计算机控制技术课程设计任务书.docx

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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〕，送到显示和通讯局部，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〔速度反应、电流反应电路、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。

计算机控制技术课程设计任务书

题目3：

基于PID控制的淬火炉炉温控制系统设计

1、设计内容

淬火是生产过程中的一道关键工序，其温度控制的精度直接影响到产品的质量。

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℃。

温度探头选用热电偶。

输出0-10mA电流信号通过双向可控硅控制器控制加热电阻两端的电压，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

控制算法选用PID控制。

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；

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

单线数字温度传感器DS18B20的原理与应用

基于DS18B20的智能温度测量装置

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

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，这些设备的控制核心就是实现对三个方向步进电机运动的步进电机控制器。

根本功能要求：

接受来自外部的输入信号，每个步进电机对应的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。

根据外部的方向信号和脉冲信号经程序处理后发出对应步进电机的控制脉冲。

控制器使用单片机，要求有必要的外部接口，如显示和键盘，同时选择适宜的步进电机驱动电路。

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.其它相关电路的设计或方案〔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，使其能同时对一般家用电炉的温度进行控制。

利用传感器和变送器检测出炉内的温度，根据温度值与设定值的差值以及该差值随时间的变化率实施控制。

系统的输出信号经过处理后通过触发晶闸管调压装置来实现对电阻丝两端的加热电压或加热功率的大小控制。

要求系统有数据处理、显示功能等。

控制算法选用最少拍无差系统的算法，被控对象为一阶惯性环节和一阶积分环节的组合，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cpu；

2.设计支持计算机工作的外围电路；

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.编写数字调节器程序模块；

五、编写课程设计说明书，绘制完整的系统电路图。

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的小功率步进电机速度控制器。

单片机接受来自RS232的速度控制指令，通过单片机转换成步进电机的走步脉冲，同时对2只步进电机的连续速度控制。

要求讨论速度与走步脉冲的关系，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.讨论加速、减速和恒速工作方式和控制方法；

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.其它相关电路的设计或方案〔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。

计算机控制技术课程设计任务书

题目9：

运用单片机、AD转换器设计一个8路数据采集系统

1、设计目的和内容

掌握数据采集系统的设计方法。

结合单片机设计一个8路数据采集系统。

A/D转换器采用查询方式。

把A/D转换结果显示在6为LED显示器上，显示方法为静态、软译码方式，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.其它相关电路的设计或方案〔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10：

直流电动机的脉宽调速控制系统的设计

1、设计目的和内容

掌握直流电动机调速方法，掌握脉宽调速控制系统的设计方法，设计一个直流电动机脉宽调速控制系统。

要求实现直流电机的启动，加减速，正反转等功能。

绘制直流电机的驱动电路，要有光电隔离单元。

具有停/起功能键、正/反向控制键。

2、设计步骤

一、总体方案设计

二、硬件的设计和实现

1.选择计算机机型；

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PWM接口电路；

4.设计键盘、显示接口电路；

*5.其它相关电路的设计或方案〔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。

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先后顺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，不超过10页〔除封面外不超过5张纸〕，说明书格式参考青岛科技大学本科课程设计撰写标准。

2.论理正确、逻辑性强、文理通顾、层次清楚、表达确切，并提出自己的见解和观点。

3.课程设计说明书结构及要求如下：

1〕封面〔包括：

题目、所在班级、学号、时间等项〕。

2〕任务书

3〕目录

目录要层次清晰，要给出标题及页码，目录的最后一项为哪一项无序号的“参考文献〞。

4〕正文

正文应按目录中编排的章节依次撰写，要求计算正确，论述清楚，文字简练通顺，插图清晰。

文中图、表及公式应标准地绘制和书写。

图、表等要有编号与说明。

如：

图1-1．．．．．．〔在图下面〕，表1-1　．．．．．．〔在表上面〕。

课程设计报告中图请用MicrosoftVisio2003绘图软件绘制。

5〕参考文献〔资料〕（格式要符合?

文后参考文献著录规那么?

）。

4.装订

课程设计说明书的装订顺序为：

封面、课程设计任务书、目录、设计报告〔说明书〕正文、参考文献。

5.课程设计说明书应包括按上述设计步骤进行设计的分析和思考内容和引用的相关知识。

6.*局部为可选项，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的个位数选择题目，收课程设计时请按学号排序。

8.课程设计自行完成；不得抄袭，不得雷同，否那么按不及格处理。

9.如果没有按标准格式书写、装订，课程设计成绩作减分处理。

时间安排

课程设计方案时间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者学习委员收齐后于19周周五下午5点前送交自动化实验楼426房间。

没有及时上交课程设计说明书，此门课程按零分处理。