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本上所學(xué)知識，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。全書共分兩部分， 第一部分是實(shí)例， 書中所舉實(shí)例均是在多年教 學(xué)、實(shí)踐的基礎(chǔ)上開發(fā)、整理出來的。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：公共場所安全報(bào)警系統(tǒng)題目 6：微型機(jī)控制的自動鉆床系統(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)的被控對象多種多樣， 設(shè)備類型、 控制方式 和生產(chǎn)過程規(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)過程中應(yīng)考慮的問 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，再決定是否選用微型機(jī)控制。微型機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟：1、首先要通過調(diào)研熟悉控制系統(tǒng)的生產(chǎn)過程及工藝要求，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，要測出被控對象的數(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， 通過外圍 和接口電路，與被控對象聯(lián)系起來。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象的生產(chǎn)過程和工藝 要求，對控制對象的工作過程進(jìn)行深入

5、的調(diào)查， 根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的問 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， 是采用開環(huán)控制還是閉環(huán)控制， 或者是控制 加管理系統(tǒng)。對閉環(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)，還是分級控制。2. 選擇檢測元件及執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)被測參數(shù)和精度要求， 選擇檢測元件。 根據(jù)不同的被控對象 選擇合適的執(zhí)行機(jī)構(gòu)， 如采用電機(jī)驅(qū)動、 液壓驅(qū)動或其他方式的驅(qū)動。 易燃易爆環(huán)境則可采用氣動閥等。3選擇輸人輸出通道及外圍設(shè)備根據(jù)被控對象的控制、 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完成， 也可 以由軟件來完成， 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， 用硬件來完成 速度快，可節(jié)省 CPU 的大量時(shí)間，但這會使系統(tǒng)比較復(fù)雜，而且價(jià) 格會高一些；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。 通過實(shí)驗(yàn)測出系統(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。對于控制算法的選擇， 由于控制對象各不相同， 控制對象的數(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) 對于系統(tǒng)變化比較快的系統(tǒng)，如數(shù)字隨動系統(tǒng)等，可采用最 小拍無波紋調(diào)節(jié)控制。(3) 對于具純滯后的系統(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、號或數(shù)據(jù)的公共通道。 在計(jì)算機(jī)與測控系 統(tǒng)中，廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)并行總線。市場上流行的總線有許多種，需要根 據(jù)具體情況選用。(2) 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線技術(shù)在進(jìn)人 20世紀(jì) 90 年代中期以來發(fā)展十分迅速， 現(xiàn) 場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、軟件支持和性能價(jià)格比等。實(shí)時(shí)性 在過程控制中計(jì)算機(jī)對信號的輸人和輸出運(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，則所織花帽的花形就會出 錯(cuò)，就會使花形走樣。對于導(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)。可靠性及可維護(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，則對生產(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)過程對控制和管理復(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)或利用開發(fā)系統(tǒng)自行設(shè) 計(jì)開發(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)是對接口電路、邏輯電路、電平轉(zhuǎn)換 電路、驅(qū)動放大電路、抗干擾電路及操作臺等進(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，這里僅簡單介紹操作臺設(shè)計(jì)。操作控制臺是人機(jī)對話的紐帶，其主要功能如下：(1) 能將源程序輸送到內(nèi)存， 或通過操作監(jiān)視現(xiàn)場的工作情況。(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) 過程的各狀態(tài)參數(shù)生產(chǎn)流程畫面及故障指示等， 并能根據(jù)需要打印有 關(guān)生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)。(3)可根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，修改檢測點(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、停止系統(tǒng)或完成某指定的功能和控 制回路等。(5) 能完成手動及自動無擾切換，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)操作臺時(shí)，應(yīng)以操作方便簡單、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給生產(chǎn)帶來嚴(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， 它包括過程監(jiān) 視、過程控制計(jì)算及公共服務(wù)程序； 多數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)庫管理系統(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。用戶采用哪一種語言來編寫應(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)器語言、 匯編語言或 高級語言來編寫程序。用匯編語言編制應(yīng)用軟件較繁瑣

14、、工作量大、 開發(fā)周期長、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)化高級語言，如 C 等。 在一些系統(tǒng)中， 有些功能不能用高級語言實(shí)現(xiàn)， 或要求某個(gè)過程運(yùn)行 速度快一些， 這時(shí)可采用高級語言帶匯編語言的方法來實(shí)現(xiàn)， 也是將 匯編子程序作為一個(gè)外部過程，由高級語言來調(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， 對系統(tǒng)硬件 及軟件進(jìn)行修改調(diào)試，以達(dá)到對系統(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：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 PWM 脈沖調(diào)寬功率放大器，再經(jīng)SSR固態(tài)繼電器，來提供電阻爐爐絲的供電電壓。

