计算机控制系统的设计步骤.doc

计算机控制系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解计算机控制系统的基本原理，掌握控制系统的数学模型和性能指标；2. 学会分析控制系统的稳定性、快速性和准确性，并运用相关理论知识对实际控制系统进行优化；3. 掌握计算机控制系统的设计方法和步骤，能结合实际案例进行控制系统设计。

技能目标：1. 能够运用所学知识，对简单的控制系统进行建模、分析和设计；2. 掌握使用计算机辅助设计软件（如MATLAB/Simulink）进行控制系统仿真的基本技能；3. 培养团队协作和沟通能力，通过小组合作完成课程设计任务。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机控制系统课程的兴趣，激发他们探索未知、解决问题的热情；2. 培养学生严谨的科学态度，注重理论与实践相结合，提高他们的工程素养；3. 增强学生的创新意识，鼓励他们在课程设计中勇于尝试新方法，培养创新精神和实践能力。

课程性质分析：本课程为专业核心课程，旨在使学生掌握计算机控制系统的基本理论、方法和技能，培养具备实际控制系统设计与分析能力的高级技术人才。

学生特点分析：学生处于本科高年级阶段，已具备一定的控制系统基础知识和实践能力，具有较强的求知欲和自主学习能力。

教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论与实践相结合，强调动手能力和创新意识的培养。

通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际控制系统设计，提高解决实际问题的能力。

在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行教学设计和评估。

二、教学内容1. 计算机控制系统概述：介绍计算机控制系统的基本概念、发展历程、应用领域及发展趋势。

教材章节：第一章 计算机控制系统引论2. 控制系统数学模型：讲解控制系统的微分方程、传递函数、状态空间模型等数学描述方法。

教材章节：第二章 控制系统数学模型3. 控制系统性能分析：分析控制系统的稳定性、快速性、准确性等性能指标。

教材章节：第三章 控制系统性能分析4. 计算机控制系统设计方法：讲解控制系统设计的基本方法，包括PID控制、状态反馈控制、观测器设计等。

计算机控制系统设计引言计算机控制系统是一种通过计算机对特定设备或过程进行控制和监测的系统。

计算机控制系统广泛应用于工业自动化、交通运输、通信等领域，可以提高生产效率和产品质量，减少人力成本和人为错误。

本文将介绍计算机控制系统设计的基本原理和步骤，包括硬件设计、软件设计和系统集成等方面的内容。

硬件设计计算机控制系统的硬件设计是指选择合适的电子元器件和设计电路来实现控制系统的功能。

硬件设计通常包括以下几个方面：1. 选择合适的控制器控制器是计算机控制系统的核心组成部分，负责接收输入信号、处理数据并输出控制信号。

常见的控制器有微处理器、PLC（可编程逻辑控制器）等。

在选择控制器时，需要考虑控制系统的需求和性能要求。

2. 传感器和执行器选择传感器和执行器用于将实际物理量（如温度、压力、位置等）转换为电信号或控制信号。

在硬件设计中，需要选择适合的传感器和执行器，并设计相应的电路来与控制器连接。

3. 电源电路设计电源电路是提供控制系统所需的电能的基础设施，需要设计合适的电源电路来保证控制器和其他电子元器件的正常工作。

软件设计软件设计是计算机控制系统中不可或缺的一部分，它通过编写计算机程序来实现控制系统的逻辑功能。

软件设计主要包括以下几个方面：1. 确定系统需求在进行软件设计之前，需要明确系统的功能需求和性能要求。

这些需求可以通过系统规格说明书、用户需求分析等方式来获取。

2. 设计控制算法控制算法是计算机控制系统的核心部分，它决定了系统如何对输入信号做出反应并生成相应的控制信号。

在软件设计中，需要根据系统需求和控制原理设计合适的控制算法。

3. 编写程序在设计控制算法之后，需要将算法转化为实际的计算机程序。

程序可以使用各种编程语言来实现，如C、C++、Python 等。

编写程序时需要考虑可读性、可维护性和性能等方面的因素。

系统集成系统集成是将硬件设计和软件设计进行整合的过程，目的是确保计算机控制系统的各个组成部分能够正常协同工作。

计算机控制系统及技术课程设计方案12020年4月19日课程设计报告( -- 年度第 2 学期>名称：计算机控制系统题目：嵌入式处理器技术及其应用发展院系：班级：学号：学生姓名：指导教师：设计周数：成绩：日期：年月日2 2020年4月19日《计算机控制系统》课程设计任务书一、目的与要求1．经过本课程设计教案环节，使学生加深对所学课程内容的理解和掌握；2．结合工程问题，培养提高学生查阅文献、相关资料以及组织素材的能力；3．培养锻炼学生结合工程问题独立分析思考和解决问题的能力；4．要求学生能够运用所学课程的基本理论和设计方法，根据工程问题和实际应用方案的要求，进行方案的总体设计和分析评估；5.报告原则上要求依据相应工程技术规范进行设计、制图、分析和撰写等。

