微型计算机控制技术(第2版).

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实

验 及 其 要 求





实验教学是本课程教学内容的组成部分 实验教材：单片机原理及应用实验指导书(胡洪波 王霞玲,编 号03016) 实验内容： 实验1：D/A转换：程控电子波形产生原理及方法(计算,通信) 实验2：A/D转换：模拟信号2进制采样原理与方法(计算,通信) 实验3：步进电机 :步进电机的程控电流换相、调速、调向原 理与方法(计算) 实验4：直流电机 ：直流电机的程控调速、调向及测控原理与 方法(计算) 实验5：LED点阵显示:显示图形或汉字(计算,通信). 实验6: LCD液晶显示:显示图形或汉字(计算,通信). 实验7: IC卡实验:IC卡信息读写(计算,通信).
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成 绩

评
定
实验：30% 闭卷考试：70%


特别申明：不参加实验或实验考核不及 格者不提供理论考试试卷， 强行参考者不予成绩评定。
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第 1章 绪 论




本章学习提要 （1）计算机控制技术经历的发展阶段； （2）控制系统基本概念： 1. 常用概念术语， 2．常见系统术语 。 （3）控制系统5种典型工作特性 。 （4）微机控制系统体系结构：控制器和比较环 节由微型计算机取代，这是划时代的进步；。 （5）与模拟控制系统比较微型机控制系统5个 特征。 （6）微型计算机控制系统有4种经典结构和4种 新型结构
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实验要求：独立完成，教师验收，创新奖励 考核方法与成绩 (1)现场验收，现场问答，现场打分 (2)撰写综合性、设计性实验报告 特别声明：因为此课实验内容要求高，实验过 程抓得紧，成绩评定严格，所以不提供非计划 时间的教学实验补课，有正当理由者在下一级 的本课程实验课补做。
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1.1 控制系统基础
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控制过程：通过消除扰动因素影响保持被控制量按 预期要求变化的过程。 自动控制：不需要人直接参与，而使被控量自动地 按预定的规律变化的控制过程。 控制量：被控系统的输入量或给定量，用 r （ t）表 示。 被控量：被控系统的输出量，用 y（t）表示，如被 控电机的转速，温控系统的温度等。 反馈量：与被控制量成比例的反馈信号，用 yCF（ t） 表示。 偏差量：控制量与反馈量之间的差值 , 用 e （ t ）表 示,e（t）= r(t)- yCF（t）。
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1．1．1 控制系统基本概念 1. 常用概念术语 对象:为完成特定动作,由机械、电气、电子等零部件有机组成的 装置或设备。 过程：过程:被控制的运行状态.两种不同的描述如下 （1）自然过程指一种自然的逐渐进行地运转或发展，其特征是 在运转和发展状态中以相对固定的方法相继发生一系列的渐进 变化,并最后导致一个特定的结果或状态。 (2)人为或随意连续进行的运行状态，这种运行状态由一系列被 控制的动作和一直进行到某一特定结果或状态的有规则的运动 构成。 过程特征表现为以相对固定的方式导致一个特定结果或状态。 系统：为完成相应任务，一些元件、部件等按一定规则的组合。 系统是动态现象的抽象，不同的领域有不同的组合内容。 扰动：对系统输出量产生相反作用的信号。扰动分为内扰和外 扰两大类，内扰产生在系统内部，外扰来自系统外部，和输入 量叠加在一起而进入系统。
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二. 学 习 要 求


（1)微机控制的基本理论与方法达到记识层； （2) 学生利用基本理论与方法可设计简单的微 机控制系统，分析较复杂的微机控制系统； （3) 对微机控制技术的现状与发展方向有一定 程度的了解。
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三、本课程的重点、难点



1) 微机控制技术的基本概念与思考方法; 2) 微型计算机控制理论基础; 3) 面向微机控制系统的接口原理与设计；通道配置 原理及方法、通道电路原理与设计、通道操控算法 与程序设计； 4) 数据采集原理及处理方法； 5) 间接、直接数字控制器设计理论与实现方法； 6）顺序与数字程序控制概念、原理和方法； 7) 模糊、神经网络控制原理及实现方法； 8）总线技术。
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过程控制系统 以变化过程作为控制对象的控 制系统，在控制过程中，给定量按照预先制定 的规律，在程序运行中变化，所以又叫程序控 制。 这类系统多见于温度、压力、流量等控制系统。
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课 程 教 学 说 明
一.课程特性 1）地位 本课程是计算机科学与技术专业的选修课、
网络专业必修课

2）关系
专业硬件基础课 微机控制技术
专业软件基础课
3）目的
使同学们了解、掌握微机控制技术的基础知 识、微机控制系统原理及相应的设计方法,达到计算机学科、
通信学科本科层次知识结构的基本完整。
微型计算机控制技术
主讲: 戴永
教 材:戴 永等,微型计算机控制技术,湘潭大学出版社,2009年 参考资料: [1]戴永.微机控制技术.长沙:湖南大学出版社，2004 [2]张艳兵. 计算机控制技术. 北京: 国防工业出版社,2006 [3]杨恢先.单片机原理及应用. 北京：人民邮电出版社,2006 [4]曹承志.微型计算机控制新技术.北京:机械工业出版社，2001
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2．常见系统术语



开环控制系统 被控制量只能受控于控制量，而对控制量不能反 施任何影响的系统。 闭环控制系统 利用负反馈，将被控制量影响控制量作用的系统， 又叫反馈控制系统。 随动系统 是一种反馈系统，随着r(t)的变化，被控制量在前一r(t) 对应的位置进行变化，其特性如图1-1所示。随动系统多出现于 机械位移、速度、加速度等对象的控制，所以常称之为位置控制 系统。 y（t）
r1(t) y1(t) r2(t) y2(t) t 图1-1 随动系统特性示意图
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稳定系统 又称自动调整系统，是一种反馈系统，当r(∞)为常 量时，也要求被控量保持在常量上，如图1-2所示。 常见的稳定系统有恒温、电压、电流、频率、压力等控制系 统。
y（t）
r（∞）
图1-2 稳定系统特性示意图