计算机控制技术课程设计
华北水利水电学院计算机控制技术课程设计
计算机控制技术课程设计学院：电力学院专业：自动化班级：2009 班姓名：学号：2009指导老师:徐俊红华北水利水电学院目录一、设计内容1.1 对象模型1.2 设计目的1.3 设计要求二、设计方法及步骤2.1 设计方法2.2 设计具体步骤2.3 matlab仿真结果展示三、仿真设计程序四、心得体会控制系统的状态空间设计1.1【设计对象】系统的对象模型为：1.2【设计目的】A：试确定一个状态负反馈阵K，使相对于单位阵阶跃参考输入的输出过渡过程，满足如下的期望指标：超调量<=20%,峰值时间<=0.4s。
B：如果系统的状态变量在实际上无法测量，试确定一个状态观测器（全维状态观测器），使得通过基于状态观测器的状态反馈，满足上述期望的性能指标。
1.3【设计要求】1.要求学生掌握当Gc（s）设计好后如何将其变换为离散算法Gc（Z）以及如何将Gc（Z）转换在计算机上可完成计算的迭代方程。
2.要求学生能掌握工业中常用的基本PID算法。
3.掌握一阶向前，向后差分及双线性变换离散化的具体做法及应用场合。
4.熟悉PID两种基本算法的计算公式：位置算法和增量算法。
5.熟练使用MATLAB软件，掌握其仿真的方法、步骤及参数设置。
6.了解计算机控制系统的组成及相应设备的选用等问题。
二．【设计方法及步骤】1、利用Simulink进行仿真，判断是否满足期望的性能指标。
系统仿真方框图如下：系统仿真结果如下：有图可知，系统不满足期望的性能指标，需要进行配置。
1.判断系统的能控能观性，确定系统是否能够通过状态反馈实现极点任意配置。
能控性判别，能控性判别矩阵为⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=1121211210100Q系统的可控矩阵阶数为3，为满秩，则系统是能控的。
2.由期望的性能指标求出闭环系统的期望极点。
第一步：由典型二阶系统性能指标与系统参数之间的关系，确定系统参数，然后确定系统的主导极点和非主导极点。
要求确定的主导极点使得闭环系统至少满足前述性能指标。
计算机控制技术综合课程设计方案
计算机控制技术综合课程设计方案清晨的阳光透过窗帘，洒在键盘上，伴随着一杯热咖啡的香气，我开始构思这个“计算机控制技术综合课程设计方案”。
这个方案不仅要体现计算机控制的精髓，还要让学生在实践中掌握核心技能，下面是我的思路。
一、课程目标我们要明确课程目标。
这不仅仅是教会学生一些编程语言和算法，更重要的是让他们理解计算机控制系统的设计理念、工作原理和应用场景。
简单来说，我们要培养的是未来的计算机控制系统设计师。
二、课程内容1.基础理论课程的前半部分，我们会重点讲解计算机控制的基础理论，包括控制系统的基本概念、数学模型、控制器设计等。
这部分内容虽然枯燥，但却是后续实践的基础。
我会用生动的例子和实际应用场景来引导学生，让他们对这些理论产生兴趣。
2.编程实践是编程实践环节。
我们会教授学生如何使用C/C++、Python等编程语言来设计计算机控制系统。
在这个过程中，学生将学会如何将理论应用到实际项目中，如何处理各种复杂问题。
3.硬件接口除了编程，我们还会教授学生如何使用各种硬件接口，如串口、网络接口等。
这部分内容会让学生了解到计算机控制系统与外部设备之间的通信方式，为后续的实践项目打下基础。
4.项目实践在课程的我们会安排一系列项目实践。
这些项目将涵盖不同的应用领域，如智能家居、工业自动化等。
学生将分组进行项目设计，从需求分析、系统设计到编程实现，全方位锻炼自己的能力。
三、教学方法1.案例教学我会采用案例教学的方法，通过分析经典的计算机控制系统案例，让学生理解理论知识在实际中的应用。
同时，案例教学也能激发学生的兴趣，让他们主动参与到课程中来。
2.实践教学实践教学是本课程的核心。
我会安排大量的实验和项目实践，让学生在实践中掌握计算机控制技术的应用。
还会鼓励学生参加各种比赛和项目，提升他们的实际操作能力。
3.互动教学在教学过程中，我会鼓励学生提问和发表自己的观点。
通过互动，我可以及时了解学生的掌握情况，调整教学进度和难度。
计算机控制技术课程设计整理版.doc
计算机控制技术课程设计目录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)3.1 直流伺服系统的构成 (2)3.1.1 伺服系统的定义 (2)3.1.2 伺服系统的组成 (2)3.1.3 伺服系统的控制器的分类 (3)3.1.4 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)4.1方案设计步骤 (5)4.2 总体方案的设计 (5)4.3控制系统的建模和数字控制器设计 (7)4.4数字PID工作原理 (8)4.5数字PID算法的simulink仿真 (8)5 硬件的设计和实现 (9)5.1 选择计算机机型（采用51内核的单片机） (9)5.1.1 80C51电源 (10)5.1.2 80C51时钟 (10)5.1.3 80C51 控制线 (10)5.1.4 80C51 I/O接口 (11)5.2 设计支持计算机工作的外围电路（键盘、显示接口电路等） (11)5.2.1数据锁存器 (11)5.2.2键盘 (11)5.2.3显示器 (12)5.2.4数模转换器ADC0808 (12)5.3 其它相关电路的设计或方案 (13)5.3.1 供电电源设计 (13)5.3.2 检测电路设计 (13)5.3.3 功率驱动电路 (14)5.4 仿真原理图 (14)6软件设计 (14)6.1 程序设计思想 (14)6.2 主程序模块框图 (15)6.3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。
