计算机课程设计
计算机应用技术课程设计报告模板及范文
计算机应用技术课程设计报告模板及范文Computer application technology course design is an important part of the computer science curriculum. 计算机应用技术课程设计是计算机科学课程的重要组成部分。
It is designed to help students understand and apply the principles and techniques of computer programming, software development, and database management. 它旨在帮助学生理解和应用计算机编程、软件开发和数据库管理的原理和技术。
Through hands-on projects and real-world applications, students can gain practical experience in solving problems and developing solutions using computer technology. 通过实践项目和真实应用，学生可以获得解决问题和开发解决方案的实际经验，从而运用计算机技术。
The course design report template serves as a guide for students to document their learning process and project outcomes. 课程设计报告模板作为指导，帮助学生记录他们的学习过程和项目成果。
It typically includes sections for project objectives, methodology, results, and conclusions. 通常包括项目目标、方法、结果和结论等部分。
高职计算机视觉课程设计
高职计算机视觉课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解计算机视觉的基本概念、原理和应用领域；2. 掌握图像处理的基本方法，如图像滤波、边缘检测、特征提取等；3. 学习常见的计算机视觉算法，如目标检测、图像识别、人脸识别等；4. 了解深度学习在计算机视觉领域的发展及其应用。
技能目标：1. 能够运用图像处理技术对图像进行预处理；2. 掌握使用计算机视觉算法进行目标检测、图像识别等任务；3. 能够运用相关工具和库（如OpenCV、TensorFlow等）实现简单的计算机视觉项目；4. 培养实际操作和解决问题的能力，提高团队协作和沟通能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机视觉技术的好奇心和探索精神，激发学习兴趣；2. 增强学生对我国在计算机视觉领域取得成果的自豪感，培养爱国主义情怀；3. 培养学生严谨、务实的学术态度，提高创新意识和实践能力；4. 引导学生关注计算机视觉技术在现实生活中的应用，认识到技术对社会发展的积极作用。
本课程针对高职学生特点，注重理论与实践相结合，以项目驱动教学，使学生在掌握基本知识、技能的同时，培养实际操作和解决问题的能力。
通过本课程的学习，学生将能够独立完成计算机视觉相关项目，为未来从事相关领域工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 计算机视觉基础理论：包括图像处理基础、特征提取与匹配、视觉感知与认知；- 图像处理基础：图像表示、图像滤波、边缘检测、图像增强等；- 特征提取与匹配：SIFT、SURF、ORB等特征提取算法及其匹配方法；- 视觉感知与认知：视觉感知原理、生物视觉机制、计算机视觉与人类视觉的联系。
2. 常见计算机视觉算法：目标检测、图像识别、人脸识别等；- 目标检测：R-CNN、Fast R-CNN、Faster R-CNN、YOLO等算法；- 图像识别：卷积神经网络（CNN）原理及其在图像识别中的应用；- 人脸识别：特征提取、分类器设计、深度学习方法等。
3. 计算机视觉技术实践：- 实践项目一：基于OpenCV的图像处理与特征提取；- 实践项目二：基于深度学习的目标检测与图像识别；- 实践项目三：人脸识别系统设计与实现。
课程设计计算机程序设计
