重庆大学计算机控制技术方波信号发生器频率漂移及跟踪校正控制

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频率可调的快速方波电脉冲发生器-

频率可调的快速方波电脉冲发生器-

本科毕业论文(设计)题目:频率可调的快速方波电脉冲发生器姓名:专业: 测控技术与仪器学院: 光电工程学院学号:指导教师:职称:2012年 4 月15 日摘要 (4)一、前言 (4)二、设计应用与指标 (5)三、总体结构 (6)四、各模块电路分析 (6)(一)内触发振荡电路 (7)(二)手动按键触发 (8)(三)触发方式选择电路 (8)(四)单稳态多谐振荡器 (9)(五)快速触发信号产生电路 (10)(六)可调延迟线(七)方波成形电路(八)低压稳压电源电路(九)高压稳压电源电路五、全文总结和建议 (17)(一)总结 (17)(二)给实际研究方案的建议 (17)致谢 (17)参考文献 (17)Abstract (18)本文对基于绝缘薄膜开关的方波脉冲发生器的设计及整体结构作了较详细的介绍, 并分析了方波发生器放电回路杂散参数对方波前沿的影响。

整机可产生幅值115~ 8kV、前沿小于115ns、脉宽40ns 的方波脉冲。

关键词:薄膜开关; 高电压; 方波发生器一、前言脉冲信号是一种离散信号,形状多种多样,与普通模拟信号(如正弦波)相比,波形之间在时间轴不连续(波形与波形之间有明显的间隔)但具有一定的周期性是它的特点。

最常见的脉冲波是矩形波(也就是方波)。

脉冲信号可以用来表示信息,也可以用来作为载波,比如脉冲调制中的脉冲编码调制(PCM),脉冲宽度调制(PWM)等等,还可以作为各种数字电路、高性能芯片的时钟信号。

所谓脉冲信号表现在平面坐标上就是一条有无数断点的曲线,也就是说在周期性的一些地方点的极限不存在,比如锯齿波,也有电脑里用到的数字电路的信号,0,1。

脉冲信号,也就是像脉搏跳动这样的信号,相对于直流,断续的信号,如果用水流形容,直流就是把龙头一直开着淌水,脉冲就是不停的开关龙头形成水脉冲。

你把手电打开灯亮,这是直流,你不停的开关灯亮、熄,就形成了脉冲,开关速度的快慢就是脉冲频率的高低。

二、设计应用与指标随着科学技术的发展, 在许多科学研究领域和军事技术中, 脉冲前沿在纳秒一级的脉冲技术得到广泛应用, 如核物理和电子导弹的研究及电磁脉冲的测量等, 这就需要对脉冲进行准确测量。

重庆大学城市科技学院自动控制原理课程设计

重庆大学城市科技学院自动控制原理课程设计

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自动控制原理课程设计报告
一、设计目的
(1)掌握控制系统设计与校正的步骤和方法。 (2)掌握对控制系统相角裕度、稳态误差、剪切频率、相角穿越频率以及 增益裕度的求取方法。 (3)掌握利用 MATLAB 对控制系统分析的技能。熟悉 MATLAB 这一解决具体 工程问题的标准软件,能熟练地应用 MATLAB 软件解决控制理论中的复杂和工程 实际问题, 并给以后的模糊控制理论、最优控制理论和多变量控制理论等奠定基 础。 (4)提高控制系统设计和分析能力。
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三、实现过程 3.1、系统概述
MATLAB 是美国 Math works 公司推出的一套高性能的数值分析和计算软件。 MATLAB 名字由 MAT rix 和 LAB oratory 两词的前三个字母组合而成。 1984 年 推向市场以来, 历经二十多年的发展与竞争,现已成为国际公认的最优秀的工程 应用开发环境。它将矩阵运算、数值分析、图形图像处理、仿真实验、编程技术 结合在一起,为用户提供了强有力的科学及工程问题分析、计算和设计工具。 数值计算和符号计算功能 MATLAB 以矩阵作为数据操作的基本单位,提供了十分丰富的数据计算函 数。MATLAB 和著名的符号计算语言 Maple 相结合,使得 MATLAB 具有符 号计算功能。 绘图功能 MATLAB 提供了众多的绘图操作,如二维、三维简单图像和复杂图像的绘 制;另外 MATLAB 还可以用于设计图形用户界面,提供人机交互工作环境。 编程语言 MATLAB 具有程序结构控制、函数调用、数据结构、输入输出等程序语言 的特征,而且简单易学、编程效率高。 MATLAB 工具箱 MATLAB 除基本部分外还提供各种可选的工具箱。MATLAB 工具箱分为两 大类:功能性工具箱和科学性工具箱。 MATLAB 系统包含五个主要部分: MATLAB 开发环境; MATLAB 数学函数库; MATLAB 语言; ,MATALB 图形处理系统; MATLAB 应用程序接口(API) Math works 公司的网址如下。 www 网址: 匿名 FTP 服务: 的影像站点:Novell.felk.cvut.cz 新闻组:comp.soft-sys.matlab www 及 FTP 的 internet IP 地址:141.212.100.10 Math works 公司的技术服务联系方式如下。 技术支持:support@ BUG 报道:bugs@ 文件库:matlib@

