悬挂运动控制系统（E题）设计报告
欧阳家百（2021.03.07）
摘要：本悬挂控制系统是一个电机控制系统，控制物体在80cm×100cm的范围内作直线、圆、寻迹等运动，并且在运动时能显示运动物体的坐标。设计采用AT89S52单片机作为核心控制器件，采用57BYG007-4型步进电机和高细分步进电机驱动器SM-60作为动力装置，采用红外反射式光电传感器实现画板上黑色线寻迹检测，显示部分用液晶显示模块LCD1602实现。
关键词：悬挂控制、单片机、步进电机、红外反射式光电传感器
一、设计要求
1、任务
设计一电机控制系统，控制物体在倾斜（仰角≤100度）的板上运动。
在一白色底板上固定两个滑轮，两只电机（固定在板上）通过穿过滑轮的吊绳控制一物体在板上运动，运动范围为80cm×100cm。物体的形状不限，质量大于100克。物体上固定有浅色画笔，以便运动时能在板上画出运动轨迹。板上标有间距为1cm的浅色坐标线（不同于画笔颜色），左下角为直角坐标原点, 示意图如下。
2、基本要求：
（1）控制系统能够通过键盘或其他方式任意设定坐标点参数；（2）控制物体在80cm×100cm的范围内作自行设定的运动，运动轨迹长度不小于100cm，物体在运动时能够在板上画出运动轨迹，限300秒内完成；
（3）控制物体作圆心可任意设定、直径为50cm的圆周运动，限300秒内完成；
（4）物体从左下角坐标原点出发，在150秒内到达设定的一个坐标点(两点间直线距离不小于40cm)。
3、发挥部分
（1）能够显示物体中画笔所在位置的坐标；
（2）控制物体沿板上标出的任意曲线运动(见示意图)，曲线在测试时现场标出，线宽 1.5cm～1.8cm，总长度约50cm，颜色为黑色；曲线的前一部分是连续的，长约30cm；后一部分是两段总长
约20cm的间断线段，间断距离不大于1cm；沿连续曲线运动限定在200秒内完成，沿间断曲线运动限定在300秒内完成；
（3）其他。
4
5
1、物体的运动轨迹以画笔画出的痕迹为准，应尽量使物体运动
轨迹与预期轨迹吻合，同时尽量缩短运动时间；
2、若在某项测试中运动超过限定的时间，该项目不得分；
3、运动轨迹与预期轨迹之间的偏差超过4cm时，该项目不得
分；
4、在基本要求(3)、(4)和发挥部分(2)中，物体开始运动前，允许
手动将物体定位；开始运动后，不能再人为干预物体运动；
5、竞赛结束时，控制系统封存上交赛区组委会，测试用板(板上
含空白坐标纸) 测试时自带。
二、方案论证与选择
1.核心控制模块的选择
方案一：FPGA/CPLD方式。即用FPGA/CPLD完成键盘定义与识别、电机工作状态选择与切换、液晶电路的驱动与控制等功能。这种方案的优点在于系统结构紧凑、操作方便，而且可以使用的I/O口线很多；缺点是调试时需要接很多接线，过程繁琐，而且使用CPLD时，由于其内部没有ROM，对功能的实现有所限制。
方案二：单片机方式。即由单片机、电机驱动电路及电机等组成系统。使用单片机也可以完成键盘定义与识别、电机工作状选择与切换等功能，组成的系统规模较小，有一定灵活性，而且可以使用我们比较熟悉的单片机最小系统电路板，减少了工作量。该控制方式需要单片机具有较大的程序存储量，所以可选择存储量为8K的AT89S52单片机。
基于以上分析，拟选用方案二。
2.电机及其驱动模块的选择
电机驱动模块是本系统的执行机构，用于控制悬挂物体的运动。
方案1：采用普通小型直流电机。普通直流电机由于其自身结构的限制，控制精度很低，无法达到系统要求的指标，这里不予采用。
方案2：采用专用步进电机驱动器及与其配套的步进电机。用这种方案的控制精度、效率和可靠性都很高。
根据精度要求选择方案二。
3.黑线探测模块
方案一：采用多路阵列式光敏电阻组成的光电探测器。因为光敏电阻探测到黑线时，黑线上方的电阻值发生变化，经过电压比较器比较将信号送给单片机处理，从而控制物体做相应的动作。但由于光敏电阻对环境光的识别，容易受到外界环境光的影响。，
方案二：采用红外反射式探测，即用已调的红外线垂直射到板面，经反射后转换为电信号送入单片机处理。由于使用的是红外线，不受外界自然光的影响，循迹效果好。
基于上面的讨论，选用了抗干扰能力强的方案二。
4.显示方案的选择
方案一：采用LED数码管显示器。LED 数码管亮度高，醒目，但是其电路复杂，显示信息量较小，且动态扫描需要占用大量单片机时间，无法做到实时显示。
方案二：采用汉字LCD液晶显示器。LCD有明显的优点：微功耗、尺寸小，超薄轻巧、显示信息量大、字迹清晰、美观、视觉舒适。
本设计中采用1602字符型LCM。1602字符型LCM克服了LED 数码管的缺点，具有显示容量大、占用单片机口线少、节省单片机时间、功耗低等优点，完全符合本系统要求。
5.位置传感模块位置传感模块用于实现"显示画笔位置"的功能。对于这个模块可以有硬件和软件两类解决方案。方案1：在物体上安装水平和垂直方向的两只激光笔，在板边缘每条坐标线旁边安装一光电传感器，物体坐标所在处的传感器接收到激光笔，即可确定物体位置。可见本方案共需要180个光电传感器，造成此方案几乎不可实现。方案2：采用软件的方法确定物体位置。单片机控制物体从某个已知的坐标位置出发，并且记录步进电机的每一次移动情况，就
可以通过一定的算法计算出物体的位置。这种方案没有位置传感器，精度较低，但是系统简单。避免了硬件方案过于复杂的缺点。
本设计使用方案2。
6.键盘模块
本模块采用即插型按键，接在最小系统的P2.0—P2.7，采用了4×4的16点阵键盘。可以键入1—9的数字，即可以输入点的坐标值(X，Y),以及清除，确定，等功能按键。
三、系统具体设计实现
1、硬件电路的设计
（1）系统的总体设计方案
如图3-1所示采用AT89S52单片机作为运动物体的控制中心，进行数学计算、对光电传感器送来的信号进行处理来控制运动物体的运行方向、计算运行物体的坐标位置、LCD数据显示、键盘控制等。
图3-1系统方框图
（2）黑线检测模块电路
黑线检测模块电路图3-2所示。当红外线反射式光电传感器ST178位于黑线之上时，光电开关输出高电平；反之，输出低电平。光电传感器输出电平后接反相器74LS04以稳定电平和增大驱动能力。本设计采用8个红外传感器实现对黑线的检测，通过并口转串口芯片74LS165将数据串行传送到单片机。
图3-2 黑线检测模块电路
（3）键盘电路
本设计采用4x4矩阵键盘实现数字的输入和功能的选择，键盘接到AT89S52单片机的P2口，通过单片机对键盘的行列扫描实现按键的识别。键盘电路如图3-3所示：
图3-3 4x4键盘电路
对应的按键码如下：
7 8 9 /
4 5 6 /
1 2 3 /
清除0 确认/
（4）单片机电源电路
单片机控制电路、红外传感器模块电路和液晶显示模块均采用+5V供电，采用集成稳压芯片7805来实现，电路图如图3-4所示。
图3-4单片机电源电路
（5）步进电机驱动电路
本设计采用57BYG007-4型步进电机和专用高细分步进电机驱动器SM-60作为动力装置。57BYG007-4型步进电机为四相混合式步进电机，由于实验室现有电机驱动器为两相的，固步进电机作两相使用，步距脚为1.8度，通过步进电机驱动器SM-60细分实现步距脚0.9度。
电机驱动器SM-60接口如下：
☆GND端为外接直流电源，直流电压为12v☆ A+，A-端为电机A 相，B+，B-端为电机B相。
☆ +COM端为光电隔离电源公共端，接单片机供电电源为+5V，☆ CP端为脉冲信号，下降沿有效。
☆ DIR端为方向控制信号，电平高低决定电机运行方向。
☆ FREE端为驱动器使能，高电平或悬空电机可运行。低电平驱动器无电流输出，电机处于自由状态。
2、软件及算法设计
（1）物体位置的计算
图 3-5 物体位置示意图
坐标点参数的计算
将画笔所在的位置设定为整个物体的位置。如图3-5
设定物体位置的初值坐标为（X,Y）
L1=
L2=
设电机A 的步进为a cm, 电机B的步进为b cm，物体高度为
h cm。
如图8为物体在画板某一位置，则有：
解得X轴点位置和h为
则Y轴点位置
Y=115-h
控制物体从一点到另一点的实现就是当X、Y已知条件，求电机的步进过程。由图8 解得：
解得
（cm）
（cm）
由此，利用软件实现以上算法来分别控制两个步进电机的步进a，b，这样就可以向控制系统输入起点坐标和终点坐标让物体在画板置任意行走。
（2）直线算法：
目前画直线的算法也算是有很多，比如：逐点比较直线插补，脉冲增量插补和数据采集插补，本设计根据实际所学知识，选择了逐点比较直线插补法,具体如下：
逐点比较法的基本原理是，在刀具按要求轨迹运动加工零件
轮廓的过程中，不断比较刀具与被加工零件轮廓之间的相对位置，并根据比较结果决定下一步的进给方向，使刀具向减小偏差的方向进给。
图3-6 第一象限直线
如图3-6所示，设直线的起点为坐标原点，终点坐标为A （e x ,e y ），点m (m x ,m y )为加工点（动点）。定义偏差公式为
m m e m e