二、主要内容1、数字控制算法分析设计；2、现代控制理论算法分析设计3、模糊控制理论算法分析设计4、过程数字控制系统方案分析设计；5、微机硬件应用接口电路设计；32020年4月19日6、微机应用装置硬件电路、软件方案设计；7、数字控制系统I/O通道方案设计与实现；8、PLC应用控制方案分析与设计；9、数据通信接口电路硬软件方案设计与性能分析；10、现场总线控制技术应用方案设计；11、数控系统中模拟量过程参数的检测与数字处理方法；12、基于嵌入式处理器技术的应用方案设计13、计算机控制系统抗干扰技术与安全可靠性措施分析设计14、计算机控制系统差错控制技术分析设计15、计算机控制系统容错技术分析设计16、工程过程建模方法分析三、进度计划序号设计内容完成时间备注1 选择课程设计题目，查阅相关文献资料2 文献资料的学习根据所选题目进行方案设计3 与指导老师讨论设计内容修改设计方案4 撰写课程设计报告5 课程设计答辩四、设计成果要求1．针对所选题目的国内外应用发展概述；2．课程设计正文内容，包括设计方案、硬件电路和软件流程，以及综述、分析等；3．课程设计总结或结论以及参考文献；42020年4月19日4．要求设计报告规范完整。

计算机控制系统课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握计算机控制系统的基本原理、方法和应用，培养学生运用计算机技术分析和解决控制问题的能力。

具体目标如下：1.知识目标：（1）了解计算机控制系统的基本概念、分类和特点；（2）掌握控制系统的数学模型建立和仿真方法；（3）熟悉常见控制器的设计方法和性能分析；（4）掌握计算机控制系统的实现技术和应用领域。

2.技能目标：（1）能够运用数学模型分析和解决计算机控制系统问题；（2）具备使用控制系统仿真软件进行仿真分析的能力；（3）能够根据实际需求设计合适的控制器，并分析其性能；（4）具备计算机控制系统设计和调试的基本技能。

3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对计算机控制系统的兴趣和好奇心；（2）培养学生勇于探索、创新的精神，提高自主学习能力；（3）培养学生团队协作意识和沟通能力；（4）培养学生关注社会热点，将所学知识应用于实际问题的意识。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.计算机控制系统概述：计算机控制系统的定义、分类、特点和应用领域；2.控制系统的数学模型：控制系统数学模型的建立、仿真和分析；3.控制器设计方法：PID控制、模糊控制、神经网络控制等控制器设计方法；4.计算机控制系统实现技术：硬件选型、软件设计、系统调试等；5.计算机控制系统应用案例：工业生产、航空航天、生物医学等领域的应用实例。

三、教学方法为实现教学目标，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：系统地传授理论知识，引导学生掌握基本概念和原理；2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解计算机控制系统的应用和设计方法；3.实验法：学生进行实验，提高学生的动手能力和实际问题解决能力；4.讨论法：学生分组讨论，培养学生的团队协作和沟通能力。

四、教学资源为实现教学目标，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统、全面的学习资料；2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系；3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，提高课堂教学效果；4.实验设备：配置合适的实验设备，为学生提供实践操作的机会。

计算机控制系统课程设计
计算机控制系统课程设计是计算机专业学生在学习过程中必不可少的一门重要
课程，通过这门课程的学习，学生能够掌握计算机控制系统的设计、实现和调试等能力。

在这门课程中，学生需要完成一个课程设计项目，来展示他们对于课程知识的掌握程度和实际应用能力。

首先，进行计算机控制系统课程设计时，需要明确设计的目的和要求，确定设
计的范围和内容。

在确定设计的范围和内容时，需要结合课程学习的知识和实际需求，确保设计的项目既符合课程要求，又具有一定的实用性和可行性。

其次，设计计算机控制系统时，需要考虑系统的整体架构和功能模块的设计，
合理划分系统的功能，确定各个模块之间的关系和通信方式。

在设计过程中，需要充分考虑系统的稳定性、可靠性和扩展性，确保系统能够正常运行和满足实际需求。

另外，设计计算机控制系统时，需要选择合适的硬件和软件平台，根据系统的
需求和性能要求选择合适的处理器、传感器、执行器等硬件设备，同时选择合适的编程语言和开发工具，设计和实现系统的控制算法和界面。

