计算机控制技术实验指导书

计算机控制技术 实验指导书

（本一）

电气工程学院自动化系

2015 年 4 月

计算机控制技术实验指导书

目 录

实验一 工业顺序控制????????????????? 2 实验二 步进电机控制????????????????? 3 实验三实验四实验五 直流电机调速控制???????????????串行通信??????????????????控制算法???????????????????

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计算机控制技术实验指导书

实验一 工业顺序控制

1、实验目的

掌握工业顺序控制的硬件设计、软件设计、软件编程和调试。 2、实验预备知识

在工业控制中，像冲压、注塑、轻纺、制瓶等生产过程，都是一些顺序生产过程，按某种顺序有规律地完成预定的各种工艺动作，对这类顺序生产过程的控制称顺序控制，像注塑机工艺过程大致如下“合模→注射→延时→开模→卸件→返回”顺序动作，用单片机控制最易实现。

3、实验内容

利用Proteus软件，实现注塑机的顺序控制。 4、实验要求

1) 设计单片机顺序控制的硬件原理图；

单片机P1口控制注塑机的6道工序，利用6只发光管的亮与否来模拟工序工作；另外要求有启动/停止、故障设置开关，及故障指示灯。

2) 设计单片机顺序控制的软件框图及编程和调试。

每道工序的转换由延时时间决定；要求至少有2道工序有多个输出。一旦故障，要求采用中断方式进入报警状态，且关闭原工序输出，故障灯亮，故障解除后返回主程序工作。

5、实验步骤

1) 完成单片机顺序控制的电路原理图设计及Proteus仿真； 2) 完成单片机顺序控制的软件框图及编程； 3) 完成单片机顺序控制实验的调试。 6、思考

修改程序，使每道工序中有多位输出；如何方便调节每道工序的延时时间。

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实验二 步进电机控制

1、实验目的

步进电机作为控制执行部件，广泛应用于自动控制如精密机械等领域。能满足精确度要求的正反转控制。

2、实验预备知识

步进电机各磁极上有5个均匀分布的矩形小齿。电机转子上没有绕组，它上面有40个矩形小齿均匀分布在园周上，相邻两个齿之间的夹角为9°（即步距角）。

当某相绕组通电时，相应的两个磁极就分别形成N-S极，产生磁场，并与转子形成磁路。如果这时定子的小齿与转子的小齿没有对齐，则在磁场的作用下，转子将转一定的角度，使转子齿与定子齿对齐，从而使步进电机向前“走”了一步。

3、实验内容

利用Proteus软件，实现步进电机控制。 4、实验要求

1) 设计单片机步进电机控制的硬件原理图；

单片机的I/O实现对步进电机的线圈通电控制，I/O口的某位作为对步进电机的正反转控制。

2) 设计单片机步进电机控制的软件框图及编程和调试。 要求步进电机转2转，停2秒，间隔运动；实现正反转控制。 5、实验步骤

1) 完成单片机步进电机控制的电路原理图设计及Proteus仿真； 2) 完成单片机步进电机控制的软件框图及编程； 3) 完成单片机步进电机控制实验的调试。 6、思考

修改程序，使步进电机的速度可调节。

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实验三 直流电机调速控制

1、实验目的

直流电机作为控制执行部件，广泛应用于自动控制如精密机械等领域。特别适合有调速要求的应用领域。

2、实验预备知识

直流斩波，调节占空比，实现调节输出电压的平均值，从而控制直流电机的转速。利用单片机P1口的某位经驱动(74LS07驱动)控制电机工作(预习单片机实验箱的硬件图)。

3、实验内容

利用单片机实验箱实现直流电机调速控制。 4、实验要求

1) 设计单片机直流电机调速的硬件原理图；

单片机P1口的某位经驱动(74LS07驱动)实现对直流电机电枢电压的控制。要求设置启动/停止开关、实现8种转速调节。

2) 设计单片机直流电机调速控制的软件框图及编程和调试。 要求实现在线速度调节。 5、实验步骤

1) 完成单片机直流电机调速控制的硬件设计及连线； 2) 完成单片机直流电机调速控制的软件框图及编程； 3) 完成单片机直流电机调速控制实验的调试。 6、思考

修改程序，使直流电机调速的范围更大。

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实验四 串行通信

1、实验目的

掌握异步串行通信的实现方法。 2、实验预备知识

异步串行通信的实现首先是硬件接口连接；其次是双方的波特率、数据位、奇偶校验位、停止位等设置。最后考虑接收方式，查询或中断方式(预习单片机实验箱的硬件图)。

3、实验内容

利用单片机实验箱与PC机实现串行通信。 4、实验要求

1) 设计单片机与PC机串行通信的硬件原理图(串行通信RS-232专用芯片MAX232)；D型9芯线的连接方法。

2) 设置选择开关，K1=1时，单片机发送一字符串，PC机接收；K1=0时，PC机通过“串口精灵”发送一字符串，单片机接收且返回给PC机，要求有一指示灯L1闪烁。

3) 设计单片机与PC机串行通信的软件框图及编程和调试。 PC机上串口调试程序（串口精灵）用法见附录。 5、实验步骤

1) 完成单片机与PC机串行通信的硬件设计及连线； 2) 完成单片机与PC机串行通信的软件框图及编程； 3) 完成单片机与PC机串行通信实验的调试。 6、思考

修改程序，改变串行通信的波特率。

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附录：串口调试程序（串口精灵）用法

通过串口精灵，使PC机能和下位机（单片机等硬件设备）之间进行发送和接收通讯，自动显示接收到的字符，并可以在16进制、10进制或ASCII码字符串形式之间切换。 设置参数：

（1）所用串口（1-4）：1-表示串口1、2-表示串口2，等等 （2）串口设置：\，BBBB 为波特率，P 为奇偶校验，D 为数据位数，S 为停止位数。例如9600,n,8,1，表示9600波特率，无奇偶校验，8位数据位，1位停止位。

合法的波特率： 110 , 300, 600, 1200, 2400, 9600, 14400, 19200, 28800, 38400, 56000,128000,256000

合法的奇偶校验值： N缺省 (Default) None O 奇数 (Odd) S 空格 (Space)

合法的数据位值：4、5、6、7、8（缺省） 合法的停止位值：1（缺省）、1.5、2 （3）发送字符串：

如果是要发送ASCII码字符串，可以是abcdefg，如果是要发送16进制数或10进制数，应以逗号为分隔符，例如90,eb,90,eb,90,eb。

（4）发送时间间隔：以毫秒为基准。

开始发送：向所定义的串口以一定的时间间隔发送定义的字符串。 停止发送：停止发送定义字符串。

开始接收：从所定义的串口接收字符串。 暂停接收：停止向所定义的串口接收字符串。

清空：清空当前列表框。

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实验五 控制算法

1、实验目的

用MATLAB仿真运用控制算法实现对典型对象的闭环控制。 2、实验预备知识

典型对象的MATLAB仿真实现方法，控制算法的编程实现方法。 3、实验内容

控制算法对典型对象的控制作用。 4、典型对象

G(S)?G(S)?K(T1S?1)e??s

K(T1S?1)(T2S?1)

K(T1S?1)(T2S?1)(T3S?1)G(S)?

5、实验要求

在PID算法、最少拍算法、智能控制算法等算法中，任选一个算法实现对典型对象的闭环控制。

6、实验步骤

1) 完成控制算法的设计； 2) 完成MATLAB的仿真设计；

3) 改变控制参数，记录仿真结果；选择优化参数。 7、思考

修改程序，优化算法中的参数。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/srwf.html