《计算机控制技术课程设计》指导书
《计算机控制技术课程设计》指导书一、设计目的和要求计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程，它不仅需要微型机控制理论、程序设计方面的基础知识，而且还需要具备一定的生产工艺知识。
课程设计包括确定控制任务、系统总体方案设计、硬件系统设计、控制软件的设计等，以便使学生掌握计算机控制系统设计的总体思路和方法。
二、设计内容及步骤1．确定控制任务（设计目标参数，技术指标）有如下题目供参考（可选其他）：a.水温控制（过程控制类）b.电机速度控制c.电机角度控制2．系统总体方案设计a. 基本系统选择b. 接口电路的确定（A/D、D/A）c. 系统软件的配置3．硬件系统设计a．单片机基本系统b．A/D接口电路c．D/A接口电路d．开关量输入输出电路4．软件系统设计a. 系统初始参数设定模块b. 检测模块c. 控制模块d. 报警模块e. 键盘、显示接口模块5．控制系统仿真依据所搭建的系统，采用matlab/simulink进行仿真，给出仿真曲线和结果分析。
6．撰写设计报告a. 设计题目b. 任务要求c. 系统总体方案d. 各个硬件模块设计和原理图e. 各个软件模块设计和流程图f. 心得体会和参考资料三、课程设计进度安排（供参考）：要求学生集中时间、争取在3周的时间内完成，进度按排如下。
四、报告基本内容（1）总体方案设计：构建系统的结构框图，确定系统各组成模块的功能和相互关系。
（2）详细设计：硬件部分：选择硬件型号，设计具体电路等。
给出系统各个组成部分的接口电路，并进行硬件集成调试。
软件部分：依据采用的控制算法（必须选择至少两种算法，并进行比对，说明最后使用算法的合理性）及计算机控制系统的构成特点，绘制程序流程图，并编写相应的程序代码。
程序的各个关键环节应给出文字注释。
（3）调试：首先在Matlab 软件中对系统进行仿真分析（simulink 仿真环境和纯M文件编程均需要）编译软件；在实验室进行系统的软硬件联调，获得满意的控制效果。
计算机控制技术课程设计数字PID控制系统设计
课程设计报告题目：数字PID控制系统设计（II）课程：计算机控制技术课程设计专业：电气工程与其自动化班级：姓名：学号：第一部分任务书《计算机控制技术》课程设计任务书一、课题名称数字PID控制系统设计（II）二、课程设计目的课程设计是课程教学中的一项重要内容，是达到教学目标的重要环节，是综合性较强的实践教学环节，它对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学生全面素质具有很重要的意义。
《计算机控制技术》是一门实用性和实践性都很强的课程，课程设计环节应占有更加重要的地位。
计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程，它需要控制理论、程序设计、硬件电路设计等方面的知识融合。
通过课程设计，加深对学生控制算法设计的认识，学会控制算法的实际应用，使学生从整体上了解计算机控制系统的实际组成，掌握计算机控制系统的整体设计方法和设计步骤，编程调试，为从事计算机控制系统的理论设计和系统的整定工作打下基础。
三、课程设计内容设计以89C51单片机、ADC、DAC等电路和运放电路组成的被控对象构成的单闭环反馈控制系统。
1. 硬件电路设计：89C51最小系统加上模入电路ADC0809和模出电路TLC7528；由运放构成的被控对象。
2. 控制算法：增量梯形积分型的PID控制算法。
3. 软件设计：主程序、定时中断程序、A/D转换程序、滤波程序、D/A输出程序、PID 控制程序等。
四、课程设计要求1. 模入电路能接受双极性电压输入（-5V~+5V ），模出电路能输出双极性电压（-5V~+5V ）。
2. 被控对象每个同学选择不同：44(),()(0.21)(0.81)G s G s s s s s ==++ 55(),()(0.81)(0.31)(0.81)(0.21)G s G s s s s s ==++++510(),()(1)(0.81)(1)(0.41)G s G s s s s s ==++++88(),()(0.81)(0.41)(0.41)(0.51)G s G s s s s s s s ==++++3. PID 参数整定，根据情况可用扩充临界比例度法，扩充响应曲线法。
计算机控制技术与应用课程设计
计算机控制技术与应用课程设计
1. 背景介绍
计算机控制技术是一种应用电脑技术控制机械设备的技术，其广泛应用于工业自动化领域。
