計算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱.doc

計算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱一、制定本大綱的依據(jù) 根據(jù)2004級電氣工程及其自動化專業(yè)培養(yǎng)計劃和計算機(jī)控制技術(shù)課程教學(xué)大綱制定本實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱。二、本實(shí)驗(yàn)課程的具體安排實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置及學(xué)時分配序號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱內(nèi)容簡介（50字左右）實(shí)驗(yàn)學(xué)時實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)類型實(shí)驗(yàn)類別每組人數(shù)1微機(jī)控制直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速實(shí)驗(yàn)熟悉PID控制方法的控制規(guī)律，掌握不同P、I、D參數(shù)對控制系統(tǒng)的影響，掌握整定PID參數(shù)的方法。2必修驗(yàn)證專業(yè)22平滑與數(shù)字濾波實(shí)驗(yàn)掌握平滑與數(shù)字濾波的原理和方法，采用模擬一階慣性環(huán)節(jié)的數(shù)值濾波和四點(diǎn)加權(quán)平均數(shù)字濾波兩種方法，實(shí)現(xiàn)濾波功能，觀察、記錄濾波前后各波形，掌握各參數(shù)對濾波效果的作用。2必修驗(yàn)證專業(yè)23組態(tài)軟件的使用實(shí)驗(yàn)了解組態(tài)軟件的主要功能，掌握組態(tài)軟件（組態(tài)王King View）的使用方法。開發(fā)上位機(jī)“反應(yīng)車間監(jiān)控中心”軟件，包括工藝流程圖、實(shí)時曲線及報警窗口等。2必修驗(yàn)證專業(yè)24上位機(jī)控制交流變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)了解RS-485通信原理、USS協(xié)議，掌握用組態(tài)軟件的開發(fā)方法及外部設(shè)備的連接方法。開發(fā)上位機(jī)“交流變頻調(diào)速遠(yuǎn)程控制”軟件，包括工作原理圖、實(shí)時曲線及報警窗口。2必修綜合專業(yè)25嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)方法及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)了解嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程，掌握其開發(fā)調(diào)試的方法。按設(shè)計方案連接線路，編寫程序，調(diào)試。2必修綜合專業(yè)2三、本實(shí)驗(yàn)課在該課程體系中的地位與作用計算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)是可視化程序設(shè)計及應(yīng)用課程的重要組成部分，屬于學(xué)科專業(yè)實(shí)驗(yàn)范疇。作為與相關(guān)教學(xué)內(nèi)容配合的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，應(yīng)在計算機(jī)控制技術(shù)理論課教學(xué)過程中開設(shè)。學(xué)生應(yīng)具有微機(jī)原理、自動控制原理、單片機(jī)原理等基礎(chǔ)知識。四、學(xué)生應(yīng)達(dá)到的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰εc標(biāo)準(zhǔn)通過本課程實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解如何將計算機(jī)技術(shù)和自動控制理論應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，使學(xué)生既牢固掌握計算機(jī)控制技術(shù)的基本方法，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)方面的知識，可根據(jù)要求設(shè)計計算機(jī)控制系統(tǒng)。