《计算机控制技术与系统》综合设计论文

《计算机控制技术与系统》综合设计论文（精选8篇）

篇1：《计算机控制技术与系统》综合设计论文

综 合 设 计(论文)

`

课 程 : 计算机控制技术与系统

院 系：

专业班级：

学生姓名：

学 号：

指导教师：

二〇一六年五月

华北电力大学综合设计（论文）

摘要

本门课程的第1、2章为绪论和过程通道的内容，讲述了计算机控制系统的基本概念、组成、类型以及模拟量输入/输出通道、开关量输入/输出通道。为培养锻炼我们结合工程问题独立分析思考和解决问题的能力，老师给出三道综合设计的题目。

首先，设计了微机控制系统具体硬件电路及软件控制逻辑流程框图，实现了储液罐液位超限时报警并切断工质输入/输出通道的功能。然后，给出了热电偶测量信号的冷端温度补偿方式，并画出现场可实现的冷端温度补偿方案的设计简图。最后，分析了已知的现场64点模拟量信号输入采样电路的问题，并作出了改进设计。

关键词：储液罐液位；微机控制；热电偶；冷端温度补偿；模拟量信号；采样电路。

I

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目 录 综合设计题1——储液罐液位微机控制系统………………………………………………1 1.1 题目要求……………………………………………………………………………………1 1.2 总体方案……………………………………………………………………………………1 1.3 硬件电路的设计……………………………………………………………………………1 1.3.1 微处理器的最小配置模式………………………………………………………………1 1.3.2 A/D转换电路……………………………………………………………………………3 1.3.3 报警和电磁阀驱动电路…………………………………………………………………3 1.4 软件控制逻辑流程框图………………………………………………………………………4 2综合设计题2——热电偶测量信号的冷端温度补偿………………………………………6 2.1题目要求……………………………………………………………………………………6 2.2 热电偶测温需进行冷端温度补偿的原因…………………………………………………6 2.3 热电偶测量信号的冷端温度补偿方式…………………………………………………6 2.3.1 计算法……………………………………………………………………………………6 2.3.2 冰点槽法…………………………………………………………………………………6 2.3.3 补偿导线法………………………………………………………………………………7 2.3.4 冷端温度补偿器…………………………………………………………………………7 2.3.5 仪表机械零点调整法……………………………………………………………………7 2.4 现场可实现的冷端温度补偿应用方案……………………………………………………7 2.4.1 补偿电桥法………………………………………………………………………………7 2.4.2 晶体管PN结补偿法………………………………………………………………………8 2.4.3 集成电路补偿法…………………………………………………………………………8 3综合设计题3——模拟量信号输入采样电路设计…………………………………………9 3.1题目要求……………………………………………………………………………………9 3.2 采样电路对应的模入信号地址范围………………………………………………………9 3.3 采样译码电路……………………………………………………………………………10 3.3.1 存在的问题………………………………………………………………………………10 3.3.2 解决问题的方法及理由…………………………………………………………………10 3.4 改进设计…………………………………………………………………………………10 总结……………………………………………………………………………………………11 参考文献………………………………………………………………………………………12 致谢……………………………………………………………………………………………1

3II

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1综合设计题1——储液罐液位微机控制系统

1.1题目要求

某现场储液罐工艺流程如下图所示，其中储液罐液位采用微机自动控制，H0为基准液位，Hmax、Hmin分别为储液罐液位的最大值和最小值。正常运行状态下液位H处于基准液位H0附近，当储液罐液位超出Hmax或低于Hmin时系统自动报警，并显示液位高或低报警，同时微机发出控制指令，停止储液罐工质的输入和输出。设计该储液罐液位微机控制系统具体硬件电路（包括AI、DO通道）及软件控制逻辑流程框图。