课程设计 计算机程序设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解计算机程序设计的基本概念，掌握至少一种编程语言的基础语法和结构。
2. 使学生了解程序设计的流程，包括需求分析、算法设计、编码、调试等环节。
3. 引导学生掌握程序设计中常用的数据结构和算法。
技能目标：1. 培养学生运用编程语言解决实际问题的能力，具备初步的编程实践技能。
2. 培养学生通过分析问题，设计合适的算法，并使用编程语言实现解决问题的能力。
3. 培养学生运用调试工具，发现并修正程序中错误的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对计算机程序设计的兴趣，提高学习积极性。
2. 培养学生具备团队协作精神，能够在编程实践中互相帮助，共同解决问题。
3. 引导学生认识到计算机程序设计在现实生活中的应用价值，树立正确的价值观。
课程性质分析：本课程为计算机程序设计入门课程，旨在让学生掌握编程基础知识和技能，培养学生解决实际问题的能力。
学生特点分析：学生为初中年级，具备一定的逻辑思维能力，对新事物充满好奇，但可能缺乏自律性和持续学习的耐心。
教学要求：1. 理论与实践相结合，注重培养学生的动手实践能力。
2. 教学过程中，关注学生的个体差异，给予个性化指导。
3. 创设有趣的教学情境，激发学生的学习兴趣。
二、教学内容1. 计算机程序设计基本概念：程序、编程语言、算法、数据结构等。
教材章节：第一章 计算机程序设计概述2. 编程语言基础：Python语言入门，包括变量、数据类型、运算符、表达式、控制结构等。
教材章节：第二章 Python语言基础3. 程序设计流程：需求分析、算法设计、编码、调试与优化。
教材章节：第三章 程序设计流程4. 常用数据结构：列表、元组、字典、集合等。
教材章节：第四章 常用数据结构5. 基本算法：顺序查找、二分查找、冒泡排序、选择排序等。
教材章节：第五章 基本算法6. 编程实践：运用所学知识解决实际问题，如计算器、小游戏等。
教材章节：第六章 编程实践7. 项目实训：分组完成一个综合性的程序设计项目，锻炼学生的综合运用能力。
计算机网络技术课程设计
计算机网络技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解计算机网络的基本概念，掌握网络体系结构、网络协议、网络设备等基本知识；2. 学会使用网络通信协议，了解不同类型的网络拓扑结构及其特点；3. 了解网络信息安全的基本原理，掌握常用的网络防护措施。
技能目标：1. 能够独立搭建简单的网络环境，进行网络设备的配置与调试；2. 学会使用网络诊断工具，分析并解决网络故障；3. 提高信息检索、分析、处理的能力，运用网络资源进行自主学习。
情感态度价值观目标：1. 培养学生的团队协作精神，提高沟通与协作能力；2. 增强网络安全意识，遵循网络道德规范，养成文明上网的良好习惯；3. 激发学生对计算机网络技术的兴趣，培养其探索精神和创新意识。
课程性质：本课程为计算机网络技术的基础课程，旨在让学生掌握计算机网络的基本知识和技能，培养具备实际操作能力及网络素养的人才。
学生特点：本课程面向初中生，学生对计算机网络有一定的好奇心，但知识基础和操作能力有限，需要结合实际案例和实践活动进行教学。
教学要求：注重理论与实践相结合，采用案例教学、任务驱动等方法，提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。
同时，关注学生的情感态度价值观的培养，使他们在学习过程中形成良好的网络素养。
通过分解课程目标，为后续的教学设计和评估提供明确的方向。
二、教学内容1. 计算机网络基础知识- 网络体系结构及OSI七层模型- 常用网络协议（TCP/IP、HTTP、FTP等）- 网络设备（交换机、路由器、防火墙等）2. 网络拓扑结构- 星型、总线型、环型、网状等拓扑结构的特点与应用- 网络设备在不同拓扑结构中的配置与调试3. 网络通信协议- IP地址、子网划分、路由选择等概念- 常用网络诊断工具（如ping、tracert等）的使用4. 网络信息安全- 网络攻击手段及防护措施- 加密技术、数字签名等安全机制5. 实践操作- 搭建简单网络环境，进行设备配置与调试- 分析网络故障，排除问题- 网络安全防护实践教学内容安排与进度：第一周：计算机网络基础知识第二周：网络拓扑结构与设备配置第三周：网络通信协议第四周：网络信息安全第五周：实践操作（含总结与评价）教材章节及内容列举：第一章：计算机网络基础第二章：网络拓扑结构与设备第三章：网络通信协议第四章：网络信息安全第五章：实践操作与案例分析教学内容根据课程目标进行科学性和系统性的组织，注重理论与实践相结合，使学生在掌握计算机网络基础知识的同时，提高实际操作能力。
