智能窗户控制系统设计说明书
设计者：徐凯 张猛龙 张凯
指导老师：唐建敏
（常州工学院创新中心 常州213002）
摘要：近年来，随着电子技术的发展和生活水平的不断提高，智能窗已经越来越多的被用到了现代智能化建筑中，提供住户一个安全、方便的环境。据统计，在未来的几年内，安装智能窗的用户不断增加。本次设计的智能窗户系统能通过其雨湿传感器电路不断循环不断检测室外湿度，当室外湿度达到一定时（下雨时）窗户自动关闭，防止潮湿空气或雨水进入房间；另外可设置自动关闭窗户或开启窗户时间，到了设定时间会自动关闭或开启窗户；可设置根据光敏传感器自动开启或者关闭窗户，达到更加智能化的效果。除此之外，我们还将窗户的滚轮装置隐藏于窗户底部夹缝中，更加美观。
关键词：智能窗户；单片机；雨湿传感器；光敏传感器；滚轮
1引言
据了解，智能窗户的应用越来越受广大人民的欢迎，在许多大城市，很多小区都实现智能化管理，其中智能窗户的应用是相当重要的一部分。所以我们这次创新设计选了这个我们比较感兴趣也很有现实意义的题目。
2国内外研究概况
目前，智能化窗户的功能还不是很完善，虽然市场上有下雨时能自动关闭的装置，但在雨过天晴后并不能适时自动开窗。这就会让用户在下班回家后觉得室内空气不流通、不清新等。另外，窗户的动力装置过于暴露，影响美观。因此，我们以这次创新设计为契机，改进了部分功能实现的方法，并增加了适时开窗的新功能，力求整个智能窗户控制系统高效、美观、易用的理念。
3设计目标与实现方案描述
设计目标：目前，考虑到经费及实验室器材，我们可以使智能窗户在控制系统下，由电机驱动来达到下雨
关窗、定时开/关窗、手动开/关窗，实现窗户智能化的目标。最终，我们会改善电机，使用无刷电机直接安装在窗户滚轮内，加入多种传感器模块，并添加物联网的一个节点及加入通讯模块，达到超远距离控制智能家居的目标。
实现方案：
①传感器模块：现在市场上大部分的智能窗户很不完善，其中雨湿传感器裸露在外，据统计现在下的
雨80%都是酸性雨，所以导致传感器的寿命很短。因此我们设计的雨湿传感器是非接触电容式传感器，整个模块的使用寿命长。
②驱动模块：一般的智能窗户驱动基本上是拉线、电机推杆、滚珠丝杠这三种形式，体积大且裸露
在外。在我们观察下，大部分窗户是由铝合金或塑钢做成，其内部的空隙很大，所以我们充分利用这些空间，用电机直接控制窗户的滚轮，整个驱动模块都将隐藏于窗户底部的空隙内。
③控制模块：我们选取以单片机为核心，程序简单，便宜易购买，而且将来可以在此基础上添加更多
的传感器以及通讯模块。
4详细设计和制作过程
总体框图设计如下：
①改善传统的雨湿传感器，用电荷转移传感器芯片QT1011等原件组成电容传感器电路，电路原理图如图1。当雨滴没有滴落在传感器上时，QT1011没有检测到电极间的容量的变化，2脚输出电平为高，当雨水滴落在传感器上时，电极间的容量发生变化，QT1011检测到电极间容量的变化后，其输出电平由高变低，并发送给单片机发送信号，带动电机驱动模块，改变窗户的工作状态。
图1 QT1011电路原理图
②主控制器使用STC12C5A60S2单片机，单片机最小系统原理图如图2，将传感器连接到单片机P14口，另外加入两个按键，连接到P10和P11口。按键功能分别设计为预约和开关，预约按键是使用DS1302时钟芯片，通过单片机设计夏季和冬季两个控制模式，例如夏季模式是控制窗户从早七点开晚六点关，冬天模式是从早八点到晚五点关闭；开关按键就是简单的开关窗户功能,取代手动开窗或者关窗。
图2 单片机最小系统原理图
③使用超级电容（电源电路原理图如图3）给电机提供3V的直流电源，并使非门RS触发器经过LM293D H桥控制电机正反转，电机模块电路原理图如图4。由单片机控制电机的运行，通过添加齿轮减速机构，增加电机的扭动力，从而带动滚轮使窗户移动。在窗户两端的窗框上分别安装三个端口，其中两端为超级电容充电，另一端向单片机发送位置信号。当电机控制的窗户接触到窗框的任何一端，都将给单片机发送信号，单片机通过接受到的信号，停止电机工作，并判断出窗户的开关状态
图3 电源电路原理图
图4 电机模块电路原理图
④在以上三步的组合之后，单片机将收到雨湿传感器、DS1302、触发器的信号。经过单片机程序编写，流程图如图5所示：
图5 总流程图
5作品实物照片
图6 超级电容模块和电机驱动模块
图7 主控制模块
图8 电机和齿轮减速模块
图9 裸露的雨湿传感器模块
图10 作品总图
6创新特色
我们作品有三大创新点：
1．重新设计了雨湿传感器，对雨天进行检测。
2．我们将电机安装于窗户底部夹缝中，进行隐藏设计，美观，实用。
3．设计了超级电容作为电源为电机供电，使用时间持久。
7预期应用前景
本设计能够解决智能窗户使用寿命短、体积过大不美观的问题。
1．家居智能化通过系统控制，让家居生活更加舒适、安全、有效与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，更提供高品位且宜人的生活空间，还由原来的被动静止结构转变成为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，优化人们的生活方式、帮助人们有效地安排时间、增加生活的安全性。
2．现在和未来随着社会的进步人们物质和精神生活质量的全面提升，安逸和休闲就成了生活基调。而智能家居恰好能迎合、满足人们的需要。现在，楼宇的卖点越来越集中在智能化和生态环保化，而最大的变量和砝码就是智能化。
致谢
本设计是在唐建敏老师的悉心指导下完成的。感谢唐老师和学校给予的支持与帮助，感谢本次大赛提供的宝贵的实践机会，我们才得以将自己的想法付诸实践。在唐老师的建议下，我们不断的完善设计，使其更方便实用。同时我们也切身体会到创新来之不易，它不仅需要奇思妙想，更要有严谨的工作态度和锲而不舍的精神。希望我们的设计能够方便我们的生活。
参考文献
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[5] 唐国兴，王永廉.理论力学. 北京:机械工业出版社,2008.