17、(3) 工藝要求爐溫的控制過程包括兩個(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，即對升溫速度沒有限制，當(dāng)升溫到90C時(shí)，要求保溫4h,然后打開爐門，讓其自然冷卻。整個(gè)系統(tǒng)的 升溫、保溫、降溫過程如圖1. 1 (a)所示。爐溫的檢測元件采用鉑電 阻，放在爐中的隔板正中，所檢測的爐溫用u來表示。對保溫段的控 制要求：超調(diào)量(T p< 15%,過渡過程時(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)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的依據(jù)。爐溫控制系統(tǒng)是常見的確定性系統(tǒng)， 采 用飛升曲線測量方法，測出爐溫控制系統(tǒng)的飛升曲線，即可得到控制 對象的數(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 對象的時(shí)間常數(shù);C（s）對象輸入信號c（t）的拉普拉斯變換;y（s）對象輸出信號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)器輸入信號可能取的最

19、大值與最小值;y max,ymin對象輸出的最大值與最小值。這樣就求出了一階對象爐溫系統(tǒng)的三個(gè)參數(shù)K， , Tie這里要說明的是：在測試飛升曲線時(shí)，一般階躍信號不從零 開始。這樣會使系統(tǒng)造成很大的非線性，影響被測對象正常工作。一 般的作法是給調(diào)節(jié)對象輸人到Ci使對象開環(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 "，使對象輸出隨之向上變化，最后穩(wěn)定在某一 值（如對應(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、過程開始，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，并畫出如圖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。針對不同的被控對象，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。 對于本例電阻爐爐溫的控制來說：(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) 將加熱功率全開足，即全量輸出。為避免過沖，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)。也就是說在自由升溫段， 采用全量輸出對系統(tǒng)進(jìn)行開環(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，從而超過給定值。 而且只有在爐溫上升到一定高度后， 才開始下降，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，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)過大的超調(diào)，從而改善了爐溫 調(diào)節(jié)的動態(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控制對象放大倍數(shù)；Ti控制對象的時(shí)間常數(shù)；控制對象純滯后時(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，對于電阻爐爐溫控制， 由于爐溫變化是一個(gè)緩慢過程，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 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)慢過程，采樣周期選為1 min2mi n。對該系統(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)輸人部分的檢測元件作一簡單 介紹。爐溫的檢測可選用電阻溫度計(jì)或熱電偶等元件。檢測溫度范圍在一 120C+500 C內(nèi)經(jīng)常采用電阻溫度計(jì)；檢測溫度范圍在0256 C及溫度稍低一些的可采用熱電阻檢測溫度。選用鉑電阻來檢測，實(shí)現(xiàn)檢測的方法是，將鉑電阻Rt兩端引出與其他三個(gè)電阻Ri,R2,Rs（見 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。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)，滿足對電阻爐爐溫檢測值的最大要求。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)又開始采樣、運(yùn)算輸出，重復(fù)上述過程，從而達(dá)到自動 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語言編寫，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)行開環(huán)控制全量輸出，同時(shí)將采樣存儲地址加1, 為下次采樣存儲做好準(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 首先對各子程序及中斷服務(wù)子程序進(jìn)行調(diào)試， 然后對系統(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)過恒速升溫 過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)號專業(yè)(方向)班級題目名稱微機(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

34、程； 系統(tǒng)設(shè)計(jì)過溫、過壓報(bào)警電路；2、畫出硬件電路原理圖和軟件框圖；3、編制控制程序，寫出設(shè)計(jì)任務(wù)書(總結(jié)報(bào)告)。(注：通過光電耦合器控制 8個(gè)工序的開關(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)行部分顯示加工過程。加工系統(tǒng)的啟動加工信號、過溫、 過壓故障信號由8255的輸入口輸入。系統(tǒng)的報(bào)警信號通過 8255的輸出口 輸出經(jīng)功率放大電路推動蜂鳴器。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)告是對學(xué)生寫科學(xué)科研總結(jié)報(bào)告的能力訓(xùn)練。通過寫 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，畫出系統(tǒng)框圖；(4) 畫出完整的硬件電路圖，并說明電路的工作原理；(5) 畫出軟件流程圖，寫出程序清單；(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。(注：硬件電路圖及軟件流程框圖分別畫在兩張 3號圖紙上。)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) 寫說明書答辯指導(dǎo)教師簽名:學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)（方向）班級題目名稱汽車倒車測距儀一、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1設(shè)計(jì)一個(gè)微機(jī)控制的汽車倒車測距

