第6章 计算机控制技术课程设计
第 6 章 《计算机控制技术》课程设计
6.1课程设计的教学目的及要求
《计算机控制技术》课程设计旨在培养学生的实际动手能力，检验学生对本门课学习的情况。通过有针对性的设计环节使得学生更好的理解和掌握所学的技术知识，培养学生在实际的工程设计中查阅专业资料、工具书或参考书，掌握工程设计手段和软件工具，并能以图纸和说明书表达设计思想和结果的能力。
课程设计是对本课程所讲授知识的一个综合运用，它不仅需要微型计算机接口技术、程序设计方法和控制理论等方面的基础知识，而且还需要了解一些典型的生产工艺知识。设计包括确定控制任务、系统总体方案设计、硬件系统设计、控制软件设计等，以便使学生掌握微型计算机控制系统设计的总体思路和方法。 6.2 课程设计题目
? 基于单片机的厂房温度控制系统设计 ? 基于IPC的厂房温度控制系统设计 ? 基于单片机的电阻炉温度控制系统设计 ? 基于IPC的电阻炉温度控制系统设计 6.3 设计任务及主要步骤 6.3.1设计任务
1．基于单片机的厂房温度控制系统设计
在卷烟生产过程中，厂房温度对产品质量和破损率有很大的影响。一个简单的厂房空调系统由能源供给系统和升降温调节阀等组成。
控制要求为：温度25℃±2℃ 具体设计要求：
(1)完成单片机最小系统设计；（单片机选型、时钟电路、复位电路、LED显示电路、存储器）
第6章 计算机控制技术课程设计
（2）完成2路温度测量接口电路设计；（温度传感器选型、变送器电路、A/D接口电路、A/D转换程序；也可直接选用数字温度传感器、完成其温度采集程序设计）
（3）完成1路电动调节阀控制电路设计；（1路8位D/A转换电路、输出信号为－5V～＋5V）
（4）软件设计。（A/D、D/A程序，数字滤波，非线性处理，PID控制程序） 2．基于IPC的厂房温度控制系统设计
在卷烟生产过程中，厂房温度对产品质量和破损率有很大的影响。一个简单的厂房空调系统由能源供给系统和升降温调节阀等组成。
控制要求为：温度25℃±2℃ 具体设计要求：
(1)完成8086最小系统设计；（时钟电路、复位电路、地址锁存器、数据总线驱动器、存储器、LED显示电路）
（2）完成2路温度测量接口电路设计；（温度传感器选型、变送器电路、A/D接口电路、A/D转换程序；也可直接选用数字温度传感器、完成其温度采集程序设计）
（3）完成1路电动调节阀控制电路设计；（1路8位D/A转换电路、输出信号为－5V～＋5V）
（4）软件设计。（A/D、D/A程序，数字滤波，非线性处理，PID控制程序） 3．基于单片机的电阻炉温度控制系统设计
某工业电炉在对产品进行加工的过程中，炉内温度的变化要求如图1所示。在对炉内产品进行加工的过程中，炉温从室温上升到1000℃应为30min，然后温度保持在1000℃，其时间为1小时。最后断电，使电炉自然冷却。
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图1 炉温控制工艺曲线
电炉的加热源是热阻丝，利用大功率可控硅控制热阻丝两端所加的电压大小，来改变流经热阻丝的电流，从而改变电炉炉内的温度。
具体设计要求：
(1)完成单片机最小系统设计；（单片机选型、时钟电路、复位电路、LED显示电路、存储器）
（2）完成2路温度测量接口电路设计；（温度传感器选型、变送器电路、A/D接口电路、A/D转换程序；也可直接选用数字温度传感器、完成其温度采集程序设计）
（3）完成1路可控硅控制电路设计；（1路8位D/A转换电路、输出信号为0V～5V） （4）软件设计。（A/D、D/A程序，数字滤波，非线性处理，PID控制程序） 4．基于IPC的电阻炉温度控制系统设计
某工业电炉在对产品进行加工的过程中，炉内温度的变化要求如图2所示。在对炉内产品进行加工的过程中，炉温从室温上升到1000℃应为30min，然后温度保持在1000℃，其时间为1小时。最后断电，使电炉自然冷却。
第6章 计算机控制技术课程设计
图2 炉温控制工艺曲线
电炉的加热源是热阻丝，利用大功率可控硅控制热阻丝两端所加的电压大小，来改变流经热阻丝的电流，从而改变电炉炉内的温度。