[6] 谭浩强，C程序设计,清华大学出版社,2010
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书（论文） 课程名称：自动控制理论课程设计 设计题目：直线一级倒立摆控制器设计 院系：电气学院电气工程系 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间：2016.6.6-2016.6.19 手机： 工业大学教务处
*注：此任务书由课程设计指导教师填写。
直线一级倒立摆控制器设计 摘要：采用牛顿—欧拉方法建立了直线一级倒立摆系统的数学模型。采用MATLAB 分析了系统开环时倒立摆的不稳定性，运用根轨迹法设计了控制器，增加了系统的零极点以保证系统稳定。采用固高科技所提供的控制器程序在MATLAB中进行仿真分析，将电脑与倒立摆连接进行实时控制。在MATLAB中分析了系统的动态响应与稳态指标，检验了自动控制理论的正确性和实用性。 0.引言 摆是进行控制理论研究的典型实验平台，可以分为倒立摆和顺摆。许多抽象的控制理论概念如系统稳定性、可控性和系统抗干扰能力等，都可以通过倒立摆系统实验直观的表现出来，通过倒立摆系统实验来验证我们所学的控制理论和算法，非常的直观、简便，在轻松的实验中对所学课程加深了理解。由于倒立摆系统本身所具有的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合特性，许多现代控制理论的研究人员一直将它视为典型的研究对象，不断从中发掘出新的控制策略和控制方法。 本次课程设计中以一阶倒立摆为被控对象，了解了用古典控制理论设计控制器(如PID控制器)的设计方法和用现代控制理论设计控制器(极点配置)的设计方法，掌握MATLAB仿真软件的使用方法及控制系统的调试方法。 1.系统建模 一级倒立摆系统结构示意图和系统框图如下。其基本的工作过程是光电码盘1采集伺服小车的速度、位移信号并反馈给伺服和运动控制卡，光电码盘2采集摆杆的角度、角速度信号并反馈给运动控制卡，计算机从运动控制卡中读取实时数据，确定控制决策(小车运动方向、移动速度、加速度等)，并由运动控制卡来实现该控制决策，产生相应的控制量，使电机转动，通过皮带带动小车运动从而保持摆杆平衡。
火灾自动报警及消防联动控制系统设计说明 1、系统构成： (1)火灾自动报警系统 (2)消防联动控制 (3)火灾应急广播系统 (4)消防直通对讲电话系统 (5)漏电火灾报警系统 (6)大空间智能型灭火装置集中控制系统（消防水炮控制系统） (7)智能消防应急疏散照明指示灯系统 2.系统概况： （1）本工程为一类防火建筑.火灾自动报警的保护等级按特级设置.设控制中心报警系统和消防联动控制系统。 （2）.系统组成:火灾自动报警系统；消防联动控制系统；火灾应急广播系统；消防直通电话对讲系统；漏电火灾报警系统；大空间智能型灭火装置集中控制系统（消防水炮控制系统）；智能消防应急疏散照明指示灯系统。 3.消防控制室: （1）本工程的消防控制室设置在一层西侧，负责本工程全部火灾报警及联动控制系统，设有直接通室外的出口. （2）消防控制室可联动所有与消防有关的设备。 （3）消防控制室的报警联动设备由火灾报警控制主机、联动控制台、CRT显示器、打印机、广播设备、消防直通对讲电话设备、电源设备等组成。 （4）消防控制室可接收感烟、感温、可燃气体等探测器的火灾报警信号及水流指示器、检修阀、压力报警阀、手动报警按钮、消火栓按钮以及消防水炮的动作信号。 （5）消防控制室可显示消防水池、消防水箱水位，显示消防水泵等的电源及运行情况。 4.火灾自动报警系统： （1）本工程采用消防控制室报警控制系统，火灾自动报警系统按四总线设计。 （2）探测器：柴油发电机房、厨房、车库等处设置感温探测器，直燃机房设防爆型可燃气体探测器，其他场所设置感烟探测器。 （3）探测器安装：探测器与灯具的水平净距应大于0.2m；至墙边、梁边或其他遮挡物
课程设计报告 课程名称微机控制技术 设计题目智能窗自动控制系统设计 专业班级 姓名 学号 指导教师 起止时间 2013.12.23~2013.12.31 电气与信息学院
课程设计考核和成绩评定办法 1．课程设计的考核由指导教师根据设计表现、设计报告、设计成果、答辩等几个方面，给出各项权重，综合评定。该设计考核教研室主任审核，主管院长审批备案。 2．成绩评定采用五级分制，即优、良、中、及格、不及格。 3．参加本次设计时间不足三分之二或旷课四天以上者，不得参加本次考核，按不及格处理。 4．课程设计结束一周内，指导教师提交成绩和设计总结。 5．设计过程考核和成绩在教师手册中有记载。 课程设计报告内容 课程设计报告内容、格式各专业根据专业不同统一规范，经教研室主任审核、主管院长审批备案。 注： 1．课程设计任务书和指导书在课程设计前发给学生，设计任务书放置在设计报告封面后和正文目录前。 2．为了节省纸张，保护环境，便于保管实习报告，统一采用A4纸打印（正文采用宋体五号字）或手写。
13/14学年第一学期 微机控制技术课程设计任务书 指导教师：蔡长青刘文洲班级：自动1041.2 地点：PLC 实验室 课程设计题目：窗帘自动控制系统 一、课程设计目的 本课程设计的目的在于培养学生运用已学的微机控制技术的基础知识和基本理论，加以综合运用，进行微机控制系统设计的初等训练，掌握运用微机控制技术的原理、设计内容和设计步骤，为从事相关的毕业设计或今后的工作需要打下良好的基础。 二、课程设计内容（包括技术指标） 设计并制作一个窗自动控制系统，可以根据各种条件手动或自动控制窗及窗帘的开度。 1.系统包括遥控器，自选电光源、窗开闭机构。 遥控器由键盘和液晶显示器（显示窗和窗帘状态以及其它必要的信息）组成。 自制电光源由3个发光二极管组成，具有4种发光强度：灭、暗、较亮、亮。 窗帘高0.5米，宽1米，开闭用电机驱动，可以实现“全关、位置1、位置2及全开”四种开度。窗帘由电机、帘架、帘布组成。用1个发光二极管模拟窗的状态，亮代表开，灭代表关。 2.可以使用直流电机、异步电机或步进电机，定位传感器自选。 三、课程设计原则 1、尽可能地满足被控对象的控制要求； 2、在满足控制的前提下，力求使控制系统简单、经济； 3、保证控制系统安全可靠； 四、课程设计步骤 1、对控制系统任务和要求作深入的调查研究，明确控制任务； 2、对多个可行方案进行比较，选出最佳方案 3、进行详细的设计与论证 4、给出理论分析与计算， 5、给出系统总体框图、 6、给出核心电路原理图、 7、给出主要流程图、 8、给出程序清单及有关设计文件 9、撰写设计说明书 五、时间安排 时间内容备注 PLC实验室 12月23日集中讲解课程设计要求，分配设 计题目，明确任务和具体安排 12月24日检查任务书、检查设计方案PLC实验室 12月26日检查设计PLC实验室