THKKL-6型 《计算机控制技术》实验指导书

THKKL-6型 《计算机控制技术》实验指导书

目录第一部分使用说明书 (1)第一章系统概述 (1)第二章硬件的组成及使用 (2)第二部分实验指导书 ......................................................................................... 错误!未定义书签。

第二章计算机控制技术基础实验 (5)实验一A/D与D/A转换 (5)实验二数字滤波器 (7)实验三离散化方法研究 (9)实验四数字PID调节器算法的研究 (13)实验五串级控制算法的研究 (17)实验六解耦控制算法的研究 (20)实验七最少拍控制算法研究 (24)实验八具有纯滞后系统的大林控制 (27)实验九线性离散系统的全状态反馈控制 (30)实验十模糊控制系统 (33)实验十一具有单神经元控制器的控制系统 (36)实验十二二次型状态调节器 (40)实验十三单闭环直流调速系统 (43)实验十四步进电机转速控制系统 (46)实验十五单闭环温度恒值控制系统 (48)附录上位机软件使用流程 (50)第一部分使用说明书第一章系统概述“THKKL-6”型控制理论及计算机控制技术实验箱是我公司结合教学和实践的需要而进行精心设计的实验系统。

适用于高校的控制原理、计算机控制技术等课程的实验教学。

该实验箱具有实验功能全、资源丰富、使用灵活、接线可靠、操作快捷、维护简单等优点。

实验箱的硬件部分主要由直流稳压电源、低频信号发生器、阶跃信号发生器、交/直流数字电压表、电阻测量单元、示波器接口、CPU(51单片机)模块、单片机接口、步进电机单元、直流电机单元、温度控制单元、通用单元电路、电位器组等单元组成。

数据采集部分采用USB2.0接口,它可直接插在IBM-PC/AT 或与之兼容的计算机USB通讯口上,有4路单端A/D模拟量输入,转换精度为12位;2路D/A模拟量输出,转换精度为12位;上位机软件则集中了虚拟示波器、信号发生器、Bode图等多种功能于一体。

重庆大学本科学生专业综合课程设计任务书

重庆大学本科学生专业综合课程设计任务书
重庆大学本科学生专业综合课程设计任务书
课程设计题目
DC-DC变换器中的误差放大器AMP模块设计
学院光电工程学院专业源自电子科学与技术班年级
2009
1.电路结构如图所示。
图1误差放大器原理图
图2误差放大器模块电路图
端口LOUT接2.5V直流偏置电压;ILS端口分别接高、低电平,即分为两种工作状态,各自进行仿真。
[3]吴建辉. CMOS模拟集成电路分析与设计[M].北京:电子工业出版社. 2004.
[4]廖裕评,陆瑞强.集成电路设计与布局实战指导[M].北京:科学技术出版社. 2004.
[5]姜岩峰.现代集成电路版图设计[M].北京:化学工业出版社. 2010.
[6]陈中建. CMOS电路设计布局与仿真[M].北京:机械工业出版社. 2006.
(3) 2012.9.24.~2012.9.30(第4周):撰写设计报告,答辩;提交符合规范的设计报告。
任务下达日期2012年9月3日
完成日期年月日
指导教师(签名)
学生(签名)
说明:1、学院、专业、年级均填全称,如:光电工程学院、测控技术、2009。
2、本表除签名外均可采用计算机打印。本表不够,可另附页,但应在页脚添加页码。
[7]施敏.半导体器件物理与工艺[M].苏州:苏州大学出版社.2002.
[8]聂神怡.DC_DC开关电源芯片技术研究.成都:电子科技大学硕士论文.2006.
[9]张建人.MOS集成电路分析与设计基础[M].北京:北京出版社.1994.
[10] PAULR GRAY.模拟集成电路的分析与设计[M].北京:高等教育出版社.2005.
(3)根据从版图中提取的参数,用T-Spice软件对电路进行后仿真,并与前仿真性能指标相比对;

