微機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)

1、微機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)蘭州理工大學(xué)電子信息工程系微機(jī)原理及應(yīng)用 ”是一門實(shí)踐性和實(shí)用性都很強(qiáng)的課程， 學(xué)習(xí)的目的在于應(yīng)用。本課程設(shè)計(jì)是配合 “微機(jī)原理及應(yīng)用 ”課堂教學(xué)的一個(gè) 重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)， 在本課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)中列舉了一些常用的小型 設(shè)計(jì)系統(tǒng)，旨在起到鞏固課堂和書(shū)本上所學(xué)知識(shí)，加強(qiáng)綜合能力，提 高系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平，啟發(fā)創(chuàng)新思想的效果。全書(shū)共分兩部分， 第一部分是實(shí)例， 書(shū)中所舉實(shí)例均是在多年教 學(xué)、實(shí)踐的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)、整理出來(lái)的。第二部分是要求學(xué)生所作的一 些課程設(shè)計(jì)題目。 我們希望每個(gè)學(xué)生都能自己動(dòng)手獨(dú)立設(shè)計(jì)完成一個(gè) 典型的微機(jī)應(yīng)用小系統(tǒng)。本書(shū)由電工教研室多年從事 “微機(jī)原理及應(yīng)用”

2、的教師編寫(xiě)而成。電工教研室2005年4月目錄第一部分：實(shí)例第一章：微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 第二章：微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)例 第二部分：微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目題目 1： 微機(jī)控制的順序控制系統(tǒng)題目 2： 汽車倒車測(cè)距儀題目 3：機(jī)械手專用控制器的設(shè)計(jì)題目 4：家用電熱淋浴器控制器的設(shè)計(jì)題目 5：公共場(chǎng)所安全報(bào)警系統(tǒng)題目 6：微型機(jī)控制的自動(dòng)鉆床系統(tǒng)題目 7：交通燈控制系統(tǒng)題目 8：溫度多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)題目 9：小型自動(dòng)售貨機(jī)計(jì)算可控制系統(tǒng)題目 10：步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)題目 11：多功能密碼鎖題目 12：微型計(jì)算機(jī)退火爐溫度控制系統(tǒng)題目 13：題目 14：第一章 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟微型計(jì)算機(jī)

3、控制系統(tǒng)的被控對(duì)象多種多樣， 設(shè)備類型、 控制方式 和生產(chǎn)過(guò)程規(guī)模各有不同， 但系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)和步驟大致是相同 的。本節(jié)主要介紹一般的微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)考慮的問(wèn) 題。設(shè)計(jì)微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)，首先應(yīng)考慮被控系統(tǒng)采用微型計(jì) 算機(jī)控制的必要性， 應(yīng)用微型機(jī)控制后對(duì)被控系統(tǒng)的主要性能、 生產(chǎn) 技術(shù)指標(biāo)和安全性、可靠性、可維護(hù)性是否有所改善，以及在采用微 型機(jī)控制后的經(jīng)濟(jì)效益是否顯著等。在進(jìn)行了上述綜合分析的基礎(chǔ) 上，再?zèng)Q定是否選用微型機(jī)控制。微型機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟：1、首先要通過(guò)調(diào)研熟悉控制系統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程及工藝要求，根據(jù) 工藝要求確定系統(tǒng)應(yīng)完成的任務(wù)， 再提出不同的總體方案進(jìn)行比較

4、后 確定出系統(tǒng)的總體方案。2、確定控制算法，要測(cè)出被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)系統(tǒng)品質(zhì) 指標(biāo)確定控制算法。 控制系統(tǒng)中要求以計(jì)算機(jī)為控制中心， 通過(guò)外圍 和接口電路，與被控對(duì)象聯(lián)系起來(lái)。3、選擇總線標(biāo)準(zhǔn)及微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，根據(jù)被控系統(tǒng)對(duì)控制方式 和外圍設(shè)備以及計(jì)算速度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的要求來(lái)選擇微型計(jì)算機(jī)機(jī) 型。4、根據(jù)系統(tǒng)的總體方案和所選微型計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)。5、根據(jù)微型機(jī)的總體方案、硬件系統(tǒng)及控制算法進(jìn)行系統(tǒng)軟件 的設(shè)計(jì)。6、控制系統(tǒng)調(diào)試。下面就上述設(shè)計(jì)步驟分別作一介紹。一、確定控制系統(tǒng)的總體方案 在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前， 必須先熟悉被控制對(duì)象的生產(chǎn)過(guò)程和工藝 要求，對(duì)控制對(duì)象的工作過(guò)程進(jìn)行深入

5、的調(diào)查， 根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的問(wèn) 題提出具體控制要求， 以確定系統(tǒng)所要完成的任務(wù)； 然后提出不同的 總體方案進(jìn)行比較論證，確定出系統(tǒng)的總體方案。1. 確定系統(tǒng)采用的控制方式從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上考慮， 是采用開(kāi)環(huán)控制還是閉環(huán)控制， 或者是控制 加管理系統(tǒng)。對(duì)閉環(huán)控制系統(tǒng)，還要確定系統(tǒng)是采用直接數(shù)字控制 (DDC)、監(jiān)督控制(SCC)，還是分級(jí)控制。2. 選擇檢測(cè)元件及執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)被測(cè)參數(shù)和精度要求， 選擇檢測(cè)元件。 根據(jù)不同的被控對(duì)象 選擇合適的執(zhí)行機(jī)構(gòu)， 如采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)、 液壓驅(qū)動(dòng)或其他方式的驅(qū)動(dòng)。 易燃易爆環(huán)境則可采用氣動(dòng)閥等。3選擇輸人輸出通道及外圍設(shè)備根據(jù)被控對(duì)象的控制、 監(jiān)視和管理的具體要求， 選

6、擇輸入輸出通 道的配置并配備所需的外圍設(shè)備。4畫(huà)出整個(gè)系統(tǒng)的原理框圖在上述討論的基礎(chǔ)上， 進(jìn)行方案的比較論證， 包括可行性分析和性能價(jià)格分析在確定系統(tǒng)的總體方案時(shí)， 對(duì)系統(tǒng)的硬件和軟件功能應(yīng)進(jìn)行綜合 性考慮，因?yàn)橄到y(tǒng)的一個(gè)控制功能一般是既可以用硬件來(lái)完成， 也可 以由軟件來(lái)完成， 究竟采用什么方式， 則要根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性及硬件 系統(tǒng)的性能價(jià)格比綜合平衡后加以確定。 一般情況下， 用硬件來(lái)完成 速度快，可節(jié)省 CPU 的大量時(shí)間，但這會(huì)使系統(tǒng)比較復(fù)雜，而且價(jià) 格會(huì)高一些；用軟件實(shí)現(xiàn)價(jià)格便宜，但要占用 CPU 較多的時(shí)間。所 以一般的原則是在 CPU 時(shí)間允許的情況下，盡量采用軟件，如果控 制回路

7、較多或者有些軟件設(shè)計(jì)比較困難， 則可考慮用硬件來(lái)完成。 總 之，一個(gè)控制系統(tǒng)哪一部分用硬件實(shí)現(xiàn)，哪一部分用軟件實(shí)現(xiàn)，要結(jié) 合具體情況進(jìn)行比較后再確定。二、確定控制算法當(dāng)微型機(jī)控制系統(tǒng)總體方案確定后， 采用什么控制算法才能使系 統(tǒng)達(dá)到控制要求，是非常重要的問(wèn)題。這一步工作的主要任務(wù)，就是 確定系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型， 根據(jù)數(shù)學(xué)模型確定系統(tǒng)的控制算法。 所謂數(shù)學(xué) 模型，就是系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式， 它表示系統(tǒng)輸人輸出及其內(nèi) 部狀態(tài)之間的關(guān)系。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出系統(tǒng)的飛升曲線， 由此曲線可確定 出系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 現(xiàn)經(jīng)常采用計(jì)算機(jī)記錄并繪制飛升曲線。 確定出 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型以后， 就可根據(jù)數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法

