计算机控制技术课程设计任务书

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。

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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。

题目4：直流无刷电动机控制器设计

1、设计内容

直流无刷具备交流电动机结构简单、运行可靠、维护方便的优点，又具备直流电动机运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好的诸多优点，在工业控制等领域应用日益广泛。无刷电动机原理可参考张琛编著的“直流无刷电动机原理及应用”机械工业出版社出版。要求设计用单片机实现的直流无刷电动机PWM控制器，包含主电路以及对应的驱动电路与CPU的接口，必要的外围电路等。

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、键盘、显示接口电路等）；

3.设计位置检测信号接口电路；

4.设计ＰＷＭ驱动接口电路及主电路；

*5. 其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.编写位置和转速检测程序；

3. 编写ＰＷＭ输出控制程序模块；

*4. 其它程序模块(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。

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题目5：基于数字温度传感器18B20的多点检测与控制系统设计

1、设计内容

设计多点温度检测与控制系统，要求使用MAXIM数字温度传感器18B20，一条总线挂接8只18B20。使用单片机进行温度检测和控制，单片机需要扩展必要的键盘和显示电路。通过单片机的I/O引脚输出一路PWM控制信号和7路开关量控制信号，实现对8路温度控制。

参考文章：数字温度传感器DS18B20的原理与应用

/jswz/read.php?ID=2665

单线数字温度传感器DS18B20的原理与应用

/article_view.asp?id=358

基于DS18B20的智能温度测量装置

/info.asp?ArticleID=4302

2、设计步骤

一、总体方案设计

二、通用PID数字控制器设计

三、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、键盘、显示接口电路等）；

3.设计18B20接口电路；

4.设计PWM驱动接口电路和开关控制电路；

*5. 其它相关电路的设计或方案（电源、通信等）

四、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18B20数字温度传感器程序；

3.编写ＰＷＭ输出控制和开关控制程序模块；

*4.其它程序模块(显示与键盘等处理程序)。

五、编写课程设计说明书，绘制完整的系统电路图。

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题目6：小功率步进电机控制器

1、设计内容