随着工业自动化程度的不断提高，计算机控制技术已成为现代工业制造必不可少的技术之一。
本课程设计旨在通过对计算机控制技术的理论学习和实际案例应用，培养学生的工程实践能力。
2. 课程设计目标
本课程设计的目标是使学生具有以下能力：
1.掌握计算机控制技术的理论知识，并能够灵活运用。
2.熟悉计算机控制系统中各个组成部分的功能和特点。
3.能够运用计算机控制技术设计和调试实际系统，并解决实际问题。
4.培养学生的工程实践能力和动手能力。
3. 课程设计内容
3.1 计算机控制理论基础
在本课程中，将对计算机控制理论基础进行详细介绍。
主要包括以下内容：•计算机控制的基本概念和原理；
•控制系统的基本组成部分；
•控制器的结构和工作原理；
•控制器的编程方法和技巧；
•控制器与外部设备的通信协议。
1。
计算机控制技术教学设计
计算机控制技术教学设计
一、前言
计算机控制技术作为一门实用性非常强的技术，被广泛应用在工业
制造、农业、医药、煤矿等各个领域。
因此，计算机控制技术的掌握
成为了现代制造业必不可少的能力之一。
为了更好地传授计算机控制
技术相关知识，本文介绍了一种教学设计，旨在帮助学生更好地掌握
计算机控制技术。
二、目标
•了解计算机控制技术的基础知识和应用领域；
•掌握常见的计算机控制技术软件和硬件设备的使用方法；
•能够应用计算机控制技术解决实际问题。
三、教学内容
1.计算机基础知识
计算机控制技术是建立在计算机基础知识的基础之上，因此包括计
算机结构、操作系统、程序设计等基础知识。
在教学中，可采用课堂
讲解和实验演示相结合的方式，掌握计算机的基础知识。
2.控制系统介绍
介绍控制系统的基本概念、分类和运行原理，掌握控制系统的要素，了解控制系统的特点、优点和缺点。
3.PLC编程
1。
计算机控制课程设计
计算机控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握计算机控制系统的基础理论知识，包括控制系统的组成、工作原理和性能指标；2. 使学生了解常见传感器的工作原理，并能运用所学知识分析传感器的选用原则；3. 让学生掌握计算机控制算法的基本原理，如PID控制、模糊控制等。
技能目标：1. 培养学生运用计算机编程软件（如MATLAB）进行控制系统仿真的能力；2. 培养学生设计简单的计算机控制系统硬件电路，并进行调试的能力；3. 提高学生运用所学知识解决实际计算机控制问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机控制技术产生浓厚的兴趣，激发学生的学习热情；2. 培养学生具备团队协作精神，学会与他人共同探讨、分析和解决问题；3. 增强学生的创新意识，培养学生在面对实际问题时敢于尝试、勇于突破的精神。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为计算机控制技术的实践性课程，旨在培养学生的实际操作能力和创新能力。
学生处于高年级阶段，已具备一定的专业基础知识和实践能力。
教学要求注重理论与实践相结合，强调学生的动手实践能力和解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 计算机控制系统概述- 控制系统基本概念- 控制系统发展历程- 计算机控制系统的优势与应用2. 控制系统硬件组成- 控制器硬件结构- 传感器及其接口技术- 执行器及其接口技术3. 计算机控制算法- PID控制算法原理- 模糊控制算法原理- 其他先进控制算法介绍4. 控制系统仿真与设计- MATLAB/Simulink软件介绍- 控制系统仿真模型搭建- 控制系统硬件设计及调试5. 实际案例分析与讨论- 典型计算机控制系统案例分析- 学生分组讨论实际控制问题- 创新性控制系统设计实践教学内容安排与进度：第一周：计算机控制系统概述第二周：控制系统硬件组成第三周：计算机控制算法第四周：控制系统仿真与设计第五周：实际案例分析与讨论教材章节及内容列举：第一章：计算机控制系统概述（涵盖教学内容1）第二章：控制系统的硬件与接口技术（涵盖教学内容2）第三章：计算机控制算法（涵盖教学内容3）第四章：控制系统的仿真与设计（涵盖教学内容4）第五章：计算机控制系统应用案例（涵盖教学内容5）三、教学方法本课程采用以下多样化的教学方法，以充分激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：用于讲解计算机控制系统的基本概念、原理和算法等理论知识。
计算机控制技术课程设计
计算机控制技术课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握计算机控制技术的基本原理和应用方法。
通过本课程的学习，学生将能够：1.知识目标：理解计算机控制技术的基本概念、原理和特点；熟悉计算机控制系统的组成和分类；掌握常见的计算机控制算法和应用。
2.技能目标：能够运用计算机控制技术解决实际问题；具备分析和设计简单计算机控制系统的的能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对计算机控制技术的兴趣和好奇心，提高学生运用科学技术解决实际问题的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.计算机控制技术概述：计算机控制技术的起源、发展及其在各个领域的应用。