F y x x y =-。
若m F =0，表明点m 在OA 直线段上；若m F >0，表明点m 在OA 直线段上方，即点m ’ 处；若m F <0, 表明点m 在OA 直线段下方，即点m ’’处。由此可得第一象限直线逐点比较法插补的原理是：从直线的起点出发，当m F ≥0时，沿+x 轴方向走一步；当m F <0时，沿+y 轴方向走一步；当两方向所走的步数与终点坐标（e x ,e y ）相等时，发出终点到信号，停止插补。
可以将上面所定义的偏差公式进一步简化，推导出偏差的递推公式。
① 当
m F ≥0时，沿+x 轴方向进给一步，
111(1)m m e m e m e m e m e
F y x x y y x x y F y +++=-=-+=-
（1）
②当m F <0时，沿+y 轴方向进给一步，
111(1)m m e m e m e m e m e
F y x x y y x x y F x +++=-=+-=+
（2）
式（1）和式（2）是简化后偏差的计算公式，在公式中只有一次加法或减法运算，新加工点的偏差都可由前一点偏差和终点坐标相加或相减得到。
本体设计中采用以上原理，不过对于非原点开始的直线，采用起点坐标归零思想，结果也证明了改思路的可行性。 （3）画圆算法：
画圆算法采用圆弧插补法。圆弧插补法也是在绘图系统中常用的一种方法，它和直线插补法原理相同，也是逐点比较算法。 若 F=0，表明加工点在圆弧上； F ＞0，表明加工点在圆弧外； F ＜0，表明加工点在圆弧内。
若 F≥0，为逼近圆弧，下一步向-X 轴进给一步，并计算出新的偏差值；
F ＜0，为逼近圆弧，下一步向+Y 轴进给一步，并计算出新的偏差值。
各象限插补公式如下
在实际操作中，可以以圆心为假设的坐标原点，再根据上面的原理设计算法。
（4）循迹黑线的探测及循迹算法
在以画笔为中心，半径20毫米的圆周上安装了8个反射式红外对管作为轨迹探测传感器，安装方式如图3所示。
图3-7 轨迹探测传感器安装方式图3-8 方向调整示意图 根据图3-7安装方式及安装半径，只要系统的采样频率足够高，轨迹是无法脱离探测范围的。但由于使用了8个传感器，不同传感器信号间的组合太多，使用一般穷举办法难以实现循迹控制，因此自己设计了一套循迹算法。
如图3-8，定义了物体循迹时运动的8个方向，图中黑箭头（1号方向上）表示物体当前的循迹方向。循迹时，使用变量Direct 表示当前物体运动方向，物体每次运动时先按当前方向向前步进一段固定的距离，然后检测采样传感器信号并调整Direct ，再沿新的Direct 方向步进。由于所给的曲线是连续的，所以每次调整Direct 只能是＋1或－1。如图3-8所示，Direct 在需向左偏时则Direct 加1，需向右偏则减1，继续前进则保持不变。由于只有8个运动方向，所以对Direct 的运算需在模8的范围内（0～7）进行。
现在考虑如何决定左偏或右偏的问题，使用上述调整办法只需要根据Direct 的前后方向及左右方向的四个信号对Direct 调整即可。如图4中仅需根据1、3、5、7方向的信号对Direct 调整。由于每个方向上±1和保持不变的传感器信号是一定的，故对8
个方
2
+ 1
向上的调整策略用一个静态数组的形式保存起来，调整时直接查表即可，方便编程。这种循迹算法大大地减少了循迹运动的调试时间，为整个作品成功的完成打下了基础。
当每次步进的距离较小时，若在Direct方向的前、左、右三处的传感器同时发现是白纸，则表明传感器探测到了曲线的间断部分或尽头，此时应根据前几次（2～3次）Direct的平均值作为探索方向，再向前步进2～3步，保证循迹的正确停止。在取平均值时，需对7à0和0à7的转变作特殊处理，否则可能出错。
实践证明，按照上面的办法循迹迅速稳定，并且不会受交叉线的影响。由于轨迹线有一定宽度，实际的轨迹不可能转折得十分迅速，当步进距离较小时，甚至可以完成锐角的循迹。本系统使用的步进距离是5毫米，效果很好。
（5）系统主程序流程框图
图3-9系统主程序流程框图
四、系统测试
1．测试仪器
DT9205A型数字万用表；
秒表、卷尺；
+12V直流稳压电源。
2．测量结果
(1)直线测试
次数设定起点坐标设定终点坐
实际坐标误差用时
标
1 (0,0) (50,50) (50.2,51.3) 2cm 75s
2 (0,0) (80,99) (80.1,100.5) 1.5cm 134s (2)画圆测试
次数圆心坐标半径最大误差用时
1 (25,25) 25 1cm 130s
2
(3)循迹测试
连续线段线长间断线段长度
60cm 46cm
用时28.1s 24.3s
3．误差分析及改进措施
（1）坐标转换的误差。(X,Y)坐标向(L,R)坐标转换时使用几何分析的方法，但为了处理方便，将悬挂滑轮视为一点，没有考虑其半径。本作品以减小其半径的办法降低误差。同时，进行坐标变换时，单片机在计算精度上也会引进误差，由于使用浮点运算，该误差不大。
（2）笔尖和悬挂点不在同一平面引入误差，应尽量使三点处于与地板平行的平面以减小误差。
（3）步进电机的步进脉冲个数和步进线距离之间的折算误差。作品使用了直接测量一段距离和步进个数再求平均值的办法降低误差。
（4）牵引线引入的误差，包括拉伸误差和由松弛产生的误差。改进措施是使用变形系数小的牵引线和增加悬挂物体的重
量。
（5）绕线产生的误差。解决办法是根据力学分析采用机械的办法保证绕线不重叠，并且使用半径小的牵引线使绕线在横向延伸的距离减少，从而减少误差。
（6）读数误差。初始定位时需提供物体坐标，测量结果需人为读数，这会引入误差。
五、结论
本设计以AT89S52单片机为核心，利用软件编程，实现了定点直线运动，圆形轨迹运动，间断黑线循迹以及坐标的实时显示。测试结果表明，本设计很好地完成了题目基本部分和发挥部分的全部要求，速度快、精度高。整个系统从软件到硬件都体现优良简约的风格。主要有以下几个优点：
(1) 采用步进电机及专用细分驱动器，悬绳收放控制较精确；
(2) 程序算法优良，易于误差处理和提高精确度；
(3) LCD液晶显示，界面友好。
六、参考文献
1、王琼.单片机原理及应用.合肥工业大学出版社
2、求是科技.单片机典型模块设计实例导航.人民邮电出版社
3、高吉祥.全国大学生电子设计竞赛培训教程 - 数字系统与自动控
制系统设计.电子工业出版社
附录一电路原理图
1、控制部分电路图：
2、循迹模块电路图：
附录二源代码
/********************************************************* **********/
#include
#include
#include
#include
#define uchar unsigned char //无符号字符类型定义
#define uint unsigned int //无符号整数类型定义
/********************************************************* *********/
//步进电机驱动器引脚连接定义
sbit Motor_Left_CP =P1^0; //左步进电机脉冲
sbit Motor_Left_DIR=P1^1; //左步进电机方向控制端
sbit Motor_Right_CP =P1^2; //右步进电机脉冲
sbit Motor_Right_DIR=P1^3; //右步进电机方向控制端
sbit Motor_FREE =P1^4; //电机使能端(高电平有效，低电平是电机处于自由状态)
sbit SHLD = P1^5;
sbit S_clk = P1^6;
sbit S_data = P1^7;
sbit jiesu=P3^6;
/**************************************************/
#define pai 3.141592 //圆周率
#define a 15 //80cm x 100cm场地到两电机连线的垂直距离(厘米)
#define b 15 //80cm x 100cm场地到边线(顶端滑轮和电机的连线)的垂直距离(厘米)
#define r 0.8276 //滑轮半径(厘米)
#define stepz 0.0122 //左步进电机每步弧长（厘米）
#define stepy 0.0122 //右进步点击每步弧长（厘米）
#define step 0.0125 //步进电机每步弧长（厘米）
#define radius 25 //圆周半径长度
#define Motor_FREE 1
/**************************************************/ //LCD1602液晶模块引脚连接定义
#define LCD_Data P0 //1602的8位数据线连接到P0口
sbit RS=P3^5; //1602的数据/命令选择端RS连接到P1.0 sbit RW=P3^4; //1602的读/写选择端连接到P1.1