在完成设计后，需要进行系统的调试和测试，验证系统的功能和性能是否符合
设计要求，发现并解决系统中的问题和bug，确保系统的稳定性和可靠性。

总的来说，计算机控制系统课程设计是一项综合性的实践项目，需要学生充分
运用课程学习的知识和技能，设计和实现一个完整的控制系统，从而提升学生的实际应用能力和解决问题的能力，为日后的工作和学习打下良好的基础。

希望学生能够认真对待这门课程设计，努力完成设计项目，不断提升自己的能力和水平。

基于单片机实现的电子密码锁一:电子密码锁的特点电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。

它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。

现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。

其性能和安全性已大大超过了机械锁，主要特点如下： 1.保密性好，编码量多，远远大于弹子锁。

随机开锁成功率几乎为零。

2.密码可变。

用户可以经常更改密码，防止密码被盗，同时也可。

3.以避免因人员的更替而使锁的密级下降。

4.误码输入保护。

当输入密码多次错误时，报警系统自动启动，防止试探密码。

二.设计目标本次设计使用ATMEL公司的AT89C51实现一基于单片机的电子密码锁的设计，其主要具有如下功能：1.设置6位密码，密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开。

2.密码可以由用户自己修改设定（只支持6位密码），锁打开后才能修改密码。

修改密3.码之前必须再次输入旧密码，在输入新密码。

4.报警、锁定键盘功能。

密码输入错误数码显示器会出现错误提示，若密码输入错误次数超过3次，蜂鸣器报警并且锁定键盘。

三.设计的具体体现1.系统概述电子密码锁的设计主要由三部分组成：4×4矩阵键盘接口电路、密码锁的控制电路、输出八段显示电路。

另外系统还有LED 提示灯，报警蜂鸣器等。

密码锁设计的关键问题1.密码输入功能：按下一个数字键，一个“－”就显示在最右边的数码管上，同时将先前输入的所有“－”向左移动一位。

2.密码清除功能：当按下清除键时，清除前面输入的最后一位值，并清对应显示。

3.密码更改功能：将输入的值作为新的密码。

4.开锁功能：当按下开锁键，系统将输入与密码进行检查核对，如果正确锁打开，否则不打开。

系统结构图一系统组成如图二所示系统主要由AT89C51(51系列)、六位位数码管、蜂鸣器、LED、4×4矩阵键盘、复位电路等组成。

系统可行性分析系统工作原理分析：使用AT59C51单片机、4×4矩阵键盘、LED、蜂鸣器等。

计算机控制系统的设计步骤1. 研究被控对象、确定控制任务在进行系统设计之前，首先应该调查、分析被控对象及其工作过程，熟悉其工艺流程，并根据实际应用中存在的问题提出具体的控制要求，确定所设计的系统应该完成的任务。

最后，采用工艺图、时序图、控制流程等描述控制过程和控制任务，确定系统应该达到的性能指标，从而形成设计任务说明书，并经使用方的确认，作为整个控制系统设计的依据。

2. 确定系统总体控制方案一般设计人员在调查、分析被控对象后，已经形成系统控制的基本思路或初步方案。

一旦确定了控制任务，就应依据设计任务书的技术要求和已作过的初步方案，开展系统的总体设计。

总体设计包括以下内容：⑴确定系统的性质和结构根据系统的任务，确定系统的性质是数据采集处理系统，还是对象控制系统。

如果是对象控制系统，还应根据系统性能指标要求，决定采用开环控制，还是采用闭环控制。

⑵确定执行机构方案根据被控对象的特点，确定执行机构采用什么方案，比如是采用电机驱动、液压驱动还是其他方式驱动，应对多种方案进行比较，综合考虑工作环境、性能、价格等因素择优而用。

⑶控制系统总体“黑箱”设计所谓“黑箱”设计，就是根据控制要求，将完成控制任务所需的各功能单元、模块以及控制对象，采用方块图表示，从而形成系统的总体框图。

在这种总体框图上，只能体现各单元与模块的输入信号、输出信号、功能要求以及它们之间的逻辑关系，而不知道“黑箱”的具体结构实现；各功能单元既可以是一个软件模块，也可以采用硬件电路实现。

⑷控制系统层次以及硬件、软件功能划分根据控制要求、任务的复杂度、控制对象的地域分布等，确定整个系统是采用直接数字控制(DDC)、还是采用计算机监督控制(SCC)，或者采用分布式控制，并划分各层次应该实现的功能。

