1方案简述
随着中国经济的持续增长和汽车价格的持续下降，越来越多的家庭拥有了私家车。在享受汽车给人们带来便利的同时，由于倒车而产生的问题也日益突出。据初步调查统计，15％的汽车事故是由汽车倒车“后视”不良造成的。早期的倒车防撞仪可以测试车后一定距离范围的障碍物从而发出警报，后来发展到根据距离分段报警。随着人们对汽车驾驶辅助系统易用性要求的提高，对汽车倒车雷达的要求也越来越高。本文设计的基于51单片机的倒车雷达，采用温度传感器进行温度补偿提高了测距精度，采用显示模块对车距进行实时显示和蜂鸣器实现了倒车雷达语音报警的功能。由于采用了超声波传感器，有效地提高了系统的可靠性和稳定性。
系统框图如图1.1所示。该系统由单片机控制电路、超声波发射与接收电路、温度补偿电路、LCD显示电路以及语音报警电路等几部分组成。单片机AT89C51是整个系统的核心部件，协调各部分电路的工作。单片机在超声波信号发射的同时开始计时，超声波信号在空气中传播遇到障碍物后发生反射，反射的回波信号经过处理后输入到单片机的INTO端产生中断，计数器停止计数。通过计数器测得的脉冲数可得到超声波信号往返所需要的时间，从而达到测距的目的。
图1.1 系统原理框图
2 系统方案设计及确定
2.1 CPU选择
方案一：采用STC89C52单片机
STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89S51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 STC89X52可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。内带4K字节EEPROM存储空间，可直接使用串口下载，价格比较便宜。
方案二：采用AT89S51单片机
AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。
综合比较以上两种方案，选择方案二。
2.2传感器选择
2.2.1超声波传感器选择
超声传感器是一种将其他形式的能转变为所需频率的超声能或是把超声能转变为同频率的其他形式的能的器件。
本次设计采用HC-SR04超声波传感器。该传感器可提供5cm-400cm的非接触式距离感测功能，测量精度可达3mm，模块包括超声波发射器，接收器和控制电路。由于内置模数转换器，所以可省略A/D转换电路。
2.2.2温度传感器选择
本次设计采用数字温度传感器，将温度直接转化成数字信号经单片机输出。数字温度传感器的内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路,其特点是能直接输出数字化的温度数据及相关的温度控制量，自动适配各种微控制器(MCU)。采用数字温度传感器以实现温度数字化，既能以数字形式直接输出被测温度值，具有测量误差小，分辨力高，抗干扰能力强，能够远程传输数据，带串行总线接口等优点。
本此温度传感器选用的是DS18B20芯片。DS18B20是美国Dallas公司最新推出的一种单总线系统的数字温度传感器。与传统的热敏电阻温度传感器不同，它能够直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式，可以分别在93.75ms和750ms内将温度值转化9位和12位的数字量。因而使用DS18B20可使系统结构更简单，可靠性更高。芯片的耗电量很小，从总线上“偷”一点电存储在片内的电容中就可正常工作，一般不用另加电源。最可贵的是这些芯片在检测点已把被测信号数字化了，因此在单总线上传送的是数字信号，这使得系统的抗干扰性好、可靠性高、传输距离远。
2.3 显示电路选择
方案一：使用LED数码管显示
LED 数码管是由发光二极管构成的,亦称半导体数码管.将条状发光二极管按照共阴极(负极)或共阳极(正极)的方法连接,组成"8"字,再把发光二极管另一电极作笔段电极,就构成了 LED 数码管。若按规定使某些笔段上的发光二极管发光, 就能显示从 0～9 的…系列数字。同荧光数码管(VFD), 辉光数码管(NRT)相比,它具有:体积小,功耗低,耐震动,寿命长,亮度高,单色性好,发光响应的时间短,能与 TTL,CMOS 电路兼容等的数显器件。+,-分别表示公共阳极和公共阴极。a～g是7个笔段电极,DP为小数点。另有一种字高为7.6mm 的超小型LED数码管,管脚从左右两排引出,小数点则是独立的。由于本次设计不只是显示数字，还需要显示汉字，故不采用此方案。