动控制课程设计报告 班级：自动化08-1班 学号：08051116 姓名：刘加伟 2018.7.17
任务一、双容水箱的建模、仿真模拟、控制系统设计 一、控制系统设计任务 1、通过测量实际装置的尺寸，采集DCS系统的数据建立二阶水箱液位对象 模型。<先建立机理模型，并在某工作点进行线性化，求传递函数） 2、根据建立二阶水箱液位对象模型，在计算机自动控制实验箱上利用电 阻、电容、放大器的元件模拟二阶水箱液位对象。 3、通过NI USB-6008数据采集卡采集模拟对象的数据，测试被控对象的开 环特性，验证模拟对象的正确性。 4、采用纯比例控制，分析闭环控制系统随比例系数变化控制性能指标<超调 量，上升时间，调节时间，稳态误差等）的变化。 5、采用PI控制器，利用根轨迹法判断系统的稳定性，使用Matlab中 SISOTOOLS设计控制系统性能指标，并将控制器应用于实际模拟仿真系统，观测实际系统能否达到设计的性能指标。 6、采用PID控制，分析不同参数下，控制系统的调节效果。 7、通过串联超前滞后环节校正系统，使用Matlab中SISOTOOLS设计控制系统性能指 标，并将校正环节应用于实际模拟仿真系统，观测实际系统能否达到设计的性能指标。
(一)建立模型 (二)实验模型及改变阶跃后曲线： 1．取阶跃曲线按照以下模型建立系统辨识模型： 一般取为0.4和0.8 计算上行阶跃各参数： T1=171.26 T2=50.50 K=160.47 t1=141 t2=338 建立传递函数为： G(s>= 计算下行阶跃各参数： T1=84.20 T2=48.67 K=148.08 t1=89 t2=198 建立传递函数为： G(s>= 2．建立机理模型
KTV点歌系统概要设计说明书
1. 引言 1.1目的 选歌系统是为某KTV唱吧开发的视频歌曲点唱软件。该软件能方便顾客进行选歌，帮助系统管理员管理歌曲的播放，提高KTV歌曲点唱的效率和准确率。 本文档为该系统的概要设计说明书，详细阐述了对用户所提出需求的设计方案，对系统中的各项功能需求、技术需求、实现环境及所使用的实现技术进行了明确定义。同时，对软件应具有的功能和性能及其他有效性需求也进行了定义。 1.2项目背景 ●系统名称：选歌系统 ●项目提出者：某KTV唱吧 ●项目开发者： ●项目管理者： ●最终用户：某KTV唱吧 1.3术语定义 实现环境：系统运行的目标软件、硬件环境。 实现技术：系统所采用的软件技术或体系结构。 实现语言或工具：实现系统最终采用的编程语言或工具包，如Delphi、VB、PB、Java、Ada等。 参考资料 1)新余电视点播系统； 2)某KTV唱吧《视频点歌系统计划任务书》； 本项目所参照的文件有： 3)康博工作室，《Visual Basic 新起点》，机械工业出版社，2000
2. 系统概述 2.1系统需求 2.1.1系统目标 本软件是为某KTV唱吧开发的视频点歌系统软件。该软件用于提高点歌系统的工作效率。随着人们业余生活的丰富，休闲活动的多种多样，人们更多的喜欢选择KTV这种形式的娱乐方式。且随着计算机普及，点歌系统越来越智能化，人性化；一个好的音乐唱吧必须要拥有一个方便、快捷、准确的点歌系统，因此，急需一个软件系统解决这些问题。本软件应能结合当前选歌播放手工操作的流程以及将来业务发展的需要，对视频点歌系统中歌曲信息、歌手信息、最新排行榜等等的查询、更新提供完全的计算机管理。 2.1.2性能需求 数据精确度 数量值：精确到小数后一位； 时间值：精确到日，并以yyyy/mm/dd的形式表示； 价格值：精确到分，并以.XX的形式表示。 时间特性 页面响应时间：不超过10秒 更新处理时间：不超过15秒 数据转换与传输时间：不超过30秒。 适应性 1) 开发基于的平台要考虑向上兼容性，如操作系统，数据库等要考虑更高版本的兼容 性。 2) 当需求发生变化时系统应具有一定的适应能力，要求系统能够为将来的变更提供以 下支持：能够在系统变更用户界面和数据库设计，甚至在更换新的DBMS后，系统的现有设计和编码能够最大程度的重用，以保护现阶段的投资和保证软件系统能够在较少后续投入的情况下适应系统的扩展和更新。在设计中最好列出针对变更所需要重新设计的模块部分
《自动化控制系统设计实例》课程教学大纲 课程代码：060032005 课程英文名称：Automation Control System Design Examples 课程总学时：16学时讲课：16学时实验：0学时上机：0学时 适用专业：自动化 大纲编写（修订）时间：2017.11 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 自动化控制系统设计实例是自动化专业的专业基础选修课。通过对该课程的学习，使学生建立起“系统”概念，了解自动化系统主要的控制方法、控制技术，为后续专业课学习奠定基础。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 通过实例教学，针对不同的控制对象，全方位、多视角介绍采用单片机、自动化仪表、工控机、PLC组建不同工业流程的设计实例和实施过程；要求学生了解自动化控制系统的设计原则、设计步骤，建立起“控制”与“系统”的概念，了解自动化控制系统的主流技术和前沿技术。 （三）实施说明 在讲授具体内容时，从一个具体的被控对象分析入手到合理的控制要求的形成，从控制装置、元器件部件选型到控制方案的产生，从硬件结构到电路细节，从软件框图到控制算法以及实施过程一一进行分析讲解；培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力。 （四）对先修课的要求 本课程的先修课是《自动控制原理》和《C语言程序设计》。 （五）对习题课、实验环节的要求 无。 （六）课程考核方式 1．考核方式：考查 2．考核目标：考核学生对自动化控制系统的了解程度；考核学生自动化产品研发思路和独立思考能力。 3．成绩构成：本课程的学生成绩采用二级制（通过、不通过）。成绩由学术报告和平时成绩相结合的方法确定。其中：平时成绩由考勤及课堂表现组成，占总的40% ；学术报告成绩占总的60%。 （七）主要参考书目: 1. 《自动化系统工程设计与实施》，林敏等编，电子工业出版社，2008。 2. 《过程控制系统》，俞金寿孙自强编著，机械工业出版社，2009。 3. 《PLC编程及应用》（第4版），廖常初编著，机械工业出版社，2015。 二、中文摘要 本课程是自动化专业学生的一门实践性很强的专业基础选修课程。课程通过对精选实例的自动化控制系统的设计、选型、研制、调试和实施等讲授，使学生建立“控制”与“系统”的概念，了解自动化系统的主流技术和发展趋势。本课程将全方位、多视角地介绍单片机、自动化仪表、工控机、PLC等组建不同工业流程的设计实例和实施过程，本课程将为后续自动化专业课程的学习奠定基础。