同时，综合考虑系统的实时性、整个系统的性能价格比等，对硬件和软件功能进行划分，从而决定哪些功能由硬件实现，哪些功能由软件来完成。

在总体方案设计完成后，形成了系统组成的粗线条框图结构、硬件与软件划分等文件，供详细设计使用。

简述可编程控制器控制系统的设计步骤可编程控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）是一种用于自动化控制系统的专用计算机。

它能够根据预先设定的程序控制各种工业过程，并具有高度稳定性和可靠性。

在实际应用中，设计一个高效可靠的PLC控制系统需要经过以下几个步骤。

## 步骤一：需求分析需求分析是PLC控制系统设计的第一步。

在这一阶段，工程师需要与用户或相关部门进行充分的沟通和交流，明确系统的功能需求、性能指标、工作环境等方面的要求。

通过充分了解用户的需求，确定控制系统的功能模块和硬件配置，为后续的设计工作奠定基础。

## 步骤二：系统设计在系统设计阶段，工程师需要根据需求分析的结果进行详细的设计。

首先，需要确定PLC控制器的型号和数量，并根据系统的规模和要求，选择合适的输入输出模块、通信模块和其他扩展模块。

然后，根据用户的需求和工艺流程，设计PLC的程序结构和逻辑功能，确定各个模块之间的数据传输和控制关系。

## 步骤三：编程开发在编程开发阶段，工程师需要使用特定的编程软件，如 ladder diagram（梯形图）或structured text（结构化文本），根据系统设计的要求编写PLC的控制程序。

在编程过程中，应尽量避免复杂的逻辑，使程序结构清晰易读。

同时，为了确保程序的正确性和可靠性，需要进行充分的测试和调试。

## 步骤四：硬件配置与安装在硬件配置与安装阶段，工程师需要按照系统设计的要求，正确配置PLC控制器及其相关的输入输出模块、通信模块等硬件设备。

同时，需要进行相应的接线工作，并确保接线的准确性和稳定性。

此外，为了保证系统的安全性和可靠性，还需要进行相关的防护措施和接地处理。

## 步骤五：系统调试与运行在系统调试与运行阶段，工程师需要对已经安装好的PLC控制系统进行全面的调试和测试，确保各个功能模块和硬件设备能够正常工作。

通过模拟实际工艺过程，检查PLC的控制程序是否符合要求，并对系统进行逐步调试，解决可能出现的问题和故障。

PLC控制系统方案设计步骤PLC（可编程逻辑控制器）是一种用于控制自动化系统的计算机控制器。

它可以通过编程来实现对各种工业设备和系统的逻辑控制。

在设计PLC控制系统的方案时，需要经过一系列的步骤来确保系统的有效运行和规范的操作。

步骤一：需求分析在设计PLC控制系统方案之前，首先需要进行需求分析。

这包括了对系统运行所需的功能、性能要求、可行性分析等的评估和确定。

在这一步骤中，需要与客户和相关利益相关方进行沟通和交流，以了解他们的期望和要求。

同时，也要对现有设备和系统的状况进行评估，以确定所需要的控制功能。

步骤二：系统设计在需求分析的基础上，进行系统设计是接下来的关键步骤。

在这一步骤中，需要确定PLC控制系统的基本组成和工作原理。

根据需求分析的结果，设计相应的控制逻辑和算法。

同时，还要考虑系统的可扩展性、可靠性和安全性等方面的因素。

设计PLC控制逻辑设计PLC控制逻辑是系统设计的核心任务之一。

在这一步骤中，需要确定系统的输入和输出，以及相应的逻辑关系和操作规程。

可以使用流程图、状态图和时序图等工具来描述和设计控制逻辑。

同时，还要对不同情况下的异常处理和故障恢复进行考虑。

硬件选型和布局设计在系统设计的同时，还需要进行硬件选型和布局设计。

根据需求分析的结果，选择适合系统要求的PLC设备、传感器、执行器等硬件组件。

在布局设计中，需要考虑到硬件之间的连接和布置，以及与其他设备的接口和联动。

步骤三：软件编程在系统设计完成后，需要对PLC控制系统进行软件编程。

根据设计的控制逻辑，利用相应的编程语言（如LD、FBD、ST等）实现所需的功能和操作规程。

在软件编程过程中，需要进行模块化设计和代码优化，以提高系统的可读性和可维护性。

步骤四：系统调试与测试完成软件编程后，即进入系统调试与测试阶段。

在这一阶段中，需要对PLC控制系统进行功能测试、性能测试和安全性测试等。

通过对系统的实际运行和实验数据的分析，可以评估系统的运行效果和满足程度。

计算机控制系统 课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解计算机控制系统的基本原理，掌握控制系统的数学模型及分析方法；2. 掌握计算机控制系统的设计流程，包括系统建模、控制器设计、仿真与优化；3. 了解不同类型计算机控制系统的应用场景及性能要求。