方案二：使用LCD液晶显示
LCD是一种利用液晶的扭曲/向列效应制成的新型显示器，它具有功耗极低、体积小，抗干扰能力强，价格廉等特点，目前已广泛应用于各个显示领域，尤其袖珍仪表和低功耗应用系统中。LCD 液晶显示器是 Liquid Crystal Display 的简称，LCD 的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线
折射出来产生画面。
综合比较以上两种方案，选择方案二。
本次课程设计采用1602A液晶显示。
2.4 键盘电路选择
键盘可以分为两类：非编码键盘和编码键盘。非编码键盘是利用按键直接与单片机相连接而成，这种键盘通常使用在按键数量较少的场合。使用这种键盘，系统功能通常比较简单，需要处理的任务较少，但是可以降低成本、简化电路设计。常见的非编码键盘有两种结构：独立式键盘和矩阵式键盘。
独立式键盘：其特点是：一键一线，各键相互独立。每个按键各接一条I/O 口线，通过检测I/O输入线的电平状态，可以很容易的判断哪个按键被按下。这种键盘的优点是：电路简单，各条检测线独立，识别按下按键的软件编写简单。适用于键盘按键数目较少的场合，不适合用于键盘按键数目较多的场合，因为将占用较多的I/O口线。
矩阵式键盘：这种键盘用于按键数目较多的场合。
由于本次课程设计使用的按键比较少，所以采用的是独立式键盘。
本次设计超声波探头选用HC-SR04超声波传感器，不仅外围元件较少，电路简单，而且有更好的稳定性及可靠性；温度补偿电路采用一线制数字温度传感器DS18B20，利用声速和温度之间的关系对声速进行校正，从而消除温度对声速的影响；报警电路采用蜂鸣器，可实现汽车倒车过程中的报警，显示电路采用LCD1602A显示，键盘采用独立式键盘。
3系统硬件设计
3.1 AT89S51单片机硬件组成
片内硬件组成结构如图3.1所示。把作为控制应用所必需的基本功能部件都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。
有如下功能部件和特性：
（1）8位微处理器（CPU）；（2）数据存储器（128B RAM）；
（3）程序存储器（4KB Flash ROM）；
（4）4个8位可编程并行I/O口（P0口、P1口、P2口、P3口）；
（5）1个全双工的异步串行口；6）2个可编程的16位定时器/计数器；
（7）1个看门狗定时器；（8）中断系统具有5个中断源、5个中断向量；
（9）特殊功能寄存器（SFR）26个；
（10）低功耗模式有空闲模式和掉电模式，且具有掉电模式下的中断恢复模式；
（11）3个程序加密锁定位
图3.1 AT89S51单片机片内结构
AT89S51与51系列中各种型号芯片的引脚互相兼容。目前多采用40只引脚双列直插，如图3.2所示
AT89S51的引脚功能：
（1）电源及时钟引脚—VCC、VSS；XTAL1、XTAL2。
（2）控制引脚—/EA、ALE/、/PSEN 、/VPP、RST（RESET）
（3）I/O口引脚——P0、P1、P2、P3，为4个8位I/O口
图3.2 AT89S51 双列直插封装方式引脚
3.2 AT89S51最小系统设计
3.2.1时钟电路硬件设计
时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟电路有两种方式，一种是内部时钟方式，另一种是外部时钟方式。
本次设计采用的是外部时钟方式，如图3.3。
图 3.3 时钟电路
AT89S51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，构成一个稳定的自激振荡器。