计算机课程设计共24页
参考题目
EASY（5分）
E01 简易计算器程序 （1人独立完成）
①编写一个功能基本完善的计算器程序，支持四则运算、乘方 开方、指数对数等运算，支持带括号的表达式
②程序采用字符界面
③显示功能菜单，用户按指定键即可进入相应功能
④每次计算完成后输出一个提示符，要计算的数字或表达式由 用户在提示符后面输入
参考题目
NORMAL （10分）
N07 学生管理信息系统 （可2人合作）
① 后台数据：（1）学生的基本信息：姓名、性别、出生年月日、学号 、班级、籍贯、E-mail、联系电话、家庭地址；（2）成绩信息：学 生姓名、学号、课程名、课程代码、成绩、学期； （3）课程信息 ：课程代号、课程名、任课老师、课程历史记录代号、课程地位描 述； （4）课程历史记录：学期、对应的任课老师、对应的学生人 数、不及格人数、优秀人数。
参考题目
EASY（5分）
E04 切分单词器 （1人独立完成）
① 编写一个C/C++程序，能进行单词切分统计等功能。 ② 程序采用字符界面 ③ 任意读取一个C/C++语言源程序，统计出其中关键词、分
隔符、常量等有哪些、多少个？
参考题目
NORMAL （10分）
N05 同学通讯录管理系统 （可2人合作）
② 前台功能：（1）管理员登录后能查看所有信息，能按学号、姓名等 查询学生基本信息、查询其成绩，能统计某课程及格、优秀等学生 数并打印报表，能对学生信息进行增、删、改；（2）学生登录后仅 能修改自己的联系方式、Email等可变信息；（3）教师登录系统后 ，仅能录入、修改成绩
参考题目
NORMAL （10分）
EASY（5分）| NORMAL （10分）| HARD （15分） 设计报告（20分）
计算机视觉课程设计
计算机视觉课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握计算机视觉的基本概念，理解其原理和应用领域；2. 使学生了解图像处理和特征提取的基本方法，掌握相关算法；3. 引导学生了解深度学习在计算机视觉中的应用，认识其在实际场景中的价值。
技能目标：1. 培养学生运用计算机视觉技术解决实际问题的能力，如目标检测、图像分类等；2. 提高学生编程实践能力，熟练使用Python等编程语言进行图像处理和计算机视觉相关算法实现；3. 培养学生团队协作和沟通能力，能够就计算机视觉项目进行有效讨论和交流。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对计算机视觉领域的兴趣，培养其探究精神；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践与理论相结合；3. 引导学生关注人工智能在道德、法律和伦理方面的问题，树立正确的价值观。
课程性质：本课程为高中信息技术课程，结合当前人工智能发展趋势，以计算机视觉为主题，旨在提高学生的信息素养和创新能力。
学生特点：高中生具有一定的编程基础和图像处理知识，对新鲜事物充满好奇心，具备较强的学习能力和动手实践能力。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，以项目为导向，培养学生的实际操作能力和团队协作精神。
通过本课程的学习，使学生能够掌握计算机视觉的基本知识和技能，为未来进一步学习和应用奠定基础。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，引导其成为具有道德、法律和伦理意识的人工智能人才。
二、教学内容1. 计算机视觉概述：介绍计算机视觉的定义、发展历程和主要应用领域，使学生对该领域有整体认识。
- 教材章节：第一章 计算机视觉简介2. 图像处理基础：讲解图像的基本概念、像素表示、图像类型及转换，介绍常用的图像处理方法。
- 教材章节：第二章 图像处理基础3. 特征提取与表示：引导学生学习图像特征提取方法，如边缘检测、角点检测、SIFT等，并了解其应用场景。
- 教材章节：第三章 特征提取与表示4. 深度学习与计算机视觉：介绍深度学习在计算机视觉中的应用，如卷积神经网络、目标检测网络等，分析其优缺点。
《计算机综合课程设计》教学大纲.doc