HmaxH工质入H0基准液位 Hmin工质出

1.2总体方案

本储液罐液位微机控制系统采用以微处理器为核心，配以外围设备[1]以实现监控水位并在紧急情况下报警和采取措施的功能。原理如图1-0所示。

地址锁存器微处理器报警电路液位传感器A/D 转换器电磁阀驱动电路 图1-0 微机控制系统的原理图

1.3硬件电路的设计

1.3.1微处理器的最小模式配置

因上学期学习了微机原理及应用的课程，对8086微处理器的使用较为熟悉，故用之作为本控制系统的核心。

8086最小模式下的引脚功能[2]：

 AD15~AD0(16条)：地址/数据复用线，双向工作。 A19~A16/ S6~S3：地址/状态复用线，输出引脚。

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 BHE/S7：数据高8位允许/状态，输出引脚。 ALE：地址锁存允许，输出引脚。 DEN：数据允许信号，输出引脚。

 DT/R：数据发送/接收控制信号，输出引脚。=1发送（=0接收）

 M/IO：存储器/IO设备控制信号，输出引脚。=1访问存储器（=0访问I/O设备） RD：读信号，输出引脚。低电平有效，表示将执行读操作。 WR：写信号，输出引脚。低电平有效，表示将执行写操作。 READY：存储器或I/O端口准备就绪信号，输入引脚。=1，准备就绪  RESET：复位信号，输入引脚。至少要维持4个T的高电平才有效。 MN/MX：工作模式选择信号，输入引脚。=1最小模式（=0最大模式）

8086微处理器需要运用分时复用技术，故需要增加地址锁存器，I/O设备的选择需要译码电路（使用3-8译码器）。连线如图1-1所示。

U1212224***319RESETAD[0..15]READYA[16..19]INTA/QS1INTRALE/QS0HOLD/GT1BHEHLDA/GT0DT/R/S1TESTDEN/S2NMIRDMN/MXWR/LOCKCLKM/IO/S08086PROGRAM=yunxing.EXESRCFILE=yunxing.ASMAD[0..15]AD[16..19]ALEBHE1DT/RDENRDWRM/IO25342726322928A[0..19]U2AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD73478***D0D1D2D3D4D5D6D7OELE74HC373Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q72A05A16A29A312A415A516A619A7U3U16A12A13A14123ABCY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7***097Y0Y1Y2AD8AD9AD10AD11AD12AD13AD14AD***718111D0D1D2D3D4D5D6D7OELE74HC373Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q72A85A96A109A1112A1215A1316A1419A15A15645E1E2E374HC138U4AD163AD174AD187AD198BHE1***D0D1D2D3D4D5D6D7OELE74HC373Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q72A165A176A189A19BHE12151619 图1-1 CPU8086的地址锁存、译码电路

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1.3.2 A/D转换电路

本门课程具体学习了ADC0809芯片的功能及接线并用之做过A/D转换技术的实验，但是基于Proteus软件元件库中不具有其的仿真模式，故使用与其相差无几的ADC0808仿真。

ADC0808的引脚功能：  IN0~IN7：8路模拟量输入端。

 OUT1~OUT8：8位数字量输出端。

 AL：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。

 START：A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0808复位，下降沿启动A/D转换）。

 EOC：A/D转换结束信号，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。

 OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A／D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。

 CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。

 VREF（+）和VREF（-）：参考电压输入端。 Vcc：主电源输入端5V。 GND：接地。

 ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。

液位传感器输出4-20mA的电流，通过一个250Ω的电阻将之转化为1-5V的电压，并输入INT0端口，此模拟信号由ADC0808转换为数字信号并送入8086做相关处理。连线如图1-2所示。（输出端OUT8为最低位，与8086连接时需注意。）

传感器输出4-20mAU1026272812345A0A1A2252423221216IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7ADD AADD BADD CALEVREF(+)VREF(-)ADC0808CLOCKSTARTEOCOUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7OUT***51417AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0U10(CLOCK)U6:A12WR3R7250R110k74HC02U6:B456RDY074HC02OE9 图1-2 ADC0808的引脚接线电路

1.3.3报警和电磁阀驱动电路

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本门课程具体学习了74LS374构成的开关量输出通道，故使用其仿真。74LS374的引脚功能：  D0~D7：数据输入端。

 OE：三态允许控制端（低电平有效）。

 CP：时钟输入端，其接收到脉冲上升沿时，Q随D而变。 Q0~Q7：输出端。

采用常开式电磁阀控制工质入和工质出，水位超限的时候，两个继电器的常开触点闭合即线圈通电使电磁阀关闭，达到切断阀门的目的。水位超下限，点亮黄灯报警；水位超上限，则点亮红灯报警。连线如图1-3所示。