8、選擇合適的控 制算法。對(duì)于控制算法的選擇， 由于控制對(duì)象各不相同， 控制對(duì)象的數(shù)學(xué) 模型也各異，控制算法也是很多，如 PID 控制、純滯后補(bǔ)償，最小拍無(wú)波紋控制、自適應(yīng)控制等， 選擇哪一種控制算法主要取決于系統(tǒng)的 特性和要求。(1) 一般的控制可采用數(shù)字 PID 算法。(2) 對(duì)于系統(tǒng)變化比較快的系統(tǒng)，如數(shù)字隨動(dòng)系統(tǒng)等，可采用最 小拍無(wú)波紋調(diào)節(jié)控制。(3) 對(duì)于具純滯后的系統(tǒng)，如溫度等可采用滯后補(bǔ)償，如大林算 法或 Smith 預(yù)估調(diào)節(jié)器等。以上所述僅是一般情況， 某一個(gè)系統(tǒng)究竟采用何種控制算法要根 據(jù)實(shí)驗(yàn)調(diào)試來(lái)確定。三、選擇總線標(biāo)準(zhǔn)及微型機(jī)系統(tǒng)1總線標(biāo)準(zhǔn)(1) 微型機(jī)總線總線是一組傳送規(guī)定信

9、號(hào)或數(shù)據(jù)的公共通道。 在計(jì)算機(jī)與測(cè)控系 統(tǒng)中，廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)并行總線。市場(chǎng)上流行的總線有許多種，需要根 據(jù)具體情況選用。(2) 現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在進(jìn)人 20世紀(jì) 90 年代中期以來(lái)發(fā)展十分迅速， 現(xiàn) 場(chǎng)總線是智能化儀表與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的新一代產(chǎn)品。2選擇微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在系統(tǒng)的總體方案確定之后， 微型機(jī)的選型就成為組成整個(gè)控制 系統(tǒng)的關(guān)鍵。對(duì)此一般應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面。( 1 )選型的根據(jù)和出發(fā)點(diǎn)選型要根據(jù)計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)性、可靠性、處理能力、通信功能、運(yùn) 算速度、數(shù)據(jù)庫(kù)、軟件支持和性能價(jià)格比等。實(shí)時(shí)性 在過(guò)程控制中計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)的輸人和輸出運(yùn)算都要在 一定的允許時(shí)間范圍內(nèi)，超出了這個(gè)時(shí)間范圍，就失

10、去了控制時(shí)機(jī)， 如針織提花圓機(jī)針頭的向上織線若錯(cuò)過(guò)，則所織花帽的花形就會(huì)出 錯(cuò)，就會(huì)使花形走樣。對(duì)于導(dǎo)彈控制系統(tǒng)目標(biāo)狀態(tài)變化量，必須在幾 毫秒內(nèi)或幾十毫秒內(nèi)進(jìn)行控制，否則就不能擊中目標(biāo)?？煽啃约翱删S護(hù)性 可靠性和可維護(hù)性是衡量數(shù)字控制系統(tǒng)的 兩個(gè)重要方面，它決定了數(shù)字控制系統(tǒng)的可利用率(運(yùn)轉(zhuǎn)率 )。如果兩個(gè)故障引起的系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間間隔越長(zhǎng)，則對(duì)生產(chǎn)和科研的影響越小。處理能力 這里主要是指浮點(diǎn)運(yùn)算、并行處理、快速存儲(chǔ)等能 力。(2) 微型機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程對(duì)控制和管理復(fù)雜程度、可靠性的要求以及生產(chǎn)系統(tǒng)處理上的分散程度來(lái)考慮選擇集中式或分布式等。(3) 微型計(jì)算機(jī)的選擇、根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程

11、、生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)環(huán)境的不同具體要求，以及系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性、可維護(hù)性選擇不同的微型機(jī)設(shè)備?？蛇x用一般 的臺(tái)式微型計(jì)算機(jī)、工業(yè)控制機(jī)、可編程控制器、單片微型機(jī)，也可 選用標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)總線的不同功能模塊集成系統(tǒng)或利用開(kāi)發(fā)系統(tǒng)自行設(shè) 計(jì)開(kāi)發(fā)。四、系統(tǒng)硬件及軟件設(shè)計(jì)1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是對(duì)接口電路、邏輯電路、電平轉(zhuǎn)換 電路、驅(qū)動(dòng)放大電路、抗干擾電路及操作臺(tái)等進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中大部分 內(nèi)容在相應(yīng)課程中都有介紹，這里僅簡(jiǎn)單介紹操作臺(tái)設(shè)計(jì)。操作控制臺(tái)是人機(jī)對(duì)話的紐帶，其主要功能如下：(1) 能將源程序輸送到內(nèi)存， 或通過(guò)操作監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)的工作情況。(2) 具有顯示和打印功能，能在顯示裝置或顯示屏上顯

12、示生產(chǎn) 過(guò)程的各狀態(tài)參數(shù)生產(chǎn)流程畫(huà)面及故障指示等， 并能根據(jù)需要打印有 關(guān)生產(chǎn)過(guò)程中的各種參數(shù)。(3)可根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，修改檢測(cè)點(diǎn)和控制點(diǎn)的控制參數(shù)及 給定值。(4) 能選擇工作方式，起動(dòng)、停止系統(tǒng)或完成某指定的功能和控 制回路等。(5) 能完成手動(dòng)及自動(dòng)無(wú)擾切換，并應(yīng)設(shè)有報(bào)警裝置及緊急停 止按鈕，在緊急事故出現(xiàn)時(shí)使系統(tǒng)停止運(yùn)行、進(jìn)行故障處理。設(shè)計(jì)操作臺(tái)時(shí)，應(yīng)以操作方便簡(jiǎn)單、安全可靠為原則，并具有 自保功能，即使是操作人員誤操作也不會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重后果。2系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)應(yīng)以實(shí)時(shí)性、 針對(duì)性、靈活性和可靠性為原則， 四者相輔相成，互為制約，缺二不可。微型機(jī)控制系統(tǒng)中的軟件分為系統(tǒng)

13、軟件、應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件三大部分。 系統(tǒng)軟件是由微型機(jī)設(shè)計(jì)者提供的， 用來(lái)使用和 管理計(jì)算機(jī)本身的程序； 應(yīng)用軟件是面向用戶的程序， 它包括過(guò)程監(jiān) 視、過(guò)程控制計(jì)算及公共服務(wù)程序； 多數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)軟件 主要應(yīng)用于大量的數(shù)據(jù)管理及資料檢索系統(tǒng)， 比如建立存放數(shù)據(jù)的表 格和形式，以及查詢、顯示、調(diào)用和修改這些數(shù)據(jù)等。其中后兩大部 分一般均由用戶自己編程， 但近些年市場(chǎng)上也出現(xiàn)了一些具有不同功 能的通用性用戶軟件。用戶采用哪一種語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)應(yīng)用程序，主要取決于控制系統(tǒng)軟件 配備的情況和整個(gè)系統(tǒng)的要求。 用戶可以選用機(jī)器語(yǔ)言、 匯編語(yǔ)言或 高級(jí)語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)程序。用匯編語(yǔ)言編制應(yīng)用軟件較繁瑣