技能目标：1. 能够运用控制理论对简单的计算机控制系统进行建模和分析；2. 学会使用相关软件工具（如MATLAB/Simulink）进行控制系统的设计与仿真；3. 能够根据实际需求，设计简单的计算机控制系统，并进行性能评估。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机控制系统及自动化技术的兴趣，激发其探索精神；2. 培养学生的团队协作意识，使其在项目实践中学会相互沟通、协作；3. 培养学生的创新意识和实际操作能力，使其具备解决实际问题的自信心。

课程性质：本课程为实践性较强的学科，结合理论教学与实际操作，旨在培养学生的控制系统设计能力。

学生特点：学生具备一定的控制理论基础，但实际操作能力有待提高，对计算机控制系统设计具有好奇心和探索欲望。

教学要求：结合课本知识，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，提高其实际操作能力和创新能力。

在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 计算机控制系统基本原理- 控制系统概述- 计算机控制系统结构及特点- 控制系统性能指标2. 控制系统数学模型及分析方法- 线性系统数学模型- 非线性系统数学模型- 控制系统稳定性分析3. 计算机控制系统设计流程- 系统建模- 控制器设计方法（如PID控制、模糊控制等）- 仿真与优化4. 不同类型计算机控制系统应用- 工业控制系统- 机器人控制系统- 智能交通控制系统5. 控制系统设计实例分析- 简单控制系统设计实例- 复杂控制系统设计实例- 实际工程案例解析6. 软件工具应用- MATLAB/Simulink基本操作- 控制系统仿真与建模- 控制器参数优化教学内容安排和进度：第一周：计算机控制系统基本原理第二周：控制系统数学模型及分析方法第三周：计算机控制系统设计流程第四周：不同类型计算机控制系统应用第五周：控制系统设计实例分析及软件工具应用教材章节关联：教学内容与课本第1章至第5章内容紧密相关，涵盖控制系统基本概念、数学模型、设计方法、应用案例等，确保教学内容的科学性和系统性。

计算机控制系统课程设计计算机控制系统课程设计是计算机科学与技术专业中的一门重要课程，其主要目的是培养学生的计算机控制系统设计能力。

本文将从计算机控制系统的概念、课程设计的目的、设计流程、设计要点等方面进行阐述，帮助读者更好地理解和掌握这门课程。

一、计算机控制系统概念计算机控制系统是指采用计算机技术实现对物理系统、生产过程等进行控制的系统。

它是现代工业自动化的重要组成部分，能够提高生产效率、质量和安全性。

计算机控制系统包括硬件和软件两个方面，硬件部分包括传感器、执行器、控制器等，软件部分包括控制算法、编程语言等。

二、课程设计目的计算机控制系统课程设计的主要目的是培养学生的计算机控制系统设计能力。

通过课程设计，学生能够掌握计算机控制系统的基本原理和设计方法，熟练掌握计算机控制系统的软硬件环境，能够设计出符合实际应用的计算机控制系统。

三、设计流程计算机控制系统课程设计的设计流程一般包括以下几个步骤：1.需求分析：明确设计的目标和需求，确定系统的功能和性能指标。

2.系统设计：根据需求分析结果，确定系统的结构和组成部分，设计控制算法和控制策略，选择硬件和软件平台。

3.软件设计：编写程序代码，实现控制算法和控制策略，进行软件测试和调试。

4.硬件设计：选择传感器、执行器等硬件设备，进行电路设计和制作，进行硬件测试和调试。

5.系统集成：将软件和硬件部分进行集成，进行系统测试和调试。

6.系统应用：将设计的计算机控制系统应用于实际场景，进行实际测试和应用。

四、设计要点1.需求分析要充分：在需求分析阶段，要充分考虑实际应用场景的需求，确定系统的功能和性能指标，尽量避免遗漏或不准确的需求。

2.系统设计要合理：在系统设计阶段，要合理选择硬件和软件平台，设计控制算法和控制策略，确保系统的可靠性和稳定性。

3.软件设计要规范：在软件设计阶段，要编写规范的程序代码，注意程序的可读性和可维护性，进行软件测试和调试，确保软件的正确性和稳定性。