sbit EN=P3^3; //1602的使能信号引脚连接到P1.2
/**************************************************/ uchar code kaiji0[16]={">>> WELCOME! <<<"};
uchar code kaiji1[16]={"LOADDOWNING....."};
uchar code table0[16]={"1.Line 2 Rectan"};
uchar code table1[16]={"3.Circu 4.Follow"};
uchar code table3[16]={" Draw a Line "};
uchar code table4[16]={"Draw Circularity"};
uchar code table5[16]={"Follow the Line "};
uchar code table6[16]={"( , );( , ) "};
uchar code table7[16]={"( , ); r= cm "};
uchar code table8[16]={"( cm, cm) "};
uchar code table9[16]={" ENTER to Begin "};
uchar code table10[16]={"Executing .... x"};
uchar code table11[16]={"Rectan perform. "};
uchar code table12[16]={"(25,25)-(50,25)"};
uchar code table13[16]={"(50,50)-(25,50)"};
uchar code table14[16]={"have completed!!"};
uchar code wrong[16]={"Wrong Coordinate"};
uchar code agian[16]={"Input Agian ? "};
uchar code number[10]={"0123456789"};
/**************************************************/
int x0,y0,x1,y1;
/********************************************************* **********/
//函数声明
void Delay_1ms(int time); //延时1ms*time
void LCD1602_Busy_Check(void); //LCD1602忙检查函数
void Write_LCD1602(uchar udata,bit command); //LCD1602写数据和写指令函数
void Write_Byte_Locate(uchar x,uchar y,uchar udata); //把数据显示在LCD1602的指定位置
void Init_LCD1602(); //LCD1602初始化函数
uchar Keyboard_Scan(void); //键盘扫描函数，返回键盘扫描码
uchar Scan_Code_Transform(uchar scancode); //键码识别函数
//void Motot_ld(int );
void Motor_Left_Step(bit Dir); //左电机转动一步，Dir=0时反转(顺时针),即松开线；Dir=1时正转(逆时针)，即收紧线
void Motor_Right_Step(bit Dir);//右电机转动一步，Dir=0时反转(顺时针),即收紧线；Dir=1时正转(逆时针)，即松开线
void Draw_Circular(int x,int y); // 画圆函数
void currentdisp(int line,int x,int y);//当前显示
void linedisp(int,int,int,int,int); //当前直线点显示
void display(uchar table[16],bit line);//提示显示
void line(int,int,int,int); //画直线函数
void Draw_line();
//void buchang(float,float,float,float);//确定左右电机移动的步数
void Returndata();//读取对光二极管的值
void follow();//循迹函数
void zouxiang(int);//循迹电机驱动函数
/********************************************************* **********/
//延时函数，延时时间=1ms*time(晶振12MHz)
void Delay_1ms(int time)
{
uchar i,j;
do{
for(i=0;i<15;i++)
for(j=0;j<20;j++);
}while((time--)!=0);
}
/********************************************************* **********/
/**********************************LCD1602液晶操作函数部分**********/
//LCD1602液晶检查忙函数
void LCD1602_Busy_Check(void)
{
EN=0;
RW=1;
RS=0;
EN=1;
while(LCD_Data&&0x80==1);
EN=0;
Delay_1ms(1);
}
/**************************************************/
//LCD1602写数据和写指令函数
//把写数据和指令二个合在一起,用一个变量command来判断
void Write_LCD1602(uchar udata,bit command)
{
LCD1602_Busy_Check(); //忙检查
RS=command; //command=0时写入指令，command=1时写入数据
RW=0; //把LCD设置成写状态
EN=1; //E＝高脉冲，把数据/指令写入
LCD_Data=udata;
EN=0;
}
/**************************************************/
//把数据显示在LCD1602的指定位置
//x,y是坐标,udata是需要显示的数据
//x不能大于15，每行最多显示16字符
//y不能大于1，最多显示2行
void Write_Byte_Locate(uchar x,uchar y,uchar udata)
{
if(y){x+=0x40;}//判断显示哪行，显示第二行LCD存储区加40H x+=0x80; //如果没有加0X40则显示第一行
Write_LCD1602(x,0); //写指令
Write_LCD1602(udata,1);//写显示数据
}
/**************************************************/
//LCD1602初始化函数
void Init_LCD1602()
{
Write_LCD1602(0x38,0); //显示模式设置
Delay_1ms(20);
Write_LCD1602(0x01,0);//清除屏幕
Write_LCD1602(0x06,0);//显示光标移动设置
Write_LCD1602(0x0c,0);//开显示
}
/********************************************************* **********/
/*******************键盘扫描和键码识别函数部分
**********************/
//键盘扫描函数，返回键盘扫描码
//P2.0~P2.3输出，P2.4~P2.7输入
uchar Keyboard_Scan(void)
{
uchar scancode,tmpcode;
P2=0xf0;
while(P2==0xf0); //等待有键按下
Delay_1ms(20); //延时10ms去抖动
if(P2!=0xf0)
{ scancode=0xfe; //逐行扫描
while(scancode!=0xef) //还没有扫描完4行
{
P2=scancode;
if((P2&0xf0)!=0xf0) //本列有键按下
{
tmpcode=(P2&0xf0)|(scancode&0x0f);
