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题目：数字式秒表的设计一、设计目的（1）熟练掌握计算机控制系统的设计方法。
（2）设计并实现一个简易数字秒表。
二、设计说明1）秒表由6位7段LED显示器显示，其中2位显示分钟，4位显示秒，其中分辨率为0.01秒。
2）计时最大值为99分钟59.99秒。
3）计时误差不得超过0.01秒。
4）具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时功能。
三、设计要求（1）方案论证按系统功能实现要求，决定控制系统的实现方案，选择芯片，作出系统框图。
（2）硬件电路设计。
按控制系统的实现方案，做出硬件原理图。
（3）系统程序设计。
对系统内存进行划分，采用模块化设计方法，作出初始化程序、主程序、显示子程序和模/数转换子程序。
（4）调试及仿真。
（5）用Keil+Proteus进行软件、硬件联合仿真和调试。
具体设计过程一、硬件设计1、总体方案的设计数字秒表具有显示直观、读取方便、精度高等优点，在计时中广泛应用。
本设计中用单片机和数码管组成数字秒，表力求结构简单。
设计中包括硬件电路的设计和系统程序的设计。
硬件电路主要有主控制器、控制按钮与显示电路组成。
主控制器采用单片机AT89C52，显示电路采用四位共阴极数码管显示计时时间。
本设计利用AT89C52单片机的定时器，使其能精确计时。
利用中断系统使其实现启动和暂停的功能，P0口输出段码数据，P2.0~P2.5作为位选，P3.2和P3.3接口的两个按钮分别实现启动和暂停功能。
设计的基本要求是正确性。
硬件电路按下图进行设计。
计时器采用T0中断实现，定时溢出中断周期为1ms ，当溢出中断后向CPU 发出溢出中断请求，每发出10次中断请求就对10ms 位（即最后一位）加一，达到100次就对100ms 位加一，以此类推，直到99.99s 为止。
再看按键的处理。
两个按键采用中断的方法，设置外部中断0和外部中断1位脉冲边沿触发方式，这样一来每当按键按下时便会触发中断，从而实现启动和暂停。
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任务书
第一部分任务书《计算机控制技术》课程设计任务书一、课题名称最少拍控制系统设计二、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：最少拍控制。
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、最少拍控制程序等。
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：510(),()(1)(0.81)(1)(0.41)G s G s s s s s ==++++ 45(),()(0.41)(0.81)G s G s s s s s ==++ 58(),()(1)(0.21)(0.81)(0.21)G s G s s s s s s s ==++++ 55(),()(0.81)(0.31)(0.81)(0.21)G s G s s s s s ==++++3. 设计无纹波最少拍控制器。
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。
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计算机控制技术课程设计课程名称计算机控制技术学院自动化学院专业班级自动化08（4）班学号姓名2011 年6 月22 日一、题目和要求已知计算机控制系统结构图如图1所示，其中r(t)是系统的参考输入，e(t)是系统偏差，u(t)是系统的控制量，G0(s)是系统被控对象的传递函数，D(z)是待设计控制器的脉冲传递函数。
图1 计算机控制系统结构图现假设系统采样周期T=0.5s，系统被控对象的传递函数为：2()(2)sG s es s -=+请针对上述被控对象，完成如下任务：（一）、试分别采用不同的数字控制算法设计数字控制器D(z)，使得输出跟踪不同的参考输入；在设计任务中要求采用如下四种数字控制算法：数字PID 控制算法、最少拍有纹波控制算法、最少拍无纹波控制算法和大林控制算法；设计每种算法时需要跟踪两种典型的参考输入，即：单位阶跃输入和单位速度输入；（二）、针对每一种情况，编写计算机程序或者使用仿真软件作出相应的e(k)，u(k)和y(k)的曲线，通过改变不同算法的控制参数观察控制效果的变化分析相应算法控制算法对系统控制性能的影响；（三）、比较分析各种不同控制算法间的控制效果差异；（四）、撰写心得和体会。
二、数字PID控制算法1、单位阶跃输入（1）、搭建sumilink（2）、双击PID控制器（3）、点击TUNE，让系统自动调整参数（4）、调整得到满意参数（5）、编程模拟s=tf('s');Gs=200/(s*(s+40));Ts=0.01;Gz=c2d(Gs,Ts,'zoh'); [num,den]=tfdata(Gz,'v'); step=1000;Kp=0.4411;Ki=0.0019;Kd=0.4694;e=zeros(1,step);y=zeros(1,step);time=zeros(1,step);r=zeros(1,step);delta_u=zeros(1,step);u=zeros(1,step);for k=1:step r(k)=1;time(k)=k*Ts;endfor k=3:stepy(k)=y(k-1);e(k)=r(k)-y(k);delta_u(k)=Kp*(e(k)-e(k-1))+Ki*e (k)+Kd*(e(k)-2*e(k-1)+e(k-2)); u(k)=delta_u(k)+u(k-1);y(k)=-den(2)*y(k-1)-den(3)*y(k-2)+num(2)*u(k-1)+num(3)*u(k-2); endplot(time,r,time,y)仿真图如下示：y(k)u(k)e(k) 2、单位速度输入方法同单位阶跃输入仿真图：y(k)u(k)e(k) 编程模拟：s=tf('s');Gs=200/(s*(s+40));Ts=0.01;Gz=c2d(Gs,Ts,'zoh'); [num,den]=tfdata(Gz,'v'); step=1000;Kp=0.9539;Ki=0.0016;Kd=0.3689;e=zeros(1,step);y=zeros(1,step);time=zeros(1,step);r=zeros(1,step);delta_u=zeros(1,step);u=zeros(1,step);for