1. 电机驱动及传感器电路

图3.1 电机驱动及传感器电路3.2. 串口发送数据电路

图3.2 串口电路

3.3. LCD1602显示屏电路

图3.3 LCD1602显示屏电路

四、程序设计

4.1. PID增量式算法

本系统设计的核心算法为PID算法,它根据本次采样的数据与设定值进行比较得出偏差e(n),对偏差进行P、I、D运算最终利用运算结果控制PWM脉冲的占空比来实现对加在电机两端电压的调节[10],进而控制电机转速。其运算公式为:

e

?n

e

n

-

+

e

-

=

K

n

e

K

U

e

n

n

e

+

K

n

2

)

(

[

(

)1

-

2

(

)

)]

(

+

-

(

[-

)

)]

1

(

P

D

I

4.2. 系统程序流程图

初始化包括对时钟,中断的初始化,检测完数据再进行PID调节,输出数据,显示并发送。

开始计算e(n)

初始化计算Ki*e(n)

计算Kp*[e(n) 检测-e(n-1)]

PID 计算Kd[e(n)

调节-2e(n-1)+e(n-2)]

输出显示计算出△U

串口发送数据得出占空比

speed=speed+△U 图4.1 系统程序流程图

en2=en1

en1=en

返回

图4.2 PID增量式算法图

4.3. 消除积分不灵敏的办法

在本实验,因为转速和占空比是要成正比例关系的,当比如占空比的最小单位是1/100的时候,可能一个最小单位对应的转速是(3~4)rps,那这样的话就

消除不了静差,如果把最小单位改成1/400的时候,可能一个最小单位对应不了

1rps,但是占空比会累加,从而使转速改变1rps。附上某个区域的对应关系如图

4.3所示:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 2 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 2 2 3 3 4 4 5 5 5 7 11 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 16 22 27 33 39 44 49 55 60 64 67 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 71 75 78 80 82 85 87 89 90 91 93 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 94 95 97 98 99 99 100 101 102 102 103 55 56

104 104

图4.3

红色代表占空比,比如1代表1/400占空比,白色代表转速,黄色代表线性关系的转速。

4.4. 抗积分饱和的办法

如果执行机构机构已到达极限位置,仍然不能消除偏差时,由于积分作用,尽管计算PID差分方程式所得的运算结果继续增大或者减小,但执行机构已无

相应动作,这就是积分饱和。当出现积分饱和时,势必使超调量增加,控制品质

变坏。作为防止积分饱和的办法之一,可对计算出的控制量u(k)限幅,同时把积

分作用切除掉。程序体现:

if(speed>400)speed=400;

if(speed<0) speed=0;

五、调试过程

5.1. 只有比例环节

Kp=1.8,超调量为3%,调节时间为4s,峰值时间为3s

只有比例环节,Kp=2.5,超调量为4%,调节时间为14s,峰值时间为3s

只有比例环节,Kp=3.0,波形振荡

在此只举例三个图,其实作者测过很多种Kp了,根据上面三个图:选择Kp=1.8;

5.2. 加入积分环节

PI:T=1;Kp=1.8;Ti=1.8;

出现此现象原因:

在一般的PID控制中,当有较大的扰动或大幅度改变给定值是,由于此时有较大的偏差,以及系统有惯性和滞后,故在积分项的作用下,往往会产生较大的超调和长时间的波动。为此,我采用积分分离措施,即偏差e(k)较大时,取消积分作用;当偏差e(k)较小时才将积分作用投入;

程序有:

en=set-count;

if(en>=5&&en<=-5)

{Un=Kp*(en-en1)+Ki*en;}

else Un=Kp*en;

5.3. 加入积分分离

按Ti从大往小调情况有:

T=1;Kp=1.8;Ti=8.0;

T=1;Kp=1.8;Ti=1.8;

超调量3%,3s内达到稳定值,波形与只有比例环节的图形有明显的改善

只有比例环节,与上图进行比较

5.4. 加入微分环节

系统只有比例和积分环节PI,当改变期望值时,通过下图可看出过度波动很大,对系统不利。

T=1;Kp=1.8;Ti=1.8;

为此采取积分环节

Td按从小调到大的规则进行寻找合适值

T=1;Kp=1.8;Ti=1.8;Td=1;