安全性 □对信息系统安全性的威胁 任一系统，不管它是手工的还是采用计算机的，都有其弱点。所以不但在信息系统这一级而且在计算中心这一级(如果适用，也包括远程设备)都要审定并提出安全性的问题。靠识别系统的弱点来减少侵犯安全性的危险，以及采取必要的预防措施来提供满意的安全水平，这是用户和信息服务管理部门可做得到的。 管理部门应该特别努力地去发现那些由计算机罪犯对计算中心和信息系统的安全所造成的威胁。白领阶层的犯罪行为是客观存在的，而且存在于某些最不可能被发觉的地方。这是老练的罪犯所从事的需要专门技术的犯罪行为，而且这种犯罪行为之多比我们想象的还要普遍。 多数公司所存在的犯罪行为是从来不会被发觉的。关于利用计算机进行犯罪的任何统计资料仅仅反映了那些公开报道的犯罪行为。系统开发审查、工作审查和应用审查都能用来使这种威胁减到最小。 □计算中心的安全性 计算中心在下列方面存在弱点： 1.硬件。如果硬件失效，则系统也就失效。硬件出现一定的故障是无法避免的，但是预防性维护和提供物质上的安全预防措施，来防止未经批准人员使用机器可使这种硬件失效的威胁减到最小。 2.软件。软件能够被修改，因而可能损害公司的利益。严密地控制软件和软件资料将减少任何越权修改软件的可能性。但是，信息服务管理人员必须认识到由内部工作人员进行修改软件的可能性。银行的程序员可能通过修改程序，从自己的帐户中取款时漏记帐或者把别的帐户中的少量存款存到自己的帐户上，这已经是众所周知的了。其它行业里的另外一些大胆的程序员同样会挖空心思去作案。 3.文件和数据库。公司数据库是信息资源管理的原始材料。在某些情况下，这些文件和数据库可以说是公司的命根子。例如，有多少公司能经受得起丢失他们的收帐文件呢?大多数机构都具有后备措施，这些后备措施可以保证，如果正在工作的公司数据库被破坏，则能重新激活该数据库，使其继续工作。某些文件具有一定的价值并能出售。例如，政治运动的损助者名单被认为是有价值的，所以它可能被偷走，而且以后还能被出售。 4.数据通信。只要存在数据通信网络，就会对信息系统的安全性造成威胁。有知识的罪犯可能从远处接通系统，并为个人的利益使用该系统。偷用一个精心设计的系统不是件容易的事，但存在这种可能性。目前已发现许多罪犯利用数据通信设备的系统去作案。 5.人员。用户和信息服务管理人员同样要更加注意那些租用灵敏的信息系统工作的人。某个非常无能的人也能像一个本来不诚实的人一样破坏系统。 □信息系统的安全性 信息系统的安全性可分为物质安全和逻辑安全。物质安全指的是硬件、设施、磁带、以及其它能够被利用、被盗窃或者可能被破坏的东西的安全。逻辑安全是嵌入在软件内部的。一旦有人使用系统，该软件只允许对系统进行特许存取和特许处理。 物质安全是通过门上加锁、采用防火保险箱、出入标记、警报系统以及其它的普通安全设备就能达到的。而作为联机系统的逻辑安全主要靠“口令”和核准代码来实现的。终端用户可以使用全局口令，该口令允许利用几个信息系统及其相应的数据库；终端用户也可使用只利用一个子系统或部分数据库的口令。 □安全分析过程
湖南科技大学测控技术与仪器专业专业综合实验报告 姓名 学号 成绩 湖南科技大学机电工程学院 二0—三年 ^一月 ^一日目录 一、液压泵站综合控制实验 3 （一）实验目的 3 （二）实验内容 3 二、液压实验台PLC控制实验 4 （一）实验目的 4 （二）实验内容 4 —振动测试与故障诊断综合实验（ 一） 一）实验目的 5 二）实验内容 5 四．振动测试与故障诊断综合实验（二）（一）实验目的 6 （二）实验内容 6 五．基于虚拟仪器的自动控制原理综合实验（一）实验目的7 （二）实验内容7 六．基于虚拟仪器的传感器综合实验8 （一）实验目的8 （二）实验内容8 七．地震仪器综合设计9 （一）实验目的9 （二）实验内容9 八．电法仪器综合设计10 （一）实验目的10 （二）实验内容10 九、实验心得11 一、液压泵站综合控制实验 （一）实验目的 了解液压控制的装置，熟悉PLC编程，并且了解 置的原理并且用于实践生活中去。（二）实验内容 此实验是液压的测量实验用PLC处理器控制来实现，液压PLC综合控制实验室是我公 司根据高校机电一体化对气、电、液控制的教学大纲要求，在我公司专利产品YY-18透明 液压传动演示系统的基础上，综合了我公司气动PLC与液压PLC控制实验设备的优点，采 用了开放型综合实验台结构，广泛征求专家教授与老师的意见，经不断创新改进研制而成的。是目前集气动控制技术、液压传动控制技术以及PLC可编程序控制器控制技术于一体 的理想的综合性实验设备。实验时，它们可以相互辅成，交叉控制。可以让学生直观、感性地对比、了解气、电、液各自具有的特点、特色、及优缺点等。 信号采集电路原理设计： （1）前置放大电路要求有阻抗匹配设计（前置放大器采用集成运放OP07、 采用电压负反馈设计、增益为10、50 两档手动设计） （2）主放大器采用级联组合程控放大、增益动态范围为10 至1500 倍之内。 （增益程档位要求有30 至40 梯度之内，具体每档增益值不做具体要求但要求梯度 增益呈线性） （3）主放大器末端输出值（Up-p）设计为5v，如有溢出则在设计说明中明。 PLC控制在工业领域的发展。理解液压装
运动控制系统实验报告 专业班级 学号 姓名 学院名称 运动控制仿真实验报告 一、实验内容与要求 1.单闭环转速负反馈 2.转速电流双闭环负反馈
3.晶闸管相控整流双闭环直流调速系统仿真模型搭建 具体要求：针对1 2 （1）仿真各环节参数 （2）仿真模型的建立 （3）仿真结果，分为空载还是负载，有无扰动 （4）仿真结果分析 二、Simulink 环境下的仿真 1.单闭环转速负反馈 1.1转速负反馈闭环调速系统仿真各环节参数 直流电动机：额定电压N U =220V ，额定电流dN I =55A ，额定N n =1000r/min ，电动机电动 势系数e C =0.192V ·min/r 。 假定晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数s K =44，滞后时间常数 s T =0.00167s 。 电枢回路总电阻R=1.0Ω，电枢回路电磁时间常l T =0.00167s ，电力拖动统机电时间 常数m T =0.075s 。 转速反馈系数α=0.01V ·min/r 。 对应额定转速是的给定电压 n U =10V 。
1.2仿真模型的建立 图1-1单闭环转速负反馈直流调速系统的仿真模型 PI 调节器的值定为 =0.56， = 11.43。 图1-2单闭环转速负反馈直流调速系统加入扰动负载时的仿真模型 1.3仿真结果 p K 1
图1-3空载启动不加扰动转速和电流波形 图1-4空载启动加负载扰动转速和电流波形 1.4仿真结果分析 （1）空载启动无扰动：由空载启动不加扰动转速和电流波形可知，当 =0.56， = 11.43。系统转速有较大的超调量，但快速性较好的。空载启动电流的最大值有230A 左右，而额定电流 dN I =55A ，远远超过了电动机承受的最大电流。 （1）空载启动加负载扰动：由空载启动加负载扰动转速和电流波形可知，在空载启动1S 后加负载扰动，在1S 到1.5S 时间段，转速和电流有明显的下降，但系统马上进行了调节。 p K 1
题目一、悬挂运动控制系统 一、任务 设计一个电机控制系统，控制滑块竖板上运动。 在一个白色的底板上固定2个滑轮，2只电机（固定在板上）通过穿过滑轮的吊绳控制一个滑块在板上运动，运动范围为50cm×50cm。滑块的形状不限，质量大于100克。滑块上固定有浅色画笔，以便运动时能在板上画出运动轨迹。板上标有间距为1cm的浅色坐标线（不同于画笔颜色），左下角为直角坐标原点, 示意图1所示。 图1 电机控制系统 二、要求 1、基本要求： （1）控制系统能够通过键盘或其他方式任意设定坐标点参数； （2）控制滑块在50cm×50cm的范围内作自行设定的运动，运动轨迹长度不小于50cm，滑块在运动时能够在板上画出运动轨迹，限150秒内完成； （3）控制滑块作圆心可任意设定、直径为30cm的圆周运动，限200秒内完
成； （4）滑块从左下角坐标原点出发，在100秒内到达设定的一个坐标点(两点间直线距离不小于40cm)。 2、发挥部分 （1）能够显示滑块中画笔所在位置的坐标； （2）控制滑块沿板上标出的任意曲线运动(见示意图)，曲线在测试时现场标出，线宽1.5cm～1.8cm，总长度约50cm，颜色为黑色；曲线的前一部分是连续的，长约30cm；后一部分是两段总长约20cm的间断线段，间断距离不大于1cm；沿连续曲线运动限定在150秒内完成，沿间断曲线运动限定在300秒内完成；（3）控制滑块在板上绘出一个数字字符，如“2”、“3”、“5”“6”、“8”、“9”等，限定在300秒内完成； （4）其他。 三、评分标准 四、说明 （1）滑块的运动轨迹以画笔画出的痕迹为准，应尽量使滑块运动轨迹与预期轨迹吻合，同时尽量缩短运动时间； （2）若在某项测试中运动超过限定的时间，该项目不得分； （3）运动轨迹与预期轨迹之间的偏差超过4cm时，该项目不得分； （4）在基本要求(3)、(4)和发挥部分(2)、（3）中，滑块开始运动前，允许手动将滑块定位；开始运动后，不能再人为干预滑块运动。