课程设计（论文） 题目：抢答器PLC控制系统设计 学院：机电工程学院 专业班级：09级机械工程及自动化03班 指导教师：肖渊职称：副教授 学生姓名：王帅 学号： 40902010317
目录 第1章概述 (1) 1.1 PLC的发展 (1) 1.2 PLC的应用 (2) 第2章抢答器系统的总体设计 (3) 2.1 抢答器电气控制系统设计要求 (3) 2.2 抢答器系统组成 (3) 2.3抢答器的流程图 (4) 第3章硬件系统设计 (5) 3.1 硬件接线图 (5) 3.2 Ｉ/Ｏ端子分配表 (6) 3.3 七段显示管的设计 (6) 第4章软件系统的设计 (8) 4.1 程序指令 (8) 4.2 工作过程分析 (11) 第5章总结 (13) 参考文献 (14) 附录一 (14)
第1章概述 可编程控制器（PLC）是一种新型的通用自动化控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制功能强，可靠性高，使用灵活方便，易于扩展等优点而应用越来越广泛。可编程控制器(Programmable Logic Controller)即PLC。现已广泛应用于工业控制的各个领域。他以微处理为核心，用编写的程序不仅可以进行逻辑控制，还可以定时，计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。美国电气制造商协会经过4年调查，与1980年将其正式命名为可编程控制器（Programmable Controller），简写为PC。后来由于PC这个名称常常被用来称呼个人电脑（Personal Computer），为了区别，现在也把可编程控制器称为PLC。 1.1 PLC的发展 20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器，使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程逻辑控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。 20世纪70年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 20世纪80年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20世纪80年代至90年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。 20世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。
目录 第1章引言·1 1.1 可编程控制器的简单介绍··1 1.2 西门子S7-200 的简单介绍··4 1.3 C650卧式车床简述··5 第2章继电接触器控制系统设计·7 2.1 C650卧式车床的控制要求··7 2.2 电气控制线路分析··7 2.3 C650卧式车床电气控制线路的特点··9 第3章C65O普通车床的PLC 设计过程·10 3.1 控制要求··10 3.2 方案说明··10 3.3 确定I/O信号数量，选择PLC的类型··10 3.4 C650普通车床PLC控制系统I/O地址分配表··11 3.5 控制电路设计··11 3.6 PLC控制程序设计··13 3.7 C650普通车床控制系统PLC控制程序语句表··15 3.8 系统调试··18 结论·19
设计总结·20谢辞·21 参考文献·22
第1章引言 本设计主要针对C650普通车床进行电气控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。 1.1 可编程控制器的简单介绍 1.1.1 PLC的工作原理 PLC 英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种机械或生产过程。 PLC采用循环扫描的工作方式，即顺序扫描，不断循环这种工作方式是在系统软件控制下进行的。当PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编写好并存于用户存储器中的程序，按序号作周期性的程序循环扫描，程序从第一条指令开始，逐条顺序执行用户的程序直到程序结束。然后重新返回第一条指令，再开始下一次扫描；如此周而复始。实际上，PLC扫描工作除了执行用户程序外，还要完成其他工作，整个工作过程分为自 诊 断、通讯服务、输入处理、输出处理、程序执行五个阶段。 1.1.2 可编程序控制器的组成 可编程序控制器硬件由中央处理器、电源、输出组件、输入组件、输入输出、编程器六部分构成: 中央处理器（Central Processor Unit 简称CPU）：它是可编程序控制器的心脏部分。CPU 由微处理器（Microproce-ssor）存储实际控制逻辑的程序存储器和存储数据、变量的数据储器构成。 电源（Power Supply）：给中央处理器提供必需的工作电源。 输入组件（Inputs）：输入组件的功能是将操作开关和现场信号送给中央处理器。现场信号可能是开关量、模拟量或针对某一特定目的使用的特殊变量。 输出组件（Outputs）：输出组件接收CPU 的控制信号，并把它转换成电压或电流等现场执行机构所能接收的信号后，传送控制命令给现场设备的执行器。 输入输出（简称I/O）是可编程序控制器的“手”和“脚”或者叫作系统的“眼睛”
在线交易二手市场系统概要设计说明书概要设计说明书 信息与电气工程学院 软工1401 ** 201422******
1.引言 1.1编写目的 此概要设计说明书实现一个简易的基于校园网在线交易二手市场系统，对交易管理系统的总体设计、接口设计、界面总体设计、系统出错处理设计以及系统安全数据进行了说明，在以后的软件测试以及软件维护阶段也可参考此说明书，以便于了解在概要设计过程中所完成的各模块设计结构，或在修改时找出在本阶段设计的不足或错误。 1.2背景 A．待开发软件系统名称为: 在线交易二手市场； B．任务提出者：** 开发者：** C．使用用户能在校园网上进行交易的系统。 D. 按照《在线交易二手市场系统需求分析说明书》为基础来具体细化系统所具备的所有功能及功能的实现方法和接口。 1.3 开发环境 Visual Studio 2010 Mircosoft sql server 2008 Express