D3DIODERL25VD4DIODERL15V输入电磁阀线圈输出电磁阀线圈OUT0R31kQ1NPNOUT1R41kQ2NPNB112VB212VU5WRM/IOORAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD73478***U7D0D1D2D3D4D5D6D7OECLK74LS37474LS02Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7256912151619OUT0OUT1OUT2OUT3OUT2OUT3高位报警低位报警D1LED-REDD2LED-YELLOWU8:A21Y13R5100R6100 图1-3 ADC0808的引脚接线电路

1.4软件控制逻辑流程框图

设以储液罐的底部为基准，则底部和顶部的高度对应着差压变送器输出的4-20mA电流信号，即1-5V电压信号。根据液位高度与输出电流成线性关系，可求出Hmax、Hmin对应的Umax、Umin。又根据公式N=256*U/Uref（Uref=+5V，U=模拟量，N=十进制数字量），可求出Umax、Umin对应的Dmax、Dmin。具体的流程图如图1-4所示。

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开始读取ADC0808转换的数字量DD<=DminYESNO关闭继电器熄灭黄灯读取ADC0808转换的数字量DD>=DmaxYESNONOD<=DminYES启动继电器点亮黄灯启动继电器点亮红灯图1-4 软件流程图

读取ADC0808转换的数字量DYESD>=DmaxNO关闭继电器熄灭红灯

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2综合设计题2——热电偶测量信号的冷端温度补偿

2.1题目要求

生产现场有一温度信号T，采用热电偶测量，并将该测量信号由电缆送至模拟量输入通道（AI），如下图所示。解答以下问题：

1）该热电偶测量信号的冷端温度补偿方式可采用哪几种方法？原理是什么？

2）设计该热电偶测量信号对应的几种现场可实现的冷端温度补偿应用方案，并画出设计简图。

现场测温点T冷端热电偶信号电缆AI 通道

2.2热电偶测温需进行冷端温度补偿的原因

由热电偶的测温原理可知，产生的热电势E（t，t0）不仅随热端t变化，同时也要受到t0的影响。一般情况下，热电偶的冷端温度并不固定，而是随室温变化，这样就使E也随室温变化。因此，要求对热电偶的冷端温度进行补偿，以减小冷端温度变化所引起的信号测量误差[3]。

2.3热电偶测量信号的冷端温度补偿方式

2.3.1计算法

根据中间温度定律，有：E（t，0）= E（t，t0）+ E（t0，0）。可用室温计测出环境温度t0，从分度表中查取E（t0，0）的值，然后加上热电势E（t，t0）的值，得到E（t，0）的值，反查分度表即可得到准确的被测温度t的值。

此方法人工进行冷端补偿，在测温现场使用很不方便，因此只适用于实验室。可利用热电偶信号采集卡，并依靠软件编程实现计算机对冷端的自动补偿。把热电势信号通过补偿导线与采集卡的输入端子连接，端子附近安装有热敏电阻，计算机采集各路热电势信号E（t，t0）和热敏电阻信号，根据热敏电阻信号可得到E（t0，0），则能够求出E（t，0）的值。

2.3.2冰点槽法

将热电偶的冷端置于冰水混合物中，使其温度保持为恒定的0℃（在实验室条件下，通常把冷端放在盛有绝缘油的试管中，然后再将其放入装满冰水混合物的保温容器中）。这时候热电势为E（t，0），可直接从分度表中查取温度t值。

这是精度很高的参比端温度处理方法，仅限于在实验室中的精确测量和检定热电偶时使用。

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2.3.3补偿导线法

为了使冷端温度保持恒定，可将热电极做的很长，使冷端连同测量仪表一起放置到恒温或温度波动比较小的地方。但这种方法使安装使用不方便，而且可能耗费许多贵重的金属材料。因此，一般使用被称为补偿导线的连接线将冷端延伸出来，这种导线在一定温度范围内（0～150℃）具有和所连接的热电偶相同的热电性能。若是用廉价金属制成的热电偶，则可用其本身的材料作为补偿导线。