2.计算机控制系统的基本原理：模拟计算机控制系统、数字计算机控制系统、混合计算机控制系统。
3.计算机控制系统的组成：控制器、执行器、传感器、反馈元件等。
4.计算机控制算法：PID控制算法、模糊控制算法、神经网络控制算法等。
5.计算机控制技术的应用：工业自动化、交通运输、楼宇自动化等。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：通过讲解计算机控制技术的基本概念、原理和特点，使学生掌握相关知识。
2.案例分析法：分析实际案例，使学生更好地理解计算机控制技术的应用。
3.实验法：让学生动手进行实验，培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
4.讨论法：学生进行课堂讨论，激发学生的思考，提高学生的表达能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用国内权威出版社出版的计算机控制技术教材。
2.参考书：提供相关的计算机控制技术参考书籍，供学生自主学习。
3.多媒体资料：制作课件、教学视频等，丰富教学手段，提高教学效果。
4.实验设备：准备计算机控制系统实验装置，让学生能够实际操作，加深对知识的理解。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等方式，评估学生的学习态度和积极性。
计算机控制技术项目教程课程设计
计算机控制技术项目教程课程设计一、课程设计背景及目的计算机控制技术作为现代工程技术中的重要分支，已经在不同领域得到了广泛应用。
本课程设计旨在通过学生自主选择、设计和实现一个小型控制系统，来帮助学生加深对计算机控制技术的理解和掌握，并提高学生的独立思考、实践操作和团队协作能力。
二、课程设计要求1.每个小组自主选择一个控制系统项目，并完成系统设计、硬件搭建、程序编写等全部工作；2.小组成员分工合作，需要有负责硬件设计和搭建、编程和算法设计、系统集成和测试等角色；3.至少设计一个控制循环，并通过传感器等外部信号输入进行控制；4.控制算法需要包括控制器参数调整、PID控制等部分；5.最终项目需要演示系统性能、测试数据和评估结果。
三、课程设计具体内容及过程1.第一周：授课介绍和项目选择。
介绍计算机控制技术的基础知识、常用应用、项目设计和实现方法，并让同学自主选择并确定项目主题和团队成员。
2.第二周：项目基础搭建和算法设计。
小组成员合作完成系统框架和基础硬件搭建，并开始编写控制算法和程序。
3.第三周：项目功能完善和调试。
小组成员继续完善系统功能和算法设计，以及调试整合各个模块，确保系统正常运行。
4.第四周：项目演示和测试。
每个小组需要通过现场演示演示控制系统性能，并对测试数据和评估结果进行汇报和分析。
四、课程设计评估及考核方式1.项目方案评估占比：20%•组建团队、确定课程设计方案；•设计项目目标、计划和步骤；•确定所需设备、材料和资金预算；•撰写项目方案报告。
2.项目进度评估占比：30%•设计稿、演示稿、小组协作进度；•系统设备算法设计、编程进度。
3.项目成果评估占比：50%•每个小组提交最终产品和测试数据，并进行评估；•在控制能力、用户体验等方面进行评估；•小组报告书、演示视频、测试数据、评估数据等成果。
五、课程设计收获及建议通过这次课程设计，同学们在课程理论知识的基础上，掌握了项目设计与实现的全过程，并在实践中提升了团队协作和解决问题的能力。
计算机控制技术与系统课程设计
计算机控制技术与系统课程设计背景计算机控制技术与系统课程设计是在课程《计算机控制技术与系统》的基础上进行的，旨在培养学生将理论知识应用于实际系统设计的能力。
该课程设计是学生在学习本课程时的一项重要任务，同时也是考核学生学习成果的重要手段。
设计目标本课程设计的设计目标是培养学生将计算机控制理论知识应用于实际系统设计的能力。
具体包括以下方面：1.掌握计算机控制系统的基本理论及相关知识，包括模拟控制、数字控制、系统识别、控制算法等。
2.能够进行系统设计，包括系统分析、方案设计、程序编写等环节。
3.能够进行实际应用，包括系统调试、实验验证、性能分析等环节。
设计内容本课程设计的设计内容分为以下几个部分：第一部分：课程大纲分析学生要对课程大纲进行分析，了解课程的基本内容和要求，并对课程的学习方法和考核方式进行探讨。
第二部分：控制系统初步设计学生要进行初步设计，包括系统分析、方案设计、程序编写等环节。
控制系统的类型可以是机械控制系统、电气控制系统、数控系统或者机器人控制系统等。
第三部分：系统调试与实验验证学生要进行系统调试，并进行实验验证。
该部分内容采用实际硬件平台进行实验，例如PLC、单片机等。
第四部分：性能分析与思考学生要根据实验得到的结果进行性能分析，并进行相关思考。
性能分析的内容包括系统的稳定性、鲁棒性、响应速度和精度等。
设计要求本课程设计的设计要求如下：1.学生要按照课程设计的步骤进行设计，不得跳过环节。