PowerDesigner 15.1 1.4定义 本系统:基于校园网的在线交易二手市场系统设计与实现 1.5参考资料 《基于校园网在线交易二手市场需求分析说明书》 《项目计划表》 《校园网在线交易二手市场系统_数据库模型》 2.总体设计 2.1设计目标 基于校园网的在线交易二手市场主要实现以下目标： ⑴为师生提供展示商品及表现学校形象的平台。 ⑵为用户提供商品信息查看、在线商品订购、商品浏览等功能。 ⑶采用动态网页技术，使页面中展示的商品信息更具时效性、先进性。 ⑷提供客户互评及客户给商品评论功能，收集用户对商品的意见及看法。 ⑸提供后台管理页面，简化了用户信息、商品信息、订单信息等系统数据的维护操作。 2.2运行环境
课程设计说明书 课程设计说明书题目：温度控制系统的设计与实现
摘要 温度控制系统是一种典型的过程控制系统，在工业生产中具有极其广泛的应用。温度控制系统的对象存在滞后，它对阶跃信号的响应会推迟一些时间，对自动控制产生不利的影响，因此对温度准确的测量和有效的控制是此类工业控制系统中的重要指标。温度是一个重要的物理量，也是工业生产过程中的主要工艺参数之一，物体的许多性质和特性都与温度有关，很多重要的过程只有在一定温度范围内才能有效的进行，因此，对温度的精确测量和可靠控制，在工业生产和科学研究中就具有很重要的意义。 本文阐述了过程控制系统的概念，介绍了一种温度控制系统建模与控制，以电热水壶为被控对象，通过实验的方法建立温度控制系统的数学模型，采用了PID算法进行系统的设计，达到了比较好的控制目的。 关键词：温度控制；建模；自动控制；过程控制；PID
Abstract In industrial production with extremely extensive application, temperature control system is a typical process control system.Temperature control system has the larger inertia. It is the response signal to step off some of time.And it produces the adverse effect to the temperature measurement. The control system is the important industrial control index. Temperature is an important parameters in the process of industrial production. Also it is one of the main parameters of objects, many properties and characteristics of temperature, many important process only under certain temperature range can efficiently work. Therefore, the precise measurement of temperature control, reliable industrial production and scientific research has very important significance. This paper discusses the concept of process control system and introduces a kind of temperature control system .The electric kettle is the controlled object, PID algorithm is used for system design,through experience method to get the model of temperature control system and we can get the controlied response well. Keywords：Temperature control; Mathematical modeling; Automatic control; Process control; PID
基于单片机控制的智能窗的设计 摘要 我们现在使用的窗户大部分采用人工关闭方式，不具有自动防盗、防雨、防煤气中毒等人性化的功能；平时我们外出时经常忘记关闭窗户，遇上下雨时，雨水会进入室内，对室内的电器、摆设等物品造成不必要的损害。晚上睡觉时我们通常把窗户关死，一旦燃气发生泄漏，由于室内不透气造成窒息中毒致残、致死的事件时有发生。为了防盗，我们一般在窗户外面安装防护栏，但如今很多城市为了美化市容通常不允许安装防盗窗。再者，现在使用的窗户大多数是单纯推拉式或平移式的，这给在楼层高的住户擦拭玻璃带来很大困难。本文借助单片机、电子电路及传感器的知识设计了可以实现清晨自动开窗、防雨、智能防盗和可燃性气体泄漏时报警并开窗，从而可解决现实生活中存在的很多问题。本智能窗的设计本着安全、方便、节能、人性化的原则进行，可使现代生活显著提高。 关键词：防风雨防盗 51单片机智能 目录 第1章总体方案的设计 (3) 1.1 本设计的主要任务和内容 (3) 1.2 控制系统架构图 (6) 第2章机械结构的设计 (4) 2.1 自动开关窗机械传动形式设计 (4) 2.1.1自动开关窗任务分析 (4) 2.1.2齿轮齿条参数选择 (4) 第3章自动控制系统主要硬件的设计 (5) 3.1 单片机选型 (5) 3.1.1单片机发展过程 (5) 3.1.2单片机发展趋势 (5) 3.1.3AT89S51单片机简介 (6) 3.2 数据检测传感器的选择 (6) 3.2.1数据检测传感模块组成 (6) 3.2.2传感器选型及电路 (10) 3.3 A/D转换电路的设计.................................................... １１