14、、工作量大、 開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、通用性差，有一定局限性，不便于交流推廣，但優(yōu)點(diǎn)是 程序執(zhí)行速度快。在工業(yè)控制中可采用結(jié)構(gòu)化高級(jí)語(yǔ)言，如 C 等。 在一些系統(tǒng)中， 有些功能不能用高級(jí)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)， 或要求某個(gè)過(guò)程運(yùn)行 速度快一些， 這時(shí)可采用高級(jí)語(yǔ)言帶匯編語(yǔ)言的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)， 也是將 匯編子程序作為一個(gè)外部過(guò)程，由高級(jí)語(yǔ)言來(lái)調(diào)用。五、控制系統(tǒng)的調(diào)試 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成之后，需對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試 的內(nèi)容和具體步驟如下：(1) 系統(tǒng)硬件調(diào)試 ： 首先應(yīng)對(duì)系統(tǒng)硬件的不同功能部件進(jìn)行 調(diào)試，檢查硬件各部件的正確性，然后進(jìn)行系統(tǒng)硬件聯(lián)調(diào)，最后要經(jīng) 過(guò)連續(xù)考機(jī)運(yùn)行。(2) 系統(tǒng)軟件調(diào)試 主要是在微型機(jī)系統(tǒng)上把

15、各模塊程序分 別進(jìn)行調(diào)試，使其正確無(wú)誤后，再進(jìn)行軟件系統(tǒng)的調(diào)試，最后將調(diào)試好的程序固化在存儲(chǔ)器中。(3) 系統(tǒng)硬軟件聯(lián)調(diào) 當(dāng)系統(tǒng)硬件和軟件分別調(diào)試完成后，在 實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行系統(tǒng)硬軟件聯(lián)調(diào)。(4) 現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)調(diào)試 在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行系統(tǒng)硬軟件聯(lián)調(diào)以后，再到 現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝調(diào)試， 并根據(jù)實(shí)際控制的效果和具體要求， 對(duì)系統(tǒng)硬件 及軟件進(jìn)行修改調(diào)試，以達(dá)到對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。以上微型機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和基本方法可根據(jù)具體系統(tǒng)的 要求和復(fù)雜程度的不同，選取其中的全部或部分內(nèi)容和步驟。第二章 微型機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，微型機(jī)控制已得到了廣泛的應(yīng)用，在石油、 化工、鋼鐵、汽車、醫(yī)藥、電力、煤炭、輕工等各領(lǐng)

16、域都有很多成功 應(yīng)用的實(shí)例。下面僅就生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常遇到的溫度控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí) 例作一介紹。溫度在很多工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中是主要的被控參數(shù)之一， 因?yàn)槿魏挝?理變化和化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程都與溫度有關(guān)。在鋼鐵、機(jī)械、石油化工、 醫(yī)藥、電力及輕工各類工業(yè)中的很多生產(chǎn)環(huán)節(jié)要求按照一定規(guī)律控制 溫度?，F(xiàn)以電阻爐爐溫控制系統(tǒng)為實(shí)例， 說(shuō)明微型機(jī)直接數(shù)字控制系 統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)步驟和具體方法。1工藝要求(1) 電阻爐選用型號(hào)：CKS 70 一 1型使用電壓范圍：0220V(AC)允許最高溫度：256 C功率： 700W(2) 電阻爐溫度控制通過(guò) PWM 脈沖調(diào)寬功率放大器，再經(jīng)SSR固態(tài)繼電器，來(lái)提供電阻爐爐絲的供電電壓。

17、(3) 工藝要求爐溫的控制過(guò)程包括兩個(gè)階段。 自由升溫段：要求爐溫快速升溫到 90 C。 保溫段：爐溫升至90 C后要求溫度維持90 C基本不變。升溫段用自由升溫的辦法，即對(duì)升溫速度沒(méi)有限制，當(dāng)升溫到90C時(shí)，要求保溫4h,然后打開(kāi)爐門，讓其自然冷卻。整個(gè)系統(tǒng)的 升溫、保溫、降溫過(guò)程如圖1. 1 (a)所示。爐溫的檢測(cè)元件采用鉑電 阻，放在爐中的隔板正中，所檢測(cè)的爐溫用u來(lái)表示。對(duì)保溫段的控 制要求：超調(diào)量(T p< 15%,過(guò)渡過(guò)程時(shí)間ts<120min，一 2 靜 態(tài)誤差es< +2C。為了滿足上述要求，就要對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這就要求了解被 控系統(tǒng)的特性。首先了解被控系

18、統(tǒng)的特性，建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，作 為設(shè)計(jì)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的依據(jù)。爐溫控制系統(tǒng)是常見(jiàn)的確定性系統(tǒng)， 采 用飛升曲線測(cè)量方法，測(cè)出爐溫控制系統(tǒng)的飛升曲線，即可得到控制 對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，如圖1. 1(b)所示，由圖可知它是帶有純滯后的一 階慣性環(huán)節(jié)，其(t»飛升歸域圖1. 1飛升曲線傳遞函數(shù)為Wd=叫©C(s) 1 +s式中：純滯后時(shí)間;Ti 對(duì)象的時(shí)間常數(shù);C（s）對(duì)象輸入信號(hào)c（t）的拉普拉斯變換;y（s）對(duì)象輸出信號(hào)y（t）的拉普拉斯變換;K系統(tǒng)的放大倍數(shù)。K=y/(ymax -ymin):C/(Cm ax - Cmin )其中：Cmax,Cmin 一一調(diào)節(jié)器輸入信號(hào)可能取的最

19、大值與最小值;y max,ymin對(duì)象輸出的最大值與最小值。這樣就求出了一階對(duì)象爐溫系統(tǒng)的三個(gè)參數(shù)K， , Tie這里要說(shuō)明的是：在測(cè)試飛升曲線時(shí)，一般階躍信號(hào)不從零 開(kāi)始。這樣會(huì)使系統(tǒng)造成很大的非線性，影響被測(cè)對(duì)象正常工作。一 般的作法是給調(diào)節(jié)對(duì)象輸人到Ci使對(duì)象開(kāi)環(huán)穩(wěn)定運(yùn)行于實(shí)際工況附近（如 70C），并以此輸出值作為縱坐標(biāo)的原點(diǎn)（0值）。然后在：t=to 時(shí)加一正階躍輸入 "，使對(duì)象輸出隨之向上變化，最后穩(wěn)定在某一 值（如對(duì)應(yīng)為90 C），定此值為1（即為100%）。在t=ti，時(shí)，再加一 負(fù)階躍輸人一9 ,使對(duì)象輸出隨之向下變化，最后又穩(wěn)定在0值處（比 如又回到70C）。從這

20、過(guò)程開(kāi)始，我們按照一定時(shí)間間隔，把函數(shù)yi=f（t） 和Ci=f（t）的數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，并畫(huà)出如圖1. 2所示的飛升曲線。這樣 就可以根據(jù)上升曲線和下降曲線得到被控對(duì)象電阻爐的純滯后時(shí)間 和系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)/及Ti ,Ti o將所測(cè)的兩個(gè)純滯后時(shí)間和兩個(gè)時(shí)間常數(shù)分別取平均值，確定為對(duì)象的純滯后時(shí)間和時(shí)間常數(shù)Ti。系統(tǒng)的放大倍數(shù)K為控制對(duì)象的輸出穩(wěn)態(tài)值二丫（輸入增量）與輸入階躍 值光（輸入增量）之比，即弋 + “ T _Tik，1“， c22A c圖1. 2飛升曲線2. 控制算法的選擇和參數(shù)的計(jì)算要使系統(tǒng)滿足上述提出的控制要求，有很多種控制方法，如PID 調(diào)節(jié)規(guī)律、純滯后補(bǔ)償、大林算法及最優(yōu)化控制等

