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。
计算机控制技术课程设计-温度控制系统设计
计算机控制技术课程设计-温度控制系统设计引言温度控制是在很多工业和生活应用中至关重要的一项技术。
随着计算机控制技术的发展和普及，利用计算机控制温度已经成为一种常见的方法。
本文将介绍一个基于计算机控制技术的温度控制系统设计。
系统设计系统框架本系统采用分布式控制结构，由三个主要组成部分组成：传感器模块、控制模块和执行模块。
系统框架系统框架传感器模块负责实时采集温度数据，并将数据传送给控制模块。
控制模块根据传感器模块的数据和预设的设定值进行逻辑判断和决策，然后将决策结果发送给执行模块。
执行模块根据控制模块的结果来控制实际的温度执行设备。
硬件设计本系统需要以下硬件组件：•温度传感器：用于实时采集温度数据。
•控制器：用于运行控制模块的程序。
•执行器：用于控制温度执行设备。
软件设计本系统需要以下软件组件：•控制程序：负责接收温度传感器传输的数据，进行逻辑判断和决策，并将结果发送给执行程序。
•执行程序：根据控制程序的结果控制实际的温度执行设备。
•用户界面：提供友好的用户界面，用于设定温度控制的设定值和查看实时的温度数据。
系统流程系统主要分为三个阶段：温度数据采集、控制决策和执行控制。
温度数据采集1.温度传感器开始采集温度数据。
2.传感器将采集到的温度数据发送给控制程序。
控制决策1.控制程序接收到温度数据。
2.控制程序根据预设的设定值和温度数据进行逻辑判断。
3.根据逻辑判断结果，控制程序生成相应的控制方案。
4.控制程序将控制方案发送给执行程序。
执行控制1.执行程序接收到控制方案。
2.执行程序根据控制方案控制实际的温度执行设备。
3.执行程序将执行结果反馈给控制程序。
功能设计温度设定功能用户可以通过用户界面设定温度控制的设定值。
用户界面将设定值发送给控制程序，控制程序将设定值存储在内存中。
实时数据显示功能用户界面可以实时显示温度传感器采集到的温度数据。
温度数据通过控制程序发送给用户界面，并在用户界面显示。
控制逻辑设计控制程序根据采集的温度数据和设定值进行逻辑判断，判断温度是否超过设定值的上限或下限。
计算机控制技术课程设计
计算机控制技术课程设计引言计算机控制技术是指利用计算机对各种物理量进行检测、测量、处理和控制的技术。
它不仅是现代工业自动化的基础技术，也是通往物联网发展的必经之路。
本课程设计旨在通过实际操作，加深学生对计算机控制技术的理解和掌握，提高学生控制系统设计和开发的能力。
实践任务任务一：简单控制系统设计设计一个从传感器到执行机构进行物理量检测、处理和控制的简单控制系统。
任务包括以下几个部分：1.利用Arduino开发板和相关传感器（光敏传感器、温度传感器、压力传感器等）进行物理量检测和数据采集；2.利用计算机对采集到的数据进行处理、分析和显示；3.根据处理结果，控制执行机构（LED灯、电机、舵机等）进行相应的操作。
任务二：智能小车控制系统设计设计一个基于计算机控制技术的智能小车控制系统。
任务包括以下几个部分：1.利用Arduino开发板、电机驱动板、超声波传感器等组成智能小车；2.设计运动控制算法，并利用计算机将算法转化为控制指令；3.对运动过程中的数据进行采集、处理、分析和显示；4.可以根据不同的控制策略（如距离控制、线路规划等）进行控制。
实践方法1.首先，学生需要学习基本的计算机控制技术理论和实践操作；2.在完成实践任务之前，学生需要练习利用Arduino开发板进行项目开发的基本技能；3.学生需要进行实验设计和实验过程管理，根据实验结果不断迭代优化设计；4.学生需要通过团队合作完成实验任务。
实践成果通过本次课程设计，学生将能够：1.理解并掌握计算机控制技术的基本原理和方法；2.熟悉计算机控制系统的组成和基本运作流程；3.学会利用Arduino开发板进行项目开发；4.掌握运动控制算法的设计、优化和实现方法；5.具备基本的实验设计和实验过程管理能力。
结论计算机控制技术在现代工业自动化和物联网发展中发挥着越来越重要的作用。
通过本次课程设计，学生将从实践中深入理解和掌握计算机控制技术，并为以后的学习和工作打下基础。
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Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT目录1 引言 02 课程设计任务和要求................................... 错误!未定义书签。