一种信号机驱动模块自动化校准装置

一种信号机驱动模块自动化校准装置

一种信号机驱动模块自动化校准装置作者:***来源:《现代信息科技》2023年第18期摘要:近年来,道路交通信号控制机产品不断地更新迭代,这对用于信号机输出控制的驱动模块提出了更高的要求,输出状态检测也由最初的电压电流信号有无检测发展为电压电流、有功功率等信号大小的检测。

目前,信号机驱动模块对输出信号的检测基本采用有效值检测,无源器件的个体差异使得输出采样电路形成一定的测量误差,所以在驱动模块出厂前都要对其进行严格的通道校准,开发一种既能解放人力,又能对信号机驱动模块进行自动化测试的装置就显得尤为重要。

关键词:校准装置;自动化检测;交流电有效值中图分类号:TP368;U284.77 文献标识码:A 文章编号:2096-4706(2023)18-0064-06An Automatic Calibration Device for Signal Driver ModuleYUE Cailin1, 2, 3(1.Anhui Keli Information Industry Co., Ltd., Hefei 230088, China; 2.Key Laboratory of Urban Traffic Management Integration and Optimization Technology, Ministry of Public Security,Hefei 230088, China; 3.Anhui Intelligent Transportation Key Laboratory, Hefei 230088,China)Abstract: In recent years, road traffic signal control machine products have been constantly updated and iterated, which has put forward higher requirements for the driver module used for signal output control. Output state detection has also evolved from the initial detection of voltage and current signals to the detection of signal sizes such as voltage and current, active power, etc. At present, the signal driver module basically uses effective value detection to detect the output signal. The individual differences of passive components cause certain measurement errors in the output sampling circuit. Therefore, strict channel calibration must be carried out before the driver module leaves the factory. It is particularly important to develop a device that can not only free manpower but also automatic testing of the signal driver module.Keywords: calibration device; automatic detection; effective value of alternating current0 引言随着国内城市化进程的加速推进,城市面积不断扩大,每年都会有一定数量新建路口和老旧路口的升级改造,相应地,信號机需求量也与日俱增。

课程设计 方波信号发生器设计

课程设计 方波信号发生器设计

目录一、概述 (2)二、技术性能指标 (2)2.1设计内容及技术要求 (2)2.2设计目的 (3)2.3设计要求 (3)三、方案的选择 (3)3.1方案一 (4)3.2方案二 (5)3.3最终方案 (6)四、单元电路设计 (6)4.1矩形波产生电路 (6)4.2三角波产生电路 (9)4.3正弦波产生电路 (11)五、总电路图 (13)六、波形仿真结果 (13)6.1矩形波仿真结果 (13)6.2三角波仿真结果 (14)6.3正弦波仿真结果 (15)6.4三种波形同时仿真结果 (15)七、PCB版制作与调试 (16)结论 (17)总结与体会 (18)致谢 (18)附录1 元件清单 (19)附录2 参考文献 (20)函数信号发生器设计报告一、概述信号发生器又称信号源或振荡器,在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。

各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。

能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路被称为函数信号发生器。

函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。

例如在通信、广播、电视系统中,都需要射频(高频)发射,这里的射频波就是载波,把音频(低频)、视频信号或脉冲信号运载出去,就需要能够产生高频的振荡器。

在工业、农业、生物医学等领域内,如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等,都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。

二、技术性能指标2.1设计内容及技术要求设计并制作一个信号发生器,具体要求如下:1、能够输出正弦波、方波、三角波;2、输出信号频率范围为1——10Hz,10——100Hz;3、输出信号幅值:方波Up-p=24V,三角波Up-p=0——20V,正弦波U>1V;4、波形特征:方波Tr<10s(100Hz,最大输出时),三角波失真系数THD<2%,正弦波失真系数THD<5%;5、电源:±13V直流电源供电;按照以上技术完成要求设计出电路,绘制电路图,对设计的电路用Multisim进行必要的仿真,用PROTEL软件进行制板、焊接,然后对制作的电路完成调试,撰写设计报告测,通过答辩。