21、。選用PID調(diào)節(jié)規(guī) 律對(duì)爐溫進(jìn)行控制，調(diào)節(jié)的靈活性較大，只要在程序上稍加改變就可 以達(dá)到改善控制質(zhì)量的目的。針對(duì)不同的被控對(duì)象，除PID調(diào)節(jié)外還 可采用一些不同的運(yùn)算方法，如只選用積分、比例積分或比例微分等。 對(duì)于本例電阻爐爐溫的控制來(lái)說(shuō)：(1)當(dāng)T< 9 0C時(shí)為自由升溫段，只要求升溫越快越好，所以應(yīng) 將加熱功率全開(kāi)足，即全量輸出。為避免過(guò)沖，將自由升溫上限定為 80 C。即當(dāng)T < 80C時(shí)，Pi最大(全量輸出)。也就是說(shuō)在自由升溫段， 采用全量輸出對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制。當(dāng)T>80 C時(shí)，已接近需要的保溫值9 0C。此時(shí)采用保溫段控 制方法，如采用比例控制，因爐絲電壓尸的變

22、化和爐溫變化之間存在 很大的時(shí)間延遲，因此當(dāng)以溫差來(lái)控制輸出，即比例控制時(shí)，系統(tǒng)只 有在爐溫與給定值（保溫溫度）相等時(shí)才停止輸出。這時(shí)由于爐溫變化 的延遲性質(zhì)，爐溫并不因輸出停止而馬上停止上升，從而超過(guò)給定值。 而且只有在爐溫上升到一定高度后， 才開(kāi)始下降，并繼續(xù)下降到略小 于給定值時(shí)，系統(tǒng)才重新輸出。同樣由于爐溫變化落后于輸出，它將 繼續(xù)下降。從而造成溫度的上下波動(dòng)，即所謂振蕩?？紤]到電阻爐上 述的滯后影響，調(diào)節(jié)規(guī)律必須加入微分成分，即 PD調(diào)節(jié)。PD調(diào)節(jié) 系統(tǒng)輸出不僅取決于溫度大小，還取決于溫差的變化率。所以當(dāng)爐溫 還小于給定值時(shí)，由于溫差逐漸減小，即其變化率為負(fù)，系統(tǒng)則可提 前減少或停止

23、輸出，使?fàn)t溫不致于出現(xiàn)過(guò)大的超調(diào)，從而改善了爐溫 調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。積分作用，可以減小控溫的靜態(tài)誤差，適當(dāng)選擇積 分的作用，可在不影響動(dòng)態(tài)性能下減小控溫的誤差。 所以保溫段控制 通常采用閉環(huán)的PD控制方法，也可以采用閉環(huán)的 PID控制方法。連續(xù)系統(tǒng)PD校正的控制可表示為p=kp（e+ Tdde）dt式中：e=Uo- Ui；u。一給定值；Ui 一反饋值。PD離散算法可表示為.Pk=Kp Ek Td® -EkJ/T+M式中：M常數(shù)項(xiàng)，作為穩(wěn)定值時(shí)所需的保溫功率。在編制控制算法程序時(shí)，可用下面的實(shí)際算法：Pk=A ERk j+MRk j =BEk式中：A=Kp(1+Td/T);B=Kp Td

24、 / T;Ek=Uok- Uik ；Td微分時(shí)間常數(shù)；Kp 一一比例系數(shù)；T 一一采樣周期。根據(jù)如下經(jīng)驗(yàn)公式，可求.出 K p,KdTiKp =1.2 -,Td =0.5 ,Kd 二 KpTdkt式中：K控制對(duì)象放大倍數(shù)；Ti控制對(duì)象的時(shí)間常數(shù)；控制對(duì)象純滯后時(shí)間。初值可以取Kk=0，算法程序每步要計(jì)算其中的 Ek,Pk,Rk其 中Rk用于計(jì)算下步Pk。采樣定理給出了選擇采樣周期的原則，對(duì)于電阻爐爐溫控制， 由于爐溫變化是一個(gè)緩慢過(guò)程，微型計(jì)算機(jī)所提供的運(yùn)算速度，足以 滿足采樣周期的要求，所以采樣周期T的選擇有很大余地。根據(jù)上述 原則和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電阻爐爐溫的采樣周期可選imin2min左右。

25、3. 微型計(jì)算機(jī)機(jī)型的選擇及總體設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)直接數(shù)字控制系統(tǒng)主要是由三部分組成，即被控制對(duì) 象、微型計(jì)算機(jī)、 輸入輸出接口及外圍設(shè)備。電阻爐爐溫控制系統(tǒng)是 一個(gè)慢過(guò)程，采樣周期選為1 min2mi n。對(duì)該系統(tǒng)實(shí)行計(jì)算機(jī)直接 數(shù)字控制，其輸入輸出均為單通道， 輸入采樣是爐溫， 計(jì)算機(jī)按 PD 調(diào) 節(jié)規(guī)律計(jì)算出的控制量輸出， 經(jīng)小功率脈沖調(diào)寬放大器 (PWM) 及固態(tài) 繼電器(SSR)輸出給電阻爐爐絲。如采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器為八位的數(shù)字量 輸入和八位的數(shù)字量輸出， 在計(jì)算精度上要求不是很高的情況下， 可 選擇 8086(8088)CPU 微型計(jì)算機(jī)，它以 8086(8088)CPU 為中央控制 器，其指

26、令系統(tǒng)比較完備，給程序設(shè)計(jì)提供了很大的靈活性。8086(8088)微型機(jī)可選用并行輸入輸出接口模板和計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)模板供用戶 使用。4. 系統(tǒng)硬件本例選用 8086CPU 微型機(jī)為控制核心組成電阻爐爐溫自動(dòng)控 制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)。8086 處理器將運(yùn)算結(jié)果傳送給 ADC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，再經(jīng) 運(yùn)算放大器和 PWM 及 SSR 輸出給電阻爐爐絲。電阻爐的爐溫采用 鉑電阻作為檢測(cè)元件， 接到電橋的一臂。 電橋的輸出電壓經(jīng)運(yùn)算放大 器送至模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再經(jīng) CPU 采樣輸人計(jì) 算機(jī)。采樣周期為I min2min的延時(shí)周期。由采樣檢測(cè)到的爐溫， 經(jīng) CPU 按控制運(yùn)算規(guī)律計(jì)

27、算出的控制量 輸出給外部設(shè)備 (電阻爐)后，在下次采樣周期未到之前，將采樣爐溫 和輸出值在 PC 顯示器上進(jìn)行顯示并通過(guò)打印機(jī)打印。采用以上部件就構(gòu)成了電阻爐爐溫的自動(dòng)控制系統(tǒng)，如圖1. 3所示圖1. 3電阻爐爐溫控制系統(tǒng)框圖下面就構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)輸人部分的檢測(cè)元件作一簡(jiǎn)單 介紹。爐溫的檢測(cè)可選用電阻溫度計(jì)或熱電偶等元件。檢測(cè)溫度范圍在一 120C+500 C內(nèi)經(jīng)常采用電阻溫度計(jì)；檢測(cè)溫度范圍在0256 C及溫度稍低一些的可采用熱電阻檢測(cè)溫度。選用鉑電阻來(lái)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的方法是，將鉑電阻Rt兩端引出與其他三個(gè)電阻Ri,R2,Rs（見(jiàn) 圖1.4）組成電橋，當(dāng)爐溫發(fā)生變化時(shí)，鉑電阻的電阻值將