C1和C2的典型值通常选择为30pF。电容大小会影响振荡器频率高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。晶振频率范围通常是1.2～12MHz。晶体频率越高，单片机速度就越快。速度快对存储器的速度要求就高，印制电路板的工艺要求也高，即线间的寄生电容要小。晶体和电容应尽可能与单片机靠近，以减少寄生电容，保证振荡器稳定、可靠地工作。为提高温度稳定性，采用温度稳定性能好的电容。
常选6MHz或12MHz的石英晶体。随着集成电路制造工艺技术的发展，单片机的时钟频率也在逐步提高，已达33MHz。本次设计使用11.0592MHz的石英晶体。
3.2.2复位电路硬件设计
单片机复位是使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。该电路在最简单的复位电路下增加了手动复位按键，在接通电源瞬间，电容C1上的电压很小，复位下拉电阻上的电压接近电源电压，即RST为高电平，在电容充电的过程中RST端电压逐渐下降，当RST端的电压小于某一数值后，CPU脱离复位状态，由于电容C1足够大，可以保证RST高电平有效时间大于24个振荡周期，CPU能够可靠复位。
本次设计采用的按键电平复位。如图3.4。
图3.4 复位电路
3.3人机交换电路设计
3.3.1键盘电路设计
键盘具有向单片机输入数据、命令等功能，是人与单片机对话的主要手段。下面介绍键盘的工作原理和键盘的工作方式。
键盘可以分为两类：非编码键盘和编码键盘。非编码键盘是利用按键直接与单片机相连接而成，这种键盘通常使用在按键数量较少的场合。使用这种键盘，系统功能通常比较简单，需要处理的任务较少，但是可以降低成本、简化电路设计。常见的非编码键盘有两种结构：独立式键盘和矩阵式键盘。
独立式键盘：其特点是：一键一线，各键相互独立。每个按键各接一条I/O 口线，通过检测I/O输入线的电平状态，可以很容易的判断哪个按键被按下。这种键盘的优点是：电路简单，各条检测线独立，识别按下按键的软件编写简单。适用于键盘按键数目较少的场合，不适合用于键盘按键数目较多的场合，因为将占用较多的I/O口线。
矩阵式键盘：这种键盘用于按键数目较多的场合。
由于本次课程设计使用的按键比较少，所以采用的是独立式键盘。如图3.5所示。
图3.5 独立式键盘电路
3.3.2显示电路设计
通常的显示电路有点阵，数码管，液晶等，实物图如图3.6所示
(a) 点阵(b)数码管
(c) 液晶
图3.6 显示电路实物图
一个点阵只能显示一个数字和图形，如果要求的显示的东西较多，需要很多个的点阵来组成，则成本相对比较高。主要用于单一的显示电路中；数码管显示电路与点阵具有相同的特点，但数码管电路在连接时电路比较复杂，有些符号和数字并不能显示；液晶显示电路相对比较简单，而且还能显示不同的符号和数字，满足本次设计的要求，所以选用液晶作为本次课程设计的显示电路。
液晶显示器的介绍
LCD（Liquid Crystal Display）液晶显示器缩写，被动显示，本身并不发光，是利用液晶经过处理后能改变光线通过方向的特性，从而达到白底黑字或黑底白字显示的目的。液晶显示器具有省电、抗干扰能力强等优点，广泛应用在智能仪器仪表和单片机测控系统中。本次设计选用LCD1602液晶显示。
LCD显示器的分类：目前市场上液晶显示器种类繁多，按排列形状可分为字段型、点阵字符型和点阵图形型。本次设计使用点阵字符型；点阵字符型，专门用于显示字母、数字、符号等。它由若干57或510的点阵组成，每一点阵显示一字符。广泛应用在各类单片机应用系统中。
1. 1602字符型LCM的特性
内部具有字符发生器ROM（CGROM）,即字符库。可显示192个57点阵字符，见图3.8。该字符库可看出LCM显示的数字和字母部分的代码值，恰好与ASCII 码表中的数字和字母相同。所以在显示数字和字母时，只需向LCM送入对应的ASCII码即可。模块内有64字节的自定义字符RAM(CGRAM),用户可自行定义8个57点阵字符。模块内有80字节的数据显示存储器（DDRAM）。
2. 1602的引脚定义
表3-1
1602与单片机的接口设计：
在硬件连接时，在VEE端加上一个10K的电位器，可根据需要，调节显示器的亮度。
当51单片机的P0口作为数据口用需加上10K的上拉电阻，如图3.7所示.