《计算机综合课程设计》教学大纲（总学分：1 总上课时数：40 上机时数：24）东南大学经济管理学院一、课程的性质与目的《计算机综合课程设计》是东南大学经济管理学院的一门必修的基础课。
主要任务分两部分：一是了解面向对象程序设计的基本概念与方法，通过授课方式完成；二是用学过的c语言工具进行程序设计综合练习，主要通过上机试验完成。
二、课程内容的教学要求1.C++对C语言的扩充掌握C++语言特点、C++的输入输出、函数的重载、inline函数、 new和delete、变量引用2.类与对象掌握类的概念，类类型的定义格式，类与结构的关系，类与操作符重载，类的成员属性，类的封装性，类的继承性，构造函数和析构函数的作用，this指针的含义，类对象的定义，友元函数与友元类的作用；了解inline成员函数，静态数据成员，类的多态性与虚函数等内容。
3. 掌握软件设计的初步知识。
三、上机实习要求练习C语言扩充的知识，构造类、用面向对象技术编成，要求用链表结构编写综合程序，包括输入界面的设计、存储的设计、处理算法的设计、输出报表的设计。
独立完成大作业。
四、能力培养的要求1. 设计能力的培养：了解计算机完整解决具体问题的过程，掌握综合程序的设计能力。
2. 自学能力的培养：通过本课程的教学，要培养和提高学生对所学知识进行整理、概括、消化吸收的能力，以及围绕课堂教学内容，阅读参考书籍和资料，自我扩充知识领域的能力。
3. 表达能力的培养：主要是通过作业，清晰、整洁地表达自己解决问题的思路和步骤的能力。
4. 创新能力的培养：培养学生独立思考、深入钻研问题的习惯，和对问题提出多种解决方案、举一反三的能力。
五、建议学时分配六、考核方式总评成绩＝平时成绩（包括作业及上机）＋期末考试成绩平时成绩占60％期末考试成绩占40％七、教材及参考书1．谭浩强编.C程序设计(第二版).清华大学出版社，1999。
2．谭浩强编.C程序设计题解与上机指导(第二版).清华大学出版社，1999。
计算机网络管理技术 课程设计
计算机网络管理技术课程设计在当今数字化的时代，计算机网络已经成为了社会运转的重要基石，无论是企业的运营、学校的教学，还是个人的日常生活，都离不开稳定、高效的网络环境。
而保障网络的正常运行、优化网络性能、确保网络安全，都离不开计算机网络管理技术。
这门课程的设计旨在为学生提供全面而深入的网络管理知识和实践技能，使他们能够应对复杂多变的网络环境，成为优秀的网络管理专业人才。
一、课程目标本课程的主要目标是让学生掌握计算机网络管理的基本概念、原理和技术，具备网络规划、配置、监控、故障诊断与排除以及安全管理的能力。
具体来说，学生在完成课程后应能够：1、理解计算机网络管理的体系结构和模型，如 SNMP（Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议）、CMIP（Common Management Information Protocol，公共管理信息协议）等。
2、掌握网络设备的配置和管理方法，包括路由器、交换机、防火墙等。
3、能够运用网络监控工具对网络性能进行监测和分析，及时发现并解决网络中的问题。
4、具备网络故障诊断和排除的能力，能够快速定位和解决网络故障。
5、了解网络安全管理的基本原则和方法，能够采取有效的措施保障网络安全。
二、课程内容1、网络管理概述网络管理的定义、功能和重要性。
网络管理的发展历程和趋势。
网络管理的体系结构和模型，如集中式、分布式和分层式管理模型。
2、网络管理协议SNMP 的原理、架构和操作，包括 MIB（Management Information Base，管理信息库）的结构和访问方法。
CMIP 的特点和应用场景。
其他网络管理协议的介绍，如 NetFlow、sFlow 等。
3、网络设备管理路由器的基本配置和管理，包括路由协议的配置、访问控制列表的设置等。
交换机的工作原理和配置，如VLAN（Virtual Local Area Network，虚拟局域网）的划分、端口聚合等。
计算机辅助设计课程设计
计算机辅助设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解计算机辅助设计的概念，掌握基本的CAD软件操作界面及工具使用；2. 学习并掌握CAD绘图的基本命令，如绘制直线、圆、矩形等基本图形；3. 了解并掌握CAD软件中的图层管理、尺寸标注、文字注释等功能；4. 掌握运用CAD软件进行三维模型构建和渲染的基本方法。