传感器综合实验报告( 2012-2013年度第二学期) 名称：传感器综合实验报告 题目: 利用传感器测量重物质量院系：自动化系 班级：测控1201 班 小组成员：加桑扎西，黄承德 学生：加桑扎西 指导教师：仝卫国 实验周数：1周 成绩：
日期：2015 年7 月12日
传感器综合实验报告 一、实验目的 1、了解各种传感器的工作原理与工作特性。 2、掌握多种传感器应用于电子称的原理。 3、根据不同传感器的特性，选择不同的传感器测给定物体的重量。 4、能根据原理特性分析结果，加深对传感器的认识与应用。 5、测量精度要求达到1%。 二、实验设备、器材 1、金属箔式应变片传感器用到的设备： 直流稳压电源、双平行梁、测微器、金属箔式应变片、标准电阻、差动放大器、直流数字电压表。 2、电容式传感器用到的设备： 电容传感器、电容变换器、差动放大器、低通滤波器、电压表、示波器。 3、电涡流式传感器用到的设备： 电涡流式传感器、测微器、铝测片、铁测片、铜测片、电压表、示波器。 三、传感器工作原理 1、电容式传感器的工作原理： 电容器的电容量C是的函数，当被测量变化使S、d或 任意一个参数发生变化时，电容量也随之而变，从而可实现由被测量到电容量的转换。电容式传感器的工作原理就是建立在上述关系上的，若保持两个参数不变，仅改变另一参数，
就可以把该参数的变化转换为电容量的变化，通过测量电路再转换为电量输出。 差动平行变面积式传感器是由两组定片和一组动片组成。当安装于振动台上的动片上、下改变位置，与两组静片之间的相对面积发生变化，极间电容也发生相应变化，成为差动电容。如将上层定片与动片形成的电容定为C X1，下层定片与动片形成的电容定为C X2，当将C X1和C X2接入双T型桥路作为相邻两臂时，桥路的输出电压与电容量的变化有关，即与振动台的位移有关。依据该原理，在振动台上加上砝码可测定重量与桥路输出电压的对应关系，称未知重量物体时只要测得桥路的输出电压即可得出该重物的重量。 2、电涡流式传感器的工作原理： 电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，与其平行的金属片上感应产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z，而涡流的大小与金属涡流片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关。当平面线圈、被测体（涡流片）、激励源已确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与X距离有关。将阻抗变化经涡流变换器变换成电压V输出，则输出电压是距离X的单值函数。依据该原理可制成电涡流式传感器电子称。3、金属箔式应变片传感器工作原理： 应变片应用于测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。 实验中，通过旋转测微器可使双平梁的自由端上、下移动，从而使应变片的受力情况不同，将应变片接于电桥中即可使双平衡的位移转换为电压输出。电桥的四个桥臂电阻R1、R2、R3、R4，电阻的相对变化率分别为△R1／R1、△
《运动控制系统》课程设计报告 时间2014.10 _ 学院自动化 _ 专业班级自1103 _ 姓名曹俊博__ 学号 指导教师潘月斗 ___ 成绩 _______
摘要 本课程设计从直流电动机原理入手，建立V-M双闭环直流调速系统，设计双闭环直流调速系统的ACR和ASR结构，其中主回路采用晶闸管三相桥式全控整流电路供电，触发器采用KJ004触发电路，系统无静差；符合电流超调量σi≤5%；空载启动到额定转速超调量σn≤10%。并详细分析系统各部分原理及其静态和动态性能，且利用Simulink对系统进行各种参数给定下的仿真。 关键词：双闭环；直流调速；无静差；仿真 Abstract This course is designed from DC motor, establish the principles of V-M double closed loop DC speed control system design, the double closed loop dc speed control system and the structure, including ACR ASR the main loop thyristor three-phase bridge type all control the power supply and trigger the rectifier circuit KJ004 trigger circuit, the system without the static poor; Accord with current overshoots sigma I 5% or less; No-load start to the rated speed overshoot sigma n 10% or less. And detailed analysis of the system principle and the static and dynamic performance, and the system of simulink to various parameters set simulation. Key Words：double closed loop；DC speed control system；without the static poor；simulation
单轴电机运动控制实验报告范文 实验一晶闸管直流调速系统电流-转速调节器调试 一．实验目的 1．熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。2．掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。 二．实验内容 1．调节器的调试 三．实验设备及仪器 1．教学实验台主控制屏。2．MEL―11组件3．MCL―18组件4．双踪示波器5．万用表 四．实验方法 1．速度调节器（ASR）的调试 按图1-5接线，DZS(零速封锁器)的扭子开关扳向“解除”。 （1）调整输出正、负限幅值“5”、“6”端接可调电容，使ASR调节器为PI 调节器，加入一定的输入电压（由MCL―18的给定提供，以下同），调整正、负限幅电位器RP1、RP2，使输出正负值等于5V。 （2）测定输入输出特性将反馈网络中的电容短接（“5”、“6”端短接），使ASR调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画 图1-5 速度调节器和电流调节器的调试接线图
出曲线。 （3）观察PI特性 拆除“5”、“6”端短接线，突加给定电压(0.1V)，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。反馈电容由外接电容箱改变数值。 2．电流调节器（ACR）的调试按图1-5接线。 （1）调整输出正,负限幅值 “9”、“10”端接可调电容，使调节器为PI调节器，加入一定的输入电压，调整正，负限幅电位器，使输出正负最大值等于5V。 （2）测定输入输出特性 将反馈网络中的电容短接（“9”、“10”端短接），使调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。 （3）观察PI特性 拆除“9”、“10”端短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。反馈电容由外接电容箱改变数值。 一．实验目的 1．了解双闭环不可逆直流调速系统的原理，组成及各主要单元部件的原理。2．熟悉电力电子及教学实验台主控制屏的结构及调试方法。3．熟悉MCL-18，MCL-33的结构及调试方法
悬挂运动控制系统（E题） 一、任务 设计一电机控制系统，控制物体在倾斜（仰角≤100度）的板上运动。 在一白色底板上固定两个滑轮，两只电机（固定在板上）通过穿过滑轮的吊绳控制一物体在板上运动，运动范围为80cm×100cm。物体的形状不限，质量大于100克。物体上固定有浅色画笔，以便运动时能在板上画出运动轨迹。板上标有间距为1cm的浅色坐标线（不同于画笔颜色），左下角为直角坐标原点, 示意图如下。 二、要求 1、基本要求： （1）控制系统能够通过键盘或其他方式任意设定坐标点参数； （2）控制物体在80cm×100cm的范围内作自行设定的运动，运动轨迹长度不小于100cm，物体在运动时能够在板上画出运动轨迹，限300秒内完成； （3）控制物体作圆心可任意设定、直径为50cm的圆周运动，限300秒内完成；