【改变调速时,用了6s时间达到稳定,过度波动还是很大】

T=1;Kp=1.8;Ti=1.8;Td=1.8;【改变调速时,用5s时间达到稳定,波动明显变小】

T=1;Kp=1.8;Ti=1.8;Td=2.5;【用1s时间达到稳定,过度无波动,完全符合要求】

六、设计心得

为时两周时间的课程设计,不但让我对计算机控制技术有了更深的理解,而且熟悉了数字PID的编程办法,在做的过程中遇到的问题很多。比如一开始选PID参数整定办法时我们是用了扩充临界比例度法,但是在调试过程始终达不到理想效果,后来发现是我们采样周期太大的问题,远大于系统纯滞后时间,但是我们改变采样周期后,显示和采样效果均不理想,为此我们决定采用凑试法整定PID参数,在调试过程中,发现效果很明显,先只采用比例环节,待达到理想效果之后保持Kp值不变,继续加入积分环节,但是问题出现了,加入积分环节不但不能消除静差,反而使系统发生了较大超调和长时间的波动,为此我们查找了相关书籍,得出的结论是在一般的PID控制中,当有较大的扰动或大幅度改变给定值是,由于此时有较大的偏差,以及系统有惯性和滞后,故在积分项的作用下,往往会产生较大的超调和长时间的波动。为此我们采用了积分分离的办法,但达到设定误差时才启用积分环节,调试之后效果非常理想。接着再加入微分环节,此环节比较顺利,安照书上办法把Td值从小变到大从而找到合适值,从而使系统在期望值改变的时候不会出现超调或者波动,能实现平缓过渡。至此我们成功设计了直流电机调速系统,对学到知识感动非常开心与满足。

七、参考文献

[1] 于海生. 计算机控制技术. 北京:机械工业出版社

[2] 郭天祥. 新概念51单片机C语言教程. 电子工业出版社

[3] 凑试法整定PID参数. 百度文库

[4] ULN2003A数据手册[DB/OL]. https://www.wendangku.net/doc/a51328089.html,/p-33818289.html.

八、附录(源程序)

#include

#include

//LCD//

sbit RS=P2^6;

sbit RW=P2^5;

sbit EN=P2^7;

sbit key=P2^0;

sbit key1=P2^1;

sbit key2=P2^2;

sbit key3=P2^3;

//motor//

unsigned int tt0;

unsigned int tt1;

sbit A1=P1^2;

sbit A2=P1^3;

unsigned char flag; //抽样时间unsigned int speed=41;

unsigned int a;

unsigned char receive;

unsigned int ReData,sum=0,summ=0;

//pid

float Kp,Ki,Kd,Ti,Td,T; //

unsigned int set=100;

int en,en1,en2,enx;

double Un;

void delay(unsigned int xms)

{

unsigned i, j;

for(i = xms; i >0; i--)

for(j = 110; j >0; j--);

}

bit test_busy()

{

bit result;

P0=0xff;

RS=0;

RW=1;

delay(1);

EN=1;

delay(1);

result=(bit)(P0&0x80);

EN=0;

return result;

}

void write_command(unsigned char command) //写命令{

while(test_busy());

RS=0;

RW=0;

P0=command;

delay(1);

EN=1;

delay(1);

EN=0;

}

void write_date(unsigned char date) //写数据{

while(test_busy());

RS=1;

RW=0;

P0=date;

delay(1);

EN=1;

delay(1);

EN=0;

}

void write_string(unsigned char *s)

{

while (*s)

{

write_date(*s);

s++;

}

}

void lcd_initial() //LCD初始化

{

RS=1;

RW=1;

EN=0;

write_command(0x38); //设置16X2显示,5X7点阵,8位数据接口delay(1);

write_command(0x01); //显示清零,数据指针清零

delay(1);

write_command(0x0c); //设置开显示,不显示光标

delay(1);

write_command(0x06); //写一个字符后地址指针加1

}

void keyscan()

{

if(key==0)

{

delay(10);

if(key==0)

{

set=set+1;

if(set>=138)set=138;

while(!key);

receive=1;

}

}

if(key1==0)

{

delay(10);

if(key1==0)

{

set=set-1;

if(set<=90)set=90;

while(!key1);

receive=1;

}

}

}

void keyspeed()

{

if(key2==0)

{

delay(10);

if(key2==0)

{

speed=speed+1;

while(!key2);

}

}

if(key3==0)

{

delay(10);

if(key3==0)

{

speed=speed-1;

while(!key3);

}

}

}

void init()

{

TMOD=0x23; //0010_0011 定时器0:模式3 定时器1:模式2 SCON=0x50; //0101_0000 串行口方式1 10位UART 波特率可变PCON|=0x80; //SMOD=1 串行口波特率加倍

T2CON=0x02; //计数器2 仅当定时器溢出时捕获和重装

TH0=(256-100); //驱动电机

TL0=(256-250); //定时0.00025s

TH1=243; //256-2^1*11.0592/(384*9600) 波特率为9600 TL1=243;

计算机控制课设.