技能目标：1. 能够运用CAD软件独立完成二维图形的绘制；2. 学会利用CAD软件进行简单机械零件的三维建模和渲染；3. 培养学生的空间想象能力，提高解决问题的实践技能；4. 学会与团队成员协作，共同完成设计项目。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机辅助设计技术的兴趣，激发创新意识；2. 培养学生严谨细致的工作态度，提高审美观念；3. 增强学生的团队协作意识，培养良好的沟通能力；4. 引导学生关注计算机辅助设计在工业、建筑等领域的应用，拓展视野。
本课程针对初中年级学生，结合学科特点，注重实践操作，以培养学生的动手能力和创新能力为核心。
通过本课程的学习，使学生掌握基本的计算机辅助设计技能，为未来进一步学习相关专业知识和技能打下坚实基础。
同时，课程目标明确，便于教师进行教学设计和评估，确保教学效果。
二、教学内容1. 计算机辅助设计概述- CAD概念及发展历程- CAD软件的分类及特点2. CAD软件操作基础- 软件安装与界面认识- 常用工具栏和菜单功能介绍- 基本操作命令学习（如新建、打开、保存等）3. 二维图形绘制- 基本图形绘制命令（直线、圆、矩形等）- 图层管理及设置- 尺寸标注和文字注释- 二维图形编辑（如修剪、延伸、镜像等）4. 三维建模与渲染- 三维基本图形绘制- 三维模型编辑与操作- 材质和贴图应用- 灯光和摄像机设置- 渲染输出与动画制作5. 设计实例与团队协作- 简单机械零件设计实例- 学生团队协作项目实践- 设计作品展示与评价教学内容依据课程目标，紧密结合教材，注重科学性和系统性。
计算机应用基础教程第四版课程设计
计算机应用基础教程第四版课程设计一、课程设计目标本课程设计的目标是帮助学生深入理解计算机应用基础的关键概念和技术，并能够独立完成计算机应用相关工作，如数据处理、图像处理、网站建设等。
二、课程设计内容本课程设计共分为三个部分：1.计算机应用基础知识本部分包括计算机组成原理、操作系统、数据结构和算法、网络技术等内容。
其中，计算机组成原理和操作系统是计算机应用最基础、最重要的两个方面。
2.计算机应用案例分析本部分主要通过一些实际案例，引导学生理解和掌握计算机应用的实际应用。
案例分析包括数据处理、人脸识别、图像处理、网站建设等多个方面。
3.实践项目设计本部分通过实践项目设计，让学生熟悉计算机应用相关工作的流程和技术，培养学生的实践能力和创新意识。
具体项目包括数据分析、图像处理、网站建设等。
三、课堂教学安排本课程设计为期16周，每周3学时（共48学时）。
具体教学安排如下：周数主题内容教学方法1-2 计算机组成原理计算机硬件、微处理器、内存、输入输出、计算机的指令系统授课、案例分析3-4 操作系统原理操作系统的概念、进程管理、内存管理、文件管理、设备管理授课、案例分析5-6 数据结构和算法算法的概念、最短路径算法、排序算法、搜索算法、哈希表授课、案例分析7-8 网络技术网络安全、TCP/IP协议、网络应用、数据通信授课、案例分析9-12 计算机应用案例分析数据处理、人脸识别、图像处理、网站建设案例分析、讨论13-15 实践项目设计数据分析、图像处理、网站建设等导师指导、项目实践16 总结与回顾回顾本学期所学的内容，总结学习成果授课、讨论四、考核方式根据课程的教学目标和内容，本课程的考核方式主要包括以下几个方面：1.课堂表现：课堂发言、活动参与、课堂作业等，占比15%；2.平时作业：根据老师布置的作业完成，占比20%；3.期中测试：包括笔试和机试，占比30%；4.期末项目：按照老师给出的项目要求完成项目，占比35%。
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武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书 1 二相步进电机控制系统设计
