计算机控制技术课程设计任务书-安世奇2015

1、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 15V 输入，量程自由设定； 8 路输出 控制信号： 15V 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

2、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

3、；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。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、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

4、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

5、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

6、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：G（s）Ke-sTs 1T400 秒K100/mA =10 秒其中：时间常数放大系数滞后时间控制算法选用 PID 控制。2、设计步骤一、总体

7、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

8、图。计算机控制技术课程设计任务书题目 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

9、（ 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。计算机控制技术课程设计任务书题目 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 1

10、8B20 。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

11、. 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。计算机控制技术课程设计任务书题目 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。基本功 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

12、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，同时选择合适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

13、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 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

14、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 k10。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

15、。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

16、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、总体方案设计 、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

17、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。计算机控制技术课程设计任务书题目 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

18、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规范。2. 论理正确、逻辑性强、文理通顾、层次分明、表达确