目录 摘要…………………………………………………………………第1章任务要求和方案设计…………………………………… 1.1 任务要求……………………………………………………… 2.1 总体方案确定及元件选择…………………………………….. 2.1.1 总体设计框图……………………………………………… 2.1.2 控制方案确定………………………………...…………… 2.1.3 系统组成……………………………………………… 2.1.4 单片机系统……………………………………….. 2.1.15 D/A转换........................................................................... 2.1.5 晶闸管控制………………………………………... 2.1.6 传感器……………………………………………… 2.1.7 信号放大电路………………………………………. 2.1.8 A/D转换……………………………………………. 2.1.9 设定温度及显示……………………………………. 第2章系统硬件设计……………………….…………………2.1 系统硬件框图……………………………………………2.2 系统组成部分之间接线分析…………………………… 第3章系统软件设计…………………………………………. 3.1程序流程图..…………………………………..…………… 第4章参数计算……………………………..………………... 4.1 系统各模块设计及参数计算 4.1.1、温度采集部分及转换部分
4.1.2、传感器输出信号放大电路部分:........................... 4.1.3、模数转换电路部分:............................ 4.1.4、ADC0804芯片外围电路的设计：....................... 4.1.5、数值处理部分及显示部分:............................. 4.1.6、PID算法的介绍....................................: 4.1.7、A/D转换模块.......................................... 4.1.7、A/D转换模块................................... 4.1.8 单片机基本系统调试............................... 4 .1. 9 注意事项：................................................................ 第5章测试方法和测试结果 5.1 系统测试仪器及设备 5.2 测试方法 5.3 测试结果 结束语........................................... 参考文献.…………………………………….……….……………
中北大学 课程设计说明书 学院、系：软件学院 专业：软件工程 班级：13140A05 学生姓名：学号： 设计题目：基于Windows的线程控制与同步 起迄日期: 2015年12月28日~2016年1月8日指导教师: 日期: 2015年12月25日
一、设计目的 进程同步是处理机管理中一个重要的概念。本设计要求学生理解和掌握Windows中线程控制与同步机制的相关API函数的功能，能够利用这些函数进行编程。 二、任务概述 (1)实现生产者-消费者问题。 (2)实现读/写者问题。 (3)实现哲学家就餐问题。 三、总体设计 （1）生产者-消费者问题。是一个多线程同步问题的经典案例。该问题描述了两个共享固定大小缓冲区的线程——即所谓的“生产者”和“消费者”——在实际运行时会发生的问题。生产者的主要作用是生成一定量的数据放到缓冲区中，然后重复此过程。与此同时，消费者也在缓冲区消耗这些数据。该问题的关键就是要保证生产者不会在缓冲区满时加入数据，消费者也不会在缓冲区中空时消耗数据。 （2）读/写者问题。创建一个控制台程序，此程序包含n个线程。用这n个线程来表示n个读者或写者。每个线程按相应测试数据文件(后面有介绍)的要求进行读写操作。用信号量机制分别实现读者优先或写者优先的读者-写者问题。 （3）实现哲学家就餐问题。用来演示在并行计算中多线程同步(Synchronization)时产生的问题。在1971年，著名的计算机科学家艾兹格·迪科斯彻提出了一个同步问题，即假设有五台计算机都试图访问五份共享的磁带驱动器。稍后，这个问题被托尼·霍尔重新表述为哲学家就餐问题。这个问题可以用来解释死锁和资源耗尽。有服务生解法，资源分级解法，Chandy/Misra解法。 四、详细设计函数 (1)生产者-消费者问题 #include
电梯控制系统设计设计说明
第 1 页共 3 页 编号： 毕业设计说明书 题目：电梯控制系统设计 院（系）：电子工程与自动化学院 专业：电子信息科学与技术专业 学生姓名： 学号：0900840218 指导教师：李莉 职称：讲师 题目类型：理论研究实验研究工程设计√软件开发 2013年5月20日
第 3 页共 39 页 摘要 本设计主要利用AT89S52单片机，实现电梯控制系统的设计。单片机与电机驱动电路的结合完成了电梯基本的升降、楼层停靠、方向选择、时间控制等基本功能，研究并实现了在上位机的模式下通过LABVIEW的远程监测的方法，完成了系统样机的设计与制作。 本设计参照了通用电梯的设计标准，有良好的操作界面和通用的外部接口，具有人性化设计，实现较好的外设兼容性。同时在系统样机中完成的其它设计研究还包括，利用LED和蜂鸣器组成的简单电路实现电梯意外声光报警、利用数码管实现电梯楼层显示，利用4x4矩阵键盘实现电梯楼层按键选择，利用LED实现目的楼层的指示，利用MAX232串口电路实现串口通信，来监测电梯实时状态。样机使用的主要器件包括低功耗、高性能的AT89S52单片机，低功耗、低成本、低电压的MAX232，双全桥电机专用驱动芯片L298，共阴极八段数码管，4x4矩阵键盘等，通过比较合理的设计使样机系统基本达到了任务要求，并具有很高的性价比，硬件设计简单可靠。软件部分使用keil软件进行C语言程序编写，用proteus 7软件进行仿真调试。本设计中综合使用了数字电路、模拟电路、高频电路、单片机及编程、硬件逻辑描述、LABVIEW及其应用以及计算机辅助设计（CAD）等多方面的知识，软硬件结合，很好地完成了本科毕业设计任务要求并取得了良好的学习效果。 关键词：AT89C52；单片机；电梯控制系统； C语言
