实验3 控制器设计与仿真
彩灯控制器设计及实验报告三篇
彩灯控制器设计及实验报告三篇篇一：多路彩灯控制器的设计一课程设计题目（与实习目的）（1）题目：多路彩灯控制器（2）实习目的：1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。
2．熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。
3．了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。
4．培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。
5．作为课程实验与毕业设计的过度，课程设计为两者提供了一个桥梁。
二任务和要求实现彩灯控制的方法很多，如EPROM编程、RAM编程、单板机、单片机等，都可以组成大型彩灯控制系统。
因为本次实习要求设计的彩灯路数较少，且花型变换较为简单，故采用移位寄存器型彩灯控制电路。
（1）彩灯控制器设计要求设计一个8路移存型彩灯控制器，要求：1.彩灯实现快慢两种节拍的变换；2.8路彩灯能演示三种花型（花型自拟）；3.彩灯用发光二极管LED模拟；4.选做：用EPROM实现8路彩灯控制器，要求同上面的三点。
（2）课程设计的总体要求1．设计电路实现题目要求；2．电路在功能相当的情况下设计越简单越好；3.注意布线，要直角连接，选最短路径，不要相互交叉；4.注意用电安全，所加电压不能太高，以免烧坏芯片和面包板。
三总体方案的选择（1）总体方案的设计针对题目设计要求，经过分析与思考，拟定以下二种方案：方案一：总体电路共分三大块。
第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制及节拍控制；第三块实现时钟信号的产生。
主体框图如下：方案二：在方案一的基础上将整体电路分为四块。
第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制；第三块实现节拍控制；第四块实现时钟信号的产生。
并在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。
主体框图如下：（2）总体方案的选择方案一与方案二最大的不同就在，前者将花型控制与节拍控制两种功能融合在一起，是考虑到只要计数器就可以实现其全部功能的原因，且原理相对简单。
3自由度的机械手控制器设计原理
3自由度的机械手控制器设计原理3自由度的机械手是指可以在三个方向上移动的机械手，通常是由三个关节组成的。
这样的机械手可以进行基本的平移和旋转运动，可以用于各种应用场景，如工业生产、医疗手术和科研实验等。
为了实现对3自由度机械手的精确控制，需要设计一个有效的控制器来实现对机械手的精准运动控制。
3自由度机械手的控制器设计原理主要包括以下几个方面：1.传感器系统设计：传感器系统是机械手控制器的基础，通过传感器系统可以获取机械手的位置、速度和力信息。
在设计3自由度机械手的控制器时，需要选择合适的传感器来获取机械手各个关节的位置信息，以实现对机械手的闭环控制。
常用的传感器包括编码器、惯性传感器和力传感器等。
2.运动控制算法设计：运动控制算法是机械手控制器的核心部分，通过运动控制算法可以实现对机械手的轨迹规划和动态控制。
在设计3自由度机械手的控制器时，通常采用PID控制算法或者模型预测控制算法来实现对机械手的动态控制。
PID控制算法通过调节比例、积分和微分参数来实现对机械手位置和速度的精确控制，而模型预测控制算法则通过对机械手的动态模型进行建模，并利用预测控制器来预测未来的行为，并实现对机械手的精确控制。
3.人机交互界面设计：为了方便用户对机械手进行操作和监控，需要设计一个友好的人机交互界面。
在设计3自由度机械手的控制器时，可以采用图形界面或者虚拟现实界面来实现对机械手的控制和监控。
通过人机交互界面，用户可以实时监控机械手的状态，并进行控制参数的设定和调整，以实现对机械手的精确控制。
总的来说，设计一个有效的3自由度机械手控制器需要综合考虑传感器系统设计、运动控制算法设计和人机交互界面设计等方面，通过合理的设计和实现，可以实现对机械手的精确控制，并满足不同应用场景的需求。
通过不断优化和改进，可以实现对机械手的更精准和高效的控制，为各种应用场景提供更好的解决方案。
实验三 交流(AC)仿真
实验四、交流（AC）仿真概述该实验继续amp_1900任务并与上一实验使用相同子电路。
这个练习教交流（AC）仿真的基础，包括小信号增益和噪声，也给出了许多数据显示中控制和操作数据的许多细节特性。
任务●进行交流（AC）小信号和噪声仿真●调整引脚/导线符号●变量扫描和建立方程●控制图表，曲线，数据组和交流（AC）源目录1.从一个设计到另一个设计的复制&粘贴（Ctrl+C/ Ctrl+V）操作 (56)2.对复制的电路和引脚符号进行改正 (56)3.层次（push and pop）操作验证子电路 (58)4.设置带噪声的AC仿真 (58)5.对噪声数据仿真并列表 (60)6.控制方程和节点电压的输出 (61)7.无噪声仿真 (63)8.用测量方程写出数据显示方程 (63)9.使用测量和数据显示子方程 (63)10.对AC分析数据绘出相位和群时延图 (65)11.变量信息和what函数 (68)12.选学——Vcc扫描（如同电源电压在减小） (68)步骤1.从一个设计到另一个设计的复制&粘贴（Ctrl+C/ Ctrl+V）操作a. 打开上一设计（dc_net）,并通过在周围区域拖动鼠标复制变亮的电路，这被称为橡皮条（rubber banding）。
当该项目变亮时，通过Ctrl+C键或Edit>Copy命令复制。
推荐使用Ctrl+C，这样可以省去鼠标点击。
b. 用File>New Design命令创建一个新原理图，命名为：ac_sim。
然后，用Ctrl+V键或Edit>Paste并通过点击新原理图插入（ghost镜像）复制内容。
c. 保存ac_sim设计。
你必须保存它，否则它不会被写入数据库。
d. 点击Window>design Open命令。
这个命令可以让你进入那些在内存中但在窗口中未显示或未存在记录中的设计。
出现对话框后，选择dc_net并点击OK，然后用File>Close Design命令关闭dc_net设计（不需要保存改变的设置）。
matlab tf、ss、和zpk的控制系统建模实验心得
matlab tf、ss、和zpk的控制系统建模实验心得1. 引言1.1 概述控制系统建模是设计和分析工程系统的重要步骤之一。
在这个过程中，我们需要选择适当的数学模型来描述系统的行为，并使其与实际物理现象相匹配。
MATLAB作为一个功能强大的工具，提供了多种方法来进行控制系统建模，其中包括传递函数模型(TF)、状态空间模型(SS)和零极点增益模型(ZPK)。
本文旨在总结和分享我在使用MATLAB中的TF、SS和ZPK进行控制系统建模实验中的经验和心得。
1.2 文章结构本文将按照以下结构展开讨论：- 第二部分将介绍在MATLAB中使用TF进行控制系统建模时的一些重要事项，包括理解传递函数模型以及如何建立该模型。
- 第三部分将介绍使用SS进行控制系统建模时所需注意的事项，包括理解状态空间模型和建立该模型的步骤。
- 第四部分将介绍使用ZPK进行控制系统建模时需要注意的事项，包括理解零极点增益模型和如何建立该模型。
最后，在第五部分中，将对TF、SS和ZPK三种建模方法进行比较，并总结心得体会，并对未来的研究方向进行展望。
1.3 目的本文的目的是帮助读者更好地理解和掌握MATLAB中TF、SS和ZPK建模方法，以便能够准确描述和分析控制系统的行为。