方波信号发生器频率漂移及跟踪校正控制

方波信号发生器频率漂移及跟踪校正控制

说明:1、学院、专业、年级均填全称,如:光电工程学院、测控技术、2003。

2、本表除签名外均可采用计算机打印。

本表不够,可另附页,但应在页脚添加页码。

目录摘要 (1)1、系统设计思路概述及芯片选择 (1)1.1系统设计方案 (1)1.2硬件选择 (2)2、各功能模块的设计及原理 (2)2.1键盘模块 (2)2.2LCD显示器模块 (4)2.2.1各个管脚的功能 (4)2.2.2显示原理 (4)2.3方波频率发生器模块 (5)2.3.1 51单片机中定时器的工作原理 (5)2.3.2方波频率的发生原理 (5)2.4频率检测模块原理 (5)2.5频率扰动模块 (6)2.6频率矫正模块 (6)3、软件设计 (7)3.1主程序流程图 (7)3.2键盘程序流程图 (7)3.3T0中断程序流程图 (8)3.4方波检测模块流程图 (9)3.5LCD显示流程图 (10)4、硬件接口及连线 (10)5、人员分工 (11)6、心得体会 (11)7、附录 (11)1、组员个人心得体会 (11)2、程序清单: (11)摘要本文主要介绍基于单片机的方波信号发生器频率漂移及跟踪控制。

其主要实现的功能包括单片机产生定频率方波信号,方波频率的检测,方波频率的增减以及根据检测信号调整方波频率。

方波频率产生主要运用51单片机的定时中断功能实现,即通过利用定时器计时不断调整输出引脚高低电平的变化;对给定频率的实时跟踪控制主要通过利用定时器计时,检测方波频率,然后将所得频率送至LCD显示;方波频率的增减以及检测信号则通过计时初值的改变实现。

PID控制器对数字信号的控制在实现形式上更为灵活,且能很好的完成控制任务,达到了预期的设计目标。

1、系统设计思路概述及芯片选择1.1系统设计方案图1.1.1系统框图各模块作用:1)频率设定模块:可以设定任意方波频率。

2)方波发生模块:设定频率后,产生一个与设定方波频率一致的方波。

3)频率扰动模块:即通过键盘按键的按下来达到改变方波原有频率的一个外界扰动。

自动控制原理(THKKL-6型)实验指导书

自动控制原理(THKKL-6型)实验指导书
自动控制原理(THKKL-6 型) 实验指导书
目录
第一部分 使用说明书 ........................................................................................................................1 第一章 系统概述 ............................................................................................................................1 第二章 硬件的组成及使用 ............................................................................................................2
天煌科技
3
天煌教仪
自动控制原理(THKKL-6 型) 实验指导书
注意事项: 1. 每次连接线路前要关闭电源总开关。 2. 按照实验指导书连接好线路后,仔细检查线路是否连接正确、电源有无接反。如确认无
误后方可接通电源开始实验。
天煌科技
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天煌教仪
自动控制原理(THKKL-6 型) 实验指导书
第二部分 实验指导书
天煌科技
2
天煌教仪
自动控制原理(THKKL-6 型) 实验指导书
通用单元电路具体有“通用单元 1”~“通用单元 6”、“反相器单元”和“系统能控性与能 观性分析”等单元。这些单元主要由运放、电容、电阻、电位器和一些自由布线区等组成。通 过不同的接线,可以模拟各种受控对象的数学模型,主要用于比例、积分、微分、惯性等电路 环节的构造。一般为反向端输入,其中电阻多为常用阻值 51k、100k、200k、510k;电容多在 反馈端,容值为 0.1uF、1uF、10uF。