36、儀，能測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的距離，還可以憑聽覺判 斷車后障礙物離車輛距離的遠(yuǎn)近； 開機(jī)后先顯示“”，并有開機(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。 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、編寫控制程序，寫出設(shè)計(jì)

37、任務(wù)書（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)告是對學(xué)生寫科學(xué)科研總結(jié)報(bào)告的能力訓(xùn)練， 通過寫報(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)計(jì)的系統(tǒng)方案，畫出系統(tǒng)框圖；4、畫出完整的硬件電路圖，并說明電路的工作原理；5、畫出軟件流程框圖，寫出程序清單；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。注：硬件電路圖及軟件流程框圖分別畫在兩張 2號圖紙上。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

38、出硬件草圖 周三上午周四上午：畫出程序流程圖，寫出程序清單 周四下午周五上午：畫大圖寫總結(jié)報(bào)告 周五下午答辯指導(dǎo)教師簽名：學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)班級題目名稱機(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，用來將工件由左工作臺搬到右工 作臺。其動作過程：機(jī)械手從原點(diǎn)開始工作，當(dāng)按下啟動按鈕時(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)碰到右限位開關(guān)，右移電磁閥斷電，

39、右 移停止；若此時(shí)工作臺上無工件，則光電開關(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)碰到左限位開關(guān)，左移電磁閥斷電，左移停止。至此機(jī)械手經(jīng)過8步動作完成了一個(gè)工作周期。機(jī)械手有手動、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ζ餍酒?、接口芯片完成相?yīng)的功能。2、畫出詳細(xì)的硬件連接圖（二號圖紙）。3、畫出各程序的詳細(xì)框圖（二號圖紙）。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)說明書。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，畫出硬件草圖 周三上午周四上午：畫出程序流程圖，寫出程序清單 周四下午周五上午：畫大圖寫總結(jié)報(bào)告 周五下午答辯指導(dǎo)教師簽名：學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)（方向）班級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、按下啟動鍵后，開始測量水溫并顯示，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ζ餍酒?、接口芯片完成相?yīng)的功能。9、畫出詳細(xì)的硬件連接圖（二號圖紙）。10、畫出各程序的詳細(xì)框圖（二號圖紙）。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)說明書。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，畫出硬件草圖 周三上午周四上午：畫出程序流程圖，寫出程序清單 周四下午周五上午：畫大圖寫總結(jié)報(bào)告 周五下午答辯指導(dǎo)教師簽名:學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)（方向）班級題目名稱公共場所安全報(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)控制的公共場所（辦公室、商場等）實(shí)用報(bào)警系統(tǒng)。 每個(gè)被

42、檢測點(diǎn)均有一個(gè)火警檢測頭（傳感器），此檢測頭可檢測火光、 溫度及煙霧等信號。 火光、溫度及煙霧數(shù)據(jù)傳送至管理中心，任何一種超過閾值即產(chǎn)生 報(bào)警信號。 管理中心可對各被檢測點(diǎn)進(jìn)行巡回檢測，并可顯示報(bào)警房間號，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。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、編寫控制程序，寫出設(shè)計(jì)任務(wù)書（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)告是對學(xué)生寫科學(xué)科研總結(jié)報(bào)告的能力訓(xùn)練，通過寫報(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，畫出系統(tǒng)框圖；4、畫出完整的硬件電路圖，并說明電路的工作原理；5、畫出軟件流程框圖，寫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。注：硬件電路圖及軟件流程框圖分別畫在兩張 2號圖紙上。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，畫出硬件草圖 周三上午周四上午：畫出程序流程圖，寫出程序清單 周四下午周五上午：畫大圖寫總結(jié)報(bào)告 周五下午答辯指導(dǎo)教師簽名：學(xué)號班級學(xué)生姓名專業(yè)（方向）題目名稱微型機(jī)控制的自動鉆床系統(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)動電路控制直

44、流電動機(jī)，構(gòu)成自動鉆床控制系統(tǒng)且顯示加工工件個(gè)數(shù)。2 畫出硬件電路原理圖及功率驅(qū)動電路原 理圖。3 畫出軟件框圖，寫出設(shè)計(jì)任務(wù)書（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、.自動鉆床的基本原理。1. 他勵(lì)電動機(jī)（永久磁鐵勵(lì)磁電機(jī)驅(qū)動電路）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)動電機(jī)，所以必須加 裝驅(qū)動電路。2. 自動鉆床機(jī)械示意圖（外觀組合圖）。圖略自動鉆床的基本功能定義如下：SW1- 上偵測點(diǎn)；SW2-下偵測點(diǎn)；SW3- 定位點(diǎn)；M1- 電機(jī)作上下移動；M2- 定位

