计算机控制关键技术专业课程设计任务计划书安世奇.doc

计算机控制技术课程设计任务书

题目1：通用数字PID调整器设计
1、关键技术数据和设计要求
关键技术数据：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：百分比带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）。
调整控制器使用51内核单片机，完成对8路模拟信号切换、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运算处理后经过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。设计中应充足考虑干扰问题。
2、设计步骤
一、总体方案设计、控制系统建模和数字控制器设计
二、硬件设计和实现
1. 选择计算机机型（采取51内核单片机）；
2. 设计支持计算机工作外围电路（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调整器软件模块；
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(显示和键盘等处理程序)。
四、编写课程设计汇报，绘制完整系统电路图。
计算机控制技术课程设计任务书
题目2：双闭环直流电动机数字调速系统设计
1、关键技术数据和设计要求
关键技术数据：直流电动机（对象）关键技术参数以下：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。
关键技术指标：速度调整范围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。
关键要求：直流电动机控制电源采取PWM控制方法，在其输入电压为0-5伏时能够输出0-264伏电压，为电机提供最大25安培输出电流。速度检测采取光电编码器，且假定其输出A、B两相脉冲经光电隔离辨向后取得每转1024个脉冲角度分辨率和方向信号。电流传感器采取霍尔电流传感器，其原副边电流比为1000：1，额定电流为50安培。采取双闭环（速度和电流环）控制方法。
2、设计步骤
一、总体方案设计、控制系统建模和数字控制器设计
二、硬件设计和实现
1. 选择计算机机型（采取51内核单片机）；
2. 设计支持计算机工作外围电路（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. 编写数字调整器软件模块；
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、显示和键盘等处理程序)。
四、编写课程设计说明书，绘制完整系统电路图。

计算机控制技术课程设计任务书
题目3：基于PID控制淬火炉炉温控制系统设计
1、设计内容
淬火是生产过程中一道关键工序，其温度控制精度直接影响到产品质量。淬火炉温度控制通常由多个温区。本设计针对一个温区进行温度控制，要求控制温度范围500-800℃，控制精度在±1℃。温度探头选择热电偶。输出0-10mA电流信号经过双向可控硅控制器控制加热电阻两端电压，输入电流输出电压线性关系。其对象温控数学模型为：

其中：时间常数 T＝400秒
放大系数 K＝100℃/mA
滞后时间 τ=10秒
控制算法选择PID控制。
2、设计步骤
一、总体方案设计、、控制系统建模和数字控制器设计
二、硬件设计和实现
1.选择计算机机型（采取51内核单片机）；
2.设计支持计算机工作外围电路（EPROM、RAM、I/O端口、键盘、显示接口电路等）；
3.设热电偶检测信号放大和A/D转换接口电路；
4.设计D/A转换和电流驱动接口电路；
*5. 其它相关电路设计或方案（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；
编写A/D转换和温度检测子程序；
编写PID控制程序和D/A转换控制子程序模块；
*4. 其它程序模块(显示和键盘等处理程序)。
四、编写课程设计说明书，绘制完整系统电路图。
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题目4：直流无刷电动机控制器设计
1、设计内容
直流无刷含有交流电动机结构简单、运行可靠、维护方便优点，又含有直流电动机运行效率高、无励磁损耗和调速性能好很多优点，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“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直流无刷电动机PWM控制器，包含主电路和对应驱动电路和CPU接口，必需外围电路等。
2、设计步骤
一、总体方案设计、控制系统建模和数字控制器设计
二、硬件设计和实现
1.选择计算机机型（采取51内核单片机）；
2.设计支持计算机工作外围电路（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(显示和键盘等处理程序)。
四、编写课程设计说明书，绘制完整系统电路图。

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题目5：基于数字温度传感器18B20多点检测和控制系统设计
1、设计内容
设计多点温度检测和控制系统，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，单片机需要扩展必需键盘和显示电路。经过单片机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原理和应用

单线数字温度传感器DS18B20原理和应用

基于DS18B20智能温度测量装置

2、设计步骤
一、总体方案设计
二、通用PID数字控制器设计
三、硬件设计和实现
1.选择计算机机型（采取51内核单片机）；
2.设计支持计算机工作外围电路（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(显示和键盘等处理程序)。
五、编写课程设计说明书，绘制完整系统电路图。

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题目6：小功率步进电机控制器
1、设计内容
在工业控制系统中，尤其是机械加工行业，有很多设备需要实现空间位置控制，这些设备控制关键就是实现对三个方向步进电机运动步进电机控制器。基础功效要求：接收来自外部输入信号，每个步进电机对应一个旋转方向信号和一路控制脉冲，三台步进电机共有六路输入信号。依据外部方向信号和脉冲信号经程序处理后发出对应步进电机控制脉冲。控制器使用单片机，要求有必需外部接口，如显示和键盘，同时选择适宜步进电机驱动电路。步进电机为三相。
2、设计步骤
一、总体方案设计
二、硬件设计和实现
1. 选择计算机机型（采取51内核单片机）；
2. 设计支持计算机工作外围电路（EPROM、RAM、I/O端口等）；
3. 设计控制信号输入电路；
4. 设计步进电机驱动电路；
5. 设计键盘、显示接口电路；
*6.设计RS232串行通讯通口；
*7.其它相关电路设计或方案（电源等）。
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. 步进电机控制信号输入程序；
3. 步进电机控制程序设计；
4*. 其它程序模块(显示和键盘等处理程序)。
四、编写课程设计说明书，绘制完整系统电路图。