本實(shí)驗(yàn)課程為學(xué)生解決實(shí)際應(yīng)用中遇到的問題打好基礎(chǔ)。本課程實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生熟悉PID控制方法的控制規(guī)律，掌握不同P、I、D參數(shù)對控制系統(tǒng)的影響，掌握整定PID參數(shù)的方法；了解組態(tài)軟件的主要功能，掌握組態(tài)軟件（組態(tài)王King View）的使用方法；掌握平滑與數(shù)字濾波的原理和方法，采用模擬一階慣性環(huán)節(jié)的數(shù)值濾波和四點(diǎn)加權(quán)平均數(shù)字濾波兩種方法，實(shí)現(xiàn)濾波功能；了解RS-485通信原理、USS協(xié)議，掌握用組態(tài)軟件的開發(fā)方法及外部設(shè)備的連接方法；了解嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程，掌握其開發(fā)調(diào)試的方法。要求：按設(shè)計要求制訂方案，連接實(shí)驗(yàn)線路，直至正確地實(shí)現(xiàn)設(shè)計功能。理解設(shè)計方案后自己動手編寫、修改程序，調(diào)試通過后寫出實(shí)驗(yàn)報告。五、講授實(shí)驗(yàn)的基本理論與實(shí)驗(yàn)技術(shù)知識實(shí)驗(yàn)一 微機(jī)控制直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：(1) 運(yùn)行原始實(shí)驗(yàn)程序，畫出其直流轉(zhuǎn)速對應(yīng)的電壓的波形。（2）增加給定為32H，其余參數(shù)同a，畫出其n的波形。（3）去掉IBAND，其余參數(shù)同a，畫出其n的波形。（4）KPP=0FFFH，其余參數(shù)同a，畫出其n的波形。（5）KII=0FFFH，其余參數(shù)同a，畫出其n的波形。（6）KDD=0FFFH，其余參數(shù)同a，畫出其n的波形。（7）根據(jù)以上測試，選擇一組較好的參數(shù)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。2.實(shí)驗(yàn)要求按圖接線。通過實(shí)驗(yàn)掌握數(shù)字PID工作原理及調(diào)節(jié)器各參數(shù)的整定方法。TDN-AC/ACS系統(tǒng)的8255 PB10脈沖信號為控制量，經(jīng)驅(qū)動電路驅(qū)動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)?；魻枩y速元件輸出的脈沖信號記錄電機(jī)轉(zhuǎn)速構(gòu)成反饋量，在參數(shù)給定情況下，經(jīng)PID運(yùn)算，電機(jī)可在控制量作用下，按給定轉(zhuǎn)速閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。其中OPCLK為1.1625Mhz時鐘信號。經(jīng)8253的2號通道分頻輸出1ms的方波，接入8259產(chǎn)生IRQ6中斷，作為系統(tǒng)采樣時鐘：PB10產(chǎn)生PMW脈沖計時及轉(zhuǎn)速累加。8259的IRQ7中斷用于測量電機(jī)轉(zhuǎn)速。+5V驅(qū)動單元 GATE2OUT2(8255)IRQ6(8259)(8253)CLK2OPCLK(8253)(1.625MHZ)直流電機(jī)IRQ6（8259）PB10TDN-ACS系統(tǒng)圖1.13實(shí)驗(yàn)基本儀器微機(jī)、TND-AC/ACS開發(fā)實(shí)驗(yàn)箱。實(shí)驗(yàn)二 平滑與數(shù)字濾波實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容計算機(jī)對含有干擾的正弦信號（約0.51Hz通過采樣輸入，然后進(jìn)行數(shù)字濾波處理，以保留正弦信號，去除干擾，最后變成模擬量C輸出。（1）模擬一階慣性環(huán)節(jié)的數(shù)字濾波。（2）四點(diǎn)加權(quán)平均數(shù)字濾波。2. 實(shí)驗(yàn)要求：（1） 模擬帶有尖脈沖干擾的正弦信號。（2） 進(jìn)行濾波器參數(shù)的計算。（3） 確定采樣周期。（4） 按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書連接線路。（5） 調(diào)用程序?qū)崿F(xiàn)濾波。3.實(shí)驗(yàn)儀器：微機(jī)、TND-AC/ACS實(shí)驗(yàn)箱。