28、發(fā)生變化， 根據(jù)鉑電阻隨溫度變化的特性，就可在鉑電阻兩端相應(yīng)輸出不同的電 壓值。電阻值隨溫度變化的變化率為坐（譏）R dT如我們選用分度號(hào)為BA2的鉑電阻，在環(huán)境溫度為0C時(shí)， R=100Q,溫度每變化1C,電阻值變化0.39Q/C,即:一0.39Q/C。 當(dāng)爐溫發(fā)生變化時(shí)，鉑電阻的溫度也隨之變化，在電橋的兩端就可輸 出不同的龜壓值，經(jīng)運(yùn)算放大器 F032輸出給ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯 片轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，從8086CPU數(shù)據(jù)總線輸人，這樣就完成了爐溫溫 度檢測(cè)。改變運(yùn)算放大器的反饋電阻數(shù)值時(shí)， 可以得到不同的放大倍數(shù)，滿足對(duì)電阻爐爐溫檢測(cè)值的最大要求。WRCPUsouA 6A tM/ioA sA

29、 tAA I t ft* in Y Y Y Y74LSO2TiLSflJ J74LSm時(shí)供10 UT |DAC0632IOUTj 便 WR2DGNDAGND+ 15VRSSRFWM叫ADCOEEOCST ARTALEvcc撞 8259A出#fl+5V電齟滬 爐召出曲接電播CLK VfitK + J C vBVSEF<-J AGND t圖1. 4微型計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制爐溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖5 .軟件程序編制、在前面討論控制算法時(shí)，已根據(jù)控制對(duì)象確定了系統(tǒng)的控制規(guī)律。 要實(shí)現(xiàn)上述控制規(guī)律，首先對(duì)爐溫每隔I min 2mi n（或根據(jù)實(shí)際調(diào)試 而定）進(jìn)行一次對(duì)爐溫的采樣，然后根據(jù)采樣數(shù)據(jù)，進(jìn)行全量輸出

30、FFH（當(dāng)采樣爐溫小于或等于80C時(shí)）或按PD規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算后適量輸 出（爐溫大于80C時(shí)）,并對(duì)采樣的爐溫溫度和輸出值進(jìn)行顯示。當(dāng)?shù)竭_(dá)采樣周期時(shí)又開(kāi)始采樣、運(yùn)算輸出，重復(fù)上述過(guò)程，從而達(dá)到自動(dòng) 控制爐溫的目的。因系統(tǒng)采用8086CPU計(jì)算機(jī)構(gòu)成，所以程序可采用8086的指令 系統(tǒng)也可用C語(yǔ)言編寫(xiě)，程序中的數(shù)據(jù)和地址均采用 1 6進(jìn)制代碼。 在程序中要設(shè)置好數(shù)據(jù)區(qū)，數(shù)據(jù)區(qū)存放運(yùn)算中所需參數(shù) （A , B, Uo, M , Ro）和運(yùn)算過(guò)程中需要保留的數(shù)據(jù)（Ek,Ek-i,Rk,Rk-i）的代碼。軟件編程包括以下幾部分：主程序，A/ D控制延時(shí)子程序，PD算法子程序及輸入和輸出顯示子程序(1) 主

31、程序主徨序圖1 . 5主程序框圖圖1 . 6控制算法子程序框圖在主程序中，首先執(zhí)行初始化程序，然后啟動(dòng)ADC0809進(jìn)行轉(zhuǎn)換，經(jīng)147.6卩s的延時(shí)ADC0809輸入的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，CPU 再對(duì)爐溫進(jìn)行采樣，將采樣的數(shù)據(jù)與 5 0H(80C )進(jìn)行比較。若爐溫小 于或等于5 0H,則進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制全量輸出，同時(shí)將采樣存儲(chǔ)地址加1, 為下次采樣存儲(chǔ)做好準(zhǔn)備。在采樣周期未到時(shí)，顯示爐溫 Uk和輸出 Pk值。當(dāng)爐溫大于50H時(shí)就進(jìn)行PD運(yùn)算，運(yùn)算后看是否有溢出，如 有溢出就輸出OOH,如無(wú)溢出，貝卩將計(jì)算的Pk值放大27倍，作為控制 量輸出。放大27倍是為了補(bǔ)償輸人量衰減2-7，在采樣周期未到時(shí)

32、顯 示爐溫Uk和輸出Pk值。(2) PD控制算法子程序子程序流程圖如圖1. 6所示。6.系統(tǒng)調(diào)試(1) 單元調(diào)試 分別對(duì)鉑電阻及其放大電路、模擬量輸人電 路、模擬量輸出電路進(jìn)行調(diào)試。(2) 程序調(diào)試 首先對(duì)各子程序及中斷服務(wù)子程序進(jìn)行調(diào)試， 然后對(duì)系統(tǒng)主程序和子程序進(jìn)行局部聯(lián)調(diào)。(3) 系統(tǒng)調(diào)試在硬件單元調(diào)試和程序調(diào)試的基礎(chǔ)上，根據(jù)整 個(gè)系統(tǒng)原理及接線圖連接各單元組成電阻爐爐溫控制系統(tǒng)，然后運(yùn)行程序，記錄各采 樣時(shí)刻的溫度值和輸出值。適當(dāng)調(diào)整 Kp, Kd和M等參數(shù)，使系統(tǒng) 的性能達(dá)到要求的指標(biāo)。(4) 調(diào)試結(jié)果分析從調(diào)試過(guò)程曲線和結(jié)果看，所得結(jié)果是否 滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)要求分析出哪些是影響爐溫

33、調(diào)節(jié)性能的主要參數(shù)： 如采用PD控制時(shí)，進(jìn)入PD調(diào)節(jié)溫度值T ,電阻爐保溫值M及Kp, Kd等參數(shù)。為改善系統(tǒng)的性能指標(biāo)，還可以考慮采用其他的措施， 如引入積分環(huán)節(jié)，或在進(jìn)入PID調(diào)節(jié)之前，采用溫度值經(jīng)過(guò)恒速升溫 過(guò)程的辦法以減少超調(diào)量；再如可選用10位或10位以上的A/ D或 D/A轉(zhuǎn)換芯片以提高采樣輸出精度。第二部分微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目學(xué)生姓名學(xué)號(hào)專業(yè)(方向)班級(jí)題目名稱微機(jī)控制的順序控制系統(tǒng)一、設(shè)計(jì)內(nèi)容:1、設(shè)計(jì)一個(gè)微機(jī)化順序控制加工系統(tǒng)： 程序步數(shù)為8步，第一步和第二步各為15分鐘，第三步至第六步各為2 分鐘，第七步和第八步各為5分鐘。第三步至第六步循環(huán)三次； 用發(fā)光二極管顯示加工過(guò)

34、程； 系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)溫、過(guò)壓報(bào)警電路；2、畫(huà)出硬件電路原理圖和軟件框圖；3、編制控制程序，寫(xiě)出設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)(總結(jié)報(bào)告)。(注：通過(guò)光電耦合器控制 8個(gè)工序的開(kāi)關(guān)，此系統(tǒng)可用非門推進(jìn)發(fā)光管 代替光耦合器及執(zhí)行部分顯示加工過(guò)程。加工系統(tǒng)的啟動(dòng)加工信號(hào)、過(guò)溫、 過(guò)壓故障信號(hào)由8255的輸入口輸入。系統(tǒng)的報(bào)警信號(hào)通過(guò) 8255的輸出口 輸出經(jīng)功率放大電路推動(dòng)蜂鳴器。加工系統(tǒng)程序由主程序，中斷服務(wù)程序和幾個(gè)延時(shí)程序組成。)、課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告課程設(shè)計(jì)的總結(jié)報(bào)告是對(duì)學(xué)生寫(xiě)科學(xué)科研總結(jié)報(bào)告的能力訓(xùn)練。通過(guò)寫(xiě) 報(bào)告，不僅把設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試的內(nèi)容進(jìn)行全面總結(jié)，而且把實(shí)踐內(nèi)容上升 到理論高度，總結(jié)報(bào)告應(yīng)包括以下幾點(diǎn)：(1