图3.7 1602电路图
3.4 超声波测距电路设计
3.4.1超声波测距原理
超声波测距原理是利用单片机在超声波传感器发射超声波的同时单片机的T0计数器开始计数，当检测到回波信号后单片机的T0计数器停止计数。测得的时间和声速相乘就可以得到超声波往返过程中走过的路程，所以所测距离S为声波传输距离的一半：
S=Ct／2
式中：S为超声波发射点与被测障碍物之间的距离；C为声波在介质中的传输速率；t为超声波发射到超声波返回的时间间隔。声波在空气中传输速率为：
式中：T为绝对温度；C0=331．45 m／s。
采用单片机脉冲计数的方法，可精确测出t的值。假设单片机的机器周期为T机，则有t=NT机，则测得的距离为：
HC-SR04超声波传感器
1．模块特点
该模块可提供5cm-400cm的非接触式距离感测功能，测量精度可达3mm，模块包括超声波发射器，接收器和控制电路。由于内置模数转换器，所以可省略A/D转换电路。其工作原理是：（1）采用IO口TRIG触发测距，给至少10us的高电平信号；（2）模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；（3）有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=（高电平时间*(340M/S)/2）。
2.实物图
如下图接线，VCC供5V电源，GND为地线，TRIG触发控制信号输入，ECHO 回响信号输出等四支线。
图3.8 实物图
其电路图如3.9所示。
图3.9 超声波测距电路
3.5 温度补偿电路设计
由于温度对声速有影响，所以温度补偿电路采用一线制数字温度传感器DS18B20，利用声速和温度之间的关系对声速进行校正，从而消除温度对声速的影响
3.5.1 DS18B20特点：
（1）单线接口，只有一根信号线与CPU 连接单总线器件，具有线路简单，体积小的特点；
（2）不需要备份电源，可通过信号线供电，电源电压范围从3.3～5V；
（3）传送串行数据，不需要外部元件；
（4）温度测量范围从-55℃～+125℃；
（5）通过编程可实现9～12 位的数字值读数方式（出厂时被设置为12 位）；
（6）零功耗等待；
（7）现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性，适合于恶劣环境的现场温度测量，如环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。
3.5.2 DS18B20内部结构
DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位激光ROM，温度敏感元件，非易失性温度报警触发器TH和TL，高速暂存器。64位激光ROM是出厂前被光刻好的，
它其中保存着该DS18B20的产品信息和产品系列编码，可以看作是该DS18B20的地址序列号。单总线上所有DS18B20器件可以通过检索器件的ROM中的内容进行识别。DS18B20的管脚排列如图3.10所示。
图3.10 DS18B20管脚排列
引脚功能如下：
VDD：可选电源脚，电源电压范围3~5.5V。工作于寄生电源时，此引脚应接地；
DQ：数据输入/输出脚，漏极开路，常态下高电平。
3.5.3 DS18B20测温原理
DS18B20内含两个温度系数不同的温敏振荡器，其中温敏振荡器1相当于测温元件，温敏振荡器2相当于标尺，通过不断比较两个温敏振荡器的振荡周期，得到两个温敏振荡器在测量温度下的振荡频率比值，根据频率比值和温度的对应曲线，得到相应的温度值。其原理图如图3.11所示：
具体测温过程如下：首先由预置器2将温度寄存器预置为对应于温度下限（-55℃）的值。然后，由预置器1对计数器1也预置一个对应于温度下限（-55℃）的计数值，计数器1接收温度振荡器1的输出信号并进行减法运算。计数器2接收温敏振荡器2的输出信号得到实际温度值并送给温度寄存器作为比较标尺。如果计数器1首先递减到0，那么将向温度寄存器输出一个信号，温度寄存器的值将增加一位，对应温度值增加一个分辨率的值（如分辨率为0.5℃时，对应温度值增加0.5℃），说明实测温度高于-55℃。随后，斜率累加器根据两个温敏振荡器的温度特性曲线计算出下一个温度位置处计数器1的预置计数值，对计数器1再次进行预置。计数器1和计数器2再次开始计数。如果计数器2先于计数器1到达0，完成一次测温。温度寄存器中的值为测量所得的当前温度值。通过这个过程不仅完成了测温，而且将完成了温度值的数字化，省去了A/D转换器。
图3.11 DS18B20测温原理