1步进电机介绍 1.1步进电机特点 步进电机(stepping motor)是将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的一种特殊电机。电动机每输入一次电脉冲信号，电动机就转动一个角度，从而形成不仅是的运动，所以称为步进电动机；另外由于输入的是脉冲电流，故也称脉冲电动机。 随着科学技术的发展，步进电动机获得了广泛的应用。步进具有很多优点也有不少缺点，步进电机的特点主要由下面几点： 1 步进电机的输出脚与输入脉冲的个数成正比，控制输入的脉冲数就能控制位移量。 2 步进电机的转速与输入的脉冲频率成正比，改变通电相序即可改变电动机转向。 步进电机启动、停止迅速，当停止脉冲输入时，若维持绕组内电流不变，电动机转子会保持在停止时的位置上。 3 一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且误差不会累积。 4 步进电机外表允许的温度高。步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。 5 步进电机的力矩会随转速的升高而下降。当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。 6 步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。 7 步进电机的确定是效率地，带负载能力低，调速范围小，最高输入脉冲频率一般不超过 武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书 2 18KHZ，并且需要专用电源给电脉冲信号，在运行中会出现共振和震荡问题。 1.2步进电机工作原理
步进电机是一种用电脉冲进行控制 ,将电脉冲信号转换成相位移的电机 ,其机械位移和转速分别与输入电机绕组的脉冲个数和脉冲频率成正比 ,每一个脉冲信号可使步进电机旋转一个固定的角度.脉冲的数量决定了旋转的总角度 ,脉冲的频率决定了电机运转的速度.当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 对于反应式步进电机转速与脉冲频率的关系为：
Nzfn60
式中：f为脉冲频率，单位是HZ。N为电机运行拍数、z为转子齿数。 对于反应式步进电机的步距角为：
Nz360
式中：N为步进电机运行拍数，z为转子齿数。对于二四相电机齿数一般为50。 1.3 二相步进电机
根据设计要求本设计设计对象是二相步进电机，有两组带中心抽头的线圈，因为设计要求采用双极性控制即H桥控制，绕组的中心抽头不接，使用四线工作。二相六线制步进电机如图：
图1 二相六线制步进电机结构示意图 武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书
3 图中1ddV、2ddV为绕组的中心抽头，A、A、B、B为四个绕组出线端。对各绕组施加通电脉冲，转子会在电磁力的作用下向磁导率最大即趋于对齿的状态转动，由于各相是有选择性的通电且通电时间是有限的，对各绕组在各拍下按某种既定的通电顺序通电即可以使电机转动，调整对各绕组施加的脉冲频率可以调整电机转速大小，改变各绕组通电顺序即可以调整其转动方向。通过改变绕组通电顺序组合可以改变电机运行拍数。 二相步进电机运行状态有二相四拍与二相八拍两种运行状态，其中四拍又分为单四拍与双四拍。本设计中四拍选择双四拍方式。 二相四拍正转各绕组通电顺序为： 单四拍：ABABA 双四拍：ABABBAABAB。 二相四拍反转各绕组通电顺序为： 单四拍：ABABA 双四拍：ABABBAABAB 二相八拍各绕组通电顺序为： 正转：AABBBAAABBABA 反转：AABBABABABABA 步进电机运行有半步与整步两种，对于二相步进电机四拍运行时为半步，步距角为1.8度，八拍运行时为半步运行方式，步距角为0.9度。步距角越小控制精度越高。 2 题意分析与方案论证
2.1 题意分析 设计题目要求采用双极性控制设计一个二相步进电机控制系统，要求具有对电机开关、正反向控制、拍数控制以及速度控制，并且系统能够实时显示电机运行步数以及用发光二极管表征电机运行状态：正转、反转和停止。可以设计一个以单片机为核心的微型计算机系统实现设计。通过按键输入用户对电机的控制要求，单片机读取按键信息并进过处理调用相应的模块输出到驱动芯片完成对电机的控制，同时调用单片机内相应程序采用动态扫描的方式将运行步数通过四位数码管实时显示。单片机输出相应的量实现对发光二极管的控制，显示电机运行状态。 2.2 设计方案的确定 武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书 4 2.2.1 控制部分 步进电机是将电脉冲信号转换成响应的角位移或者线位移的数字控制电机，按照输入脉冲指令旋转，脉冲数决定旋转位移的大小，脉冲频率决定旋转速度，并能在很宽的范围内调速。其控制可以用硬件电路和以微型计算机为核心的控制系统两种方式实现。由于步进电机可以将输入的数字脉冲信号转换成相应的角位移，所以很适合采用计算机控制。