k=1:step r(k)=k;time(k)=k*Ts;endfor k=3:stepy(k)=y(k-1);e(k)=r(k)-y(k);delta_u(k)=Kp*(e(k)-e(k-1))+Ki*e (k)+Kd*(e(k)-2*e(k-1)+e(k-2)); u(k)=delta_u(k)+u(k-1);y(k)=-den(2)*y(k-1)-den(3)*y(k-2)+num(2)*u(k-1)+num(3)*u(k-2); endplot(time,r,time,y)三、最少拍有纹波控制算法广义传递函数：12()(2)Tsse G s e s s s ---=+ Z 变换：112110.184(10.717)()(1)(10.368)z z G z z z z -----+=--1、单位阶跃输入d=2 u=0 v=1 j=1 q=1 m=u+d=2 n=v-j+q=11121112()(1)(1)e z z f z f z ϕ---=-++123111211121(1)()f z f f z f z---=+-+--2121()z z f z ϕ--=对比可得：f 11=1 f 12=1 f 21=1 故控制器的脉冲传递函数D （z ）为：111211()0.184(10.717)(1)(1)(10.368)z D z z z z z z ------=+++--32320.3680.1840.3160.3160.132z z z z z -=+++仿真图如下图示。
2、单位速度输入d=2 u=0 v=1 j=1 q=2 m=u+d=2 n=v-j+q=212121112()(1)(1)e z z f z f z ϕ---=-++12341112111112121(2)(21)(2)f z f f z f f z f z ---=+-+-+--+2122122()()z z f z f z ϕ---=+对比可得：f 11=2 f 12=3 f 21=4 f 22=-3 故控制器的脉冲传递函数D （z ）为：1211121143()0.184(10.717)(1)(123)(1)(10.368)z z D z z z z z z z ---------=+-++--4324324 4.472 1.1040.1840.3160.3160.420.396z z z z z z z -+=++--仿真图如下图示。
y(k)u(k)图2e(k)y(k)u(k)e(k)四、最少拍无纹波控制算法传递函数同有纹波控制算法 1、单位阶跃输入d=2 u=0 v=1 j=1 q=1 m=w+d=3 n=v-j+q=11123111213()(1)(1)e z z f z f z f z ϕ----=-+++12341121111312131(1)()()f z f f z f f z f z----=+-+-+--21121()(10.717)z z z f z ϕ---=+3421210.717f z f z--=+对比可得 f 11=1 f 12=1 f 13=0.417 f 21=0.582 故控制器的脉冲传递函数D （z ）为：11313131(1)(10.368)0.582(10.717)()0.184(10.717)10.582(10.717)z z z z D z z z z z ----------+=+-+43240.5820.7960.2140.1840.1070.077z z z z z -+=--仿真图如下图示y(k)u(k)e(k)2、单位速度输入d=2 u=0 v=1 j=1 q=2 m=w+d=3 n=v-j+q=212123111213()(1)(1)e z z f z f z f z ϕ----=-+++121112113451312111213131(2)(21)(2)(2)f z f f zf f f z f f z f z-----=+-+-++-++-+21122122()(10.717)()z z z f z f z ϕ----=++345212221221()1(0.717)0.717z f z f f z f zϕ----=--+-对比可得 f 11=2 f 12=3 f 13=1.427 f 21=2.573 f 22=-1.991 故控制器的脉冲传递函数D （z ）为：112112312112(1)(10.368)(10.717)(2.573 1.991)()0.184(10.717)1(10.717)(2.573 1.991)z z z z z z D z z z z z z z --------------+-=+-+-5432522.573 5.511 3.6710.7330.1840.4730.0270.263z z z z z z z -+-=-++仿真图如下图示：y(k)u(k)e(k) 五、大林控制算法120.5N T τ===0.510.2512220.50.25112(1)(1)()11ez e z z zz e z ez ϕ------------==--1()()()1()z D z G z z ϕϕ=-4324320.2210.3020.0810.1840.0110.1030.0410.029z z z z z z z -+=----单位阶跃输入仿真图如图示y(k)u(k)e(k)单位速度输入仿真图如图示y(k)u(k)e(k) 五、不同控制算法的比较PID控制算法较容易得到对应的参数，但超调量大，稳定时间长，控制效果一般，适合对控制要求较低的场合。
最少拍有纹波算法响应时间大大减短，但同样也存在超调和轻微的振荡，控制效果好。
最少拍无纹波算法响应时间和有纹波算法相差不大，也不存在超调，但在调节的过程中存在振荡，会增加被控对象的机械磨损。
大林算法解决了调节过程的振荡问题，但调节时间较最少拍的大，且在单位速度输入时会有稳态误差。
六、心得和体会刚刚拿到设计任务书的时候，我本来以为任务很快就能完成，但事实证明我错了。
一开始的数字PID算法的设计还比较简单，所以进行地也比较顺利。
但之后的最少拍算法由于计算较多，加之式子复杂难算，算错的次数很多，每次错了都要花很多时间去寻找算错的地方，是整个课程设计费时最多的环节。
最后设计大林控制算法的时候，仿真出来的结果是错误的，但反复检查计算过程都没发现错误，最后找到问题的所在，原来是零阶保持器的采样时间没调好，找到问题就好解决了，之后也顺利得到较理想的曲线。
在整个课程设计中，说实在的，我是照着老师上课时的PPT在做的，很多内容都没掌握好，期末考试也临近了，正好可以籍着这个机会将课程所学的东西好好复习一下，准备迎接考试。
忽略此处..。