DSl8B20中的数字温度传感器的分辨率可配置为9、10、11和12位，出厂默认设置为12位分辨率，对应的温度值分辨率分别为0.5、0.25、0.125和0.0625。温度信息的低位、高位字节内容中，还包括了符号位S(是正温度还是负温度)和二进制小数部分，具体形式为：
低位字节:
高位字节:
这是12位分辨率的情况,如果配置为低的分辨率,则其中无意义位为0。
在DSl8B20完成温度变换之后,温度值与储存在TH和TL内的告警触发值进行比较。由于是8位寄存器,所以9~12位在比较时忽略。TH或TL的最高位直接对应于16位温度寄存器的符号位。如果温度测量的结果高于TH或低于TL,那么器件内告警标志将置位,每次温度测量都会更新此标志。只要告警标志置位,DSl8B20就将响应告警搜索命令,这也就允许单线上多个DSl8B20同时进行温度测量,即使某处温度越限,也可以识别出正在告警的器件。
3.5.4温度补偿电路
本次设计中采用的是外部供电方式，其与单片机接线方式如图3.12所示。
图3.12温度补偿电路
3.6报警电路设计
本次报警部分分2个部分，一个是LED灯光的闪烁，一个是蜂鸣器的报警。
3.6.1 LED报警
由3个不同颜色的二极管组成，分别接到单片机的P2.0、 P2.1、P2.2.其中P2.0为红色，当测量距离大于测距范围时便开始发光；P2.1端口接黄LED，当测量距离大于测距范围时便开始发光；P2.2端口接绿LED，当测量距离在测距范围内便开始发光。其电路图如3.13所示。
图3.13 LED报警电路
3.6.2蜂鸣器报警
下图3.14为声音报警部分的电路图，通过简单的三极管Q9014驱动电路和蜂鸣器构成，其中一个电阻是偏置电阻，给三极管提供偏置电压。这个电路的工作过程可简单的描叙如下：驱动电路的输入端与单片机的I/O口相连，当I/O 口输出一个高电平，三极管Q的基极B得到高电平，三极管导通，电流从VCC 经集电极C流向发射极E，并流入蜂鸣器BP，这样蜂鸣器BP得到工作电流而发出“滴滴”的提示音。
图3.14 蜂鸣器报警电路
4系统软件设计
软件设计采用模块化设计，由主程序、温度转换子程序、T0中断子程序、距离计算子程序、LCD显示子程序、键盘子程序和报警子程序等模块组成。
4.1 系统主程序设计
根据课程设计的要求设计的程序，其主程序流程图如图4.1所示
图4.1 主程序流程图
4.2 温度转换程序
图4.2 温度转换程序框图
4.3检测子程序
图4.3 检测程序框图
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，
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，
《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 ≈-
WORD格式微机原理课程设计 设计题目交通灯的设计 实验课程名称微机原理 姓名王培培 学号080309069 专业09自动化班级2 指导教师张朝龙 开课学期2011至2012学年上学期
一、实验设计方案 实验名称：交通灯的设计实验时间：2011/12/23 小组合作：是□否?小组成员：无 1、实验目的： 分析实际的十字路口交通灯的亮灭过程，用实验箱上的8255实现交通灯的控制。（红，黄，绿三色灯） 2、实验设备及材料： 微机原理和接口技术实验室的实验箱和电脑设备等。 3、理论依据： 此设计是通过并行接口芯片8255A和8086计算机的硬件连接，以及通过8253延时的方法，来实现十字路口交通灯的模拟控制。 如硬件连接图所示（在后），红灯（RLED），黄灯（YLEDD）和绿灯（GLED）分别接在8255 的A，B，C口的低四位端口，PA0，PA1，PA2，PA3分别接1，2，3，4（南东北西）路口的红灯，B，C口类推。8086工作在最小模式，低八位端口AD0~AD7接到8255和8253的D0~D7，AD8~AD15通过地址锁存器8282，接到三八译码器，译码后分别连到8255和8253的CS片选端。8253的 三个门控端接+5V，CLOCK0接由分频器产生的1MHZ的时钟脉冲，OUT0接到CLOCK1和CLOCK，2 OUT1接到8086的AD18，8086通过检测此端口是否有高电平来判断是否30s定时到。OUT2产生 1MHZ方波通过或门和8255的B口共同控制黄灯的闪烁。8255三个口全部工作在方式0既基本 输入输出方式，红绿灯的转换由软件编程实现。