通过分享我的实验心得，我希望能够给读者提供一些在实际应用中使用这些模型时的指导和启示。
让我们开始吧！2. MATLAB中的TF模型建模实验心得2.1 理解传递函数模型在MATLAB中，传递函数（Transfer Function）是一种常用的控制系统建模方法。
它用于描述输入和输出之间的关系，并包含了系统的动态特性。
在进行TF 模型建模时，我们首先需要理解传递函数的含义和作用。
传递函数是指将系统的频率响应与拉普拉斯变换联系起来的函数表达式。
通过分子多项式和分母多项式的比值来表示系统，并使用频率域表达，可以方便地分析系统性能、稳定性以及设计控制器等。
2.2 建立传递函数模型的步骤在MATLAB中，建立传递函数模型可以遵循以下步骤：步骤1：确定系统的数学模型。
3.可编程控制器应用实训报告
3.可编程控制器应用实训报告可编程控制器（Programmable Logic Controller, PLC）是一种高性能、可靠性好、功能强大的数字控制设备，广泛应用于工业自动化控制系统中。
本次实训的目的是让学生们了解PLC的基本原理和应用，并通过实际操作来掌握PLC的编程和控制技术。
本报告将对该次实训的整个过程进行总结和分析，以及对所学知识的应用和心得体会。
一、实训目标本次实训的目标是让学生们能够独立完成PLC的编程和控制任务。
具体目标如下：1. 了解PLC的基本原理和结构。
2. 熟悉PLC的编程软件，并能够完成简单的PLC编程。
3. 掌握常用的PLC编程指令，如输入输出指令、逻辑指令、计数器指令等。
4. 能够根据实际需求设计和实现PLC控制程序。
二、实训内容本次实训的内容主要包括以下几个方面：1. 学习PLC的基本原理和结构。
学习PLC的工作原理、组成结构和常用接口电路等。
第1页/共4页2. 熟悉PLC编程软件。
学习PLC编程软件的操作方法，包括创建项目、编写程序、下载到PLC等。
3. 学习PLC编程指令。
学习PLC的输入输出指令、逻辑指令、计数器指令等常用编程指令。
4. 设计和实现PLC控制程序。
根据实验要求，设计和实现相应的PLC控制程序，并进行调试和验证。
三、实训过程实训过程主要包括以下几个步骤：1. 学习PLC的基本原理和结构。
通过课堂教学和实验操作，学生们初步了解PLC的工作原理和组成结构。
2. 熟悉PLC编程软件。
学生们安装并熟悉PLC编程软件，学习基本的操作方法。
3. 学习PLC编程指令。
学生们通过实验操作和配套教材，逐步掌握常用的PLC编程指令。
4. 设计和实现PLC控制程序。
根据实验要求，学生们设计和实现相应的PLC控制程序，并进行调试和验证。
5. 实验报告撰写。
学生们按要求撰写实验报告，总结实验中的操作步骤、问题及解决方法、实验结果等。
四、实训结果通过本次实训，学生们掌握了PLC的基本原理和应用技术，并能够独立完成PLC的编程和控制任务。
实验三Smith预估
实验三S m i t h预估 The following text is amended on 12 November 2020.实验报告||实验名称Smith预估控制算法设计实验课程名称计算机控制技术与系统||实验三 Smith 预估控制算法设计实验1、实验目的在控制算法学习的基础上，根据给定对象特性设计Smith 预估控制器算法，并利用Matlab 软件进行仿真实验，同时与PID 算法控制算法进行比较，加深对该控制算法的掌握和理解。
2、系统结构框图Smith 预估控制系统框图为：3、实验过程及分析设广义被控对象为要求一：取τ=2、T 1=，取采样时间T=1s ，采用零阶保持器，使用Matlab 函数求取出广义对象的z 传递函数；实验过程：使用matlab 求z 传函的函数：clc;clear all;close all;T=1;T1=;tao=2;G0=tf([1],[T1 1],'inputdelay',tao)sysd=c2d(G0,T,'zoh')上述函数将s 传函210(s) 2.881s G e s -=+转化为z 传函20.29340(z)0.7066G z z -=-。
要求二：通过对象阶跃响应曲线，整定PID 参数，采用常规PID 进行给定值扰动和外部扰动响应实验，并绘制控制器输出P 和系统输出y 响应曲线； 实验过程：借助matlab 软件中的simulink 搭建系统仿真模型。
首先将外部扰动置零，利用阶跃响应曲线来整定PID 参数。
利用试凑法整定PID 参数。
PID 控制器的数学描述如下。
首先只给比例作用，调节系统使其稳定；其次加入积分作用消除系统静差；最后加入微分作用。
最后合理调整各个参数，使系统品质达到最优。
经过整定，最终选取P=，I=，D=0，N=100，系统可以相对较好的稳定下来。
输出的曲线如下在30T 的时候在对象之前加入的阶跃干扰，在50T 的时候在对象之后加入幅值为的阶跃扰动，得到的系统的输出曲线如下。
倒立摆实验报告
倒立摆实验报告实验人:2011年12月29日目录一．实验概述倒立摆简介 (3)倒立摆控制的目标与控制器设计方法 (3)实验装置简介 (3)二．实验内容实验对象建模 (4)控制器的设计、仿真与实验结果频率响应控制实验 (5)直线一级倒立摆 PID 控制实验 (13)直线一级倒立摆 LQR 控制实验 (17)三．小结 (21)一．实验概述1.倒立摆简介倒立摆控制系统是一个复杂的、不稳定的、非线性系统，是进行控制理论教学及开展各种控制实验的理想实验平台。
对倒立摆系统的研究能有效的反映控制中的许多典型问题：如非线性问题、鲁棒性问题、镇定问题、随动问题以及跟踪问题等。
通过对倒立摆的控制，用来检验新的控制方法是否有较强的处理非线性和不稳定性问题的能力。
同时，其控制方法在军工、航天、机器人和一般工业过程领域中都有着广泛的用途，如机器人行走过程中的平衡控制、火箭发射中的垂直度控制和卫星飞行中的姿态控制等。
2.倒立摆控制的目标与控制器设计方法。
倒立摆的控制问题就是使摆杆尽快地达到一个平衡位置，并且使之没有大的振荡和过大的角度和速度。
当摆杆到达期望的位置后，系统能克服随机扰动而保持稳定的位置。
本实验的控制对象是一级倒立摆,控制目标是实现起摆后摆杆稳定于倒立状态,有一定的抗干扰能力。
倒立摆系统的输入为小车的位移（即位置）和摆杆的倾斜角度期望值，计算机在每一个采样周期中采集来自传感器的小车与摆杆的实际位置信号，与期望值进行比较后，通过控制器处理得到控制量，再经数模转换驱动直流电机实现倒立摆的实时控制。
直流电机通过皮带带动小车在固定的轨道上运动，摆杆的一端安装在小车上，能以此点为轴心使摆杆能在垂直的平面上自由地摆动。
作用力u平行于铁轨的方向作用于小车，使杆绕小车上的轴在竖直平面内旋转，小车沿着水平铁轨运动。
当没有作用力时，摆杆处于垂直的稳定的平衡位置（竖直向下）。
为了使杆子摆动或者达到竖直向上的稳定，需要给小车一个控制力，使其在轨道上被往前或朝后拉动。
控制系统仿真实验报告书
一、实验目的1. 掌握控制系统仿真的基本原理和方法；2. 熟练运用MATLAB/Simulink软件进行控制系统建模与仿真；3. 分析控制系统性能，优化控制策略。
二、实验内容1. 建立控制系统模型2. 进行仿真实验3. 分析仿真结果4. 优化控制策略三、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 软件环境：MATLAB R2020a、Simulink3. 硬件环境：个人电脑一台四、实验过程1. 建立控制系统模型以一个典型的PID控制系统为例，建立其Simulink模型。
首先，创建一个新的Simulink模型，然后添加以下模块：（1）输入模块：添加一个阶跃信号源，表示系统的输入信号；（2）被控对象：添加一个传递函数模块，表示系统的被控对象；（3）控制器：添加一个PID控制器模块，表示系统的控制器；（4）输出模块：添加一个示波器模块，用于观察系统的输出信号。