2.学生要严格遵守课程设计的要求，不得抄袭、剽窃及使用他人设计。
3.学生要严格按照规定的时间节点完成课程设计，并按时提交设计报告。
4.学生要认真分析课程设计的结果，对设计中存在的问题提出相关建议。
设计成果本课程设计的成果包括以下几个方面：1.设计报告：对课程设计的过程进行全面记录，并对设计结果进行详细分析，包括系统的设计原理、硬件电路图、程序流程图等。
2.实验报告：记录实验过程，包括实验步骤、实验数据及结果分析等。
计算机控制技术教学设计 (2)
计算机控制技术教学设计背景介绍计算机控制技术是现代制造业和自动化生产控制领域不可或缺的技术之一。
学生在掌握计算机控制技术方面的能力，将有助于他们在工作中更有效地执行任务，提高生产效率和优化成本。
为了帮助学生学习计算机控制技术，我们设计了一个教学计划，旨在帮助学生掌握这一技术的基础知识和实践应用。
教学目标•理解计算机控制技术的基础知识和原理•了解计算机控制技术在现代制造业和自动化生产控制领域的应用•学会使用计算机控制技术工具和软件进行实践操作教学内容理论课程1.计算机控制技术的基础知识和原理–什么是计算机控制技术–计算机控制技术的发展历程–计算机控制技术的分类–计算机控制技术的基本原理2.计算机控制技术的应用–计算机控制技术在制造业中的应用–计算机控制技术在自动化生产控制领域的应用–计算机控制技术在其他行业中的应用实践课程1.计算机控制技术工具和软件的使用–PLC编程软件–调试工具–数据采集工具2.实践操作–PLC程序设计–PLC程序调试–数据采集和处理教学方法本课程将采用以下教学方法：1.理论课程将采用讲课和讨论相结合的方式，使学生能更好地理解课程内容。
2.实践课程将采用实验教学和模拟实践教学相结合的方式，帮助学生掌握技能并进行实践操作。
教学评价为了评估学生对本课程的掌握程度，我们将采取以下考核方法：1.理论课程将根据学生在每周课程讨论中的参与情况进行评分。
2.实践操作将采用实验报告、课堂考试和成绩评估相结合的方式进行评分。
总结本教学计划将帮助学生全面掌握计算机控制技术的基础知识和实践应用。
我们相信，通过实践操作和课程评价，学生将更好地理解计算机控制技术的应用，并在工作中更有效地执行任务，提高生产效率和优化成本。
计算机控制技术及应用课程设计
计算机控制技术及应用课程设计一、简介计算机控制技术是近年来逐渐被广泛应用的技术之一，它与计算机的不断发展密不可分。
计算机控制技术是通过计算机控制来完成一系列的工作，让传统的机械、电子、仪表的控制方式得到升级。
本次课程设计旨在加深对计算机控制技术的理解与应用，通过学习电路基础知识、单片机编程、传感器应用等知识，完成一个小型的自动化控制设备。
二、课程设计内容2.1 设计目标•了解单片机的基础知识，能够编写简单的程序；•掌握传感器的原理及应用方法；•设计一套既能感应野外环境参数数据，又能实现自动调节的小型自动化控制系统。
2.2 设计思路本次设计选用基于单片机的自动化控制系统，将传感器采集到的各种数据通过AD 转换转换为数字信号后交给单片机处理，单片机通过对数据进行分析，再通过数模转换将指令传达给执行机构，以控制器保持设定状态。
2.3 设计步骤1.调试开发环境，掌握VC++、Proteus、Keil等的使用方法和开发技巧；2.设计电路原理图和PCB图；3.选择合适的传感器并设置传感器参数，将数据传输到单片机，实现传感器数据的采集；4.设计单片机程序，包括控制策略、参数设置、模拟量采集、数字量控制、数据处理等内容；5.按照设计要求制作实验装置，调试实验装置，验证设计方案的可行性、准确性和稳定性。
2.4 设计成果以温度控制为例，设计一套能够自动调节温度的小型自动化控制系统，并完成以下功能：1.采集环境温度并以数字量显示；2.设定温度值并以数字量显示；3.自动调节风扇转动速度，维持设定温度；4.实现设定温度范围内（±1℃）的自动调节。
三、心得体会通过此次课程设计，我深刻认识到计算机控制技术在自动化控制系统中的重要作用。
掌握了单片机的基本原理和编程方法，同时也学习了传感器的基本原理和应用方法。
在课程设计中我遇到了一些问题，如设置控制策略时需要考虑各种异常情况，还需要随时进行数据监测，这样才能保证系统的正常运行。
计算机控制技术课程设计
计算机控制技术课程设计基于0809的数据采集系统关键字：8255 8253 0809 汇编语言目录摘要 (1)1 引言 (2)1.1 数据采集系统的简介 (2)1.2 数据采集系统的分类 (2)1.3 数据采集系统的基本功能 (2)1.4 数据采集系统的结构形式 (2)1.5 数据采集系统的发展趋势 (3)1.6 课程设计内容和要求 (3)1.7 设计工作任务及工作量的要求 (3)2 内容提要 (3)3 系统总体方案 (4)3.1 系统设计思路 (4)3.2 系统总体框图 (4)4 硬件电路设计及描述 (4)4.1 8253芯片及工作原理 (4)4.1.1 基本组成及工作原理 (4)4.1.2 8253与系统连接 (5)4.2 ADC0809内部功能与引脚介绍 (6)4.2.1 引脚排列及各引脚的功能 (7)4.2.2 ADC0809工作方式 (8)4.2.3 ADC0809与系统连接 (8)4.3 单片机89C51的引脚与功能介绍 (9)4.4 8255并行口芯片基本组成及工作原理 (11)4.4.1 8255的内部结构 (12)4.4.2 8255的工作方式 (12)4.2.3 8255与系统连接 (13)4.5 LED显示部分接线及工作原理 (13)4.5.1 LED显示工作原理 (13)4.5.2 LED显示部分接线 (14)4.6 总体电路图 (15)5 软件设计流程及描述 (15)5.1 主程序设计思路 (15)5.2 部分程序设计流程图 (16)5.2.1 8253程序流程图 (16)5.2.2 8255程序流程图 (16)5.2.3 数据处理流程图 (16)5.2.4 LED显示流程图 (18)5.3 汇编语言程序清单 (18)5.4 仿真结果 (21)6 课程设计体会 (21)参考文献 (23)摘要数据采集是从一个或多个信号获取对象信息的过程。
随着微型计算机技术的飞速发展和普及，数据采集监测已成为日益重要的检测技术，广泛应用于工农业等需要同时监控温度、湿度和压力等场合。
计算机控制技术课程设计
计算机控制技术课程设计计算机控制技术课程设计一、引言随着科技的不断发展和进步，计算机控制技术在工业、交通、能源等领域的应用越来越广泛。
为了更好地理解和应用计算机控制技术，我们需要进行课程设计。
本文将围绕计算机控制技术课程设计的目的、任务和要求，以及设计方法和步骤进行详细阐述。
二、计算机控制技术计算机控制技术是利用计算机对工业过程进行自动控制的一种技术。
它以计算机为控制中心，通过数据输入、处理和控制输出，实现对工业过程的自动化控制。
计算机控制技术的主要内容包括控制系统设计、程序设计、数字信号处理等。
控制系统设计是计算机控制技术的核心，需要根据控制系统的要求，选择合适的硬件和软件，设计出高效、稳定的控制系统。
三、课程设计的目的和任务课程设计的目的在于通过实践，加深学生对计算机控制技术的理解和掌握，提高学生的编程能力、系统设计和调试能力。
课程设计的任务包括：1、设计并实现一个计算机控制系统，能够实现数据的采集、处理和控制输出；2、编写控制系统的程序，实现系统的自动化控制；3、对控制系统进行调试和测试，确保系统的稳定性和可靠性。
四、课程设计的要求课程设计的要求包括：1、设计出的控制系统应具有高效性、稳定性和可靠性；2、程序应具有良好的可读性和可维护性；3、测试数据应具有完整性和准确性。
五、设计方法及步骤课程设计的具体方法和步骤如下：1、确定控制系统的需求和分析；2、选择合适的硬件和软件，设计出控制系统的总体结构；3、编写控制系统的程序，实现数据输入、处理和控制输出；4、对控制系统进行调试和测试，确保系统的稳定性和可靠性。
六、总结通过本次课程设计，我们深入了解了计算机控制技术的核心内容和实现过程，掌握了控制系统设计、程序设计和数字信号处理等关键技术。
我们也发现了课程设计中存在的一些问题和不足之处，需要我们在后续的学习和实践中不断改进和完善。
希望通过本次课程设计，能够为我们在计算机控制技术领域的学习和实践打下坚实的基础。
计算机控制技术课程设计
计算机控制技术课程设计计算机控制技术是一门涵盖计算机科学、自动控制和电子工程等多个学科的交叉学科。
它主要研究在计算机硬件、软件和通讯网络等方面，如何将现代计算机技术与自动控制技术相结合，实现自动化生产和智能化控制。
在计算机控制技术的课程设计中，学生需要掌握一些基本的技能和知识，如计算机系统结构、编程语言、算法和数据结构、数字信号处理、控制理论和实践等等。
下面将从几个方面介绍计算机控制技术的课程设计。
一、计算机系统结构计算机系统结构是计算机控制技术的基础，也是课程设计的重要内容之一。
学生需要掌握计算机系统中各个部件的功能和相互关系，如CPU、内存、硬盘、显卡、主板等等。
此外，学生还需要了解计算机系统的工作原理和组成结构，以及如何进行系统维护和管理。
在课程设计中，学生可以通过搭建计算机系统来加深对计算机系统结构的理解。
例如，学生可以选择一些常用的硬件和软件，如Intel 处理器、AMD显卡、Windows操作系统等，通过组装和安装来建立自己的计算机系统。
此外，学生还可以通过模拟器等工具来模拟计算机系统的工作过程，加深对计算机系统结构的理解。
二、编程语言编程语言是计算机控制技术中最重要的技能之一，也是课程设计的核心内容之一。
学生需要掌握一种或多种编程语言，如C、C++、Java等，以及编程语言的语法、数据类型、控制语句、函数等基本概念。
在课程设计中，学生可以选择一个合适的编程语言，完成一个小型的编程项目。
例如，学生可以设计一个简单的计算器程序，实现加减乘除等基本运算功能。
通过编程项目的实践，学生可以加深对编程语言的理解和掌握，提高编程能力。
三、算法和数据结构算法和数据结构是计算机控制技术中非常重要的概念和技能，也是课程设计的重要内容之一。
学生需要掌握常见的算法和数据结构，如排序算法、查找算法、链表、栈、队列等等。
在课程设计中，学生可以选择一个算法或数据结构，完成一个小型的程序设计项目。
例如，学生可以设计一个排序算法，实现对一组数据的排序。
计算机控制技术课程设计
计算机控制技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握计算机控制技术的基本原理，理解计算机控制系统的工作流程。