4、实验方法步骤及注意事项： ○1设计思路 红，黄，绿灯可分别接在8255的A口，B口和C口上，灯的亮灭可直接由8086输出0，1 控制。 设8253各口地址分别为：设8253基地址即通道0地址为04A0H，通道1为04A2H，通道2 为04A4H，命令控制口为04A6H。 黄灯闪烁的频率为1HZ，所以想到由8253产生一个1HZ的方波，8255控制或门打开的时 间，在或门打开的时间内，8253将方波信号输入或门使黄灯闪烁。 由于计数值最大为65535,1MHZ/65536的值远大于2HZ,所以采用两个计数器级联的方 式,8253通道0的clock0输入由分频器产生的1MHZ时钟脉冲，工作在方式3即方波发生器方 式，理论设计输出周期为0.01s的方波。1MHZ的时钟脉冲其重复周期为T=1/1MHZ=1s，因此 通道0的计数初值为10000=2710H。由此方波分别作为clock1和clock2的输入时钟脉冲，所以 通道1和通道2的输入时钟频率为100HZ，通道1作计数器工作在方式1，计数初值3000=BB8H 既30s，计数到则输出一个高电平到8255的PA7口，8255将A口数据输入到8086，8086检测 到高电平既完成30s定时。通道2工作在方式3需输出一个1HZ的方波，通过一个或门和8086 共同控制黄灯的闪烁，因此也是工作在方波发生器方式，其计数初值为100=64H，将黄灯的状态 反馈到8055的端口PB7和PC7，同样输入到8086，8086通过两次检测端口状态可知黄灯的状态 变化，计9次状态变化可完成5次闪烁。 三个通道的门控信号都未用，均接＋5V即可。 ○ 2硬件原理及电路图 由于8255A与8086CPU是以低八位数据线相连接的，所以应该是8255A的A1、A 0 线分别与 8086CPU的A2、A线相连，而将8086的 1 A 0 线作为选通信号。如果是按8255A内部地址来看， 则在图中它的地址是PA口地址即(CS+000H)，PB口地址为(CS+001H)，PC口地址为(CS+002H)，
西安石油大学 课程设计 电子工程学院自动化专业自0802班题目《计算机控制技术》课程设计油库安全监控系统硬件设计六（采用板卡、模块方案）学生 指导老师徐竟天 二○一一年十二月
《计算机控制技术》 课程设计任务书 题目油库安全监控系统硬件设计六（采用板卡、模块方案）学生姓名学号专业班级 设计内容与要求 课程设计主要完成某油库安全监控系统硬件设计。要求运用已学过各类传感器、输入输出模块、工控计算机、现场总线等的知识，完成安全监控系统硬件方案、设备选型、总体设计等各功能的设计。 要求熟悉相关计算机安全监控系统的硬件组成与设计方案，学会计算机监控系统硬件设计的步骤和方法，具有初步设计小型计算机安全监控系统硬件方案的能力。 课程设计内容及基本要求如下： 1.熟悉油库工艺流程、监控目标及监控要求。 2.学会常用的监控系统I/O硬件（各类板卡、智能仪表、智能模块、PLC等）参数及使用，了解其工作原理。 3.学会不同自动化设备厂家各类板卡、智能仪表、智能模块、PLC 等的选型，能用所选厂家硬件搭建符合工艺流程和监控目标的硬件系统。 4.完成监控系统硬件方案设计，画出原理图。 5.课程设计时间一周，完成课程设计报告。 起止时间2011年12月19日至2011年12月25日指导教师签名年月日 系（教研室）主 任签名 年月日学生签名年月日
目录 第1章绪论 (1) 1.1 油库的简介 (1) 1.1.1油库的工艺流程 (1) 1.1.2油库的监控目标及要求 (2) 第2章系统总体方案设计 (3) 2.1系统初步设计 (3) 2.2I/O点数统计 (3) 第3章硬件系统设备选型 (5) 3.1板卡选型 (5) 3.2模块选型 (5) 第4章监控系统方案详细设计 (6) 第5章结论 (8) 参考文献 (9)
《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=
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。
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。
计算机控制技术课程设计任务书 题目1：通用数字PID调节器设计 1、主要技术数据和设计要求 主要技术数据：8路模拟量输入：适配1～5V输入，量程自由设定；8路输出控制信号：1～5V标准电压输出；输入模拟量转换精度：0.1%；RS232串行通讯通口。 控制模型：数字PID控制算法；PID参数范围：比例带Kp：1-999.9%，积分时间Ti：1-9999秒（Ti=9999时积分切除），微分时间Td:：0-9999秒（Td=0时微分切除）。 调节控制器使用51内核的单片机，完成对8路模拟信号的切换、信号变换、A/D转换；单片机对数据处理后（含数字滤波、数值变换），送到显示和通讯部分，并经PID运算处理后通过D/A转换器输出。经信号变换和信号分配后输出8路控制信号。设计中应充分考虑干扰问题。 2、设计步骤 一、总体方案设计、控制系统的建模和数字控制器设计 二、硬件的设计和实现 1. 选择计算机机型（采用51内核的单片机）； 2. 设计支持计算机工作的外围电路（EPROM、RAM、I/O端口等）； 3. 设计键盘、显示接口电路； 4. 设计8路模拟量输入输出通道； 5. 设计RS232串行通讯通口； *6. 其它相关电路的设计或方案（电源、通信等）。 三、软件设计 1. 分配系统资源，编写系统初始化和主程序模块； 2. 编写数字PID调节器软件模块； 3. 编写数字滤波程序； *4. 编写A/D、D/A转换器处理程序模块； *5. 其它程序模块(显示与键盘等处理程序)。 四、编写课程设计报告，绘制完整的系统电路图。