35、) 課題名稱；(2) 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求；(3) 比較和選定設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案，畫(huà)出系統(tǒng)框圖；(4) 畫(huà)出完整的硬件電路圖，并說(shuō)明電路的工作原理；(5) 畫(huà)出軟件流程圖，寫(xiě)出程序清單；(6) 總結(jié)所設(shè)計(jì)電路的特點(diǎn)和方案的優(yōu)缺點(diǎn)；(7) 列出系統(tǒng)需要的元器件；(8) 列出參考文獻(xiàn)；(9) 收獲、體會(huì)。(注：硬件電路圖及軟件流程框圖分別畫(huà)在兩張 3號(hào)圖紙上。)設(shè)計(jì)進(jìn)程:星期一 星期二 星期三 星期四: 星期五:討論設(shè)計(jì)題目、查資料完成對(duì)硬件電路的基本設(shè)計(jì) 完成軟件流程圖及軟件設(shè)計(jì) 寫(xiě)說(shuō)明書(shū)答辯指導(dǎo)教師簽名:學(xué)生姓名學(xué)號(hào)專業(yè)（方向）班級(jí)題目名稱汽車倒車測(cè)距儀一、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1設(shè)計(jì)一個(gè)微機(jī)控制的汽車倒車測(cè)距

36、儀，能測(cè)量并顯示車輛后部障礙物離 車輛的距離，同時(shí)用間歇的“嘟嘟”聲發(fā)出警報(bào)，“嘟嘟”聲間隙隨障礙物距離縮短而縮短，駕駛員不但可以直接觀察到檢測(cè)的距離，還可以憑聽(tīng)覺(jué)判 斷車后障礙物離車輛距離的遠(yuǎn)近； 開(kāi)機(jī)后先顯示“”，并有開(kāi)機(jī)指示燈。 CPU發(fā)射超聲波1ms，然后顯示60ms；即卩1ms+60ms為一個(gè)工作周 期，等待回波，在次周期內(nèi)完成一次探測(cè)。 根據(jù)距離遠(yuǎn)近發(fā)出報(bào)警聲并顯示距離。障礙物距離小于1m，距離值變化5cm更換顯示，否則不更換；距離在1m以上，新值與原顯示值 之差大于10cm更換，否則不更換。 用三LED位數(shù)碼管顯示障礙物距離2、硬件電路原理圖和軟件框圖；2、編寫(xiě)控制程序，寫(xiě)出設(shè)計(jì)

37、任務(wù)書(shū)（總結(jié)報(bào)告）。二、課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告是對(duì)學(xué)生寫(xiě)科學(xué)科研總結(jié)報(bào)告的能力訓(xùn)練， 通過(guò)寫(xiě)報(bào)告不 僅把設(shè)計(jì)，組裝，調(diào)試的內(nèi)容進(jìn)行全面總結(jié)，而且把實(shí)踐間內(nèi)容上升到理論 高度?？偨Y(jié)報(bào)告應(yīng)包括以下幾點(diǎn)：1、課題名稱；2、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求；3、比較和選定設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案，畫(huà)出系統(tǒng)框圖；4、畫(huà)出完整的硬件電路圖，并說(shuō)明電路的工作原理；5、畫(huà)出軟件流程框圖，寫(xiě)出程序清單；6、總結(jié)所設(shè)計(jì)電路的特點(diǎn)和方案的優(yōu)缺點(diǎn)；7、列出系統(tǒng)需要的元器件；8列出參考文獻(xiàn)；9、收獲、體會(huì)。注：硬件電路圖及軟件流程框圖分別畫(huà)在兩張 2號(hào)圖紙上。設(shè)計(jì)進(jìn)程：周一上午：講課設(shè)內(nèi)容，安排任務(wù)周一下午周二下午：查資料，確定方案，畫(huà)

38、出硬件草圖 周三上午周四上午：畫(huà)出程序流程圖，寫(xiě)出程序清單 周四下午周五上午：畫(huà)大圖寫(xiě)總結(jié)報(bào)告 周五下午答辯指導(dǎo)教師簽名：學(xué)生姓名學(xué)號(hào)專業(yè)班級(jí)題目名稱機(jī)械手專用控制器的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)內(nèi)容本機(jī)械手為一水平/垂直位移的機(jī)械設(shè)備，用來(lái)將工件由左工作臺(tái)搬到右工 作臺(tái)。其動(dòng)作過(guò)程：機(jī)械手從原點(diǎn)開(kāi)始工作，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，下降電磁閥 通電，使機(jī)械手下降，當(dāng)機(jī)械手下降到底時(shí)碰到下限開(kāi)關(guān)，下降電磁閥斷電，下 降停止；同時(shí)接通夾緊電磁閥，機(jī)械手夾緊；夾緊后上升電磁閥通電，機(jī)械 手上升，上升到頂時(shí)，碰到上限位開(kāi)關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；同時(shí)接 通右移電磁閥，機(jī)械手右移，右移到位時(shí)碰到右限位開(kāi)關(guān)，右移電磁閥斷電，

39、右 移停止；若此時(shí)工作臺(tái)上無(wú)工件，則光電開(kāi)關(guān)接通，下降電磁閥通電，機(jī)械手 下降，下降到底時(shí)碰到下限位開(kāi)關(guān)，下降電磁閥斷電，下降停止；同時(shí)夾緊電 磁閥斷電，機(jī)械手放松，放松后；上升電磁閥通電，機(jī)械手上升，上升到頂碰 到上限位開(kāi)關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；同時(shí)接通左移電磁閥機(jī)械手左移， 左移到原點(diǎn)時(shí)碰到左限位開(kāi)關(guān)，左移電磁閥斷電，左移停止。至此機(jī)械手經(jīng)過(guò)8步動(dòng)作完成了一個(gè)工作周期。機(jī)械手有手動(dòng)、單步、單周期、連續(xù)工作、可緊急 方式。二、設(shè)計(jì)任務(wù)：1、選用8088CPU和適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器芯片、接口芯片完成相應(yīng)的功能。2、畫(huà)出詳細(xì)的硬件連接圖（二號(hào)圖紙）。3、畫(huà)出各程序的詳細(xì)框圖（二號(hào)圖紙）。4、給出R

40、AM地址分配表及接口電路的端口地址。5、給出設(shè)計(jì)思路。6、給出程序所有清單并加上必要的注釋。7、完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。設(shè)計(jì)進(jìn)程：周一上午：講課設(shè)內(nèi)容，安排任務(wù)周一下午周二下午：查資料，確定方案，畫(huà)出硬件草圖 周三上午周四上午：畫(huà)出程序流程圖，寫(xiě)出程序清單 周四下午周五上午：畫(huà)大圖寫(xiě)總結(jié)報(bào)告 周五下午答辯指導(dǎo)教師簽名：學(xué)生姓名學(xué)號(hào)專業(yè)（方向）班級(jí)題目名稱家用電熱淋浴器控制器的設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)內(nèi)容1、打開(kāi)電源后，先設(shè)定水溫，水溫分為八檔（30oC100oC,每10 oC為一檔）2、按下啟動(dòng)鍵后，開(kāi)始測(cè)量水溫并顯示，控制電熱管加熱。3、上下限水位報(bào)警（聲光報(bào)警）。4、提倡創(chuàng)新。、設(shè)計(jì)任務(wù)：&選用8088