2. 进行仿真实验（1）设置仿真参数：在仿真参数设置对话框中，设置仿真时间、步长等参数；（2）运行仿真：点击“开始仿真”按钮，运行仿真实验；（3）观察仿真结果：在示波器模块中，观察系统的输出信号，分析系统性能。
3. 分析仿真结果根据仿真结果，分析以下内容：（1）系统稳定性：通过观察系统的输出信号，判断系统是否稳定；（2）响应速度：分析系统对输入信号的响应速度，评估系统的快速性；（3）超调量：分析系统超调量，评估系统的平稳性；（4）调节时间：分析系统调节时间，评估系统的动态性能。
4. 优化控制策略根据仿真结果，对PID控制器的参数进行调整，以优化系统性能。
调整方法如下：（1）调整比例系数Kp：增大Kp，提高系统的快速性，但可能导致超调量增大；（2）调整积分系数Ki：增大Ki，提高系统的平稳性，但可能导致调节时间延长；（3）调整微分系数Kd：增大Kd，提高系统的快速性，但可能导致系统稳定性下降。
五、实验结果与分析1. 系统稳定性：经过仿真实验，发现该PID控制系统在调整参数后，具有良好的稳定性。
时域控制算法实验报告(3篇)
第1篇一、实验名称：时域控制算法实验二、实验目的1. 理解时域控制算法的基本原理和设计方法。
2. 掌握常见时域控制算法（如PID控制、模糊控制等）的原理和实现。
3. 通过实验验证不同控制算法的性能，分析其优缺点。
4. 学会使用MATLAB等工具进行时域控制算法的仿真和分析。
三、实验原理时域控制算法是一种直接在系统的时间域内进行控制的算法，主要包括PID控制、模糊控制、自适应控制等。
本实验主要针对PID控制和模糊控制进行研究和分析。
四、实验内容1. PID控制（1）原理：PID控制是一种线性控制算法，其控制律为：$$u(t) = K_p e(t) + K_i \int_{0}^{t} e(\tau) d\tau + K_d\frac{de(t)}{dt}$$其中，$u(t)$为控制输出，$e(t)$为误差，$K_p$、$K_i$、$K_d$分别为比例、积分和微分系数。
（2）实验步骤：a. 在MATLAB中搭建被控对象模型。
b. 设计PID控制器参数，包括比例系数、积分系数和微分系数。
c. 在MATLAB中实现PID控制器，并添加到被控对象模型中。
d. 仿真控制系统，观察控制效果。
2. 模糊控制（1）原理：模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制算法，其控制律为：$$u = F(e, e')$$其中，$u$为控制输出，$e$和$e'$分别为误差和误差变化率，$F$为模糊推理规则。
（2）实验步骤：a. 在MATLAB中搭建被控对象模型。
b. 设计模糊控制器参数，包括隶属度函数、模糊推理规则和去模糊化方法。
c. 在MATLAB中实现模糊控制器，并添加到被控对象模型中。
d. 仿真控制系统，观察控制效果。
五、实验结果与分析1. PID控制（1）实验结果：通过调整PID控制器参数，可以使系统达到较好的控制效果。
（2）分析：PID控制算法简单易实现，适用于各种被控对象。
但其参数调整较为复杂，且对被控对象的模型要求较高。
实验三 PID控制器设计及其参数整定---已完成
实验三 PID 控制器设计及其参数整定一、实验目的1) 通过本实验，掌握使用Simulink 仿真设计连续和离散PID 控制器的方法。
2) 掌握对给定控制系统进行PID 控制器参数在线实验工程整定的方法。
二、实验原理PID 控制是最经典、应用最广泛的控制方法，是单回路控制系统主要的控制方法，是其他控制思想的基础。
本实验针对被控对象，选定控制器的调节规律，在控制器的调节规律已经确定的情况下，控制系统的品质主要决定于控制器参数的整定。
1. 连续PID 控制器本实验采用的PID 控制器传递函数为：111()(1)(1)C p d d i i G s K T S T S T S T Sδ=++=++ 或写成：()iC p d K G s K K S S=++ 有,p i d p d iK K K K T T ==其中K p 、K i 、K d 分别为比例系数、积分系数和微分系数；T i 、T d 分别为积分时间常数和微分时间常数；δ为比例度。
控制系统的Simulink 仿真图如图1所示。
连续PID 控制器如图2所示。
根据不同的参数设置，可以得到单纯的比例控制、比例积分控制、比例微分控制以及比例积分微分控制等不同的控制系统。
控制器参数的工程整定实验法，是通过对典型输入响应曲线所得到的特征量，按照动态特性参数法、衰减曲线法、临界比例度法、或经验法中的某一种方法，求得控制器的各个参数，进行工程整定，使系统的性能达到最佳。
图1 控制系统Simulink 仿真图图2 连续PID 控制器Simulink 仿真图2. 离散PID 控制器将描述模拟PID 控制器的微分方程式化为差分方程，即为数字PID 控制算法。
1()(1)()()()kp i di e k e k u k K e k K T e i K T=--=++∑因为上式包含的数字积分项，需要存储过去全部偏差量，而且累加运算编程不太方便，计算量也较大，所以在应用中，通常都是将上式改为增量算法。
先进PID控制及其MATLAB仿真(3)
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1.3.6抗积分饱和PID控制算法及仿真
仿真实例
设被控制对象为：
G(s)
s3
5235000 87.35s2 10470s
采样时间为1ms，取指令信号Rin(k)＝30，M ＝1，采用抗积分饱和算法进行离散系统阶 跃响应。
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采样时间为1ms,采用Z变换进行离散化，经过Z变 换后的离散化对象为：
yout (k) a(2) yout (k 1) a(3) yout (k 2) a(4) yout (k 3) b(2)u(k 1) b(3)u(k 2) b(4)u(k 3)
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1.3.3 离散系统的数字PID控制仿真
增量式PID的算法：
u(k) u(k) u(k 1)
u(k) kp (e(k) e(k 1)) kie(k) kd (e(k) 2e(k 1) e(k 2))
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1.3.4 增量式PID控制算法及仿真
根据增量式PID控制算法，设计了仿真程序。 设被控对象如下：
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1.3 数字PID控制
1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.3.5 1.3.6 1.3.7 1.3.8
位置式PID控制算法 连续系统的数字PID控制仿真 离散系统的数字PID控制仿真 增量式PID控制算法及仿真 积分分离PID控制算法及仿真 抗积分饱和PID控制算法及仿真 梯形积分PID控制算法 变速积分PID算法及仿真
1 T1s
TD s
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1.1 PID控制原理
人机工程学重点知识