（4）物体从左下角坐标原点出发，在150秒内到达设定的一个坐标点(两点间直线距离不小于40cm)。 2、发挥部分 （1）能够显示物体中画笔所在位置的坐标； （2）控制物体沿板上标出的任意曲线运动(见示意图)，曲线在测试时现场标出，线宽 1.5cm～1.8cm，总长度约50cm，颜色为黑色；曲线的前一部分是连续的，长约 30cm；后一部分是两段总长约20cm的间断线段，间断距离不大于1cm；沿连 续曲线运动限定在200秒内完成，沿间断曲线运动限定在300秒内完成；（3）其他。 三、评分标准 四、说明 1、物体的运动轨迹以画笔画出的痕迹为准，应尽量使物体运动轨迹与预期轨迹吻合， 同时尽量缩短运动时间； 2、若在某项测试中运动超过限定的时间，该项目不得分； 3、运动轨迹与预期轨迹之间的偏差超过4cm时，该项目不得分； 4、在基本要求(3)、(4)和发挥部分(2)中，物体开始运动前，允许手动将物体定位；开 始运动后，不能再人为干预物体运动； 5、竞赛结束时，控制系统封存上交赛区组委会，测试用板(板上含空白坐标纸) 测试 时自带。
工业控制计算机实验报告 电气211 宋少杰 2120302078
实验一A/D、D/A 转换实验 一、实验目的 1.了解温控系统的组成。 2.了解NI 测量及自动化浏览器的使用并对数据采集卡进行设置。 3.了解Dasylab 软件的各项功能，并会简单的应用。 4.通过实验了解计算机是如何进行数据采集、控制的。 二、实验设备 微型计算机、NI USB 6008 数据采集卡、温度控制仪、温箱。 三、实验内容 1．了解温度控制系统的组成。 2．仔细观察老师对数据采集卡输入输出任务建立的过程及设置还有dasylab 基本功能 的演示。 3．仔细阅读dasylab 相关文档，了解其基本使用方法。 4．动手实践，打开范例，仔细揣摩，并独立完成数据采集卡输入输出任务的建立并建 立并运行虚拟的AD 及DA 系统，完成之后，按照自己的需要及兴趣搭建几个简单的系统运行。 四、温控系统的组成 计算机温度控制系统由温度控制仪与计算机、数据采集卡一起构成，被控对象为温箱, 温箱内装有电阻加热丝构成的电炉，还有模拟温度传感器A D590。 系统框图如图1-1 所示：
图 1-3 图 1-1系 统框图 五、温控仪基本工作原理 温度控制仪由信号转换电路、电压放大电路、可控硅移相触发器及可控硅加 热电路组成。 被控制的加热炉允许温度变化范围为 0～100℃.集成电路温度传感器 AD590(AD590 温 度传感器输出电流与绝对温度成正比关系,灵敏度为 1uA/K).将炉温的变化转换为电流的变化送入信号转换、电压放大电路.信号转换电路将 AD590 送来的电流信号转换为电压信号, 然后经精密运算放大器放大、滤波后变为 0～5V 的标准电压信号，一路送给炉温指示仪表, 直接显示炉温值。另一路送给微机接口电路供计算机采样.计算机通过插在计算机 U SB 总线 接口上的 N I USB 6008 12 位数据采集卡将传感器送来的 0～5V 测量信号转换成 0～FFFH 的12 位数字量信号,经与给定值比较,求出偏差值,然后对偏差值进行控制运算,得到控制温度 变化的输出量,再经过 N I USB 6008 将该数字输出量经 12 位 D /A 转换器变为 0～5V 的模拟电 压信号送入可控硅移相触发器,触发器输出相应控制角的触发 脉冲给可控硅,控制可控硅的 导通与关断,从而达到控制炉温的目的。 六、思考题 1.数据采集系统差分输入与单端输入有些什么区别？各有什么优缺点？ 答： 单端输入的输入信号均以共同的地线为基准.这种输入方法主要应用于输入信号电压较高(高于1 V),信号源到模拟输入硬件的导线较短(低于15 ft),且所有的输入信号共用一个基准地线.如果信号达不到这些标准,此时应该用差分输入。 对于差分输入,每一个输入信号都有自有的基准地线;由于共模噪声可以被导线所消除,从而减小了噪声误差.单端输入时, 是判断信号与 GND 的电压差. 差分输入时, 是判断两个信号线的电压差. 信号受干扰时, 差分的两线会同时受影响, 但电压差变化不大. (抗干扰性较佳) 而单端输入的一线变化时, GND 不变, 所以电压差变化较大(抗干扰性较差)。
自动控制系统实验报告 学号： 班级： 姓名: 老师：
一．运动控制系统实验 实验一.硬件电路的熟悉和控制原理复习巩固 实验目的：综合了解运动控制实验仪器机械结构、各部分硬件电路以及控制原理，复习巩固以前课堂知识，为下阶段实习打好基础。 实验内容：了解运动控制实验仪的几个基本电路： 单片机控制电路（键盘显示电路最小应用系统、步进电机控制电路、光槽位置检测电路） ISA运动接口卡原理（搞清楚译码电路原理和ISA总线原理） 步进电机驱动检测电路原理（高低压恒流斩波驱动电路原理、光槽位置检测电路）两轴运动十字工作台结构 步进电机驱动技术（掌握步进电机三相六拍、三相三拍驱动方法。） 微机接口技术、单片机原理及接口技术，数控轮廓插补原理，计算机高级语言硬件编程等知识。 实验结果： 步进电机驱动技术： 控制信号接口： （1）PUL：单脉冲控制方式时为脉冲控制信号，每当脉冲由低变高是电机走一步；双 脉冲控制方式时为正转脉冲信号。 （2）DIR：单脉冲控制方式时为方向控制信号，用于改变电机转向；双脉冲控制方式 时为反转脉冲信号。
（3）OPTO ：为PUL 、DIR 、ENA 的共阳极端口。 （4）ENA ：使能/禁止信号，高电平使能，低电平时驱动器不能工作，电机处于自由状 态。 电流设定： （1）工作电流设定： （2）静止电流设定： 静态电流可用SW4 拨码开关设定，off 表示静态电流设为动态电流的一半，on 表示静态电流与动态电流相同。一般用途中应将SW4 设成off ，使得电机和驱动器的发热减少，可靠性提高。脉冲串停止后约0.4 秒左右电流自动减至一半左右（实际值的60％），发热量理论上减至36％。 （3）细分设定： （4）步进电机的转速与脉冲频率的关系 电机转速v = 脉冲频率P * 电机固有步进角e / (360 * 细分数m) 逐点比较法的直线插补和圆弧插补： 一．直线插补原理： 如图所示的平面斜线AB ，以斜线起点A 的坐标为x0，y0，斜线AB 的终点坐标为(xe ，ye)，则此直线方程为： 00 00Y Ye X Xe Y Y X X --= -- 取判别函数F ＝(Y —Y0)(Xe —Xo)—(X-X0)(Ye —Y0)
2015年全国大学生电子设计竞赛 论文 X题：悬挂运动控制系统 2015年8月15日
悬挂运动控制系统（E题） 摘要 本设计使用AT89S52单片机作为悬挂运动控制系统的核心，硬件电路包含液晶显示和键盘处理模块，步进电机驱动模块，黑线循迹检测模块，数据传输模块等几部分。液晶显示屏负责显示系统状态和控制命令，调试时还可以方便的显示每个红外传感器的状态；键盘接收输入的控制指令；电机驱动采用脉宽调制技术，可灵活方便地控制两个步进电机；反射式红外传感器模块在循迹时检测引导黑线；数据传输模块上的AT89C2051单片机将红外传感器状态信息通过串行口传送至AT89S52控制核心，使之能根据程序算法驱动两个步进电机带动悬挂物按要求运动并同时显示各种状态数据。 关键词：步进电机，脉宽调制，红外传感器，循迹，算法 Abstract In this design,the control kernel of this hanging movement system is based on a MCU chip AT89S52.The hole hardware circuit is composed of the following modules:LCD display and keyboard module,step motors drive module,track detecting module and data transfer module.The LCD displays system status,command and also the status of infrared sensors when debugging.The keyboard receives user’s command.The motors drive module adopts PWM technology to control motors’ status flexibly and conveniently.The reflecting infrared sensors detect black lines when tracking.The AT89C2051 on the data transfer module transfers data to AT89S52 through UART so as to make motors work properly according to program algorithm and display status data needed. Keywords: step motor，PWM，infrared sensor，tracking，algorithm