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题目7：电加热炉温度控制系统设计
1、设计内容
试设计一电加热炉控制系统，使其能同时对通常家用电炉温度进行控制。利用传感器和变送器检测出炉内温度，依据温度值和设定值差值和该差值随时间改变率实施控制。系统输出信号经过处理后经过触发晶闸管调压装置来实现对电阻丝两端加热电压或加热功率大小控制。要求系统有数据处理、显示功效等。控制算法选择最少拍无差系统算法，被控对象为一阶惯性步骤和一阶积分步骤组合，惯性时间常数为2S，开环增益k＝10。温度控制范围为50～150℃。
2、设计步骤
一、总体方案设计
二、控制系统建模和数字控制器设计
三、硬件设计和实现
1.选择计算机cpu；
2.设计支持计算机工作外围电路；
3.设计键盘、显示接口电路
4.设计输入输出通道；
四、软件设计
编写系统初始化和主程序模块；
2.编写A/D和D/A转换器处理程序模块；
3.编写数字调整器程序模块；
五、编写课程设计说明书，绘制完整系统电路图。

计算机控制技术课程设计任务书
题目8：步进电机速度控制系统设计
1、设计内容
设计以单片机为内核小功率步进电机速度控制器。单片机接收来自RS232速度控制指令，经过单片机转换成步进电机走步脉冲，同时对2只步进电机连续速度控制。要求讨论速度和走步脉冲关系，并实现加速、减速和恒速工作。
2、设计步骤
一、总体方案设计
二、硬件设计和实现
1. 选择计算机机型（采取51内核单片机）；
2. 设计支持计算机工作外围电路（EPROM、RAM、I/O端口等）；
3. 讨论加速、减速和恒速工作方法和控制方法；
4. 设计步进电机驱动电路；
5. 设计键盘、显示接口电路；
*6.设计RS232串行通讯通口；
*7.其它相关电路设计或方案（电源等）。
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. 步进电机控制信号输入程序；
3. 步进电机控制程序设计；
4*. 其它程序模块(显示和键盘等处理程序)。
四、编写课程设计说明书，绘制完整系统电路图。

计算机控制技术课程设计任务书
题目9：利用单片机、AD转换器设计一个8路数据采集系统
1、设计目标和内容
掌握数据采集系统设计方法。结合单片机设计一个8路数据采集系统。A/D转换器采取查询方法。把A/D转换结果显示在6为LED显示器上，显示方法为静态、软译码方法，且第一位显示通道号，后4位显示采样值。
2、设计步骤
一、总体方案设计
二、硬件设计和实现
1. 选择计算机机型（采取51内核单片机）；
2. 设计支持计算机工作外围电路（EPROM、RAM、I/O端口等）；
3. 设计A/D转换接口电路；
4. 设计键盘、显示接口电路；
*5.其它相关电路设计或方案（电源等）。
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. A/D转换子程序；
3. 其它程序模块(显示和键盘等处理程序)。
四、编写课程设计说明书，绘制完整系统电路图。

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题目10：直流电动机脉宽调速控制系统设计
1、设计目标和内容
掌握直流电动机调速方法，掌握脉宽调速控制系统设计方法，设计一个直流电动机脉宽调速控制系统。要求实现直流电机开启，加减速，正反转等功效。绘制直流电机驱动电路，要有光电隔离单元。含有停/起功效键、正/反向控制键。
2、设计步骤
一、总体方案设计
二、硬件设计和实现
1. 选择计算机机型；
2. 设计支持计算机工作外围电路（EPROM、RAM、I/O端口等）；
3. 设计PWM接口电路；
4. 设计键盘、显示接口电路；
*5.其它相关电路设计或方案（电源等）。
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. 脉宽调速控制转换子程序；
3. 其它程序模块(显示和键盘等处理程序)。
四、编写课程设计说明书，绘制完整系统电路图。

课程设计说明书要求

1. 学生完成课程设计后提交课程设计说明书，要求将前述全部内容依前后次序写成设计说明书一份，要求文字通畅、字迹工整，文字不少于 3000 字，A4纸正反面打印（除封面外），在左侧装订成册，不超出10页（除封面外不超出5张纸），说明书格式参考青岛科技大学本科课程设计撰写规范。
2. 论理正确、逻辑性强、文理通顾、层次分明、表示确切，并提出自己见解和见解。
3. 课程设计说明书结构及要求以下：
1）封面（包含：题目、所在班级、学号、时间等项）。
2）任务书
3）目录
目录要层次清楚，要给出标题及页码，目录最终一项是无序号“参考文件”。
4）正文
正文应按目录中编排章节依次撰写，要求计算正确，叙述清楚，文字简练通顺，插图清楚。文中图、表及公式应规范地绘制和书写。图、表等要有编号和说明。如：图1-1 ．．．．．．（在图下面），表1-1　．．．．．．（在表上面）。课程设计汇报中图请用Microsoft Visio 绘图软件绘制。
5）参考文件（资料）(格式要符合《文后参考文件著录规则》)。
4. 装订
课程设计说明书装订次序为：封面、课程设计任务书、目录、设计汇报（说明书）正文、参考文件。
5. 课程设计说明书应包含按上述设计步骤进行设计分析和思索内容和引用相关知识。
6. *部分为可选项，不作要求。
7. 计算机控制技术课程设计各班班内题目按学生学号个位数选择题目，收课程设计时请按学号排序。
8. 课程设计自行完成；不得剽窃，不得雷同，不然按不及格处理。
9. 假如没有按规范格式书写、装订，课程设计成绩作减分处理。

时间安排
课程设计计划时间17，18周。课程设计题目于16周下发，课程设计说明书由班长或学习委员收齐后于19周周五下午5点前送交自动化试验楼426房间。没有立即上交课程设计说明书，此门课程按零分处理。