计控实验任务

四 实验用主要设备
系统设备主要由工控机、PCI-1220运动控制卡、 步进电机驱动器及XY工作平台构成。
工控机：
工业控制机也称为工业计算机IPC，主要用于工业 工程测量、控制、数据处理等工作。常用的是PC总线 工控机（ X86 CPU ）。
工控机特点： （1）可靠性高和可维护性好 （2）环境适应性强 （3）控制的实时性 （4）完善的输入输出通道 （5）丰富的软件
5 Visual C++软件开发平台
Visual C++是一个在Windows环境下的程序开发工具，是 一种广谱性编程语言，覆盖从低级到高级的整个编程语 言范围。它是可视化的、面向对象的，采用事件驱动的。 它屏蔽了Windows环境下程序设计的复杂性，使Windows 应用程序设计变得简单、方便、快捷。
实验二 X-Y运动平台数控实验
一 实验目的
1.了解步进电机的工作原理与步进电机驱动器的使用。 2.掌握二轴运动控制卡的应用。 3.掌握逐点比较法插补的计算原理
4.掌握用VC++进行插补程序设计的方法。
二 实验仪器
1.研华工控机。 2.X-Y运动平台（含步进电机驱动器）。 3.PCI-1220U二轴运动控制板卡。 4.24V直流稳压电源。
3 逐点比较法直线插补和圆弧插补的计算原理：
插补计算就是数控系统根据输入的基本数据，通过计算，将工 件的轮廓或运动轨迹描述出来，边计算边根据计算结果向各 坐标发出进给指令。
数控系统常用的插补计算方法有：逐点比较法，数字积分法， 时间分割法，样条插补法等。本实验采用逐点比较法。
逐点比较法插补，就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹 上的坐标值进行比较一次，决定下一步的进给方向。

一、实验模块计控实验二、实验标题基于单片机的智能家居控制系统设计三、实验日期2021年10月15日四、实验操作者张三五、实验目的1. 学习单片机的基本原理和应用。

2. 掌握智能家居控制系统的设计方法。

3. 提高动手能力和创新能力。

六、实验原理智能家居控制系统是一种以单片机为核心，通过网络通信、传感器和执行器实现家庭自动化控制的系统。

本实验采用51系列单片机作为控制核心，通过编写程序实现对家庭设备的远程控制。

七、实验步骤1. 硬件设计（1）选择合适的单片机：本实验选用STC89C52单片机。

（2）设计电路图：根据实验要求，设计智能家居控制系统的电路图，包括电源模块、通信模块、传感器模块、执行器模块等。

（3）购买所需元器件：根据电路图，购买所需的元器件，如单片机、继电器、传感器、执行器、电阻、电容等。

2. 软件设计（1）编写程序：使用C语言编写单片机程序，实现智能家居控制功能。

（2）程序调试：在Keil环境下进行程序调试，确保程序正常运行。

3. 实验操作（1）搭建电路：按照电路图连接电路，包括电源、单片机、传感器、执行器等。

（2）编写程序：在Keil环境下编写程序，实现智能家居控制功能。

（3）下载程序：将编写好的程序下载到单片机中。

（4）测试功能：通过传感器采集数据，控制执行器动作，验证智能家居控制系统的功能。

八、实验环境1. 实验室：具备单片机实验设备、电源、通信设备、传感器、执行器等。

2. 软件：Keil C51、Proteus仿真软件等。

九、实验过程1. 搭建电路：按照电路图连接电路，包括电源、单片机、传感器、执行器等。

2. 编写程序：在Keil环境下编写程序，实现智能家居控制功能。

3. 下载程序：将编写好的程序下载到单片机中。

4. 测试功能：通过传感器采集数据，控制执行器动作，验证智能家居控制系统的功能。

（1）温度传感器采集室内温度，当温度超过设定值时，空调自动开启降温。

（2）光照传感器采集室内光照强度，当光照强度低于设定值时，灯光自动开启。

（三） Simulink的文件操作
1、Simulink模型的文件为MDL模型文件，其扩展名 为“.mdl”，是以ASCⅡ码形式存储的。
（1） 新建文件
在MATLAB命令窗口选择：FILE—NEW—Model 或单 击工具栏中的“ ”图标，保存生成名.mdl文件。
（2） 打开文件
在MATLAB命令窗口选择：FILE—OPEN 或单击工具 栏中的“ ”图标，选择已保存的名.mdl文件打开 。
1、启动MATLAB
下载软件或用光盘进行MATLAB的安装。
点击 图标 ，启动MATLAB，出现操菜单 （2）工具栏 （3）工作空间窗口
（4）命令窗口 （5）历史命令窗口 （6）开始按钮
菜单 工具栏
工作空 间窗口
命令 窗口
历史 命令 窗口 开始按钮
2、进入Simulink 在命令窗口输入 “Simulink”，或 单击工具栏中 的 图标，打开 Simulink模块库浏 览器。 图中左边为模块 库和工具栏，右边 是子模块库
2. 接收模块库(Sinks) 接收模块是用来接收模 块信号的。 主要有：
Scope（示波器） Display（数字显示） XY Graph（信号关系图） To File（数据保存） To Workspace（写成矩阵） Stop Simulation（终止） Out（输出）
3. 连续系统模块库 (Continuous) 连续系统模块是构成连续 系统的环节 。 主要有： Integrator（积分） Derivative（微分) State-Space（状态方程） Transfer Fcn（传递函数） Zero-Pole（零极点） Transport Delay（延时）
Gc ( z) z

实验 平滑与数字滤波（一）观察有噪音时的微分1、按图3.1—2接线，S11置方波档，S12置下档，调W11使周期约2S ，调W12使幅值约1V ,TD 先取为0.02s ，采样周期也先取为0.02s 。

2、将2F00H 、2F03H 存入系数P1、P2，2F60H 存入Tk 。

3、启动微分程序(G=F000:123D ↘)，用示波器观察系统输出C 波形，观察U15单元的OUT 端微分输出波形。

如图3.1—4及图3.1—5所示。

图3.1—4图3.1－5原系统的输出波形可在去除微分正反馈，即去掉U15 DAC 单元的OUT 端，通过示波器观察C 端的输出，得到这时系统的过渡过程时间约为0.3s 。

不过，由于微分正反馈的作用，虽然使系统响应加快，但由于微分时间过大，会使系统的稳定性受到影响。

P=T T D，通过三者的关系，可适当调整P 、T 、TD 值，使系统输出达到要求。

4、选择不同的Tk 与P1、P2，重复(2)、(3)，观察微分噪音幅度，并以TD=T=0.01s 时系统噪音大至幅度为参考，记录参数与结果，填入表3.1—2中。

表3.1—21、按图3.1—2接线，S11置阶跃档，S12置下档，调W11使周期约2S ，调W12使幅值约1V ，TD 先取为0.02S ，采样周期也先取0.02S 。

图3.1—22、将2F06H 、2F09H 、2E0CH 、2F0FH 存入A1、A2、A3、A4，2F60H 存入Tk ，启动微分平滑程序(G=F000:12EB ↘)。

3、观察U15单元的OUT 端，观察系统输出波形，看有无平滑作用。

4、若无平滑作用，停机，改变系数和Tk ，再重复(2)、(3)。

将结果填入表3.1—2中。

5、由表3.1—2可看出，U15 单元的OUT 端输入的微分噪音幅值由原先的0.2V 减小至0.1V ，这说明有平滑作用，用示波器观察系统输出波形。

再用示波器观察系统的输出波形比未平滑时平滑些。