测控电路实验报告 班级： 学号： 姓名：
实验一运算电路的仿真 一、实验目的 通过使用仿真软件和实验箱，学习并掌握各种运算电路的仿真，并且调试出各种电路的输入输出波形。 二、实验内容 1、积分电路 2 、微分电路 3 、运算放大器积分电路 R1=16K，C1=100nF 4 、运算放大器微分电路 R1=16K， C1=100nF 5、反相加法器 6 、同相加法器 7、减法器电路
三、实验结果 1、积分电路 2、微分电路 3、运算放大器积分电路 4、运算放大器微分电路
5、反向加法器 6、同向加法器 7、减法器电路
实验二A/D 、D/A 转换实验 一、实验目的 1、掌握D/A和A/D转换器的基本工作原理和基本结构； 2、掌握大规模集成D/A和A/D转换器的功能及其典型应用。 二、实验内容 1、A/D转换实验 2、D/A转换实验 图1 所示电路是4 位数字—模拟转换电路。它可将4 位二进制数字信号转换为模拟信号。 R f=26kΩ，R=4kΩ，求当[u1u2u3u4]=[1110]和[u1u2u3u4]=[0010]时，输出电压u0。 三、实验结果 1、A/D转换实验
2、D/A转换实验 被选模拟通道输入 模拟 量 地址输出数字量 IN V1(V) A2A1 A0D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 十进制IN0 4.5 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 115 IN1 4.0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 102 IN2 3.5 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 89 IN3 3.0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 76 IN4 2.5 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 63 IN5 2.0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 51 IN6 1.5 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 38 IN7 1.0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 25
基于 PLC 的两轴运动控制系统设计 学生姓名：张坤森 学号：2014062038 指导教师;彭宽栋 专业：机电一体化 杭州科技职业技术学院 摘要：以可编程控制器 PLC 作为运动控制系统的核心，步进电机作为运动控制系统的执行机构，设计了基于 PLC 的两轴运动控制系统；通过 PLC 高速脉冲口输出高速脉冲，实现了单轴运动或者两轴运动；采用触摸屏作为操作面板，建立了友好的人机交互界面。 关键词：机械制造自动化； PLC；步进电机；运动控制 0 前言 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。步进电机开环控制结构简单，可靠性高，价格低。但当起动频率太高或者负载太大，步进电机极易失步。而步进电机闭环控制可以克服以上缺点，提高系统精度和稳定性。在闭环控制系统中，采用增量式编码器作为反馈装置。而 PLC 作为一种工业计算机，具有逻辑控制、步进控制、数据处理、存储功能、自诊断功能、通信联网等功能，而且具有较高的可靠性、较强的抗干扰性、较好的通用性等优点。所以，使用 PLC 控制步进电机，构建两轴运动控制系统，具有重要意义。 1 系统组成 本文所实现的示教与再现功能系统组成框图如图1所示。采用西门
子 S 7-200系列的 C P U226 D C/D C /D CP L C作为主控制器。该 C P U具有 4个最高 20k H z的正交高速脉冲计数器 ,能够对输入的正交编码脉冲信号进行 4分频 [ 5] ; 2个最高 20k Hz 的高速脉冲输出 ;24个输入点和 16个输出点 ; 其布尔型指令执行时间只有 0. 22μ s [ 6] 。 2 系统总体设计 该运动控制系统由触摸屏、 PLC、步进电机驱动器、步进电机、限位开关、急停开关、编码器等组成。操作者通过触摸屏端操作，向PLC 发出控制指令，PLC 根据控制指令和内部梯形图控制相应步进电机动作，步进电机将带动相应的进给轴动作，同时，PLC 将采集与步进电机相连的编码器产生的反馈信号，并将反馈信号返回给触摸屏，以完成整个系统的反馈环节。此外，外部限位开关用于限定运动系统的极限位置，急停开关用于发生突发状况时，立即停止机器，防止伤害或者损失扩大。系统总体设计框图如图 1
运动控制系统实验报 告 姓名刘炜原 学号 201303080414
实验一 晶闸管直流调速系统电流 -转速调节器调试 一. 实验目的 1 ?熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。 2?掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。 三. 实验设备及仪器 1?教学实验台主控制屏。 2. ME —11 组件 3. MC —18 组件 4. 双踪示波器 5. 万用表 四. 实验方法 1. 速度调节器（ASR 的调试 按图1-5接线，DZS （零速封锁 器）的扭子 开关扳向“解除”。 （1） 调整输出正、负限幅值 “ 5”、“ 6”端 接可调电容， 使ASR 调节器为PI 调节器，加入 一定的输入电压（由MC —18的给 定提供，以下同），调整正、负限 幅电位器RR 、 RP ,使输出正负值 等于：5V 。 （2） 测定输入输出特性 将反馈网络中的电容短接 （“ 5”、“6 ”端短接），使 ASR 调节器为P 调节器，向调节器输入 端逐渐加入正负电压，测出相应的 输出电压，直至输出限幅值，并画 出曲线。 (3) 观察PI 特性 拆除“ 5”、“6”端短接线，突加 二.实验内容 1?调节器的调试 C B RF 4 2 HP1 RP2 6 4 2 3 1 NMCL-31A 可调电容，位于 NMCL-18的下部 封锁 -S 2 反 号 Q 9 ASR （ ??） DZS （零速封锁 解除 ACR 电就声书器） 11 12 图1-5速度调节器和电流调节器的调试接线图
给定电压(_0.1V)，用慢扫描示波器观察输出电压的 变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。反馈电容由外接电容 箱改变数值。 2.电流调节器(ACR的调试 按图1-5接线。 (1)调整输出正，负限幅值 “9”、“10”端接可调电容，使调节器为PI调节器，加入一定的输入电压，调整正，负限幅电位器，使输出正负最大值等于_5V。 (2)测定输入输出特性 将反馈网络中的电容短接(“ 9”、“10”端短接)，使调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。 (3)观察PI特性 拆除“ 9”、“10”端短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。反馈电容由外接电容箱改变 数值。
吉林建筑大学城建学院 毕业设计开题报告 所学专业：电气信息工程及其自动化 学生姓名： 指导教师： 论文题目：基于单片机的悬挂运动控制系统设计开题报告日期：2015.3.30
说明 1、开题报告由毕业生本人在完成文献阅读、科研调查的基础上，并通过开题报 告评议后填写。 2、本报告一式两份。一份交学院作为论文检查的依据；一份答辩后作为档案材 料归入学位档案。 3、开题报告用A4纸打印，不需标注页码。报告内容字体一律使用宋体小四， 行间距为1.25倍。
一、课题来源及研究的目的和意义 课题来源：生产 研究的目的： 科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动控制开始进入了人们的生活，以单片机为核心的悬挂运动自动控制系统就是其中之一。在现代的工业控制、车辆运动和医疗设备等系统中，悬挂运动系统的应用越来越多，在这些系统中悬运动部件通常是具体的执行机构，因而悬挂部件的运动精确性是整个系统工作效能的决定因素，而在实际中实现悬挂运动控制系统的精确控制是非常困难的。靠改变悬挂被控对象的绳索长短来控制被控对象运动轨迹的悬挂运动控制系统，在生产控制等领域有很广的应用范围，但受技术上的制约，使用也有一定限制。采用单片机作为系统控制器。单片机可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，集成度高，体积小，稳定性好，并且可利用单片机软件进行仿真和调试。单片机采用并行工作方式，提高了系统的处理速度，常用于大规模实时性要求较高的系统。 研究的意义： 运动控制是自动化技术的重要组成部分，是机器人等高技术领域的技术基础，已取得了广泛的工程应用。运动控制集成了电子技术、电机拖动、计算机控制技术等内容。自二十世纪八十年代初期，运动控制器已经开始在国外多个行业应用，尤其是在微电子行业的应用更加广泛。而当时运动控制器在我国的应用规模和行业面很小，国内也没有厂商开发出通用的运动控制器产品。在现代的工业控制、车辆运动和医疗设备等系统中，悬挂运动控制系统的应用越来越多，在这些系统中悬挂运动部件通常是具体的执行机构，因此悬挂部件的运动精确性是整个系统工作效能的决定因素。靠改变悬挂被控对象的绳索长短来控制被控对象运动轨迹的悬挂运动控制系统，在生产控制等领域有很广的应用范围。