高频响电液伺服阀的控制系统设计与优化

高频响电液伺服阀的控制系统设计与优化

高频响电液伺服阀的控制系统设计与优化摘要:高频响电液伺服阀是一种能够快速、准确地控制液压系统流量和压力的关键元件。

本文主要探讨了高频响电液伺服阀的控制系统设计与优化方法。

首先,介绍了高频响电液伺服阀的工作原理和特点。

然后,详细阐述了控制系统设计的关键问题,包括传感器的选择、控制器的设计、反馈控制算法的优化等。

最后,结合实际案例,展示了控制系统设计与优化在高频响电液伺服阀中的应用效果。

1. 引言高频响电液伺服阀是液压系统中重要的执行元件,广泛应用于工业设备和机械控制领域。

它具有快速响应、高精度和较大流量控制范围等特点,对于机械系统的稳定性和性能至关重要。

因此,控制系统设计与优化对于高频响电液伺服阀的使用和应用至关重要。

2. 高频响电液伺服阀的工作原理和特点高频响电液伺服阀的工作原理是通过电磁力控制和调节液阻,实现液压系统的流量和压力的控制。

它采用高灵敏度电磁阀芯和动态稳压机构,能够快速响应输入信号并精确控制液压系统的参数。

高频响电液伺服阀的特点包括响应时间短、流量控制精度高、可靠性好等。

3. 高频响电液伺服阀控制系统设计的关键问题3.1 传感器的选择传感器的选择对控制系统的准确性和可靠性具有重要影响。

在高频响电液伺服阀控制系统设计中,常用的传感器包括位移传感器、速度传感器和压力传感器。

根据具体的应用需求和系统要求,选择合适的传感器进行测量和反馈。

3.2 控制器的设计控制器是控制系统的核心部分。

在高频响电液伺服阀中,通常采用PID控制器来实现稳定的控制。

PID控制器通过计算误差、积分和微分来调节和修正输出信号,从而实现对液压系统的控制。

在控制器设计中,需要考虑控制系统的动态响应特性和稳定性,选择合适的参数进行调节和优化。

3.3 反馈控制算法的优化反馈控制算法对于高频响电液伺服阀的性能至关重要。

常用的反馈控制算法包括位置控制、速度控制和压力控制等。

在优化反馈控制算法时,需要考虑实际的控制需求、系统动态特性和系统稳定性等因素,并结合实际的试验数据进行参数调整和优化。

重庆大学自动化学院导师,专业细分介绍

重庆大学自动化学院导师,专业细分介绍
10先进测控技术及系统集成
11智能计算与控制
12信息融合、诊断与决策
13汽车电子信息与控制技术
14网络化先进控制技术与先进信息化技术及其应用研究
15可再生能源先进控制技术研究
16机器人智能控制与嵌入式技术及其应用研究
17检测技术与自动化系统
18模式识别与图象技术
19计算机层析成像技术与系统
20人工生命与计算智能
④843微型计算机原理或844自动控制原理二
1.欢迎电类相关专业、计算机类、数学类专业的考生报考
2.复试科目:①外语听力、口语;②任选一门:自动化专业基础综合考试(含经典控制理论与计算机控制技术)、复变函数与常微分方程
2.同等学力加试:①单片机原理;②自动控制原理、微型计算机原理(任选一门,与初试科目不同)
◆082302交通信息工程及控制
5
01智能交通系统规划与设计
02交通状态自动检测与自动识别
03交通诱导、控制及智能决策分析
01:
孙棣华
李华民
02:
孙棣华
03:
孙棣华
李华民
①101思想政治理论
②201英语一
③301数学一
④843微型计算机原理
1.欢迎电类相关专业、计算机类、数学类专业的考生报考
2.复试科目:①外语听力、口语;②任选一门:自动化专业基础综合考试(含经典控制理论与计算机控制技术)、复变函数与常微分方程
21普适计算与智能感知技术
22复杂系统控制理论与应用
23微电子机械系统及装置
24信号检测与信息传输
25工业安全与环境检测自动化
26基于网络的自动化检测技术
27网络化、分布式系统的协调与预测控制
28智能机器人与仿人智能系统、机器人编队与导航