3 直流伺服电机控制系统概述 (1)直流伺服系统的构成 (1)伺服系统的定义 (1)伺服系统的组成 (2)伺服系统的控制器的分类 (3)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 (4)方案设计步骤 (4)总体方案的设计 (5)控制系统的建模和数字控制器设计 (7)数字PID工作原理 (7)数字PID算法的simulink仿真 (7)5 硬件的设计和实现 (8)选择计算机机型（采用51内核的单片机） (8)80C51电源 (8)80C51时钟 (9)80C51 控制线 (9)80C51 I/O接口 (9)设计支持计算机工作的外围电路（键盘、显示接口电路等） (10)数据锁存器 (10)键盘 (10)显示器 (11)数模转换器ADC0808 (11)其它相关电路的设计或方案 (12)供电电源设计 (12)检测电路设计 (12)功率驱动电路 (13)仿真原理图 (13)6软件设计 (13)程序设计思想 (13)主程序模块框图 (14)编写主程序 (14)7 总结 (14)附录1 ADC0808程序 (15)附录2 数字控制算法程序 (15)参考文献 (16)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。
其电机位置随动系统硬件设计主要包括:总体方案设计、单片机应用系统设计、驱动电路设计和测量电路设计。
软件编制采用模块化的设计方式，通过系统的整体设计，完成了系统的基本要求，系统可以稳定的运行。
本次设计说明书主要包括主要包括主程序设计、模数转换器ADC0809程序及数字控制算法程序的设计等内容。
通过本次设计，加深在计算机控制系统课程中所学的知识的理解，提高电气设计与分析的能力，为今后的工作打下基础。
2 课程设计任务和要求课程设计对象是直流伺服电机实验台，设计一个计算机控制的直流伺服电机控制系统。
由测量元件(位移传感器)对被控对象(电机)的被控参数(位移)进行测量，由变换发送单元(A\D转换器)将被控参数(位移)变成一定形式的信号，送给控制器CPU，控制器将测量信号(实际位移量)与给定信号(位移量)进行比较，若有误差则按预定的控制规律产生一控制信号驱动执行机构(伺服电机控制电源)工作，使被控参数(实际位移量)与给定值(给定位移量)保持一致。
其电机位置随动系统：式中，K=50， T1=，T2=，T3=控制算法选用数字PID控制。
要求根据所给条件确定能够根据功能要求查找相关的元器件的说明书。
能够对元器件的说明书进行学习并掌握元器件的控制方法和时序要求。
能够利用相关仿真软件对电路进行仿真调试。
能够按着规范的课程设计的格式完成课程设计报告。
按照任务书要求，提交一份纸制课程设计报告，控制程序工程文件。
3 直流伺服电机控制系统概述伺服系统也称为随动系统，属于自动控制系统的一种，它是用来控制被控对象的转角或位移，使其能自动的、连续的、精确地复现输入指令的变化规律，它通常具有负反馈的闭环控制系统。
直流伺服系统的构成伺服系统的定义“伺服系统”是指执行机构按照控制信号的要求而动作，即控制信号到来之前，被控对象时静止不动的；接收到控制信号后，被控对象则按要求动作；控制信号消失之后，被控对象应自行停止。
伺服系统的主要任务是按照控制命令要求，对信号进行变换、调控和功率放大等处理，使驱动装置输出的转矩、速度及位置都能灵活方便的控制。
伺服系统的组成伺服系统是具有反馈的闭环自动控制系统。
它由检测部分、误差放大部分、部分及被控对象组成。
（1）功率变换器直流伺服系统功率变换器的主要功能是根据控制电路的指令，功率变换器主要包括控制电路、驱动电路、功率变换主电路等。
功率变换主电路主要由整流电路、滤波电路和逆变电路三部分组成。
控制电路主要由运算电路、PWM生成电路、检测信号处理电路、输入输出电路、保护电路等构成，其主要作用是完成对功率变换主电路的控制和实现各种保护功能等。
驱动电路的作用是根据控制信号对功率半导体开关进行驱动，并为器件提供保护，主要包括开关器件的前级驱动电路和辅助开关电源电路等。
（2）传感器在伺服系统中，需要对伺服电机的绕组电流及转子速度、位置进行检测，以构成电流环、速度环和位置环，因此需要相应的传感器及其信号变换电路。
电流检测通常采用电阻隔离检测或霍尔电流传感器。
速度检测可采用无刷测速发电机或无刷旋转变压器。
位置检测通常采用绝对式光电编码器或无刷旋转变压器，也可采用增量式光电编码器进行位置检测。
（3）控制器在直流电机伺服系统中，控制器的设计直接影响着伺服电机的运行状态，从而在很大程度上决定了整个系统的性能。
位置伺服系统的伺服控制器主要包括电流控制器和速度控制器和位置控制器。
其中电流控制器是关键的环节。
因为无论是速度控制还是位置控制，最终都将转换为对电机的电流控制。
电流环的响应速度要远远大于速度环和位置环。
对于速度和位置控制，由于其时间常数较大，因此可借助计算机技术实现许多复杂的基于现代控制理论的控制策略，从而提高伺服系统的性能。
伺服系统的控制器的分类伺服系统控制器主要有以下三种：电流控制器电流环由电流控制器和逆变器组成，其作用是使电机绕组电流实时、准确地跟踪电流指令信号。