具体设计要求：
(1)完成8086最小系统设计；（时钟电路、复位电路、地址锁存器、数据总线驱动器、存储器、LED显示电路）
（2）完成2路温度测量接口电路设计；（温度传感器选型、变送器电路、A/D接口电路、A/D转换程序；也可直接选用数字温度传感器、完成其温度采集程序设计）
（3）完成1路可控硅控制电路设计；（1路8位D/A转换电路、输出信号为0V～5V） （4）软件设计。（A/D、D/A程序，数字滤波，非线性处理，PID控制程序） 6.3.2 主要步骤 a)系统方案的确定
? 基本系统选择
? 接口电路的设计（A/D、D/A） ? 系统软件的设计 b) 硬件设计
? 单片机最小系统设计或8086/8088最小系统设计 ? 输入通道设计 ? 输出通道设计 c) 软件设计（程序流程图）
? 数据采集及校正模块 ? 控制算法模块
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? 系统芯片初始化模块 ? 系统初始参数设定模块 d) 撰写课程设计说明书
学生完成课程设计后提交课程设计说明书，要求将全部内容依先后顺序写成课程设计说明书一份。 6.4 课程设计时间安排
该课程设计时间为一周，具体安排如表6.1所示。
表6.1 课程设计时间安排表
星期一 分析问题，查阅资料、确定系统设计方案 星期二 系统硬件模块设计、绘制电路图 星期三 软件模块设计、绘制流程图 星期四 整理资料 撰写说明书 星期五 提交课程设计报告、图纸，答辩 6.5 课程设计的考核方法及成绩评定
课程设计成绩根据学生平时设计情况，系统方案的合理性，硬件原理图，软件流程图和课程设计报告质量综合衡量，由指导教师评定。成绩评定采用五级分制。
条件允许的情况下，进行课程设计答辩，答辩程序如下： ? 首先由学生阐述自己对本课程设计的认识，及设计思路； ? 教师通过审阅课程设计报告发现问题向学生提出；
? 教师通过提问方式进一步对学生的课程设计工作进行评审，了解学生对设计的深入程度并帮助学生找出设计的不足之处。
课程设计成绩=考勤20%+设计报告50%+答辩30% 6.6课程设计说明书内容及要求
设计说明书主要包括以下内容： ? 目录
? 设计任务要求
? 系统总体方案设计分析、论证 ? 各硬件模块设计思想和原理图 ? 各软件模块设计思想和流程图
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? 设计总结和心得体会 ? 参考文献
? 附录：完整的硬件原理图。
设计报告的书写要求字迹清楚，语言流畅，文字不少于5000字（10页左右），装订成册。
6.7课程设计教材及主要参考资料
[1] 赖寿宏.微型计算机控制技术.北京：机械工业出版社，2000 [2] 姜学军．计算机控制技术．北京：清华大学出版社，2005 [3] 李惠光. 微型计算机控制技术. 北京：机械工业出版社，2002 [4] 潘新民，王燕．微型计算机控制技术．北京：电子工业出版社，2003 [5] 曹承志．微型计算机控制新技术．北京：机械工业出版社，2001
[6] 余永权等．单片机应用系统的功率接口技术．北京：北京航空航天大学出版社，1992
[7] 胡文金主编．计算机测控应用技术．重庆：重庆大学出版社，2003 [8] 朱金钧等．微型计算机原理及应用技术．北京：机械工业出版社，2005 [9] 王幸之等．AT89系列单片机原理与接口技术．北京：北京航空航天大学出版社，2004
[10] 郑学坚等．微型计算机原理及应用．北京：清华大学出版社，2001 [11] 张俊谟编．单片机中级教程原理与应用．北京：北京航空航天大学出版社，2002
[12] 张俊谟编．单片机高级教程原理与应用．北京：北京航空航天大学出版社，2002
[13] 潘永雄．新编单片机原理与应用．西安：西安电子科技大学出版社，2003 [14] 李新光．过程检测技术．北京：机械工业出版社
[15] 吴勤勤主编．控制仪表及装置．北京：化学工业出版社，2007
[16] 徐爱钧编著．智能化测量控制仪表原理与设计．北京：北京航空航天大学出版社