實(shí)驗(yàn)三 組態(tài)軟件的使用實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開發(fā)上位機(jī)“反應(yīng)車間監(jiān)控中心”軟件，包括工藝流程圖、實(shí)時曲線及報警窗口。如圖3.1所示。圖3.1（1）建立新項(xiàng)目（2）設(shè)計圖形界面（3）定義外部設(shè)備和數(shù)據(jù)庫（4）動畫連接對三個對象進(jìn)行填充連接，用數(shù)值標(biāo)注各液面高度。（5）設(shè)置實(shí)時曲線與實(shí)時報警窗口（6）調(diào)試、運(yùn)行軟件2實(shí)驗(yàn)要求運(yùn)行畫面如下圖所示。圖3.23.試驗(yàn)儀器微機(jī)、電機(jī)。實(shí)驗(yàn)四 上位機(jī)控制交流變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：開發(fā)上位機(jī)“交流變頻調(diào)速遠(yuǎn)程控制”軟件，包括工作原理圖、實(shí)時曲線及報警窗口。如圖所示。圖4.1（1）建立新項(xiàng)目。（2）設(shè)計圖形界面。（3）定義外部設(shè)備和數(shù)據(jù)庫。（4）用數(shù)值標(biāo)注電機(jī)轉(zhuǎn)速。（5）設(shè)置實(shí)時曲線與實(shí)時報警窗口。（6）調(diào)試、運(yùn)行軟件。2.實(shí)驗(yàn)要求：運(yùn)行畫面如下所示。圖4.23.試驗(yàn)設(shè)備微機(jī) 實(shí)驗(yàn)五 嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)方法及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求：（1）正確連接各部件。（注意：嚴(yán)禁帶電操作?。┻B線如圖5.1所示。圖5.1（2）用BOOTLOADER對實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行測試將WINDOWS 中的超級終端的應(yīng)用程序打開：開始/程序/附件/通訊/超級終端，并按下各圖進(jìn)行設(shè)置：圖5.2圖5.3此時目標(biāo)板上的J1的2，3腳應(yīng)短路(1腳的焊盤是方的)。接通板子的電源。在超級終端中能看到BOOTLOADER的啟動信息： 圖5.4（3）開發(fā)、仿真調(diào)試程序過程運(yùn)行桌面上的JTAG-NT&2000.exe；然后再進(jìn)入SDT2.5 編寫程序，執(zhí)行ARM debugger for windows （在桌面上），點(diǎn)擊SDT 的File-Open ，選擇SDT文件夾demo中的LED.apj文件，點(diǎn)擊確定按鈕。 點(diǎn)擊Debug 按鈕，再按buid按鈕，點(diǎn)擊GO按鈕，以運(yùn)行程序。 按以上方法，再做串行口實(shí)驗(yàn)UART實(shí)驗(yàn)。觀察以上兩個程序的運(yùn)行結(jié)果。（4）用超級終端觀察uClinux 的啟動過程保證目標(biāo)板上的J1的1，2腳短路(1腳的焊盤是方的)。接通板子的電源。在超級終端中能看到板子的啟動信息，之后看到LINUX 的命令提示符，如下圖所示。在命令提示符下鍵入ls（回車），可以看到板子的文件目錄（鍵入其它常用的LINUX 命令也可以執(zhí)行）。圖5.55.網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)uClinux啟動后，在超級終端中用命令：ifconfig eth0 192.168.100.120配置網(wǎng)絡(luò)。（這里，宿主機(jī)IP為192.168.100.119 ，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0，用主戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)情況做變動）。然后，用網(wǎng)線把目標(biāo)板接入到局域中。 執(zhí)行PING命令就可以PING通局域網(wǎng)中的計算機(jī)了，如下圖所示。這時，在局域網(wǎng)中的計算機(jī)上的IE的地址欄中鍵入目標(biāo)板的IP地址，就可以看到如上圖所示的畫面。 如果局域網(wǎng)已經(jīng)接入互聯(lián)網(wǎng)，則點(diǎn)擊上圖中的“首頁”就可以進(jìn)入到微芯力公司的網(wǎng)站。六、實(shí)驗(yàn)的考核與成績評定以實(shí)驗(yàn)報告和學(xué)生實(shí)際操作能力為主，參考提問和出勤情況等，綜合評定給出計算機(jī)控制技術(shù)課程平時成績。七、主要參考書 1計算機(jī)控制系統(tǒng)，高金源，北京：高等教