计算机控制技术课程设计 评语: 考勤(10)守纪(10)过程(30)设计报告(30)答辩(20)总成绩(100) 专业:自动化 班级:动201302 姓名:完新龙 学号:201309314 指导教师:侯涛 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2016年07月15日

基于温度传感器的水温控制系统 1.设计要求 1升水加热,要求水温可以在20~100摄氏度范围内进行人工控制,并能在环境温度变化时实现自动调整,以保证在设计的温度。要求最小分辨率率为1摄氏度,温度控制的稳态误差小于0.2摄氏度,能够显示当前的温度。 2.设计方案 设计采用220V交流供电的150W加热器,利用DS18B20进行周期性检测,并将数据传递给单片机。上位机通过单片机传递的实时温度与给定温度进行比较得到误差,通过PID算法得到控制量,送给单片机通过单片机I/O口输出高电平占空比进行控制,实现对加热器控制。 2.1设计原理图 设计原理图如图1所示。 图1 设计原理图 2.2硬件选型 (1)控制器分为上位机和下位机。上位机为控制计算机,通过检测的温度与设定的温度进行比较,由设定的算法计算出控制量u;下位机为AT89C51即单片机,接收由上位机所给出的控制量,对执行机构进行控制。AT89C51具有如下特点:4kB Flash片内内存储器,128 byte RAM,32个外部双向输入输出口,5个中断优先级,2个16位可编程计数器,2个全双工串行通信口。 (2)D/A转换器采用DAC0832,8位D/A转换器,与微处理器完全兼容。DAC0832由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。主要参数:分辨率为0.0039;电流稳定时间1微秒;可单缓冲、双缓冲或直接数字输入;可单一电源供电(5V-15V);低功耗,20mW。 (3)执行机构采用交流加热器。根据相关资料对于加热一杯水,加热器可以迅速反应,提高动态响应速度。 (4)传感器采用DS18B20数字温度传感器。DS18B20具有体积小,硬件开销低,

微机原理课程设计电压报警器实验报告

南通大学电子信息学院 微机原理课程设计 报告书 课题名: 班级: 姓名: 学号: 指导老师: 日期: xxx

目录 1.设计目的 (2) 2.设计内容 (2) 3.设计要求 (2) 4.设计原理 (3) 5.硬件电路图 (3) 6.程序代码 (5) 7.程序及硬件系统调试情况 (19) 8.设计总结与体会 (19)

一、设计目的 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个重要教学环节。 通过课程设计,要求学生熟悉和掌握微机系统的软件、硬件设计的方法、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总体设计方案、编程、软件硬件调试、编写设计报告等问题,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掌握微机系统与接口扩展电路的设计方法,熟练应用8086汇编语言编写应用程序和实际设计中的硬软件调试方法和步骤,熟悉微机系统的硬软件开发工具的使用方法。 通过课程设计实践,不仅要培养学生事实求是和严肃认真的工作态度,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资料,撰写设计报告表达设计思想和结果的能力。 二、设计内容 设计一个电压报警器,要求采集实验箱提供的0~5V的电压,当输入电压在3V以内,显示电压值,如2.42。当输入电压超过3V,显示ERR,并报警。电压值可在七段数码管显示,点阵广告屏显示或液晶屏显示。报警形式自行设计,

中南大学微机课程设计报告交通灯课案

微机课程设计报告

目录 一、需求分析 1、系统设计的意义 (3) 2、设计内容 (3) 3、设计目的 (3) 4、设计要求 (3) 5、系统功能 (4) 二、总体设计 1、交通灯工作过程 (4) 三、设计仿真图、设计流程图 1、系统仿真图 (5) 2、流程图 (6) 3、8253、8255A结构及功能 (8) 四、系统程序分析 (10) 五、总结与体会 (13) 六、参考文献 (13)

一、需求分析 1系统设计的意义: 随着社会经济的发展,城市问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调,已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据检测、交通信号灯控制与交通疏通的计算机综合管理系统,它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。 随着城市机动车量的不断增加,组多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况,因此,自80年代后期,这些城市纷纷修建城市高速通道,在高速道路建设完成的初期,它们也曾有效地改善了交通状况。然而,随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制,高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点,也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。所以,如何采用合适的控制方法,最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速通道,缓解主干道与匝道、城市同周边地区的交通拥堵状况,越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。 十字路口车辆穿梭,行人熙攘,车行车道,人行人道,有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢?靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通灯的控制方式很多,本系统采用可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器,实现本系统的各种功能。同时,本系统实用性强,操作简单。 2、设计内容 采用8255A设计交通灯控制的接口方案,根据设计的方案搭建电路,画出程序流程图,并编写程序进行调试 3、设计目的 综合运用《微机原理与应用》课程知识,利用集成电路设计实现一些中小规模电子电路或者完成一定功能的程序,以复习巩固课堂所学的理论知识,提高程序设计能力及实现系统、绘制系统电路图的能力,为实际应用奠定一定的基础。针对此次课程设计主要是运用本课程的理论知识进行交通灯控制分析及设计,掌握8255A方式0的使用与编程方法,通从而复习巩固了课堂所学的理论知识,提高了对所学知识的综合应用能力。 4、设计要求: (1)、分别用C语言和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;