运动控制仿真实验报告 姓名：班级：学号： ——晶闸管三相全控桥式整流仿真实验 ——实用 Buck 变换仿真实验 晶闸管三相全控桥式整流仿真实验(大电感负载) 原理电路：
R2 晶闸管三相可控整流仿真实验2原理电路框图 输入三相交流电，额定电压380伏（相电压220伏），额定频率50Hz，星型联接。输入变压器可省略。为便于理解电路原理，要求用6只晶闸管搭建全控桥。 实验内容： 1、根据原理框图构建Matlab仿真模型。所需元件参考下表： 仿真元件库：Simulink Library Browser 示波器Simulink/sink/Scope 要观察到整个仿真时间段的结果波形必须取消对输出数据的5000点限制。 要观察波形的FFT结果时，使能保存数据到工作站。仿真结束后即可点击仿真模型左上方powergui打开FFT窗口，设定相关参数：开始时间、分析波形的周期数、基波频率、最大频率等后，点Display即可看到结果。 交流电源SimPowerSystems/Electrical Sources/AC Voltage Source 设定频率、幅值、相角，相位依次滞后120度。 晶闸管SimPowerSystems/Power Electronics/Thyristor 6脉冲触发器SimPowerSystems/Extra Library/Control Blocks/Synchronized 6-Pulse Generator 设定为50Hz，双脉冲 利用电压检测构造线电压输入。Block端输入常数0. 输出通过信号分离器分为6路信号加到晶闸管门极，分离器输出脉冲自动会按顺序从1到6排列，注意按号分配给主电路对应晶闸管。 电阻、电容、电感SimPowerSystems/Elements/Series RLC Branch 设定参数 负载切换开关SimPowerSystems/Elements/Breaker 设定动作时间 信号合成、分离Simulink/Signal Routing/Demux,Mux 电流傅立叶分解SimPowerSystems/Extra Library/Discrete Measurements/Discrete Fourier 设定输出为50Hz，基波 有效值SimPowerSystems/Extra Library/Discrete Measurements/Discrete RMS value 设定为50Hz 位移功率因数计算Simulink/User-Difined Functions/Fcn 将度转换为弧度后计算余弦
搬运机械手运动控制系统设计
搬运机械手运动控制系统设计 第一部分：题目设计要求。 一、搬运机械手功能示意图 二、基本要求与参数 本作业要求完成一种二指机械手的运动控制系统设计。该机械手采用二指夹持结构，如图1所示，机械手实现对工件的夹持、搬运、放置等操作。以夹持圆柱体为例，要求设计运动控制系统及控制流程。机械手经过升降、左右回转、前后伸缩、夹紧及松开等动作完成工件从位置A 到B 的搬运工作，具体操作顺序：逆时针回转(机械手的初始位置在A 与B 之间)—>下降—>夹紧—>上升—>顺时针回转—>下降—>松开—>上升，机械手的工作臂都设有限位开关SQ i 。 A B 工SQ 1 SQ 2 SQ 3 SQ 4 SQ 5 SQ 6 夹松
设计参数： （1）抓重:10Kg （2）最大工作半径：1500mm （3）运动参数： 伸缩行程：0-1200mm； 伸缩速度：80mm/s； 升降行程：0-500mm； 升降速度：50mm/s 回转范围：0-1800 控制器要求： （1）在PLC、单片机、PC微机或者DSP中任选其一； （2）具备回原点、手动单步操作及自动连续操作等基本功能。 三、工作量 （1）驱动及传动方案的设计及部件的选择； （2）二指夹持机构的设计及计算； （3）总体控制方案及控制流程的设计； （4）设计说明书一份。 四、设计内容及说明 （1）机械手工作臂及机身驱动部件的选择及设计，需设计出具体的驱动及传动方案，画出方案原理框图。 （2）末端夹持机构设计，该结构需保证抓取精度高，重复定
位精度和运动稳定性好，并有足够的抓取能力。设计应包括确定夹持方案、计算夹持范围、计算夹紧力及驱动力，完成夹持机构设计图。 （3）控制系统设计，包括确定控制方案、核心功能部件的选择、主要功能模块的实现原理、绘制控制流程框图。 第二部分：设计过程 搬运机械手运动控制系统设计
悬挂运动控制系统（E题）设计报告 欧阳家百（2021.03.07） 摘要：本悬挂控制系统是一个电机控制系统，控制物体在80cm×100cm的范围内作直线、圆、寻迹等运动，并且在运动时能显示运动物体的坐标。设计采用AT89S52单片机作为核心控制器件，采用57BYG007-4型步进电机和高细分步进电机驱动器SM-60作为动力装置，采用红外反射式光电传感器实现画板上黑色线寻迹检测，显示部分用液晶显示模块LCD1602实现。 关键词：悬挂控制、单片机、步进电机、红外反射式光电传感器 一、设计要求 1、任务 设计一电机控制系统，控制物体在倾斜（仰角≤100度）的板上运动。 在一白色底板上固定两个滑轮，两只电机（固定在板上）通过穿过滑轮的吊绳控制一物体在板上运动，运动范围为80cm×100cm。物体的形状不限，质量大于100克。物体上固定有浅色画笔，以便运动时能在板上画出运动轨迹。板上标有间距为1cm的浅色坐标线（不同于画笔颜色），左下角为直角坐标原点, 示意图如下。 2、基本要求： （1）控制系统能够通过键盘或其他方式任意设定坐标点参数；（2）控制物体在80cm×100cm的范围内作自行设定的运动，运动轨迹长度不小于100cm，物体在运动时能够在板上画出运动轨迹，限300秒内完成； （3）控制物体作圆心可任意设定、直径为50cm的圆周运动，限300秒内完成； （4）物体从左下角坐标原点出发，在150秒内到达设定的一个坐标点(两点间直线距离不小于40cm)。 3、发挥部分 （1）能够显示物体中画笔所在位置的坐标； （2）控制物体沿板上标出的任意曲线运动(见示意图)，曲线在测试时现场标出，线宽 1.5cm～1.8cm，总长度约50cm，颜色为黑色；曲线的前一部分是连续的，长约30cm；后一部分是两段总长
预算会计专业综合实验报告 预算会计虽然名义上是一门选修课，但是在选课时老师再三强调此课必选，这样也能凸显其重要性了。刚开始接触预算会计时，以为总会与我们之前学习的企业会计差不多，觉得并不难学习，可是第一堂课下来就发现，单单科目而言，与企业会计就相差甚多，加上财务会计思维先入为主，以至于很长一段时间对于预算会计的科目是学过就忘的状态。但是随着课时的推进，预算会计的科目常常出现，便也能摸索出一些规律，此时再看财务会计与预算会计，又觉得两者各不相同，弄混的可能性较小了。 预算会计属于非盈利组织会计系统,是政府,使用国家财政预算拨款的行政事业单位,核算监督预算资金运动过程和结果以及经营收支情况的专业会计.预算会计主体是政府和行政事业单位。预算会计是现代会计中与企业会计相对应的另一分支，是适用于各级政府部门、行政单位和各类非营利组织的会计体系。政府与非营利组织会计不以营利为目的，一般不直接生产物质产品，而是通过各自的业务(服务)活动，为上层建筑、生产建设和人民生活服务。预算会计是以预算(政府预算和单位预算)管理为中心，以经济和社会事业发展为目的，以预算收支核算为重点，用于核算社会再生产过程中属于分配领域中的各级政府部门、行政单位、非营利组织预算资金运动过程和结果的会计体系。 预算会计核算应遵循的基本原则：真实性原则、相关性原则、可比性原则、一贯性原则、及时性原则、重要性原则、明晰性原则、收付实现制和权责发生制、历史成本原则、配比原则、专款专用原则;收入和支出两个要素构筑收入支出表，所以也称为收入支出表要素。在资产负债表三个要素资产、负债和净资产中，资产、负债是所在组织(营利组织一企业、非营利组织一财政、行政和事业单位)共有的会计要素，而净资产是预算会计中特有的。它们之间的关系等式为：资产=负债+净资产。在预算会计中，资产、负债和净资产(企业会计中称为所有者权益)三