41、CPU和適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器芯片、接口芯片完成相應(yīng)的功能。9、畫(huà)出詳細(xì)的硬件連接圖（二號(hào)圖紙）。10、畫(huà)出各程序的詳細(xì)框圖（二號(hào)圖紙）。11、給出RAM地址分配表及接口電路的端口地址。12、給出設(shè)計(jì)思路。13、給出程序所有清單并加上必要的注釋。14、完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。設(shè)計(jì)進(jìn)程：周一上午：講課設(shè)內(nèi)容，安排任務(wù)周一下午周二下午：查資料，確定方案，畫(huà)出硬件草圖 周三上午周四上午：畫(huà)出程序流程圖，寫(xiě)出程序清單 周四下午周五上午：畫(huà)大圖寫(xiě)總結(jié)報(bào)告 周五下午答辯指導(dǎo)教師簽名:學(xué)生姓名學(xué)號(hào)專業(yè)（方向）班級(jí)題目名稱公共場(chǎng)所安全報(bào)警系統(tǒng)一、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1設(shè)計(jì)一個(gè)微機(jī)控制的公共場(chǎng)所（辦公室、商場(chǎng)等）實(shí)用報(bào)警系統(tǒng)。 每個(gè)被

42、檢測(cè)點(diǎn)均有一個(gè)火警檢測(cè)頭（傳感器），此檢測(cè)頭可檢測(cè)火光、 溫度及煙霧等信號(hào)。 火光、溫度及煙霧數(shù)據(jù)傳送至管理中心，任何一種超過(guò)閾值即產(chǎn)生 報(bào)警信號(hào)。 管理中心可對(duì)各被檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行巡回檢測(cè)，并可顯示報(bào)警房間號(hào)，同 時(shí)由蜂鳴器發(fā)出鳴叫，報(bào)警一分鐘后繼續(xù)進(jìn)行巡回檢測(cè)。管理中心 最多可控制20個(gè)點(diǎn)。2、硬件電路原理圖和軟件框圖；3、編寫(xiě)控制程序，寫(xiě)出設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（總結(jié)報(bào)告）。二、課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告是對(duì)學(xué)生寫(xiě)科學(xué)科研總結(jié)報(bào)告的能力訓(xùn)練，通過(guò)寫(xiě)報(bào) 告不僅把設(shè)計(jì)，組裝，調(diào)試的內(nèi)容進(jìn)行全面總結(jié)，而且把實(shí)踐間內(nèi)容上升到 理論高度。總結(jié)報(bào)告應(yīng)包括以下幾點(diǎn)：1課題名稱；2、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求；3、比較和選定設(shè)

43、計(jì)的系統(tǒng)方案，畫(huà)出系統(tǒng)框圖；4、畫(huà)出完整的硬件電路圖，并說(shuō)明電路的工作原理；5、畫(huà)出軟件流程框圖，寫(xiě)出程序清單并加必要注釋；6、總結(jié)所設(shè)計(jì)電路的特點(diǎn)和方案的優(yōu)缺點(diǎn)；7、列出系統(tǒng)需要的元器件；8列出參考文獻(xiàn)；9、收獲、體會(huì)。注：硬件電路圖及軟件流程框圖分別畫(huà)在兩張 2號(hào)圖紙上。三、設(shè)計(jì)進(jìn)程：周一上午：講課設(shè)內(nèi)容，安排任務(wù)周一下午周二下午：查資料，確定方案，畫(huà)出硬件草圖 周三上午周四上午：畫(huà)出程序流程圖，寫(xiě)出程序清單 周四下午周五上午：畫(huà)大圖寫(xiě)總結(jié)報(bào)告 周五下午答辯指導(dǎo)教師簽名：學(xué)號(hào)班級(jí)學(xué)生姓名專業(yè)（方向）題目名稱微型機(jī)控制的自動(dòng)鉆床系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1設(shè)計(jì)微型機(jī)及其接口電路以及功率驅(qū)動(dòng)電路控制直

44、流電動(dòng)機(jī)，構(gòu)成自動(dòng)鉆床控制系統(tǒng)且顯示加工工件個(gè)數(shù)。2 畫(huà)出硬件電路原理圖及功率驅(qū)動(dòng)電路原 理圖。3 畫(huà)出軟件框圖，寫(xiě)出設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（總結(jié)報(bào)告）。4 根據(jù)以上要求 進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)（編制程序）。二、.自動(dòng)鉆床的基本原理。1. 他勵(lì)電動(dòng)機(jī)（永久磁鐵勵(lì)磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路）mu_P IRs+匸丨一直流電機(jī)的輸入導(dǎo)線只有兩條，因此只要使用兩條控制信號(hào)即可，當(dāng)電壓反 向時(shí)，電機(jī)就逆轉(zhuǎn)。由于微型機(jī)I/O輸出功率很小，不足以驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所以必須加 裝驅(qū)動(dòng)電路。2. 自動(dòng)鉆床機(jī)械示意圖（外觀組合圖）。圖略自動(dòng)鉆床的基本功能定義如下：SW1- 上偵測(cè)點(diǎn)；SW2-下偵測(cè)點(diǎn)；SW3- 定位點(diǎn)；M1- 電機(jī)作上下移動(dòng)；M2- 定位

45、電機(jī)；M1 電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)可使鉆頭上下移動(dòng),M2電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)可使圓盤旋轉(zhuǎn)。另外還在M1電機(jī)的上下限位置設(shè)置了微動(dòng)開(kāi)關(guān)，以便偵測(cè)電機(jī)是否到達(dá)上限或下限。 固定工件的轉(zhuǎn)盤也裝設(shè)了微動(dòng)開(kāi)關(guān)（SW3）,以便判斷工件是否轉(zhuǎn)至預(yù)定位置。 三自動(dòng)鉆床機(jī)控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器圖乳微機(jī)控制育流電機(jī)系統(tǒng)原理框圖82558PB:,Plin5PAbM|1E辰聆星動(dòng)堪黯SW| +5V<1SW；STOPFBa4D劭1口動(dòng)鉛床控制原理圖本系統(tǒng)的各個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)被啟動(dòng),其電壓由+5V改變?yōu)?V。因此PA端的輸入偵 測(cè)即可以籍其入口的電壓,作為判斷依據(jù),起動(dòng)時(shí)各微動(dòng)開(kāi)關(guān)皆未導(dǎo)通（都是+5）。 首先令M2旋轉(zhuǎn)，使工件移止鉆頭正下方，此時(shí)SW

46、3會(huì)被啟動(dòng)（SW3=0）, M2停止，延 時(shí)2S,接著M1正轉(zhuǎn)鉆頭下移鉆孔。鉆孔到一定深度時(shí)SW2會(huì)被啟動(dòng),令M1停止后再上移,直到上限（SW仁0）,延 時(shí)5S才會(huì)使M2旋轉(zhuǎn),繼續(xù)下一個(gè)工件的鉆孔操作。整個(gè)過(guò)程中都不判他偵測(cè) STOP開(kāi)關(guān),若STOP開(kāi)關(guān)被按下,則立即停止操作。反之,則自動(dòng)鉆孔系統(tǒng)就不停 地旋轉(zhuǎn)至定位，再鉆孔。四、設(shè)計(jì)進(jìn)程：周一上午：講課設(shè)內(nèi)容，安排任務(wù)周一下午周二下午：查資料，確定方案，畫(huà)出硬件草圖 周三上午周四上午：畫(huà)出程序流程圖，寫(xiě)出程序清單 周四下午周五上午：畫(huà)大圖寫(xiě)總結(jié)報(bào)告 周五下午答辯指導(dǎo)教師簽名：學(xué)號(hào)學(xué)生姓名專業(yè)（方向）班級(jí)題目名稱交通燈控制系統(tǒng)一、設(shè)計(jì)內(nèi)容在A道