微机课设实验报告

微机课程设计 数字温度计实验报告

一、题目: 上位机:完成界面设计与通讯程序 1、能够显示两个温度值,温度精度0.5度,当超出报警温度阈值时,温度 值后又提示字幕。 2、能够设定报警温度阈值 3、每隔一秒将温度值保存至文件存档。当超出报警温度阈值时,温度值后 面有提示。 4、可以对串口进行设置。 下位机:完成电路设计与控制程序 1、用两个DS18B20测温。 2、通过串口与上位机通信,并传输温度值,接受阈值设置。 3、当超出报警温度阈值时,有相应指示灯提示。 4、将当前温度显示LCD1602液晶屏上,当超出报警温度阈值时,温度值后 有提示。 二、原理 DS18B20是DALLS公司推出的“1—wire”接口的数字温度传感器,可以直接将温度转换为9~12串行信号供单片机处理。由于这种传感器只有一个IO口,是单总线串行接口,单片机可以利用串行通信将数据读出并按照LCD 的协议显示在1602液晶屏上。同时,通过PC机与单片机之间的串行通信,可以用PC机控制温度的警戒值以及记录不同时间测量的温度。 三、原理图 图3.1 LCD、18B20以及串口与单片机最小系统连接图

图3.2电源模块 四、流程图 1、上位机流程图 图4.1.1发送数据流程图图4.1.2 接受数据流程图

2、下位机流程图 图4.2.2读出温度子程序流程图 图4.2.1总流程图 图4.2.4计算温度子程序流程图

图4.2.3 温度转换流程图 图4.2.6温度值显示在LCD1602上 图4.2.5 显示数据刷新子程序 五、源程序 1、上位机程序:见附录1; 2、下位机程序:见附录2; 3、实验结果显示(上位机):见附录3。

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 ≈-

计算机仿真课程设计报告

、 北京理工大学珠海学院 课程设计任务书 2010 ~2011 学年第 2学期 学生姓名:林泽佳专业班级:08自动化1班指导教师:钟秋海工作部门:信息学院一、课程设计题目 : 《控制系统建模、分析、设计和仿真》 本课程设计共列出10个同等难度的设计题目,编号为:[0号题]、[1号题]、[2号题]、[3号题]、[4号题]、[5号题]、[6号题]、[7号题]、[8号题]、[9号题]。 学生必须选择与学号尾数相同的题目完成课程设计。例如,学号为8xxxxxxxxx2的学生必须选做[2号题]。 二、课程设计内容 (一)《控制系统建模、分析、设计和仿真》课题设计内容|

! " [2 有波纹控制器Dy(z)和一单位速度信号输入时的最少拍无波纹控制器Dw(z)。具体要求见(二)。 (二)《控制系统建模、分析、设计和仿真》课题设计要求及评分标准【共100分】 , 1、求被控对象传递函数G(s)的MATLAB描述。(2分) 2、求被控对象脉冲传递函数G(z)。(4分) 3、转换G(z)为零极点增益模型并按z-1形式排列。(2分) 4、确定误差脉冲传递函数Ge(z)形式,满足单位加速度信号输入时闭环稳态误差为零和实际 闭环系统稳定的要求。(6分) 5、确定闭环脉冲传递函数Gc(z)形式,满足控制器Dy(z)可实现、最少拍和实际闭环系统稳 定的要求。(8分)

6、根据4、5、列写方程组,求解Gc(z)和Ge(z)中的待定系数并最终求解Gc(z)和Ge(z) 。 (12分) 7、求针对单位加速度信号输入的最少拍有波纹控制器Dy(z)并说明Dy(z)的可实现性。 (3分) ! 8、用程序仿真方法分析加速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。(7分) 9、用图形仿真方法(Simulink)分析单位加速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。 (8分) 10、确定误差脉冲传递函数Ge(z)形式,满足单位速度信号输入时闭环稳态误差为零和实际 闭环系统稳定的要求。(6分) 11、确定闭环脉冲传递函数Gc(z)形式,满足控制器Dw(z)可实现、无波纹、最少拍和实际 闭环系统稳定的要求。(8分) 12、根据10、11、列写方程组,求解Gc(z)和Ge(z)中的待定系数并最终求解Gc(z)和Ge(z) 。 (12分) 13、求针对单位速度信号输入的最少拍无波纹控制器Dw(z)并说明Dw(z)的可实现性。(3分) 14、用程序仿真方法分析单位速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。(7分) 15、用图形仿真方法(Simulink)分析单位速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。 & (8分) 16、根据8、9、14、15、的分析,说明有波纹和无波纹的差别和物理意义。(4分) 三、进度安排 6月13至6月14:下达课程设计任务书;复习控制理论和计算机仿真知识,收集资料、熟悉仿真工具;确定设计方案和步骤。 6月14至6月16:编程练习,程序设计;仿真调试,图形仿真参数整定;总结整理设计、 仿真结果,撰写课程设计说明书。 6月16至6月17:完成程序仿真调试和图形仿真调试;完成课程设计说明书;课程设计答 辩总结。 [ 四、基本要求

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。

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=

计算机网络课程设计报告

计算机网络课程设计报告 姓名:李逍逍 班级:08计11 学号:08261012

一.课程设计的题目、目的及要求 (2) 二.课程设计的内容(分析和设计) (3) 三.绘制拓扑结构图 (3) 四.详细设计步骤 (5) 五.路由器或交换机配置的代码 (6) 六.显示最终的结果 (8) 七.课程设计总结 (9)