1.人机工程学的研究内容:人的因素、机的因素、环境因素，人机的综合研究，控制器设计，环境设计等2.人机系统的组成:信息输入、信息储存、信息处理、执行功能3.安全人机工程学的定义:从安全角度和着眼点，运用人机工程学的原理和方法去解决人机结合面的安全问题的一门新兴学科。
角度和着眼点:安全研究对象:人机系统。
目的:活动过程中对人实行保护。
4.安全人机工程学的研究方法:1、实测法2、实验法3分析法4调查研究法5计算机仿真法6模拟和模型试验7、感觉评价法5.安全人机工程的研究目的:对人类活动的场所，即包含人和机以及围绕着和机器的关系及其环境条件这样的综合体，建立合理的方案，更好地在人机之间合理的分配功能，使人和机有机结合，有效地发挥人的作用，最大限度地为人提供安全卫生和舒适的环境，达到保障人的健康、舒适、愉快地活动的目的，同时提高活动效率。
6.产品功能尺寸设计:最小功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量7.最佳功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量+心理修正量人体测量的主要方法：摄影法、三维数字化人体测量法、普通测量法8.人体测量数据的运用准则:最大最小准则，可调性准则，平均准则，使用最新人体数据准则，合理选择百分位和适用度准则，地域性准则，功能修正与最小心理空间相结合准则，标准化准则，姿势与身材相关联准则，合理选择百分位和适用度准则9.影响人体测量数据差异的因素:年龄、年代、性别、职业、地区与种族10.合理使用百分位适应度:间距类-95百分位净空高度-99 可及距离-低百分位座面高度-5 隔断类视情况定公共场所工作台面高度-女5到男9511.人体尺寸的应用方法和程序:1.确定所设计对象的类型和适应度2.选择人体尺寸百分位数3.确定功能修正量和心理修正量4.引用设计与身高的推算公式12.不安全情绪:1.急躁情绪:人的情绪状况发展到引起人体意识范围变狭窄，判断力降低，失去理智力和自制力。
心血活动受抑制等情绪水平失调呈病态时，极易导致发生不安全行为。
微程序控制器实验
实验4 微程序控制器实验一实验目的(1) 掌握微程序控制器的组成原理。
(2) 掌握微程序的编制、写入，观察微程序的运行过程。
二实验设备PC机一台，TD-CMA实验系统一套。
三实验原理微程序控制器的基本任务是完成当前指令的翻译和执行，即将当前指令的功能转换成可以控制的硬件逻辑部件工作的微命令序列，完成数据传送和各种处理操作。
它的执行方法就是将控制各部件动作的微命令的集合进行编码，即将微命令的集合仿照机器指令一样，用数字代码的形式表示，这种表示称为微指令。
这样就可以用一个微指令序列表示一条机器指令，这种微指令序列称为微程序。
微程序存储在一种专用的存储器中，称为控制存储器微程序控制器组成原理框图控制器是严格按照系统时序来工作的，因而时序控制对于控制器的设计是非常重要的，从前面的实验可以很清楚地了解时序电路的工作原理，本实验所用的时序由时序单元来提供，分为四拍TS1、TS2、TS3、TS4。
在实验平台中设有一组编程控制开关KK3、KK4、KK5（位于时序与操作台单元），可实现对存储器（包括存储器和控制存储器）的三种操作：编程、校验、运行。
考虑到对于存储器（包括存储器和控制存储器）的操作大多集中在一个地址连续的存储空间中，实验平台提供了便利的手动操作方式。
编辑完成后需进行校验，以确保编辑的正确。
以校验00H 单元为例，对于控制存储器进行校验的具体操作步骤如下：首先将KK1拨至‘停止’档、KK3拨至‘校验’档、KK4拨至‘控存’档、KK5拨至‘置数’档。
由CON 单元的SD05——SD00开关给出需要校验的控存单元地址（000000），连续两次按动开关ST ，MC 单元指示灯M7——M0显示该单元低8位数据（00010001）；KK5拨至‘加1’档，再连续两次按动开关ST ，MC 单元指示灯M15——M8显示该单元中8位数据（00100010）；再连续两次按动开关ST ，MC 单元指示灯M23——M16显示该单元高8位数据（00110011）。
西安工业大学实验三 球杆系统建模分析与控制
实验三：球杆系统建模、分析与控制实验（综合实验）一．实验目的:1、建立球杆系统的数学模型，掌握系统建模的一般方法及在Matlab中对系统进行建模的方法；2、对球杆系统进行性能分析，在Matalab Simulink中对系统进行仿真；3、理解PID控制的原理和方法，进行系统控制；4、掌握如何设计和调整PID参数，使系统达到设计的要求。
二．实验内容:1、对球杆系统进行受力分析，建立球杆系统的数学模型2、在Matlab下建立球杆系统的数学模型，3、对球杆系统进行性能分析与仿真4、P控制器的设计5、PD控制器的设计6、PID控制器的设计三．实验设备：1 固高科技球杆机械传动系统2 球杆系统运动控制箱3 计算机四．实验原理:1. PID 简介任何闭环控制系统的首要任务是要稳（稳定）、快（快速）、准（准确）的响应命令。
PID调整的主要工作就是如何实现这一任务。
增大比例系数P将加快系统的响应，它的作用于输出值较快，但不能很好稳定在一个理想的数值，不良的结果是虽较能有效的克服扰动的影响，但有余差出现，过大的比例系数会使系统有比较大的超调，并产生振荡，使稳定性变坏。
积分能在比例的基础上消除余差，它能对稳定后有累积误差的系统进行误差修整，减小稳态误差。
微分具有超前作用，对于具有容量滞后的控制通道，引入微分参与控制，在微分项设置得当的情况下，对于提高系统的动态性能指标，有着显著效果，它可以使系统超调量减小，稳定性增加，动态误差减小。
综上所述，P---比例控制系统的响应快速性好，快速作用于输出；I---积分控制系统的准确性好，消除过去的累积误差；D---微分控制系统的稳定性好，具有超前控制作用。
在调整的时候，你所要做的任务就是在系统结构允许的情况下，在这三个参数之间权衡调整，达到最佳控制效果，实现稳、快、准的控制特点。
根据要求添加PID控制器后，闭环系统的结构图如下：PID 控制器闭环结构图PID 控制器的传递函数为：)1()(sK s K K s G I D P PID ++=, K D 和 K I 对应于积分和微分控制，K P 为比例增益。
PLC实验三霓虹灯控制实验报告程序梯形图
课程名称： PLC原理及应用实验项目：实验三霓虹灯控制实验实验预习报告上课前完成一、实验目的1．熟悉可编程序控制器的编程软件及编程方法;2．熟悉可编程序控制器的组成及基本逻辑指令;3．掌握定时器及计数器的使用方法;4．掌握霓虹灯控制电路设计方法;5．熟悉SFC编程方法,分析控制过程中的状态及状态的转移条件;二、所用实验仪器设备、耗材及数量三、实验内容和简单原理包括实验电路图及原理说明内容：设计一个霓虹灯控制电路,要求按如下方法控制霓红灯A、B、C的亮灭：1．A亮一秒；2．B亮一秒；3．C亮一秒；4．ABC灭一秒；5．ABC亮一秒；6．ABC灭一秒；7．ABC亮一秒；8．ABC灭一秒;实验原理图如图所示实验原理图中的粗线为实验所需连线;四、操作方法与实验步骤详细说明实验的操作过程及注意事项1．确定输入与输出量;2．画该控制过程的状态转移图SFC;3．编写可编程序控制器的梯形图程序或指令表程序;4．进入FX系列可编程序控制器的编程软件界面,把程序输入计算机; 5．