2. 使学生了解计算机控制技术在工业、医疗、家居等领域的应用。
3. 帮助学生掌握计算机控制系统的硬件和软件设计方法。
技能目标：1. 培养学生运用计算机控制技术解决实际问题的能力。
2. 提高学生进行计算机控制系统编程、调试和优化的技能。
3. 培养学生团队协作、沟通表达的能力，能够就计算机控制技术问题进行讨论和分析。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机控制技术的兴趣，激发学生的创新意识。
2. 引导学生关注计算机控制技术在我国经济发展和社会进步中的作用，增强学生的社会责任感。
3. 培养学生严谨、细致的学习态度，树立正确的价值观。
课程性质分析：本课程为专业选修课，旨在让学生在掌握计算机控制技术基本原理的基础上，提高实际应用能力，培养学生的创新意识和团队合作精神。
学生特点分析：学生为高中二年级学生，具有一定的计算机基础和编程能力，对新鲜事物充满好奇，具备一定的自主学习能力。
教学要求：1. 理论与实践相结合，注重培养学生的实际操作能力。
2. 案例教学，结合实际应用场景，提高学生的学习兴趣。
3. 加强课堂互动，鼓励学生提问、讨论，提高学生的参与度。
4. 注重过程性评价，及时了解学生的学习进度，调整教学策略。
二、教学内容1. 计算机控制技术基本原理：包括计算机控制系统的组成、工作原理和性能指标，涉及课本第二章内容。
- 计算机控制系统的组成与分类- 控制器、执行器和被控对象的作用及相互关系- 性能指标：稳定性、快速性、精确性等2. 计算机控制技术在各领域的应用：介绍计算机控制技术在工业、医疗、家居等领域的实际应用，结合课本第三章实例进行分析。
- 工业自动化控制- 医疗设备控制- 智能家居控制3. 硬件和软件设计方法：包括控制器硬件设计、编程环境搭建以及软件编程，涉及课本第四章和第五章内容。
- 控制器硬件设计：微控制器、接口电路等- 编程环境：C语言、汇编语言、开发工具等- 软件编程：控制算法、程序设计等4. 计算机控制系统编程、调试和优化：以实际项目为例，讲解编程、调试和优化方法，涉及课本第六章内容。
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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，当系统受到扰动作用后，被控变量（液位）发生变化，通过检测变送仪表得到其测量值；控制器接受液位测量变送器送来的信号，与设定值相比较得出偏差，按某种运算规律进行运算并输出控制信号；控制阀接受控制器的控制信号，按其大小改变阀门的开度，调整给水量，以克服扰动的影响，使被控变量回到设定值，最终达到水箱液位的恒定。
系统组成总体结构水箱液位控制系统框图如图2所示。
图2 计算机控制的系统框图水箱液位控制的实现首先由液位传感器检测出水箱液位，液位的实际值通过A/D转换，变成数字信号后，输入到计算机中，最后，在计算机中根据液位的给定值与实际值之差，利用PID程序算法得到输出值，再将输出值传送到单片机中。
最后，由单片机的输出模拟信号控制电动阀门的开度，从而形成一个闭环系统，实现水箱液位的自动控制。
4硬件设计水箱液位控制系统硬件原理如图3所示。
图3 水箱液位控制系统硬件原理图主控芯片AT89C51本设计中的微控制器选用ATMAL公司生产的AT89C51，该芯片具有标准易用，货源充足，价格便宜等特点。
AT89C51单片机是ATMAL公司89系列单片机的一种具有8位Flash 存储器的单片机，是众多由8051单片机加强改进演变而来的系列单片机中最具代表性的一款。
它最大特点是片内含有Flash 存储器，用途十分广泛，特别是在生产便携式商品，手提式仪器等方面，有着十分广泛的应用。
D转换器的选择ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。
其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号的一个进行A/D转换。
是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片。
液位检测传感器的选择传感器使用SY一9411L—D型变送器，它内部含有1个压力传感器和相应的放大电路。
压力传感器是美国SM公司生产的555—2型OEM压阻式压力传感器，其有全温度补偿及标定(O～70℃)，传感器经过特殊加工处理，用坚固的耐高温塑料外壳封装。
其引脚分布如图4所示。
1脚为信号输出(一)；2脚为信号输出(一)；3脚为激励电压；4脚为地；5脚为信号输出(+)；6脚为信号输出(+)。
在水箱底部安装1根直径为5mm的软管，一端安装在水箱底部；另一端与传感器连接。
水箱水位高度发生变化时，引起软管内气压变化，然后传感器把标准气压信号（20—100kPa）转换成标准电压信号（1—5VDC），输送到A／D转换器。
图4 SY-9411L-D型变送器引脚结构图阀门的选择电磁调节阀对控制回路流量进行调节。