一.课程设计的题目、目的及要求 课程设计题目:组建小区局域网 课程设计目的: 更深了解路由器,交换机,PC机之间的配置与应用,熟练掌握一些简单的的网络应用和连接,熟练掌握路由器和交换机的基本配置;掌握DHCP、ACL、VLAN、和NET协议和相应的技术;提高对实际网络问题的分析和解决能力。该设计需要划分为四个子网层面的小区性的网络通讯。采用软件cisco,可以更好的实现各种不同网络设备互相配合与联系,以达到最佳的局域网通讯效果。 课程设计要求: 要求能根据实际问题绘制拓扑结构图,拓扑结构图可以是树形、星形、网状形、环状形及混合形结构的之一,清晰的描述接口,进行路由器或交换机的代码配置实现,并且每个方案的需有以下几部分的内容: 1、需求特点描述; 2、设计原则; 3、解决方案设计,其中必须包含: (1)设备选型; (2)综合布线设计; (3)拓扑图; (4)IP地址规划; (5)子网划分; (6)路由协议的选择; (7)路由器配置。 组建小区局域网的总体要求: 运用自己对局域网组网技术的理解,设计小区组网方案,使得一个具有200个住户节点的智能化小区能够进行网络通讯,且将整个小区可划分为四个区域:1.网络中心区:以物业管理中心及监控中心为主的核心交换设备和服务器群;2.远程网络接入区:包括外部网络接入口的路由器设备和网络安全设备;3.园区网络区:包括从网络中心到社区服务设施的骨干交换设备; 4.家庭网络区:包括从网络中心到楼宇中的骨干交换设备,并为各住户单元提供网络接入端口,是整个小区网络系统的最基本单元。

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

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

计算机控制技术课程设计

计算机控制技术课程设 计 Company Document number:WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

目录 1 引言 (1) 2 课程设计任务和要求 (2) 3 直流伺服电机控制系统概述 (2) 直流伺服系统的构成 (2) 伺服系统的定义 (2) 伺服系统的组成 (2) 伺服系统的控制器的分类 (3) 直流伺服系统的工作过程 (4) 4 直流伺服电机控制系统的设计 (5) 方案设计步骤 (5) 总体方案的设计 (5) 控制系统的建模和数字控制器设计 (7) 数字PID工作原理 (8) 数字PID算法的simulink仿真 (8) 5 硬件的设计和实现 (9) 选择计算机机型(采用51内核的单片机) (9) 80C51电源 (10) 80C51时钟 (10) 80C51 控制线 (10) 80C51 I/O接口 (11) 设计支持计算机工作的外围电路(键盘、显示接口电路等) (11) 数据锁存器 (11) 键盘 (11) 显示器 (12) 数模转换器ADC0808 (12) 其它相关电路的设计或方案 (13) 供电电源设计 (13) 检测电路设计 (13)

功率驱动电路 (14) 仿真原理图 (14) 6软件设计 (14) 程序设计思想 (14) 主程序模块框图 (15) 编写主程序 (15) 7 总结 (16) 附录1 ADC0808程序 (17) 附录2 数字控制算法程序 (18) 参考文献 (19)

1 引言 半个世纪来,直流伺服控制系统己经得到了广泛的应用。随着伺服电动机技术、电力电子技术、计算机控制技术的发展,使得伺服控制系统朝着控制电路数字化和功率器件的模块化的方向发展。 本文介绍直流伺服电机实验台的硬件、软件设计方案。通过传感器对电机位移进行测量,控制器将实际位移量与给定位移量进行比较,控制信号驱动伺服电机控制电源工作,实现伺服电机的位置控制。其电机位置随动系统硬件设计主要包括:总体方案设计、单片机应用系统设计、驱动电路设计和测量电路设计。软件编制采用模块化的设计方式,通过系统的整体设计,完成了系统的基本要求,系统可以稳定的运行。 本次设计说明书主要包括主要包括主程序设计、模数转换器ADC0809程序及数字控制算法程序的设计等内容。 通过本次设计,加深在计算机控制系统课程中所学的知识的理解,提高电气设计与分析的能力,为今后的工作打下基础。

微机控制技术实验报告

《微机控制技术》课程设计报告 课题:最少拍控制算法研究专业班级:自动化1401 姓名: 学号: 指导老师:朱琳琳 2017年5月21日

目录 1. 实验目的 (3) 2. 控制任务及要求 (3) 3. 控制算法理论分析 (3) 4. 硬件设计 (5) 5. 软件设计 (5) 无纹波 (5) 有纹波 (7) 6. 结果分析 (9) 7. 课程设计体会 (10)