45、電機(jī)；M1 電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)可使鉆頭上下移動,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)置了微動開關(guān)，以便偵測電機(jī)是否到達(dá)上限或下限。 固定工件的轉(zhuǎn)盤也裝設(shè)了微動開關(guān)（SW3）,以便判斷工件是否轉(zhuǎn)至預(yù)定位置。 三自動鉆床機(jī)控制系統(tǒng)驅(qū)動器圖乳微機(jī)控制育流電機(jī)系統(tǒng)原理框圖82558PB:,Plin5PAbM|1E辰聆星動堪黯SW| +5V<1SW；STOPFBa4D劭1口動鉛床控制原理圖本系統(tǒng)的各個(gè)微動開關(guān)被啟動,其電壓由+5V改變?yōu)?V。因此PA端的輸入偵 測即可以籍其入口的電壓,作為判斷依據(jù),起動時(shí)各微動開關(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會被啟動（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會被啟動,令M1停止后再上移,直到上限（SW仁0）,延 時(shí)5S才會使M2旋轉(zhuǎn),繼續(xù)下一個(gè)工件的鉆孔操作。整個(gè)過程中都不判他偵測 STOP開關(guān),若STOP開關(guān)被按下,則立即停止操作。反之,則自動鉆孔系統(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，畫出硬件草圖 周三上午周四上午：畫出程序流程圖，寫出程序清單 周四下午周五上午：畫大圖寫總結(jié)報(bào)告 周五下午答辯指導(dǎo)教師簽名：學(xué)號學(xué)生姓名專業(yè)（方向）班級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ζ骷敖涌谛?/p>

48、片， 編程實(shí)現(xiàn)上述工 作過程及要求。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)有啟動按鈕和停止按鈕，按啟動按鈕后，系統(tǒng)從第一步開始循環(huán), 按停止按鈕后，無論在那一步，應(yīng)回到初始狀態(tài)。5、畫出詳細(xì)的硬件接線圖（3號圖）。6、給出程序的設(shè)計(jì)思路，畫出詳細(xì)的程序流程框圖（3號圖）。7、給出程序清單并加上必要的注釋。&完成設(shè)計(jì)說明書（包括圭寸面、目錄、設(shè)計(jì)任務(wù)書、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、 總結(jié)體會、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，畫出硬件草圖周三上午周四上午：畫出程序流程圖，寫出程序清單周四下午周五上午：畫大圖寫總結(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)書學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)（方向）班級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。對采集來的數(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。采集的開始與停止由起動和 停止按鈕控制。3、根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)畫出詳細(xì)的硬件

50、接線圖。4、給出程序的設(shè)計(jì)思路，畫出各程序的詳細(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)告是對學(xué)生寫科學(xué)科研總結(jié)報(bào)告的能力訓(xùn)練，通過寫報(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，畫出系統(tǒng)框圖；4、畫出完整的硬件電路圖，并說明電路的工作原理；5、畫出軟件流程框圖，寫出程序清單；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。注：硬件

51、電路圖及軟件流程框圖分別畫在兩張2號圖紙上。 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，畫出硬件草圖 周三上午周四上午：畫出程序流程圖，寫出程序清單 周四下午周五上午：畫大圖寫總結(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)號專業(yè)（方向）班級題目名稱小型自動售貨機(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售貨功能2 .說明：1）在無人購物時(shí)，屏幕顯示商品名及“歡迎購物”（可用數(shù)碼管來代替文 字說明）。當(dāng)有人壓鍵盤時(shí)，屏幕顯示“請投幣”，當(dāng)售貨機(jī)檢測到假幣時(shí)，售貨 機(jī)繼續(xù)顯示“請投幣”；當(dāng)售貨機(jī)檢測到真幣時(shí)，售貨機(jī)顯示“請稍等”。售貨機(jī) 將貨

52、物售出。2）要求對溫度（冷藏室的溫度為2C10C）檢測與控制；對電機(jī)（出貨、 傳送貨物和冷藏室門）的位置檢測與控制。3）針對上述任務(wù)，選擇論證設(shè)計(jì)方案，畫出硬件電路原理圖；4）畫出軟件框圖，編寫控制程序，寫出設(shè)計(jì)任務(wù)書（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)告是對學(xué)生寫科學(xué)科研總結(jié)報(bào)告的能力訓(xùn)練，通過寫報(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，畫出系統(tǒng)框圖；4、畫出完整的硬件電路圖，并說明電路的工作原理；5、畫出軟件流程框圖，寫出程序清單；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。注：硬件電路圖及軟件流程框圖分別畫在兩張 2號圖紙上。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