2.3.4冷端温度补偿器

不平衡电桥（即冷端温度补偿器）由电阻R1、R2、R3和RCu组成，其中R1=R2=R3=1Ω，RCu是由温度系数较大的铜线绕制而成的补偿电阻。此桥串联在热电偶测量回路中，冷端与RCu感受相同的温度，在20℃下RCu=1Ω即电桥平衡。当冷端温度变化时，RCu随之改变，破坏了电桥平衡，产生的不平衡电压△U与热电势相叠加，一起送入测量仪表。如限流电阻RS的数值选择合适，可使△U在一定温度范围内基本上能补偿冷端温度变化而引起的热电势变化值。

2.3.5仪表机械零点调整法

预先测量出冷端温度，可直接将仪表机械零点从0处调到t0处，这相当于预先给仪表输入电势E（t0，0），使得接入热电偶后，仪表的输入电势为E（t，0）= E（t，t0）+ E（t0，0），此时仪表指示值即为热端温度t。

这种方法一般用于对精确度要求不高的场合，并且适用条件为冷端温度比较恒定和仪表机械零点调整方便。

2.4现场可实现的冷端温度补偿应用方案

2.4.1补偿电桥法

连接如图2-1所示。

现场测温点T冷端热电偶放大AI 通道ER图2-1 补偿电桥电路图

原理： 2.2.4中有详细说明，在此不再赘述。

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2.4.2晶体管PN结补偿法

连接如图2-2所示。

现场测温点T热电偶放大冷端温度补偿电路AI 通道PN结

图2-2 晶体管PN结电路图

原理：当恒定电流正向流过PN结时，其管压降与温度成线性关系，正向电压随温度上升而下降，此管压降可在一定范围内补偿热点势的变化值[4]。

2.4.3集成电路补偿法

连接如图2-3所示。

热电偶T冷端图2-3 集成电路图

集成测温芯片

原理：随着集成IC的飞速发展，出现了专门针对热电偶的串行模数转换器，它能独立完成信号放大、冷端补偿、线性化、A/D转换及SPI串口数字化输出功能，如MAX6675等。

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3综合设计题3——模拟量信号输入采样电路设计

3.1题目要求

现场64点模拟量信号输入采样电路如下图所示，整个电路由四个AD7506（A、B、C、D）芯片构成，每个AD7506芯片可接入16点现场模拟量信号。解答下列问题：

1）根据图中译码电路，给出A、B、C、D四个AD7506采样电路对应的模入信号地址范围； 2）分析该采样译码电路存在哪些问题，要解决这些问题应当补充哪些信号，为什么？ 3）该采样电路若要实现对每路模入信号采样地址唯

一、不出现与其他I/O接口或存储器地址重叠问题，应如何改进设计？请在图中补充画出具体译码电路接线。（I/O接口译码的地址线为8位：A7-A0）。

3.2采样电路对应的模入信号地址范围

由图可知，通过地址信号A5-A0的译码选通实现对四片AD7506芯片的开关控制，其中地址信号A4、A5用来实现片选控制，假设A7、A6均为0，则得到以下结果：

A : 00000000B-00001111B(A5、A4均为0时，芯片A被选通。)B : 00010000B-00011111B(A5为0而A4为1时，芯片B被选通。)C : 00100000B-00101111B(A5为1而A4为0时，芯片C被选通。)

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D : 00110000B-00111111B(A5、A4均为1时，芯片D被选通。)3.3采样译码电路

3.3.1存在的问题

该电路只考虑了对地址信号的译码选通，没有考虑CPU的其余控制信号，例如R/W、I/O等信号，实际译码电路设计中CPU的这些控制信号也应涵盖到。

还有，此电路仅仅考虑按照所给I/O地址进行的译码电路设计，其中电路在译码选通过程中是否会与系统中其他I/O地址或存储器地址发生冲突尚未考虑。地址线为8位即A7-A0，但输入采样电路中只使用了6位地址线即A5-A0，则会出现地址重叠的现象。