1.实验目的 本次课程设计的目的是让同学们掌握微型计算机控制系统设计的一般步骤,掌握系统总体控制方案的设计方法、控制算法的设计、硬件设计的方法。学习并熟悉最少拍控制器的设计和算法;研究最少拍控制系统输出采样点间纹波的形成;熟悉最少拍无纹波控制系统控制器的设计和实现方法。复习单片机及其他控制器在实际生活中的应用,进一步加深对专业知识的认识和理解,使自己的设计水平、对所学知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。 2.控制任务及要求 1.设计并实现具有一个积分环节的二阶系统的最少拍有纹波控制和无纹波控制。 对象特性G (s )= 采用零阶保持器H 0(s ),采样周期T =,试设计单位阶跃,单位速度输入时的有限拍调节器。 2.用Protel 、Altium Designer 等软件绘制原理图。 3.分别编写有纹波控制的算法程序和无纹波控制的算法程序。 4.绘制最少拍有纹波、无纹波控制时系统输出响应曲线,并分析。 3.控制算法理论分析 在离散控制系统中,通常把一个采样周期称作一拍。最少拍系统,也称为最小调整时间系统或最快响应系统。它是指系统对应于典型的输入具有最快的响应速度,被控量能经过最少采样周期达到设定值,且稳态误差为定值。显然,这样对系统的闭环脉冲传递函数)(z φ提出了较为苛刻的要求,即其极点应位于Z 平面的坐标原点处。 1最少拍控制算法 计算机控制系统的方框图为: 图7-1 最少拍计算机控制原理方框图 根据上述方框图可知,有限拍系统的闭环脉冲传递函数为: ) ()(1)()()()()(z HG z D z HG z D z R z C z +==φ (1) )(1)()(11)()()(1z z HG z D z R z E z e φφ-=+== (2) 由(1) 、(2)解得:

计算机课程设计报告书

学号 理工大学华夏学院 课程设计 课程名称办公自动化实训 题目1.流程图的绘制 2. 演讲稿的制作 专业软件工程 班级软件1111 姓名王鑫 成绩 _________________ 指导教师 __ ______ 2012年元月2日至2012年元月6日

课程设计任务书 学生:王鑫专业班级:软件1111 指导教师:黄启荃工作单位:理工大学华夏学院 设计题目:程序流程图的绘制 初始条件: 已掌握Office 2003办公自动化软件的应用 要求完成的主要任务: (包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求) 主要任务: 任务描述:已知某班50个学生考试了4门课程,要求绘制一个程序流程图,实现下列功能:1.求每个人的平均成绩; 2.将平均成绩进行降序排序,并将学号与平均成绩按降序输出完成: 1 完成整个规定任务的设计及调试,得出正确结果,并经教师检查及答辩; 2. 写出规的课程设计说明书; 3. 课程设计结束后交设计说明书等文档和设计容。 4. 从元月3日起,学生每天至少要到设计教室半天以上; 设计报告撰写格式要求: 设计报告的主要容是详细写出在设计过程中所用到的主要技术或方法; 课程设计报告按国际通用格式书写, 具体格式要求请见资料:“课程设计说明书的书写容与格式” 时间安排: 第一天:学生先在实验室集中,由指导教师介绍实训目的、布置任务后选题; 第二天-第四天:学生在实验室完成设计,经教师检查并回答提问,确认设计完成; 第五天:教师在计算机上先检查设计报告、学生修改后打印提交 指导教师签字: 2011年12月26日 系主任签字: 2011年12月29日

微机原理课程设计报告--数据采集系统三(中断法)

微机原理课程设计 课设题目:数据采集系统三(中断法) 实验者姓名: 实验者学号: 学院: 数据采集系统三(中断法) 一、实验目的 进一步掌握微机原理知识,了解微机在实时采集过程中的应用,学习、掌握编程和程序调试方法。 二、实验内容 1、用中断法,将ADC 0809通道0外接0 ~ 5V电压,转换成数字量后,在七段LED 数码管上,以小数点后两位(几十毫伏)的精度,显示其模拟电压的十进值;0809通道0的数字量以线性控制方式送DAC0832输出,当通道0的电压为5V时,0832的OUT为0V, 当通道0的电压为0时,0832的OUT为2.5V;此模拟电压再送到ADC 0809通道1,转换后的数字量在CRT上以十六进制显示。 2、ADC 0809 的CLK 脉冲,由定时器8254的OUT0提供;ADC 0809的EOC信号,用作8259中断请求信号。 3、要有较好的人机对话界面;控制程序的运行。 三、总体设计 1 、ADC 0809的IN0采集电位器0 — 5V电压,IN1采集0832输出的模拟量。 2 、DAC 0832将ADC 0809的IN0数字量后重新转换成模拟量输出。 3、8259用于检测ADC 0809转换是否结束和向CPU发送INTR信号 4、 8255为七段LED数码管显示提供显示驱动信息。 5、七段LED数码管显示ADC 0809的IN0的值。 6、8254提供ADC 0809的采样时钟脉冲。 7、有良好的人—机对话界面。系统运行时,显示主菜单,开始数据采集, 在数据采集时, 主键盘有键按下, 退出返回DOD系统。 四、硬件设计 因采用了PC机和微机实验箱, 硬件电路设计相对比较简单, 主要利用微机实验箱上的8255并行口、ADC 0809、DAC 0832、七段LED数码管单元、8254定时/计数器、74LS574输出接口、电位器等单元电路, 就构成了数据采集系统, 硬件电原理框图4-3-1所示。 五、软件设计 本设计通过软件编程,实现模/数转换器0809分别对IN0 0-5V直流电压的采样,和