智能窗户控制系统设计说明书 设计者：徐凯 张猛龙 张凯 指导老师：唐建敏 （常州工学院创新中心 常州213002） 摘要：近年来，随着电子技术的发展和生活水平的不断提高，智能窗已经越来越多的被用到了现代智能化建筑中，提供住户一个安全、方便的环境。据统计，在未来的几年内，安装智能窗的用户不断增加。本次设计的智能窗户系统能通过其雨湿传感器电路不断循环不断检测室外湿度，当室外湿度达到一定时（下雨时）窗户自动关闭，防止潮湿空气或雨水进入房间；另外可设置自动关闭窗户或开启窗户时间，到了设定时间会自动关闭或开启窗户；可设置根据光敏传感器自动开启或者关闭窗户，达到更加智能化的效果。除此之外，我们还将窗户的滚轮装置隐藏于窗户底部夹缝中，更加美观。 关键词：智能窗户；单片机；雨湿传感器；光敏传感器；滚轮 1引言 据了解，智能窗户的应用越来越受广大人民的欢迎，在许多大城市，很多小区都实现智能化管理，其中智能窗户的应用是相当重要的一部分。所以我们这次创新设计选了这个我们比较感兴趣也很有现实意义的题目。 2国内外研究概况 目前，智能化窗户的功能还不是很完善，虽然市场上有下雨时能自动关闭的装置，但在雨过天晴后并不能适时自动开窗。这就会让用户在下班回家后觉得室内空气不流通、不清新等。另外，窗户的动力装置过于暴露，影响美观。因此，我们以这次创新设计为契机，改进了部分功能实现的方法，并增加了适时开窗的新功能，力求整个智能窗户控制系统高效、美观、易用的理念。 3设计目标与实现方案描述 设计目标：目前，考虑到经费及实验室器材，我们可以使智能窗户在控制系统下，由电机驱动来达到下雨
关窗、定时开/关窗、手动开/关窗，实现窗户智能化的目标。最终，我们会改善电机，使用无刷电机直接安装在窗户滚轮内，加入多种传感器模块，并添加物联网的一个节点及加入通讯模块，达到超远距离控制智能家居的目标。 实现方案： ①传感器模块：现在市场上大部分的智能窗户很不完善，其中雨湿传感器裸露在外，据统计现在下的 雨80%都是酸性雨，所以导致传感器的寿命很短。因此我们设计的雨湿传感器是非接触电容式传感器，整个模块的使用寿命长。 ②驱动模块：一般的智能窗户驱动基本上是拉线、电机推杆、滚珠丝杠这三种形式，体积大且裸露 在外。在我们观察下，大部分窗户是由铝合金或塑钢做成，其内部的空隙很大，所以我们充分利用这些空间，用电机直接控制窗户的滚轮，整个驱动模块都将隐藏于窗户底部的空隙内。 ③控制模块：我们选取以单片机为核心，程序简单，便宜易购买，而且将来可以在此基础上添加更多 的传感器以及通讯模块。 4详细设计和制作过程 总体框图设计如下：
[招生管理系统] 概要设计说明书 [V1.0(版本号)] 拟制人______________________ 审核人______________________ 批准人______________________ [二零零八年十月二十二日]
概要设计说明书 1．引言 1.1编写目的 本说明书交给各个被调研单位审核，并经领导层讨论通过后，软件开发小组成员将以这本说明书为框架开发新的系统。 1.2背景 a.待开发软件系统的名称： 基于XML的网上招生管理系统 b.本项目的任务提出者: 石河子大学 c.本项目开发者 d.本项目用户 石河子大学招生办 1.3定义 [列出本文件中用到的专门术语的定义和外文首字母组词的原词组。] 1.4参考资料 《软件工程》 2．总体设计 2.1需求规定 2.1.1功能规定
2.1.2系统功能 能对各招生子单位进行管理 能添加、修改、删除、考生信息 能对考生进行分类管理 能将考生信息导出至网上信息发布子系统 能根据各分类统计考生信息 能添加新的管理员 能修改管理员的密码 2.1.2.1精度 由于采用数据库技术并且用户的应用领域对数据精确度的要求不高，所以这点在系统中表现得比较少，但是用户数据的安全性与正确性是完全保证的，所以对用户的使用没有多大的障碍。 2.1.2.2时间特性要求 本系统的数据库较小，所以程序在响应时间，数据更新处理时间上性能是比较突出的。而且也正由于数据量相对较少，故在数据传输时间和系统运行时间上表现的较让人满意。 2.1.2.4可靠性 由于系统较小只保留一定程度上的可靠性。 2.1.2.5灵活性 由于系统较小只保留一定程度的灵活性。 2.1.3输入输出要求 2.1.4数据管理能力要求
word 完美格式 题目：自动洗车机电气控制系统设计 专业班级： 姓名： 学号： 指导教师： 评语： 成绩： 指导老师签名： 目录 日期：
1系统概述 . (3) 1.1应用背景及意义 (3) 1.2系统描述及设计要求 (3) 2方案论证 . (4) 3硬件设计 . (6) 3.1系统原理方框图 (6) 3.2系统主电路原理图 (6) 3.3 I/O 分配 (7) 3.4 PLC 选择 (8) 3.5 PLC 控制原理图 (9) 3.6 PLC 控制接线图 (10) 3.7元器件选型 (12) 4软件设计 . (13) 4.1主流程图 (13) 4.2梯形图 (13) 5系统调试 . (18) 设计心得. (20) 参考文献. (20)
1系统概述 1.1 应用背景及意义 汽车行业随着科学技术的发展有了质的飞跃。随着时代发展，人们生活水平提高，人们对汽车的需求逐渐增加，随之而来的便是汽车的保养。其中汽车清洗 便是不可或缺的一项内容。当今社会，高科技的发展实现了各行业的自动化控制， 但是在汽车清洗行业，大部分仍是人工完成。传统洗车业利用人力，对汽车涂抹 泡沫，然后利用水泵对汽车进行冲洗，再在自然光及风等条件下，使清洗后的汽 车进行自然风干。虽然实现汽车清洗，但过分依赖人力，操作时间长，浪费大量 水资源，经济性差，不利于洗车业的发展。目前比较大型的汽车美容公司，虽然 实现了汽车的清洗、打蜡、喷漆等的自动化，但成本高，其自动控制系统不适合 小型的、专门的汽车清洗行业。因此，对于中小型城市，汽车清洗业有着巨大的 发展潜力。如何实现高效、高质量并且适用于小型汽车的自动清洗，就成了汽车 清洗行业发展的必然要求。本次设计采用 PLC控制，通过线路的通断来实现汽车 自动清洗。它可以节省人力、物力资源，高效、准确的完成洗车任务，为客户提 供便利，而且极大的节约水资源，符合建设节约型社会的时代需要。这套汽车自 动清洗系统结构简单，成本低，适合不同场合的需求，尤其是中小型公司。 1.2 系统描述及设计要求 自动洗车机由门式框架组成，门式框架有一台三相异步电机拖动，4KW 380V 50HZ，在车头和车尾处分别设置有一个行程开关，门式框架上安装有 3 个刷子（上、左、右各 1 个），分别有 1 台单相电机拖动， 1.5KW 220V 50HZ，同时门式框架上安装有 3 组喷水喷头（上、左、右各 1 个），由一台水泵电机拖动 1KW220V 50HZ，喷头由电磁阀控制 DC24V 5W。洗车机外部框架结构示意图如图 1.2.1 所示。