计算机控制技术课程设计任务书 题目2：双闭环直流电动机数字调速系统设计 1、主要技术数据和设计要求 主要技术数据：直流电动机（对象）的主要技术参数如下：直流电动机Ped=3kW，Ued=220v ，ned=1500r/min，电枢回路总电阻R=2.50欧姆，电动机回路电磁时间常数TL=0.017s，机电时间常数TM=0.076s，电势常数Ce=0.1352V/r·min)，晶闸管装置放大倍数Ks=30，整流电路滞后时间Ts=0.0017s。 主要技术指标：速度调节范围0-1500r/min，速度控制精度0.1%（额定转速时），电流过载倍数为1.5倍。 主要要求：直流电动机的控制电源采用PWM控制方式，在其输入电压为0-5伏时可以输出0-264伏电压，为电机提供最大25安培输出电流。速度检测采用光电编码器，且假定其输出的A、B两相脉冲经光电隔离辨向后获得每转1024个脉冲的角度分辨率和方向信号。电流传感器采用霍尔电流传感器，其原副边电流比为1000：1，额定电流为50安培。采用双闭环（速度和电流环）控制方式。 2、设计步骤 一、总体方案设计、控制系统的建模和数字控制器设计 二、硬件的设计和实现 1. 选择计算机机型（采用51内核的单片机）； 2. 设计支持计算机工作的外围电路（EPROM、RAM、I/O端口等）； 3. 设计键盘、显示接口电路； 4. 设计输入输出通道（速度反馈、电流反馈电路、输出驱动电路等）； *5.它相关电路的设计或方案（电源、通信等）。 三、软件设计 分配系统资源，编写系统初始化和主程序模块； 2. 编写数字调节器软件模块； 3. 编写A/D转换器处理程序模块； *4.编写输出控制程序模块； *5.其它程序模块(数字滤波、显示与键盘等处理程序)。 四、编写课程设计说明书，绘制完整的系统电路图。
微机接口课程设计报告 （题目：模拟自动门） 指导老师郭兰英 班级2015240204
目录 一概述 (1) 1.1 课程设计名称 (1) 1.2 课程设计要求 (1) 1.3 课程设计目的 (1) 二设计思想 (1) 三实施方案 (2) 3.1 获得传感器和“门”的状态 (2) 3.2 驱动步进电机和点阵模块 (2) 3.3 实现硬件延时 (3) 四硬件原理 (3) 4.1 中断控制器8259 (4) 4.2并行接口8255 (4) 4.3 定时/计数器8254 (5) 4.4 点阵LED显示屏 (5) 4.5 步进电机 (6) 4.6 红外距离传感器 (7) 五软件流程 (8) 六程序运行结果及分析 (11) 6.1 开门状态 (11) 6.2 关门状态 (12) 6.3 关门操作进行时中断到开门操作 (14)
6.4特殊状态 (15) 七个人感想 (16) 八附录 (18)
一、概述 1.1课程设计名称 模拟自动门 1.2课程设计要求 1)用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。 3)程序功能包含:步进电机转动、点阵显示开关门、传感器检测是否有人、8254延时。 4)传感器检测有人时开门，门全开后延时几秒关门，若关门时检测到有人，立刻开门。 1.3课程设计目的 通过本课程设计，让学生对微机系统有一个较面的理解，对典型数字接口电路的应用技术有一个较深入的掌握，并对应用系统进行硬件原理和软件编程进行分析、设计和调试，达到基本掌握简单微型计算机应用系统软硬件的设计方法，提高项目开发能力的目的。要求同学分组完成课题，写出课程设计说明书，画出电路原理图，说明工作原理，编写设计程序及程序流程图。 二、设计思想 本程序主要功能是模拟商场等公共场所的自动门，实现有物体靠近并被传感器检测到时发生一系列变化的效果，模拟实现开门关门的功能。 为了尽量模拟真实场景下的自动门状态变化，本程序主要可以实现以下功能： 1、当传感器可检测范围内检测到物体，并且“门”为“关”的状态，立即“打开门”，即用一系列的硬件动作模拟自动门打开的动作和状态。 2、当“门”完全打开后一段时间后，传感器范围内检测不到物体时，立即“关闭门”, 用一系列的硬件动作模拟自动门关闭的动作和状态。