微机系统课程设计实验报告---交通信号灯自动控制模拟指示系统[13页].docx

微机系统课程设计实验报告

课题:交通信号灯自动控制模拟指示系统 一、课程设计目的 1.掌握CPU与各芯片管脚连接方法,提高借口扩展硬件电路 的连接能力。 2.加深对定时器、计数器和并行借口芯片的工作方式和编程 方法的理解。 3.掌握交通信号灯自动控制系统的设计思路和实现方法。 二、课程设计内容 设计并实现十字路口通信号自动控制模拟指示系统。设该路口由A、B两条通行相交而成,四个路口各设一组红、黄、绿三色信号灯,用两位数码管作倒计时显示。 三、应用系统设计方案 交通信号灯的亮灭时间及数码管显示时间可以通过8253来控制,8253的时钟源采用时钟信号发生器与分频电路提供,通过计算获得计数初值为1000。按照需要设定工作在方式3. 交通信号灯及数码管可以采用系统提供的相应模块,控制可以通过8255可编程并行借口,PA口控制红黄绿交通灯的亮灭,PB口和PC口控制时间显示数码管的段和位。PC0作为OUT1的输入。

四、系统测试结果 1.基本功能实现 (1)以秒为计时单位,两位数码管以十进制递减计数显示通行剩余时间,在递减计数为零瞬间转换。即南 北的绿灯、东西的红灯同时亮30秒,同时南北路口 数码管递减显示绿灯剩余时间;为0时,南北的黄 灯闪烁5秒钟,同时东西的红灯继续亮;南北的红 灯、东西的绿灯同时亮30秒,同时东西路口数码管 递减显示绿灯剩余时间;为0时,南北红灯继续亮, 同时东西的黄灯闪烁5秒;若不结束,则开始循环。 (2)通过键盘可以对红、黄、绿三色信号灯所亮时间再0~99内任意设定。 (3)十字路口的通行气势状态可自行设定,系统启动后自动运行,按“Q”退出。 2、发挥部分实现 (1)增加人工干预模式,在特殊情况下可通过人工干预,手动控制A、B交通灯的切换时间,并可以随时切 换为自动运行模式。 (2)增加夜间控制功能,交通灯在进入夜间模式后,A、B干道上红、绿灯均不亮,黄灯信号灯闪烁。 (3)增加红灯倒计时显示。

微机原理课程设计报告

— 微机原理 课程设计报告 ——电子表程序设计 ^ 。

(一)设计任务: 用汇编语言设计一电子表程序,要求: ! (1)实现秒、分、时的计时,并显示于屏幕中央 (2)能够校时 (3)能够半点、整点报时 (二)设计原理 该程序主要由三部分构成:时间设置、延时程序和时钟显示。 (1)时间设置 … ①输入初始时间 先调用DOS操作系统模块2,在显示屏上显示‘:’,再调用DOS操作系统模块10,提示输入初始时间。由键盘输入的时间以字符串形式存放在已定义的存储器缓冲区内,继而调用TRAN1转换子程序和MUL10乘10子程序,将存放在存储器缓冲区内的ASCII字符转换为压缩BCD码,并将时、分、秒的值放置在寄存器CH、DH、DL中。 ②暂停计时 按Pause Break键即可暂停计时,再按下任意键恢复计时 ③重新输入时间 在程序运行时,可按下Esc键重新输入初始时间,此时程序检测到Esc(ASCII码为1BH)被按下,返回①步提示重新输入时间。 以上两步可实现校时的功能。

④半点、整点报时 《 程序运行时,分钟值每次改变都需要与30、60比较,若相等,则调用DOS操作系统模块7使计算机响铃并在时间后显示‘ ------’。同时若分、秒值为60则需进位,时为24时进位,保证时钟程序的正确性。 (2)延时程序 计算机在执行指令时,各种操作都按指令执行,但在像程序控制器那样由计算机发出指令控制外部设备是,由于外部设备所具有的机械惯性或其他原因,需要在计算机发出指令后有规律地延迟或等待一段时间。这类延时,可以用硬件延时来完成,单用软件来实现也是一种方便和常用的方法。 计算机执行每一条指令,虽然很快,但还是需要一段时间的。因此从理论上讲,可在程序中加一些与程序无关的指令去完成,要计算指令执行的时间,又不能过多的为了延时而增加编制程序的工作量。因此,编制延时程序,应尽量采用较少的指令,节约存储器,并且不能对主程序造成影响。 每条指令执行时间的长短,是以计算机的时钟周期为基本单位的。当CPU采用的时钟频率一定时,时钟周期也为定值。因此可根据时钟周期的多少来计算执行指令所需的时间。完成本设计任务使用的计算机采用Intel Pentium 4处理器,主频为,时钟周期约为。 通过时间约1s的长延时累加,并以时、分、秒的形式显示出来,就可以编写出一个时钟程序。 (3)时钟显示 … ①设置光标位置子程序IOSET