单周期控制DC_DC变换器稳定性分析

单周期控制DC_DC变换器稳定性分析

Filippov 方法[5],此方法分析扰动采用的是单值矩
阵,即为一个周期内的状态转移矩阵,它对变换器
这种分段光滑系统非常适用。假定一个 T 内,系统
在满足 h(x,t)=0 的时刻进行开关状态转换,从状
态 1 转换到状态 2,然后保持在状态 2,一直到周
期结束,在下一个 T 开始时又运行在状态 1,那么
单周期控制工作原理和离散化模型21工作原理单周期控制buckboost变换器如图中若电路工作于电感电流连续模式二极管电压vd在开关管导通时等于负的电源电vd在一个周期内的平均值故将vd进行积单周期控制dcdc变换器稳定性分析重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆444摘要
第 45 卷第 7 期 2011 年 7 月
27
第 45 卷第 7 期 2011 年 7 月
电力电子技术 Power Electronics
Vol.45, No.7 July 2011
分,并与参考电压 Uref 进行比较。在一个周期开始 时,开关管导通,uVD 进行积分,当其积分值达到 Uref 时,RS 触发器输出 Q 端为零,因此开关管关 断,同时,Q 端 输 出 为 1,使 得 积 分 器 的 积 分 电 容 短路,积分器复位。
电力电子技术 Power Electronics
Vol.45, No.7 July 2011
单周期控制 DC/DC 变换器稳定性分析
王明渝, 马 伟 (重庆大学,输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室,重庆 400044)
摘 要 :单周期控制变换器具有在一个周期内消除输入扰动的优点,在工程中常用小信号模型进行分析和设计。
Abstract:One-cycle controlled power converter has the ability to reject the input perturbation within one cycle.They are generally analyzed and designed using the small-signal model.The incorrect prediction of these models is pointed out.State transition matrix over a complete clock cycle is derived with Filippov method for one-cycle controlled Buck converters.The results show that one-cycle controlled Buck converter can operate with period-1 under any circuit parameters when the reference is less than the input,and that one-cycle controlled Boost converter can operate either with period-1 or with Hopf bifurcation.Dependence of stability on reference voltage and load resistor are analyzed. Keywords:converter;one-cycle control;small-signal model