而且硬件方式每种电路实现的控制功能较为单一，这会导致改变控制功能时还要重新设计硬件电路，灵活性较差，应用起来比较麻烦并且会增加成本。而微型计算机控制系统怎么属于软硬件结合的控制方式，少量的硬件连接和软件实现控制完成主要控制功能，灵活性很大，性价比高。所以本电路采用AT89C51单片机来实现电机的控制。 单片机通过数据线进行与驱动电路的数据传送，硬件连线只需连接信号传输线路即可，对电机的运行状态等各项控制要求通过软件实现。单片机通过按键接受用户对电机的运行要求，后通过自身程序调用对驱动电路进行控制，使驱动电路进行相应的绕组通电操作以完成各种用户要求。 步进电机的控制是由单片机产生的脉冲频率实现的，可以调整单片机向发出的时钟脉冲来实现调速。根据这个原理可以采用延时和定时两种方法改变响应脉冲的方波，一到达调速的目的。不过由于延时方法一般通过软件实现占用CPU时间长，同时不能再在运行时处理其他工作，一般适合较简单的控制过程。所以一般采用定时方式产生脉冲，定时方式采用中断方式，只有特定时才占用CPU，可以明显提高系统响应速度。同样利用软件可以实现设计要求的功能。 2.2.2 驱动电路部分
用于步进电机的驱动一般有两种方法，一种是通过CPU直接来驱动，这种方法一般不宜采用，因为CPU的输出电流脉冲是特别小的它不能足以让步进电机的转动；别一种是通过CPU来间接驱动，就是把从CPU输出的信号进行放大，然后直接驱动或是再通过光电隔离间接来驱动步进电机，这种方法比较安全可靠。固本次设计应采用CPU间接驱动步进电机。 任务要求驱动采用双极性（H桥）控制（不适用电机绕组中心抽头），本设计采用芯片L298来控制电动机的驱动系统。L298是双H桥驱动器,此驱动系统需要的时间很少，降低装配成本。关于脉冲分配以及对步进电机的各种控制操作由软件控制完成，实现了对步进电机灵活均衡的控制。 武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书 5 2.2.3 数码管部分 电路采用四位数码管显示步进电机实时运行步数，电路采用共阴极四位数码管，数码管驱动采用CD4511驱动芯片，CD4511是专门驱动共阴极数码管的芯片，它接受BCD码的形式控制输入，输出驱动七段数码管。 系统原理框图如下：
图2 系统原理框图 3 硬件电路设计 3.1 控制部分 3.1.1 芯片介绍 本次设计以CPU选用89C5l作为步进电机的控制芯片．89C51的结构简单并可以在编程器上实现闪烁式的电擦写达几万次以上．使用方便等优点，而且完全兼容MCS5l系列单片机的所有功能。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FAlsh ProgrAmmABle And ErAsABle ReAd Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 下图为AT89C51管脚图： 武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书 6 图3 AT89C51管脚图 单片机基本组成：8位中央处理器CPU，进行运算和逻辑控制；共256个内部RAM单元，用于存放可读写数据；4K掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表格；两个16位定时/计数器，实现定时或计数功能；4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3；含有2个外部中断、2个定时器中断和一个串行中断的中断控制系统；可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率6MHZ和12MHZ的时钟电路 引脚简介：XTAL1、XTAL2：晶振输入端。 RST： 复位引脚。 并行口：P0、P1、P2、P3。
AE：为1时，访问内部程序存储器。为0时，值访问外部程序存储器。
ALE：地址锁存控制信号。 NESP：外部ROM选通信号。
3.1.2 原理分析 本设计以AT89C51为核心组成控制系统，单片机通过XTAL1、XTAL2外接12MHZ的晶振构成单片机的工作频率，由于系统不需外部ROM扩展，进行软件操作时只需要用到内部程序存储器，所以AE管脚接直流电源。复位键不使用通过电容接地。外部ROM读选通信号引脚和地址锁存控制信号引脚用不到，悬空不接。4.1~0.1PP五个引脚通过上拉电阻接按键开关，完