微机原理步进电机控制课程设计报告终审稿)

微机原理步进电机控制课程设计报告 文稿归稿存档编号:[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-

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: 2 0 —2 0 学年第学期 指导教师: 2 0 年月 课程设计成绩评定表

目录 一、设计题目………………………………………………………………. 二、设计目的………………………………………………………………. 三、设计原理及方案………………………………………………………. 四、实现方法………………………………………………………………. 五、实施结果………………………………………………………………. 六、改进意见及建议……………………………………………………….

、 一、设计题目 编程实现步进电机的控制 二、设计目的 1.了解步进电机控制的基本原理 2.掌握控制步进电机转动的编程方法 3.了解8086控制外部设备的常用电路 4.掌握8255的使用方法 三、设计原理及方案 3.1设计原理 步进电机驱动原理是通过对每相线圈中的电流的顺序切换(实验中的步进电机有四相线圈,每次有二相线圈有电流,有电流的相顺序变化),来使电机作步进式旋转。驱动电路由脉冲信号来控制,所以调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速。 利用 8255对四相步进电机进行控制。当对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲时,它可以连续不断地转动。每一个脉冲信号对应步进电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次,也就对应转子转过一定的角度(一个步距角)。当通电状态的改变完成一个循环时,转子转过一个齿距。四相步进电机可以在不同的通电方式下运行,常见的通电方式有单(单相绕组通电)四拍(A-B-C-D-A…),双(双相绕组通电)四拍(AB-BC-CD-DA-AB…),八拍(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A…)等。 通过编程对8255的输出进行控制,使输出按照相序表给驱动电路供电,则步进电机的输入也和相序表一致,这样步进电机就可以正向转动或反向转动。 3.2硬件连接图 四.实现方法 4.1.步进电机控制程序流图

计算机课程设计报告

《计算机组成原理课程设计》任务书 一、实验目的: (1)通过微程序的编制、装入、执行,验证微程序控制器控制的工作方法。观察微程 序的运行过程,为进行简单模型计算机实验做准备。 (2)通过实验分析简单模型机结构,了解计算机工作原理。掌握计算机微程序控制器 的控制方法,掌握计算机指令执行过程。 (3)深入了解计算机各种指令的执行过程,以及控制器的组成,指令系统微程序设计 的具体知识,通过在简单模型计算机基础上设计新的5条机器指令,以提高学生 对计算机机器指令理解,锻炼学生自己动手设计模型计算机机器指令的能力。二、实验说明: 要进行这项大型实验,必须清楚地懂得: (1)模型机的功能部件及其连接关系; (2)模型机每个功能部件的功能与具体组成; (3)模型机支持的指令格式; (4)模型机的微指令格式; (5)已实现的典型指令的执行实例,即相应的微指令与其执行次序的安排与衔接;三、实验内容: (1)完成总线数据传输控制实验。 (2)完成简单模型计算机实验。 (3)完成机器指令设计实验。可选择其中一项任务 任务之一: 在模型机上实现以下功能: a)每次输入2个数,将这2 个数相加,其和依次存入存储器地址为20H开始的 3个单元,并送LED显示输出,以上操作循环执行3次后停机。 b)其中:设R0为循环计数器、R1为累加器、R2为变址寄存器,Ri就是R2 c)INPUT DEVICE和OUTPUT DEVICE的端口地址皆为00H。 任务之二: 在模型机上实现以下功能: 对输入开关上的数据和存储器某一单元中的数据进行加法操作,结果累计在存储器某一单元中,当累计值大于256时转而进行减法操作,即把此存储器单元中的值减去输入开关上的数据,结果送同一存储器单元,当操作结果小于0时再转而进行加法操作,使用显示灯上出现数据连续加,然后连续减,减到0时再连续加。这样连续加民、减直到拔动CLR结束程序运行为止。 任务之三: 1、分析手动装入程序代码时,为什么必须要在微地址显示灯显示“”时,才从开 关上置入指令代码?同时,在手动校验时,为什么只有当微地址显示灯显示“”时,发光管上显示的内容才是内存的数据? 2、若将OUT指令的操作码改为0101,则微程序必须做什么样的修改? 3、在微程序流程图上,最多还可以添加几条机器指令? 四、实验要求: (1)根据实验内容完成各指导书中的实验数据的结果、分析和总结。 (2)要求自行设计相关指令微程序;(务必利用非上机时间设计好微程序) (3)设计测试程序、实验数据并上机调试。

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