速度控制器速度环的作用是保证电机的转速与速度指令值一致，消除负载转矩扰动等因素对电机转速的影响。
速度指令与反馈的电机实际转速相比较，其差值通过速度控制器直接产生交轴电流指令。
并进一步用直轴电流指令共同作用，控制电机加速、减速或匀速旋转，使电机的实际转速与指令值保持一致。
速度控制器通常采用的是数字PID控制方式。
位置控制器位置环的作用是产生电机的速度指令并使电机准确定位和跟踪。
通过比较设定的目标位置与电机的世纪位置，利用其偏差通过位置控制器来产生电机的速度指令当电机启动后在大偏差区域，产生最大速度指令，使电机加速运行后以最大速度恒速运行；在小偏差区域，产生逐次递减的速度指令，使电机减速运行直至最终定位。
直流伺服系统的工作过程直流伺服电机采用改变电枢电压的电枢控制法。
该方法以电枢绕组为控制绕组，在负载转矩一定时，保持励磁电压恒定，通过改变电枢电压来改变电动机的转速。
直流伺服电动机输出恒定的电磁转矩，且电磁转矩只与电枢电流的大小有关。
直流伺服电动机通过转子位置传感器检测出转子的位置信号。
经过换相驱动电路驱动与电枢绕组连接的各功率开关管的导通与关断，从而控制定子绕组的通电，在定子上产生旋转磁场，拖动转子旋转。
随着转子的转动，位置传感器不断地送出信号，以改变电枢的通电状态，使得在同一磁极下的导体中的电流方向不变。
因此，就可产生恒定的转矩使直流伺服电动机运转起来。
将直流伺服电机与微型计算机连接，首先，用位移传感器将每个采样周期内的直流电机控制试验台移动的距离进行检测，将控制信号传输到锁存器中。
然后经锁存器送到微型计算机，与数字给定值进行比较，并进行数字PID运算；再经锁存器送到D/A 转换器，将数字量变成脉冲信号，再由脉冲发生器产生调节脉冲，经驱动放大后控制电机转动，从而控制试验台的移动。
4 直流伺服电机控制系统的设计方案设计步骤一、总体方案设计二、控制系统的建模和数字控制器设计三、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. 设计输入信号接口电路；4. 设计信号输出控制电路；5. 其它相关电路的设计或方案（电源、通信等）四、软件设计1.分配系统资源，编写系统初始化和主程序模块框图；2.编写A/D转换和位置检测子程序框图；3.编写控制程序和D/A转换控制子程序模块框图；4.其它程序模块(显示与键盘等处理程序) 框图。
五、编写课程设计说明书，绘制完整的系统电路图（A3幅面）总体方案的设计本系统是采用闭环控制系统，调节器的设计方法是从内环到外环，逐步设计各环节的调节器，为了使直流伺服控制系统各个硬件设备能够正常运行，有效实现电机的实时控制。
在总体方案选择时，不仅要有合理设计的硬件电路外，还要按照数字PID控制原理完成数字控制器的设计。
其中位置调节器是位移的校正装置，它的类型和参数决定了位置随动系统的系统误差和动态性能。
从动态要求上看，系统通过电流调节器来实现电枢电流的控制，以保证电枢电流不超过如允许值。
位置控制器采用数字PID增量型控制算法。
为了实现微机控制生产过程变量，必须将模拟PID算式离散化，变为数字PID算式，为此，在采样周期T远小于信号变化周期时，作如下近似(T足够小时，如下逼近相当准确，被控过程与连续系统十分接近)：于是有：u(k)是全量值输出，每次的输出值都与执行机构的位置(如控制阀门的开度)一一对应，所以称之为位置型PID算法。
在这种位置型控制算法中，由于算式中存在累加项，因此输出的控制量u(k)不仅与本次偏差有关，还与过去历次采样偏差有关，使得u(k)产生大幅度变化。
这样会引起系统冲击，甚至造成事故。
所以实际中当执行机构需要的不是控制量的绝对值，而是其增量时，可以采用增量型PID算法。
当控制系统中的执行器为步进电机、电动调节阀、多圈电位器等具有保持历史位置的功能的这类装置时，一般均采用增量型PID控制算法。
图基本原理图图程序流程图直流伺服电机控制系统由直流伺服电机，微控制器，位移传感器，计数器，定时器，A/D转换器等组成。
微控制器选用Atmel公司生产的89C51单片机。
A/D转换器则选用ADC0808 8位精度转换器。
控制系统的建模和数字控制器设计图 PID 算法流程图数字PID 工作原理PID 调节器结构简单，参数整定方便，易于工业实现，适用面广，因而它是连续系统中技术最成熟，适用最广泛的一种调节器。
随之计算机技术的发展，由计算机实现的数字PID 控制器正在逐步取代模拟PID 。
数字PID 算法的基本原理就是利用偏差来计算系统的输出量，实现不断纠偏的过程，使系统最终趋于稳定。
数字PID 控制分为位置式PID 控制和增量式PID 控制。
由于位置式PID 采用全量输出，输出的是执行机构的实际位置，每次输出均与过去状态有关，计算时要对偏差进行累加，工作计算量大，并且，一旦数据处理计算芯片出现问题，将会使输出大幅波动，从而造成执行机构大幅波动，很有可能引起巨大的事故。