采用德国PSL202型智能电动调节阀，无需陪伺服放大器，驱动电机采用高性能稀土磁性材料制造的同步电机，运行平稳，体积小，力矩大，抗堵转，控制精度高，控制单元与电动执行机构一体化，可靠性高，操作方便。
A/D转换电路ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。
其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号的一个进行A/D转换。
是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片。
A/D转换电路在控制系统中起主导作用，用它将传感器输出的模拟电压信号转换成单片机能处理的数字量。
该控制系统采用CMOS工艺制造的逐步逼近式8位A/D转换器芯片ADC0809。
在使用时可选择中断、查询和延时等待3种方式编制A/D转换程序。
图5是A/D转换部分原理图，在接线时先经过运算放大器和分压电路把传感器输出的电流信号转换成电压信号，然后输入到A/D转换器。
图5 A/D转换电路原理图液位显示电路的设计液位显示采用数码管动态显示，范围从0～999(单位可自定)，选择的数码管是7段共阴极连接，型号是LDSl8820。
在这里使用到了74LS373，它是一个8位的D触发器，在单片机系统中经常使用，可以作地址数据总线扩展的锁存器，也可以作为普通的LED的驱动器件，由于单独使用HEF4511B七段译码驱动显示器来完成数码管的驱动显示，因此74LS373在这里只用作扩展的缓冲。
图6 显示电路原理图5PID算法及软件设计PID算法分析数字PID控制是在实验研究和生产过程中采用最普遍的一种控制方法，在液位控制系统中也有着极其重要的控制作用。
常规的PID控制系统原理框图如图7所示。
图7 模拟PID控制系统原理框图根据给定液位值r(t)与实际输出液位值c(t)构成控制偏差e(t)=r(t)-c(t)，然后将偏差按比例、积分、微分，通过线性组合构成控制量，控制被控对象，控制规律为：其中，Kp是比例系数，Ti是积分时间，Td是微分时间。
PID控制器各校正环节的作用如下：1、比例环节用于加快系统的响应速度，提高系统的调节精度。
Kp越大，系统的响应速度越快系统的调节精度越高，但易产生超调，甚至会导致系统不稳定。
2、积分环节主要用来消除系统的稳态误差。
Ti越小，系统的静态误差消除越快，但Ti过小，在响应过程的初期会产生积分饱和现象，从而引起响应过程的较大超调。
3、微分环节能改善系统的动态性能，其作用主要是在响应过程中抑制偏差向任何方向的变化，对偏差变化进行提前预报。
对于水箱液位来说，采用单片机来控制，因此其PID控制规律采用增量式差分方程：keTdkTek=---=ke uku-k△ukKpkTekeTie(-+(/)/()22)]}()1()1[+ )--((+()){)1(其中，K为采样信号，u(k)是第K次时计算机输出值，e(k)是第K次采用输入差值，e(k-1)为第K-1次采用输出偏差值。
把测得的液位与设定值相比，便可得到两者的偏差，然后经过PID的运算，得到控制器的输出量，驱动变频器改变执行机构功率，来改变液位高度。
串级控制系统的设计已知上下水箱的传递函数分别为：Gp1(s)=1/(3s+1),Gp2(s)=1/(5s+1)串级控制系统框图如图7所示：图7 串级控制系统框图系统的MATLAB仿真框图（无噪声）如图8所示：图8 串级控制系统的MATLAB仿真框图（无干扰）此时，系统的阶跃响应如下图所示：参数：K1=25，Ti=，TD=，K2=系统的MATLAB仿真框图（无噪声）如图9所示：图9 串级控制系统的MATLAB仿真框图（有干扰）此时，系统的阶跃响应如下图所示：参数：K1=35，Ti=，TD=，K2=7总结根据偏差的比例（P）、积分（I）、微分（D）进行控制（简称PID控制），是控制系统中应用最为广泛的一种控制规律。
实际运行的经验和理论的分析都表明。
这种控制规律对许多工业过程进行控制时，都能达到满意的效果。
不过，用计算机实现PID控制不是简单地把PID控制规律数字化，而是进一步与计算机的逻辑判断功能结合，使PID控制更加灵活。
在计算机控制系统中，PID控制规律的实现必须用数值逼近的方法。
当采样周期相当短时，用求和代替积分、用后相差分代替微分，使模拟PID离散化变为差分方程。
在控制系统中，如果执行机构采用调节阀，则控制量对应阀门的开度，表征了执行机构的位置，此时控制器应用数字PID位置是控制算法。
如执行机构采用步进电机，每个采样周期，控制器输出的控制量，是相对于上次控制量的增加，此时控制器应采用数字PID增量式控制算法。
通过此次设计，我掌握了液位单回路控制系统的构成，知道它最基本的部分有控制器、调节器、被控对象和测量变送组成。
并且学会了如何去设计一个过程控制系统，掌握了基本的设计步骤，认知被控对象、设计控制方案、选择控制规律、选择过程仪表、选择过程模块、参数整定、设计系统流程图，掌握MATLAB仿真。
总体来说，这次设计收获很大。
参考文献[1] 李华.范多旺.计算机控制系统[M].机械工业出版社,2009: 231-241.[2] 薛定宇.控制系统计算机辅助设计—MATLAB语言与应用[M].清华大学出版社,1996: 205-239.。