目录 第１章绪论............................................................................................... - 1 - 第2章设计方案........................................................................................ - 2 - 2.1 方案举例......................................................................................... - 2 - 2.2 方案比较......................................................................................... - 3 - 2.3 方案确定......................................................................................... - 3 - 第3章硬件设计........................................................................................ - 4 - 3.1 控制系统......................................................................................... - 4 - 3.1.1 AT89C51单片机 ..................................................................... - 4 - 3.1.2 AT89C51的信号引脚............................................................... - 6 - 3.1.3 单片机最小系统 ....................................................................... - 7 - 3.2 感应系统......................................................................................... - 8 - 3.3 指示系统......................................................................................... - 9 - 3.4 液位控制系统................................................................................. - 10 - 3.5 电机与报警系统.............................................................................. - 11 - 第4章软件设计...................................................................................... - 14 - 4.1 延时子程序.................................................................................... - 14 - 4.2 感应系统程序................................................................................. - 14 - 4.3 指示系统程序................................................................................. - 15 - 4.4 电机和警报系统程序 ....................................................................... - 16 - 4.5 液位预选系统程序 .......................................................................... - 16 - 4.6 系统主流程图................................................................................. - 19 - 第5章系统测试...................................................................................... - 21 - 5.1 仿真测试过程................................................................................. - 22 - 5.2 仿真结果....................................................................................... - 24 -总结...................................................................................................... - 25 - 致谢...................................................................................................... - 26 - 参考文献................................................................................................... - 25 -附录1 系统仿真电路 ................................................................................ - 28 - 附录2 源程序.......................................................................................... - 29 -