47、和B道的十字路口，A、B道各有兩組交通指示燈，每組有紅、 黃綠三個(gè)燈。A道的同色燈連在一起，B道的同色燈連在一起。對(duì)各組 的交通燈進(jìn)行控制，以保證車輛在各道上通暢運(yùn)行。A、1、B組的交通燈工作過(guò)程 1 送輕A道的綠燈亮,初始狀態(tài)為A、B道都是紅燈亮。當(dāng)控制系統(tǒng)啟動(dòng)后, 道的紅燈亮2、當(dāng)延時(shí)25秒后，A、B道的黃燈同時(shí)變亮，且延時(shí) 5秒。3、延時(shí)后，B道轉(zhuǎn)為綠燈，A道轉(zhuǎn)為紅燈，且延時(shí)25秒。4、25秒后，轉(zhuǎn)為A、B道的黃燈亮，延時(shí)5秒后，回到第一步，以次重復(fù)進(jìn) 行，不斷循環(huán)。5、當(dāng)遇到道路障通，或緊急情況時(shí)， A、B道全為紅燈。二、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1、選用8088最小工作模式和適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器及接口芯

48、片， 編程實(shí)現(xiàn)上述工 作過(guò)程及要求。2、用LED顯示器顯示綠燈延時(shí)時(shí)間。3、用相應(yīng)的發(fā)光二極管來(lái)代替交通燈，用發(fā)光二極管的亮滅顯示交通燈 的工作情況。4、系統(tǒng)有啟動(dòng)按鈕和停止按鈕，按啟動(dòng)按鈕后，系統(tǒng)從第一步開(kāi)始循環(huán), 按停止按鈕后，無(wú)論在那一步，應(yīng)回到初始狀態(tài)。5、畫(huà)出詳細(xì)的硬件接線圖（3號(hào)圖）。6、給出程序的設(shè)計(jì)思路，畫(huà)出詳細(xì)的程序流程框圖（3號(hào)圖）。7、給出程序清單并加上必要的注釋。&完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（包括圭寸面、目錄、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、硬件設(shè)計(jì)思路、硬 件原理圖、軟件設(shè)計(jì)思路、程序流程框圖、程序清單、所用器件型號(hào)、 總結(jié)體會(huì)、參考文獻(xiàn)等）。三、設(shè)計(jì)進(jìn)程周一上午：講課設(shè)內(nèi)容，安排任務(wù)周一下

49、午周二下午：查資料，確定方案，畫(huà)出硬件草圖周三上午周四上午：畫(huà)出程序流程圖，寫(xiě)出程序清單周四下午周五上午：畫(huà)大圖寫(xiě)總結(jié)報(bào)告周五下午答辯指導(dǎo)教師簽名:季學(xué)期課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)專業(yè)（方向）班級(jí)題目名稱溫度多路數(shù)據(jù)米集系統(tǒng)、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1選用8088和適當(dāng)?shù)拇尜A器及A/D芯片完成采集功能。每隔一秒鐘對(duì)8路輸入中的一 路連續(xù)采集4次求平均值后作為本次采樣的有效值。對(duì)采集來(lái)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成工程量存入數(shù)據(jù) 緩沖區(qū)并在六位LED顯示器上按BCD碼顯示。通道號(hào)空空顯示字符顯示字符C2、若溫度低于下限或高與上限用蜂鳴器或發(fā)光二極管報(bào)警。采集的開(kāi)始與停止由起動(dòng)和 停止按鈕控制。3、根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)畫(huà)出詳細(xì)的硬件

50、接線圖。4、給出程序的設(shè)計(jì)思路，畫(huà)出各程序的詳細(xì)框圖。給出RAM地址分配表。&給出程序有清單并加上必要的注釋。完成總結(jié)報(bào)告。查閱相關(guān)文獻(xiàn)。二、課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告是對(duì)學(xué)生寫(xiě)科學(xué)科研總結(jié)報(bào)告的能力訓(xùn)練，通過(guò)寫(xiě)報(bào)告不僅把設(shè)計(jì), 組裝，調(diào)試的內(nèi)容進(jìn)行全面總結(jié)，而且把實(shí)踐間內(nèi)容上升到理論高度?？偨Y(jié)報(bào)告應(yīng)包 括以下幾點(diǎn)：1課題名稱；2、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求；3、比較和選定設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案，畫(huà)出系統(tǒng)框圖；4、畫(huà)出完整的硬件電路圖，并說(shuō)明電路的工作原理；5、畫(huà)出軟件流程框圖，寫(xiě)出程序清單；6、總結(jié)所設(shè)計(jì)電路的特點(diǎn)和方案的優(yōu)缺點(diǎn)；7、列出系統(tǒng)需要的元器件；8、列出參考文獻(xiàn)；9、收獲、體會(huì)。注：硬件

51、電路圖及軟件流程框圖分別畫(huà)在兩張2號(hào)圖紙上。 設(shè)計(jì)進(jìn)程：周一上午：講課設(shè)內(nèi)容，安排任務(wù)周一下午周二下午：查資料，確定方案，畫(huà)出硬件草圖 周三上午周四上午：畫(huà)出程序流程圖，寫(xiě)出程序清單 周四下午周五上午：畫(huà)大圖寫(xiě)總結(jié)報(bào)告周五下午答辯指導(dǎo)教師簽名：王慧中學(xué)生姓名學(xué)號(hào)專業(yè)（方向）班級(jí)題目名稱小型自動(dòng)售貨機(jī)計(jì)算可控制系統(tǒng)一、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1.功能：完成五種商品的自動(dòng)售貨功能2 .說(shuō)明：1）在無(wú)人購(gòu)物時(shí)，屏幕顯示商品名及“歡迎購(gòu)物”（可用數(shù)碼管來(lái)代替文 字說(shuō)明）。當(dāng)有人壓鍵盤時(shí)，屏幕顯示“請(qǐng)投幣”，當(dāng)售貨機(jī)檢測(cè)到假幣時(shí)，售貨 機(jī)繼續(xù)顯示“請(qǐng)投幣”；當(dāng)售貨機(jī)檢測(cè)到真幣時(shí)，售貨機(jī)顯示“請(qǐng)稍等”。售貨機(jī) 將貨

52、物售出。2）要求對(duì)溫度（冷藏室的溫度為2C10C）檢測(cè)與控制；對(duì)電機(jī)（出貨、 傳送貨物和冷藏室門）的位置檢測(cè)與控制。3）針對(duì)上述任務(wù)，選擇論證設(shè)計(jì)方案，畫(huà)出硬件電路原理圖；4）畫(huà)出軟件框圖，編寫(xiě)控制程序，寫(xiě)出設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（總結(jié)報(bào)告）。5）查閱相關(guān)文獻(xiàn)二、課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告是對(duì)學(xué)生寫(xiě)科學(xué)科研總結(jié)報(bào)告的能力訓(xùn)練，通過(guò)寫(xiě)報(bào)告不 僅把設(shè)計(jì)，組裝，調(diào)試的內(nèi)容進(jìn)行全面總結(jié)，而且把實(shí)踐間內(nèi)容上升到理論 高度?？偨Y(jié)報(bào)告應(yīng)包括以下幾點(diǎn)：1、課題名稱；2、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求；3、比較和選定設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案，畫(huà)出系統(tǒng)框圖；4、畫(huà)出完整的硬件電路圖，并說(shuō)明電路的工作原理；5、畫(huà)出軟件流程框圖，寫(xiě)出程序清單；6、總結(jié)所設(shè)計(jì)電路的特點(diǎn)和方案的優(yōu)缺點(diǎn)；7、列出系統(tǒng)需要的兀器件；8、列出參考文獻(xiàn)；9、收獲、體會(huì)。注：硬件電路圖及軟件流程框圖分別畫(huà)在兩張 2號(hào)圖紙上。設(shè)計(jì)進(jìn)程：周一上午：講課設(shè)內(nèi)容，安排任務(wù)周一下午周二下午：查資