计算机控制技术课程设计 业：自动化 班级：动201xxx 姓名：xxx 学号：2013xxxxxx 指导教师：xxx 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2016 年 07 月 15 日
水箱液位控制系统设计 1设计目的 通过课程设计使学生掌握如何应用微型计算机结合自动控制理论中的各种控制算法构成一个完整的闭环控制系统的原理和方法；掌握工业控制中典型闭环控制系统的硬件部分的构成、工作原理及其设计方法；掌握控制系统中典型算法的程序设计方法；掌握测控对象参数检测方法、变送器的功能、执行器和调节阀的功能、过程控制仪表的PID控制参数整定方法，进一步加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力，进而提高解决实际工程问题的能力。 2 设计要求 设计双容水箱液位控制系统，由水泵1、2分别通过支路1、2向上水箱注水，在支路一中设置调节阀，为保持下水箱液位恒定，支路二则通过变频器对下水箱液位施加干扰。设计串级控制系统以维持下水箱液位的恒定，双容水箱液位控制系统示意图如下图1所示。 图1 双容水箱液位控制系统示意图 3 设计方法 为保持水箱液位的稳定，设计中采用闭环系统，将下水箱液位信号经水位检测器送至控制器（PID），控制器将实际水位与设定值相比较，产生输出信号作用于执行器（控制阀），从而改变流量调节水位。当对象是单水箱时，通过不断调整PID参数，单闭环控制系统理论上可以达到比较好的效果，系统也将有较好的抗干扰能力。该设计对象属于双水箱系统，整个对象控制通道相对较长，如果采用单闭环控制系统，当上水箱有干扰时，此干扰经过控制通路传递到下水箱，会有很大的延迟，进而使控制器响应滞后，影响控制效果，在实际生产中，如果干扰频繁出现，无论如何调整PID参数，都将无法得到满意的效果。考虑到串级控制可以使某些主要干扰提前被发现，及早控制，在内环引入负反馈，检测上水箱液位，将液位信号送至副控制器，然后直接作用于控制阀，以此得到较好的控制效果。 4设计方案及原理 系统功能介绍 整个过程控制系统由控制器，执行器，测量变送，被控对象组成，在本次控制系统中控制器为单片机，采用算法为PID控制规律，执行器为电磁阀，采样采用A/D芯片,测量变送器为A，被控对象为流量B。整个控制过程，当系统受到扰
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。
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
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。
8086/8088微机原理课程设计 1、课程设计说明 “微机原理与接口技术课程设计”主要是测试学生的8086/8088系统输入输出技术应用能力、数字电路应用能力和程序设计能力。 设计题目中综合了《数字逻辑》、《微机原理与接口技术》和《程序设计基础》等课程中的相关知识点。特别是电气工程系各专业学习了《模拟电子》、《传感器技术》、《单片机技术》等课程，给题目的扩展和实际应用提供了基础。本课程的课程设计实际上是一个综合性应用的设计和制作。 这里只给出了部分课程设计的题目，主要和接口电路有关，每个题目的实现方式和扩展空间都很大，指导教师可根据学生的具体情况决定设计题目的内容和设计量。纯汇编语言软件的设计未在这里列出。 欢迎学生自拟题目，经指导教师审核其难易程度和确定所用器材，优先选用。 2、课程设计计分办法 课程设计的计分由课设题目（60）、课设报告（20）、考勤（20）三部分组成。 一、题目的选择 设计题目分为星级制（★），根据选择题目的难易程度确定成绩，以百分制计算，按比例计入总成绩。要根据个人情况合理选择题目，不可多组选择同一题目。 1、无星为最简题目，做完多个题目仅记分为及格（69分及以下）。 2、1星（★）为简单题目，做完1个题目记分为良（70～89分）。 3、2星（★★）为较难题目，做完1个题目记分优（90～100分）。 4、星级题目多做可提高分值。 5、课设一般为分组实施，主要设计者记原星级分值，辅助者减1星。 6.、未完成设计者视设计程度减星计分。 7、无星题目可单人完成，但不选题目者记0分。 二、报告要求 课设报告应按规定格式书写，并按时上交。报告原则上要求手工书写，如要打印必须是独立版本，遇雷同课设报告均不计入总成绩。 三、考勤 考勤。点名一次未到扣5分，5次以上记0分。
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
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