按事先画好的连线图连线,进行PLC实验;实验报告部分五、实验数据记录及处理实验前画好表格或坐标图形实验结束时交予老师签名1原始数据记录1、I/O分配表类别元件PLC元件作用输入单脉冲信号M8002 启动L1 Y000 灯A亮L2 Y001 灯B亮L3 Y002 灯C亮2、指令表程序LD M8002 LD M3 OUT Y001SET M0 MPS LD M3 LD M0 AND T6 AND T6 AND T0 OUT T5 K10 OR M2 SET M1 MRD OUT Y002 RST M0 ANI T5 ENDLD M1 OUT T6 K10AND T1 MPPSET M2 AND T3RST M1 SET M0LD M2 RST M3AND T2 LD M3SET M3 OUT T3 K49RST M2 LD M3LD M0 AND T6OUT TO K10 OR M0LD M1 OUT Y000OUT T1 K10 LD M3LD M2 AND T6OUT T2 K10 OR M13、梯形图程序3、PLC接线图2数据处理与分析教师签名：六、回答思考题1．添加一个启动和停止按钮,程序该如何改动将原梯形图程序第一行改为下图：X0为启动按钮,X1为停止按钮2．试述使用定时器进行程序控制的方法用定时器组成闪烁电路；用多个定时器组合实现较长时间的延时；用定时器和计算器组合,实现长延时功能电路;3．写出下面梯形图的指令表程序,并分析工作原理；画出X0、Y0、Y1、Y2的时序图;其中X1为触点开关;图顺序控制梯形图指令表程序：时序图LD X000OR Y000ANI X001ANI T1OUT Y000OUT T0 K600OUT T0 K900LD T0OR Y001ANI X001ANI T3OUT Y001 工作原理：OUT T2 K300 X0为触点开关,若Y0、Y1、Y2连接灯泡,那么当按OUT T3 K600 下触点开关X0,Y0连接灯泡L1亮90秒后熄灭,L1LD T2 亮60秒后,Y1连接的灯泡L2亮60秒后熄灭,当L2OR Y002 亮30秒后,Y2连接的灯泡L3亮90秒后熄灭；若在ANI X001 过程中按下X1,则三个灯泡熄灭,计数器清零;ANI T4OUT Y002OUT T4 K900END。
《逻辑电路与自动控制》 知识清单
《逻辑电路与自动控制》知识清单一、逻辑电路基础1、逻辑门逻辑门是实现基本逻辑运算的电子电路，包括与门、或门、非门、与非门、或非门和异或门等。
与门：只有当所有输入都为高电平时，输出才为高电平。
或门：只要有一个输入为高电平，输出就为高电平。
非门：对输入信号取反，高电平变为低电平，低电平变为高电平。
与非门：先进行与运算，然后取反。
或非门：先进行或运算，然后取反。
异或门：当两个输入不同时，输出为高电平。
2、布尔代数布尔代数是用于描述逻辑关系的数学工具，在逻辑电路中有着重要的应用。
它的基本运算包括与、或、非，其运算规则与逻辑门的功能相对应。
通过布尔代数，可以对逻辑电路进行简化和分析。
3、组合逻辑电路组合逻辑电路的输出仅仅取决于当前的输入值，不存在记忆功能。
常见的组合逻辑电路有加法器、编码器、译码器、数据选择器等。
加法器：用于实现两个数的相加运算。
编码器：将一组输入信号转换为二进制代码。
译码器：将二进制代码转换为特定的输出信号。
数据选择器：根据控制信号从多个输入数据中选择一个输出。
二、时序逻辑电路1、触发器触发器是构成时序逻辑电路的基本单元，具有记忆功能。
常见的触发器有 SR 触发器、JK 触发器、D 触发器等。
SR 触发器：根据输入的 S（置位）和 R（复位）信号来确定输出状态。
JK 触发器：具有置位、复位、保持和翻转功能。
D 触发器：在时钟脉冲的上升沿或下降沿，将输入数据传送到输出端。
2、计数器计数器是一种能够对输入脉冲进行计数的时序逻辑电路。
可以分为同步计数器和异步计数器。
同步计数器：所有触发器的时钟脉冲同时输入，计数速度快。
异步计数器：触发器的时钟脉冲不是同时输入，计数速度相对较慢。
3、寄存器寄存器用于存储一组二进制数据，常用于暂存数据和在数字系统中传递信息。
三、逻辑电路的表示方法1、真值表真值表是列出输入变量的所有可能取值组合以及对应的输出值，能够直观地反映逻辑电路的功能。
2、逻辑表达式用逻辑运算符和变量表示逻辑电路的输出与输入之间的关系。
电器及PLC控制技术与实训第3版模块三习题答案
思考与练习一、单项选择题1．PLC的中文含义是( B )A．个人计算机B．可编程序控制器C．继电控制器D．单片机2．PLC控制器主要应用于（A ）A．工业环境B．农业环境C．计算机行业D．都可以3．以下几个特点中，不属于可编程控制器的特点的是（D ）A．可靠性高，抗干扰能力强B．编程方便，易于使用C．控制系统结构简单，通用性强D．能够完全代替控制电器，完成对各种电器的控制4．FX系列PLC的I/O点数为300点，存储容量为6K字的为（ B ）A．小型PLC B．中型PLC C．大型PLC D．超大型PLC5．PLC的系统程序存储器用来存放（ C ）A．用户程序B．编程器送入的程序C．系统管理程序D．任何程序6．有关可编程控制器中编程器的作用，下列说法错误的是（ B ）A．用于编程，即将用户程序送入PLC的存储器中B．用于存放PLC内部系统的管理程序C．利用它进行程序的检查和修改D．利用它对PLC的工作状态进行监控7．编程器不是按结构分类的是（ D ）A．手持编程器B．图形编程器C．通用计算机编程器D．离线编程器8．PLC循环执行的工作阶段不包括的是（A ）A．初始化B．输入处理C．程序执行D．输出处理9．可以用编程器修改和增删的程序是（C ）A．系统管理程序B．固化程序C．用户程序D．任何程序10．PLC的输出方式为晶体管型时，它适用于哪种负载( C )A．感性B．交流C．直流D．交直流11．可编程序控制器PLC采用的工作方式( B )A．键盘扫描B．循环扫描C．逐行扫描D．逻辑扫描12．梯形图的逻辑执行顺序是（ A ）A．自上而下、自左而右B．自下而上、自左而右C．自上而下、自右而左D．随机执行13．一个完整的梯形图至少应有（ A ）A．一个梯级B．两个梯级C．三个梯级D．四个梯级14．梯形图中的各类继电器是（ C ）A．物理继电器B．暂存器C．软继电器D．存储单元15．关于指令语句表编程语言，说法不正确的是（C ）A．语句是程序最小的独立单元B．每一条语句由操作码、操作数两部分组成C．每一条语句都必须有操作码、操作数D．有些语句没有操作数16．PLC内部继电器的触点在偏程时（A ）A．可多次重复使用B．只能使用一次C．最多使用两次D．每种继电器规定次数不同17．某PLC输入继电器的输入地址编号最大为X043，输入点数是（B ）A．43点B．36点C．38点D．42点18．状态由外部控制现场的信号驱动的是（A ）A．输入继电器B．输出继电器C．辅助继电器D．数据寄存器19．驱动外部负载的继电器是（ B ）A．输入继电器B．输出继电器C．辅助继电器D．数据寄存器20．FX系列PLC中输入、输出继电器器件编号采用（B ）A．十进制B．八进制C．二进制D．十六进制21．初始化脉冲继电器是（ A ）A．M8002 B．M8012 C．M8033 D．M803422．M8000的继电器名称为（A ）A．运行监控继电器B．初始化脉冲继电器C．100ms时钟脉冲发生器D．禁止全部输出继电器23．属于停电保持辅助继电器的是（B ）A．M489 B．M500 C．M100 D．M30024．FX2N系列PLC中回零状态继电器是（ A ）A．S10 B．S20 C．S500 D．S025．在PLC程序控制中，常数计数器十进制常数的表示字母是（C ）A．E B．F C．K D．H二、简答题1．可编程序控制器的定义是什么？可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。
基于AXI总线的CAN控制器设计与验证
基于AXI总线的CAN控制器设计与验证基于AXI总线的CAN控制器设计与验证摘要：CAN（Controller Area Network）是一种常用于实时控制网络的通信协议，广泛应用于汽车、工业控制以及物联网等领域。
本文旨在通过基于AXI总线的CAN控制器设计和验证，提高CAN控制器的性能和可靠性。