自动控制原理 第五章第十二节频率法串联校正——超前校正

自动控制原理 第五章第十二节频率法串联校正——超前校正

① 由 e*ss
K
② 由 G0 (s) L0 (w ) wc0 g 0 wc0 , g 0 均不足
③ 确定 m = g * − g 0 + (5 ~ 10)
a = 1 + sinm , 10lg a 1 − sinm
④ 作图设计 A − B − C − D Gc (s)
⑤ G(s) = Gc (s) G0 (s) 验算是否满足要求
g = 180 + (wc1 )
= 180 + arctan 5.16 − 90 − arctan 5.16 − arctan 5.16
1.94
13.73
= 180 + 69.4 − 90 − 79 − 20.6 = 58.8 ( 60)
5.12 频率法串联校正——超前校正
例1
G(s) = K s(s + 1)
− +
1 1
a = 1 + sinm 1 − sinm
● 超前网络特点:相角超前,幅值增加
● 最有效的 a (4, 10)
● 一级超前网络最大超前角为60º
5.12 频率法串联校正——超前校正
2. 串联超前校正 实质 — 利用超前网络相角超前特性提高系统的相角裕度
超前校正步骤 (设给定指标 e*ss , wc* , g *)
= 1 aTs + 1 a Ts + 1
a = R1 + R2 1 R2
T = R1R2C R1 + R2
a Gc(s)
=
aTs + 1 Ts + 1
=
Gc (s)
5.12 频率法串联校正——超前校正
1. 超前网络特性
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(3)2014年9月17日硬件调试。
(4)2014年9月18日软件及系统调试。
(5)2014年9月20日设计答辩。
任务下达日期2014年9月15日
完成日期2014年9月20日
指导教师(签名)
学生(签名)
说明:1、学院、专业、年级均填全称,如:光电工程学院、测控技术、2003。
2、本表除签名外均可采用计算机打印。本表不够,可另附页,但应在页脚添加页码。
TF0——定时器/计数器T0溢出中断请求标志。当定时器/计数器T0发生溢出时,置位TF0,并向CPU提出中断请求。
TF1——定时器/计数器T1溢出中断请求标志。当定时器/计数器T1发生溢出时,置位TF1,并向CPU提出中断请求。
在此次试验中,我们对定时器0模块采用计时方式1(16位计数器),分别由TH0和TL0寄存器各提供8位计数初值,最大计数值为 (65536个脉冲)。开始工作时其计数初值N由TH0和TL0寄存器提供,当TH0和TL0中的初值计满为零(即到达0x10000)产生溢出中断请求后,程序跳至中断子程序。
积分环节I的作用:积分环节的存在于偏差e(t)的存在时间有关,只要系统存在着偏差,积分环节就会不断起作用,对输入偏差积分,使控制器的输出及执行器的开度不断变化,产生控制作用以减小偏差。在积分时间足够长的情况下,可以完全消除静差,这时积分控制作用将维持不变。TI越小,积分速度越快,积分作用越强。积分作用太强会使系统超调加大,甚至使系统出现震荡。
2.4频率检测模块原理
利用定时器T1和51单片机的INT1引脚可以简单设计出频率检测模块。Measure子程序首先将TH1,TL1均赋值为0,等待INT1引脚上的高电平过去,打开TR1,接着等待低电平结束,当INT1引脚上高电平到来的时候,定时器T1开始计数,当INT1引脚上的电平由高变低时,将TR1清零,停止计数。读取TH1,TL1的数值乘以机器周期即可得到高电平的持续时间,由于是标准的方波,低电平时间与高电平时间相等,所以可以计算出方波的频率。
摘要
本文主要介绍基于单片机的方波信号发生器频率漂移及跟踪控制。其主要实现的功能包括单片机产生定频率方波信号,方波频率的检测,方波频率的增减以及根据检测信号调整方波频率。方波频率产生主要运用51单片机的定时中断功能实现,即通过利用定时器计时不断调整输出引脚高低电平的变化;对给定频率的实时跟踪控制主要通过利用定时器计时,检测方波频率,然后将所得频率送至LCD显示;方波频率的增减以及检测信号则通过计时初值的改变实现。PID控制器对数字信号的控制在实现形式上更为灵活,且能很好的完成控制任务,达到了预期的设计目标。
图2.1.1 4×4矩阵键盘
3)键盘的延时去抖动
由于51单片机的运算速度远高于人按下机械键盘的速度,所以为了防止错误输入选择信号,键盘需要去抖动。本设计方案中采用了延时去抖动和键盘释放有效两种方式共同消除抖动,确保了键盘输入更为精准。
2.2LCD显示器模块
LCD显示器具有工作电压低,功耗小、寿命长、体积小、重量轻等优点。我们采用的是AMPIRE128×64点阵字符型LCD。
2.5频率扰动模块
由于扰动由单片机内部给定,即改变定时器0的初值即可完成。在检测到扰动命令按键后,给予定时器0计数初值一个变化量即可。
2.6 频率矫正模块
PID控制是控制是控制策略中最常用且行之有效地控制策略,在实现中其各个环节作用如下:
比例环节P的作用:增大比例系数KP虽然可以减小偏差,但不能彻底消除偏差。比例控制作用的大小除与偏差e(t)有关之外,还取决于比例系数KP的大小。比例系数KP越小,控制作用越小,系统响应越慢;反之,比例系数KP越大,控制作用也越强,则系统响应越快。但是,KP过大会使系统产生较大的超调和振荡,导致系统的稳定性能变差。因此,不能将KP选取过大,应根据被控对象的特性来折中选取KP,使系统的静差控制在允许的范围内,同时又具有较快的反应速度。
2.2.1各个管脚的功能
它与CPU连接的信号线如下:
CS1、CS2:片选信号,低电平有效;
E:使能信号;