首先，介绍CAN协议和AXI总线的基本原理；其次，详细描述基于AXI总线的CAN控制器的设计过程，包括寄存器设计、CAN报文的接收与发送等模块的具体实现；最后，通过仿真和验证实验，验证设计的可行性和正确性。
关键词：CAN控制器、AXI总线、寄存器设计、报文接收与发送、验证实验一、引言近年来，随着物联网和智能交通的快速发展，对于车载通信系统的稳定性和可靠性的要求越来越高。
CAN作为一种分布式控制网络通信协议，被广泛应用于汽车和工业控制等领域，在数据传输速度快、可靠性强、成本低等方面优势明显。
然而，传统的CAN控制器存在性能瓶颈和功能限制等问题，为了克服这些问题，我们提出了一种基于AXI总线的CAN控制器设计。
二、CAN协议和AXI总线的基本原理CAN协议是一种串行通信总线，它采用差分电平信号传输，具有较强的抗干扰能力和可靠性。
CAN协议的基本原理是基于消息传递的方式，通过传输报文来实现不同设备之间的通信。
CAN总线上的每个节点都有一个唯一的身份标识符，通过判断报文的身份标识符，节点可以选择接收或忽略报文。
AXI（Advanced eXtensible Interface）总线是一种高性能、低功耗、可扩展的总线协议，广泛应用于数字系统的互联。
AXI总线采用了点对点的连接方式，具有高并发的特性和支持多种传输类型的能力。
基于AXI总线的CAN控制器的设计和验证可以充分发挥AXI总线的优势，提高CAN控制器的性能和可靠性。
三、基于AXI总线的CAN控制器设计3.1 寄存器设计在CAN控制器的设计中，寄存器是重要的组成部分，用于存储和控制相关的配置信息。
实验3 ACLK,MCLK和SMCLK的产生
实验3 ACLK，MCLK和SMCLK的产生// 1 MSP430时钟系统（无论是何种动物，总有一个跳动的心脏。
无论是何种控制器，总有一个跳动的时钟。
控制器的时钟，即相当于人的心脏）5个输入：XT1CLK（低频时钟源）、VLOCLK（内部低功耗低频时钟源）、REFOCLK（内部低频修整参考时钟源）、DCOCLK（内部数字控制时钟源）、XT2CLK（高频时钟源）3个输出：ACLK（一般用于低速模块）、MCLK（主要用于CPU和系统）、SMCLK（主要用于高速模块）// 2 MSP430时钟系统REG：有UCSCTL0-UCSCTL9，共10个REG，具体功能参考芯片datasheet。
// 3 与XT1模块相关的REG（参考MSP430时钟系统原理图）UCSCTL4：SELA、SELS、SELM（用于选择各自时钟源）UCSCTL5：DIVPA、DIVA(default DIVA_0,不分频)、DIVS、DIVMUCSCTL6：XT1DRIVE / XTS / XT1BYPASS / XCAP / SMCLKOFF / XT1OFF// 4 设计参考代码//******************************************************************************// MSP430F6638 Demo - XT1 sources ACLK//// Description: This program demonstrates using XT1 to source ACLK// ACLK = LFXT1 = 32,768Hz// //* An external watch crystal between XIN & XOUT is required for ACLK *////// MSP430F66x// -----------------// /|\ | XIN|-// | | | 32kHz// ---|RST XOUT|-// | |// | P1.0|-->ACLK = ~32kHz// | |////******************************************************************************#include<msp430f6638.h>void main(void){// *************************************************************************WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // Stop WDT// BAKCTL = 1Ch ,Battery Backup Control (Page123)while(BAKCTL & LOCKIO) // Unlock XT1 pins for operation BAKCTL &= ~(LOCKIO);// Loop until XT1 fault flag is cleared( 等待XT1、XT2与DCO稳定 )do{// UCSCTL7 &= ~(XT2OFFG + XT1LFOFFG + DCOFFG); // Clear XT2,XT1,DCO fault flags UCSCTL7 &= ~(XT2OFFG + XT1HFOFFG + XT1LFOFFG + DCOFFG);SFRIFG1 &= ~OFIFG; // Clear fault flags in SFR }while(SFRIFG1 & OFIFG); // Test oscillator fault flag // *************************************************************************// P1.0, 输出时钟ACLK的IO配置P1DIR |= BIT0; // P1.0 = 1, ACLK set out to pin P1SEL |= BIT0; // Select P1.0 as Peripheral// P5.4 and P5.5, 时钟源的IO配置P5SEL |= BIT4+BIT5; // 端口功能,选择外部低频晶振XT1//// PxSEL Bit = 0: I/O Function is selected for the pin//// Bit = 1: Peripheral module function is selected for the pin// UCSCTL4 : SELA,SELS,SELM// ACLK的选择(000,XT1CLK(default))// (1)选择ACLK的时钟源为XT1CLK// UCSCTL4 |= SELA_0; // ACLK = TX1CLK_LF (by default)// 结果:1/(3*10us)=33.333kHz// 对XT1CLK进行分频// UCSCTL5 |= DIVA_1; // DIVA_0,一分频;DIVA_1,二分频;DIVA_2,四分频// 结果:1/(3*20us)=16.666kHz// (2)选择ACLK的时钟源为VLOCLK,典型值为10kHz// UCSCTL4 |= SELA_1;// 结果:1/(4.7*20us)=10.638kHz// (3)选择ACLK的时钟源为REFOCLK,典型值为32.768kHz// UCSCTL4 |= SELA_2;// 结果:1/(3*10us)=33.333kHz// (4)选择ACLK的时钟源为DCOCLK ////// UCSCTL4 |= SELA_3;// UCSCTL6// XT2DRIVE / XT2BYPASS / XT2OFF// XT1DRIVE / XTS / XT1BYPASS / XCAP / SMCLKOFF / XT1OFF// 默认为XT1DRIVE_3，最大驱动电流，以保证XT1能够快速可靠地起振// XT1已经稳定,降低驱动能力UCSCTL6 &= ~(XT1DRIVE_3); // Xtal is now stable, reduce drive strength // XTS默认为Low-frequency mode// XT1BYPASS 默认为内部振荡器// 配置内部负载电容;若使输出为32.768kHz,则需要选择XCAP_3(default value)UCSCTL6 |= XCAP_3; // Internal load cap (XCAP_0,XCAP_1,XCAP_2,XCAP_3) UCSCTL6 &= ~(XT1OFF); // XT1 On// MSP430F6638有五种低功耗模式// #define LPM3_bits (SCG1+SCG0+CPUOFF)// #define LPM3 _bis_SR_register(LPM3_bits) /* Enter Low Power Mode 3 */// #define LPM3_EXIT _bic_SR_register_on_exit(LPM3_bits) /* Exit Low Power Mode 3 */__bis_SR_register(LPM3_bits); // Enter LPM3__no_operation(); // For debugger}总结1 ACLK--P1.0（低速外设），SMCLK--P3.4（高速外设），MCLK--？（CPU和系统）2 DIVPA、DIVA(default DIVA_0,不分频)。
3.可编程控制器应用实训报告
西安广播电视大学开放教育机械制造与自动化（数控技术）专业（专科）可编程控制器应用实训报告学生姓名：学号：指导老师：分校：时间：可编程控制器应用实训报告题目1 混料系统设计系统的I/O 元件安排如图4-29 所示（见课本P126）。
系统的工作过程及控制要求如下：（1）按S0 后，系统进入工作循环，启动指示灯H0 发光，阀门Y1 打开，抽料电机M1及搅拌电机M2运转；（2）当传感器B1动作后，Y1 关闭，Y2 打开；（3）当传感器B2运动后，Y2 关闭，Y3 打开；（4）当传感器B3运动后，Y3 关闭，Y4 打开；（5）当传感器B4 运动后，Y4 关闭，抽料电机M1停止，搅拌电机M2继续工作；（6）当Y4 关闭10s 后，启动指示灯H0灭，清料指示灯H5 亮，混料过程结束；（7）按停止按钮S5 后，搅拌电机停止，H5 灭，搅拌容器可清空；（8）当按事故急停S6 或S7，或热继电器F1 或F2 动作时都会使电机M1 及电机M2断电。
试给出系统的I/O 分配表，画出系统的顺序控制流程图，编写顺序控制的PLC程序，并在PLC机上进行输入、显示、修改及测试操作，直到系统满足控制要求。
题目 2 图 1 是小车自动往返运动的主电路和继电器控制电路图。
其中QAl 和QA2分别是控制正转运行和反转运行的交流接触器，用QAl 和QA2的主触点改变进入电机的三相电源的相序，即可改变电动机的旋转方向；BB是热继电器，在电动机过载时，它的常闭触点断开，使QAl 和QA2的线圈断电，电动机停转。
工作时，按下右行起动按钮SF2 或左行起动按钮SF3 后，要求小车在左限位开关BG1和右限位开关BG2之间不停的循环往返，直到按下停止按钮SF1。
按照上述工作要求，试画出PLC的硬件接线图、分配I/O 通道，并设计小车自动往返运动的PLC控制程序。
图1 小车自动往返运动的主电路和继电器控制电路图作业要求1. 先把封皮以及题目的页眉进行填写，并把封皮以及题目打印出来2. 手写完成两道设计题目，并按要求进行绘图3. 把封皮、题目和解答装订到一起。
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预做实验报告3 控制器设计与仿真一、实验目的理解并掌握CPU控制器的基本电路结构及其设计方法，学会使用Verilog HDL对电路进行行为建模、结构建模以及仿真测试。
二、实验内容利用Verilog HDL设计一个多周期处理机控制器，并进行仿真测试。
要求要求把指令的执行分为以下5个步骤，每个步骤用一个时钟周期。
1、取指令及PC+1周期2、指令译码、读寄存器及转移周期3、ALU执行或者存储器地址计算周期4、ALU指令结束周期或者存储器访问周期5、写回周期该多周期处理机的数据路径如下：该多周期处理机的数据路径所需要的控制信号定义如下：WRITEPC ：PC 写使能信号，为1时，CLK 上升沿把PC 输入端的数据写入PC ； SELLDST ：存储器地址输入选择，为1时，选ALU 计算出的地址，为0选PC ； WRITEMEM ：写存储器使能信号，由store 指令产生；WRITEIR ：IR 写使能信号，为1时，CLK 上升沿把由PC 访问到的指令写入IR ； SELLOAD ：寄存器堆数据输入选择，为1时选存储器输出，为0选ALU 输出； SELST ：执行store 指令时，从寄存器堆Q2端口读出寄存器rd 的内容； WRITEREG ：写寄存器堆使能信号；SELALUA ：ALU A 输入端选择，0选寄存器RS1,1选PC;SELALUB ：ALU B 输入端选择，00选寄存器RS2,01选立即数IM ，10选1，11选偏移量;ALUOP ：ALU 操作控制码；WRITEZERO ：写标志寄存器ZERO 的使能信号； 三、实验环境PC 机1台、Modelsim 仿真软件1套。
四、实验步骤1、电路结构设计与逻辑设计电路结构图：ZERSELLOAD SELLDST SELALUA状态转移图：CLKRI=andi+ori+addi+subi(寄存器-立即数操作);BR=branch+bne+beq(转移指令)；X=任意。
根据上述状态转移表，可以得到下一状态产生电路的逻辑表达式：D0=S0+S1*RI+S1*store+S3+S5;D1=S1*RR+S1*RI+S2+S3+S8;D2=S1*load+S1*store+S2+S3;D3=S4+S5+S8;2、建立Verilog模型module control(clk,start,zero,opcode,writepc,selldst,writemem,writeir,selload,selst,writereg,selalua,selalub,aluop,writezero);input clk,start,zero;input [5:0] opcode;output writepc,selldst,writemem,writeir,selload,selst,writereg,selalua,writezero;output [1:0] selalub,aluop;reg [3:0] q;wire [3:0] d;wire zero;always @(posedge clk)beginif(start)q<=4'd0;elseq<=d;endassignd[0]=(~q[3]&~q[2]&~q[1]&~q[0])|((~q[3]&~q[2]&~q[1]&q[0])&(~opcode[3]&op code[0]))|((~q[3]&~q[2]&~q[1]&q[0])&(opcode[3]&~opcode[2]&~opcode[1]&op code[0]))|(~q[3]&~q[2]&q[1]&q[0])|(~q[3]&q[2]&~q[1]&q[0]);assignd[1]=((~q[3]&~q[2]&~q[1]&q[0])&(~opcode[3]&~opcode[0]))|((~q[3]&~q[2]&~q [1]&q[0])&(~opcode[3]&opcode[0]))|(~q[3]&~q[2]&q[1]&~q[0])|(~q[3]&~q[2]& q[1]&q[0])|(q[3]&~q[2]&~q[1]&~q[0]);assignd[2]=((~q[3]&~q[2]&~q[1]&q[0])&(opcode[3]&~opcode[2]&~opcode[1]&~opcod e[0]))|((~q[3]&~q[2]&~q[1]&q[0])&(opcode[3]&~opcode[2]&~opcode[1]&opcod e[0]))|(~q[3]&~q[2]&q[1]&~q[0])|(~q[3]&~q[2]&q[1]&q[0]);assignd[3]=(~q[3]&q[2]&~q[1]&~q[0])|(~q[3]&q[2]&~q[1]&q[0])|(q[3]&~q[2]&~q[1]& ~q[0]);assignwritepc=(~q[3]&~q[2]&~q[1]&~q[0])|((~q[3]&~q[2]&~q[1]&q[0])&((opcode[3]& opcode[2]&~opcode[1]&~opcode[0])|(opcode[3]&~opcode[2]&opcode[1]&~opco de[0]&~zero)|(opcode[3]&~opcode[2]&opcode[1]&opcode[0]&zero)));assignselldst=(~q[3]&q[2]&~q[1]&~q[0])|(~q[3]&q[2]&~q[1]&q[0])|(q[3]&~q[2]&~q[1] &~q[0])|(q[3]&~q[2]&~q[1]&q[0])|(q[3]&~q[2]&q[1]&~q[0]);assign writemem=q[3]&~q[2]&~q[1]&q[0];assign writeir=~q[3]&~q[2]&~q[1]&~q[0];assignselload=(~q[3]&q[2]&~q[1]&~q[0])|(q[3]&~q[2]&~q[1]&~q[0])|(q[3]&~q[2]&q[1 ]&~q[0]);assign selst=(~q[3]&q[2]&~q[1]&q[0])|(q[3]&~q[2]&~q[1]&q[0]);assignwritereg=(~q[3]&q[2]&q[1]&~q[0])|(~q[3]&q[2]&q[1]&q[0])|(q[3]&~q[2]&q[1] &~q[0]);assign selalua=(~q[3]&~q[2]&~q[1]&~q[0])|(~q[3]&~q[2]&~q[1]&q[0]);assign selalub[1]=(~q[3]&~q[2]&~q[1]&~q[0])|(~q[3]&~q[2]&~q[1]&q[0]); assignselalub[0]=(~q[3]&~q[2]&~q[1]&q[0])|(~q[3]&~q[2]&q[1]&q[0])|(~q[3]&q[2]&~ q[1]&~q[0])|(~q[3]&q[2]&~q[1]&q[0])|(~q[3]&q[2]&q[1]&q[0])|(q[3]&~q[2]&~q [1]&~q[0])|(q[3]&~q[2]&~q[1]&q[0])|(q[3]&~q[2]&q[1]&~q[0]);assign writezero=(~q[3]&q[2]&q[1]&~q[0])|(~q[3]&q[2]&q[1]&q[0]);assignaluop[1]=(~q[3]&~q[2]&~q[1]&~q[0])|(~q[3]&~q[2]&~q[1]&q[0])|((~q[3]&~q[2] &q[1]&~q[0])&(~opcode[3]&opcode[2]))|((~q[3]&~q[2]&q[1]&q[0])&(~opcode[ 3]&opcode[2]))|(~q[3]&q[2]&~q[1]&~q[0])|(~q[3]&q[2]&~q[1]&q[0])|((~q[3]&q[2]&q[1]&~q[0])&(~opcode[3]&opcode[2]))|((~q[3]&q[2]&q[1]&q[0])&(~opcode[3]&opcode[2]))|(q[3]&~q[2]&~q[1]&~q[0])|(q[3]&~q[2]&~q[1]&q[0])|(q[3]&~q[ 2]&q[1]&~q[0]);assignaluop[0]=((~q[3]&~q[2]&q[1]&~q[0])&(~opcode[3]&opcode[2]))|((~q[3]&~q[2] &q[1]&q[0])&(~opcode[3]&opcode[2]))|((~q[3]&q[2]&q[1]&~q[0])&(~opcode[3] &opcode[2]))|((~q[3]&q[2]&q[1]&q[0])&(~opcode[3]&opcode[2])); endmodule3、设计测试文件`timescale 1ns / 1nsmodule controltest;reg clk,rst,zero;reg [5:0] opcode;wire writepc,selldst,writemem,writeir,selload,selst,writereg,selalua,writezero; wire [1:0] selalub,aluop;control con(clk,rst,zero,opcode,writepc,selldst,writemem,writeir,selload, selst,writereg,selalua,selalub,aluop,writezero);always #50 clk=~clk;initialbeginclk=1;rst=0;#20 rst=1;#100 rst=0;//IF#100 opcode=6'd0;//ID-- and rd,rs1,rs2#100//EXE#100//WB#100//IF#100 opcode=6'd1;//ID-- andi rd,rs1,imme#100//EXE#100//WB#100//IF#100 opcode=6'd2;//ID-- or rd,rs1,rs2#100//EXE#100//WB#100//IF#100 opcode=6'd3;//ID-- ori rd,rs1,imme#100//EXE#100//WB#100//IF#100 opcode=6'd4;//ID-- add rd,rs1,rs2#100//EXE#100//WB#100//IF#100 opcode=6'd5;//ID-- addi rd,rs1,imme #100//EXE#100//WB#100//IF#100 opcode=6'd6;//ID-- sub rd,rs1,rs2#100//EXE#100//WB#100//IF#100 opcode=6'd7;//ID-- subi rd,rs1,imme #100//EXE#100//WB#100//IF#100 opcode=6'd8;//ID-- load rd,rs1,imme #100//EXE#100//MEM#100//WB#100//IF#100 opcode=6'd9;//ID-- store rd,rs1,imme #100//EXE#100//MEM#100//IF#100 opcode=6'd10;//ID-- bne dispzero=1;#100//IF#100 opcode=6'd10;//ID-- bne dispzero=0;#100//IF#100 opcode=6'd11;//ID-- beq dispzero=1;#100//IF#100 opcode=6'd11;//ID-- beq dispzero=0;#100//IF#100 opcode=6'd12;//ID-- branch disp#100 $stop;endendmodule注意：测试的完备性。