RS:数据和指令选择信号,RS=1为RAM数据,RS=0为指令数据;
R/W:读/写信号,R/W=1为读操作,R/W=0为写操作;
D7~D0:数据总线;
LT:背景灯控制信号,LT=1时打开背景灯,LT=0时关闭背景灯。
2.3方波频率发生器模块
2.3.1 51单片机中定时器的工作原理
定时器作为51单片机中的固有元件,对51单片机的拓展应用起到了举足轻重的作用。
计时器中的定时中断是为满足定时或计数溢出处理的需要而设置的。当定时/计数器中的加1计数器溢出时,则表明定时时间到或计数值已满,此时便可通过位置溢出标志TFi,向CPU提出中断要求,该中断请求是单片机内部发生的。51单片机中有两个定时器T0与T1,他们分别对应了两个内部中断请求TF0和TF1。
计算机控制技术课程设计
方波信号发生器频率漂移及跟踪校正控制
——采用单片机教学实验系统
专业:
指导教师:
班 级:
成员:
重庆大学自动化学院
二O一四年九月
重庆大学本科学生课程设计任务书
5#题目
课程设计题目
方波信号发生器频率漂移及跟踪校正控制(采用单片
年级
2011
(1)已知参数和设计要求
1.1系统设计方案
图1.1.1系统框图
各模块作用:
1)频率设定模块:可以设定任意方波频率。
2)方波发生模块:设定频率后,产生一个与设定方波频率一致的方波。
3)频率扰动模块:即通过键盘按键的按下来达到改变方波原有频率的一个外界扰动。
4)频率检测模块:通过采样以及相关程序,实时检测方波的频率。
5)频率显示模块:通过频率检测模块的实时检测功能,将检测到的数据实时送往LCD显示出相应的数值。
介于本次设计是针对方波波形的矫正,且方波是由51单片机产生的数字波形,平整度好,精度高。由于设计要求中要求人为设定给定频率和干扰,所以本次试验中采用最为简单的PID控制策略,即比例系数为1的控制策略,通过检测模块检测偏离是的频率,算出此时定时器定时时间,并与给定定时时间比较,得到偏差量,并将偏差量数字化补偿给定时器0。采用该种控制策略能够有效地减少系统的无谓资源浪费,节约了内存空间和时间复杂度,同时能够达到很高的控制精度。
显示控制指令控制着液晶控制器的内部状态,具体如下表所列。
图2.2.1 AMPIRE128×64管脚的功能
2.2.2显示原理
LCD指令中有开显示指令和关显示指令,LCD显示与否受控于这个软件控制的开关,需要显示时像LCD模块写入开显示指令即可显示。也可通过指令关闭LCD显示。我们做的是实时显示。当LCD实时显示子程序被主程序调用时,LCD就会开显示,并显示出实时频率。
6)频率校正模块:在外界有按键按下的情况,对频率进行校正,校正后的值应为给定频率的数值。
1.2硬件选择
1)SST89E554RC单片机
2)图形液晶显示器AMPIRE128×64
3)TD-NMC+系统51教学实验平台
2
2.1键盘模块
2.1.1键盘的工作原理
键盘在此作为系统的一个频率漂移的输入设备。设计中采用的是4×4矩阵键盘。其行线、列线分别连接到按键开关的两端,列线通过上拉电阻接到+5v上。无键按下时,列线处于高电平状态;当有键按下时,行列线导通,列线电平将由与它相连的行线电平决定,将行线、列线信号配合起来作适当处理,可唯一确定闭合键所在位置。
图3.4.1方波检测模块流程图
3.5 LCD显示流程图
图3.5LCD显示流程图
微分环节D的作用:积分环节的引入虽然可以消除静差,但是降低了系统的响应速度,特别是对于具有较大惯性的被控对象,用PI控制器很难得到很好的动态调节品质,系统会产生较大的超调和震荡,这时可以引入微分作用。在偏差刚出现的书剑,不仅根据偏差作出及时反应,还可以根据偏差变量的变化趋势提前给出较大的控制作用,将偏差消灭在萌芽状态,这样可以大大减小系统的动态偏差和调节时间,是系统的动态调节品质得以改善。微分环节有助于系统减小超调,克服震荡,加快系统的响应速度,减小系统的调节时间,从而改善了系统的动态性能,但微分时间常数过大,会使系统出现不稳定。
1)硬件设计:要求完成控制系统框图;绘制完整的控制系统电原理图;说明各功能模块的具体功能和参数;结合实验室现有的单片机教学实验系统进行系统组成,对整个系统的工作原理进行全面分析,论述其结构特点、工作原理、优、缺点和使用场合。分析和论述系统采用的主要单元的工作原理和特性。
2)软件设计:要求合理分配系统资源,完成实现方波信号发生器频率漂移及跟踪校正控制的程序设计(如:系统初始化;主程序;A/D转换;D/A转换;标度变换;显示与键盘管理;控制算法;输出等)。
3)对设计控制系统进行系统联调。
4)编写课程设计报告:按统一论文格式、统一报告纸和报告的各要素【封面、任务书、目录、摘要、序言、主要内容(包括设计总体思路、设计步骤、原理分析和相关知识的引用等)、总结、各组员心得体会、参考书及附录(包括系统框图、程序流程图、电原理图和程序原代码)】进行编写,字数要求不少于4000字,要求设计报告论理正确,逻辑性强,文理通顺,层次分明,表达确切。
2)键盘的编码
在识别到按键的具体位置后,需要进一步知道它是什么键,以便让系统转移到该按键的处理程序中执行相应功能。因此需要对该键盘上的各个按键进行编码,让编码与按键一一对应,这个编码称为键特征值。
其具体方法是把扫描各按键按下时的行线状态作为高四位输入,列线作为低四位输出,拼成一个字节,这样可以形成唯一确定按键的编码。再根据特征值查表得到键代号;判断闭合键是否释放,如果没有释放则继续等待,如果释放就根据键代号转去执行该键的处理程序。
定时器1采用计时方式1(16位计数器),GATE信号为1,程序判断INT1引脚的电平高低状态,开启TR1,与INT1信号一起控制定时器1的计时与停止。
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