3.3.2解决问题的方法及理由

考虑CPU的其余控制信号，加入WR和M/IO。要解决地址重叠问题，应当补充A7和A6信号，因为用全译码法做片外译码可避免地址重叠[5]。

——

——3.4改进设计

S15S14A1514VCCVDDVSSOUTA3A2A1A0S15S141514BVCCVDDVSSOUTA3A2A1A0S00S00ENEN—Y0—Y1—Y2—Y3—Y4译—Y5码器—Y6—Y7G1—G2A—G2B CBAVCCWRM/IOA7A6A5A4A3A2A1A03 – 8 AD7506CAD7506S15S14S0.........1514.........VCCVDDVSSOUTA3A2A1A0S15S14D1514VCCVDDVSSOUTA3A2A1A0AD7506ENAD7506.........0S0.........0EN

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总结

通过本次完成综合设计的作业，我对所学课程内容的理解和掌握有所加深，尤其是对于过程通道的使用和设计。

由于题目需要结合实际的工程情况，而现有阶段我还没有条件获得现场经验，所以在完成过程中遇到了许多困难。但是通过查阅文献、相关资料以及组织素材，我不仅仅获得了解题的思路，更是了解了当下较为实用新兴的技术，不再只局限于课本上的有限知识。

总而言之，从一开始的毫无头绪、步步为难，到圆满结束的欢欣雀跃，我收获良多也感慨良多。我渐渐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任务的要求，进行方案的基础设计和简单评估。

除此之外，人生第一次正式地撰写论文，有着种种陌生感，中间也碰过不少壁，最终还是找到相应的规范，成功地完成了本篇论文。

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参考文献

[1] 令朝霞．计算机液位控制系统的设计[J]．机械工程与自动化，2011,04:140-141． [2] 马平，姚万业，王炳谦编著．微机原理及应用[M]．北京：中国电力出版社，2002． [3] 常太华，苏杰编著．过程参数检测及仪表[M]．北京：中国电力出版社，2009． [4] 包晔峰，单明东，杨可，蒋永锋．基于PN结的热电偶补偿电路设计[J]．电子测量技术，2010,11:10-13.[5] 李大中，周黎辉，焦嵩鸣编著．计算机控制技术与系统[M]．北京：中国电力出版社，2009．

华北电力大学综合设计（论文）

致谢

刚拿到综合设计题的时候，真的不知道该从何下手。在李老师耐心的讲解下，打开了思路也找到了正确的方向，在与同学大量的讨论下，解决了在细节处遇到的困难，才完成了自己的综合设计论文。

另外，感谢老师给予我这样一次机会，使我在结课前的的最后一段时间里，在压力的驱使下，尽可能多地学习一些实践应用知识，提高独立思考的能力。

最后，感谢所有在这个综合设计期间给予我帮助的人。

篇2：《计算机控制技术与系统》综合设计论文

开课单位:电子信息与自动化学院 开课学期:第 4学年秋季学期 学 分:3学分 学 时:48学时(3周 适用专业:自动化(0701

一、课程设计的目的与意义

本课程设计是配合《计算机控制技术》课程而开设的一门实践课程。通过课程设计,学生较系 统的完成电子系统设计(经过选题、方案论证、软硬件设计、软硬件实现、系统测试、总结报告等 基本过程 ,加深对模拟电路、数字电路、微机原理、单片机(嵌入式、DSP、PLC 等相关课程理论 知识的理解;通过课程设计,引导学生把原理分析与工程设计结合,掌握软硬件系统设计的基本方 法和一般规则,提高综合应用能力,培养学生的创新思维。

1、培养独立完成一个课题或解决实际问题的能力。

2、培养查阅资料文献的能力。

3、熟悉元器件类型,掌握合理选取元器件的规则。

4、锻炼撰写小论文和设计报告的能力。

二、课程设计的内容

本课程设计的主要内容包括:自主选题、理论设计、调试与仿真、撰写设计报告、答辩等。

1、无论什么题目,最后完成的方案必须包含 MCU 模块。除题目明确指定 MCU 之外, MCU 种类不 加限制,可在 51单片机、AVR、ARM、可编程逻辑控制器、FPGACPLD、DSP、PLC 等范围内自行选择。

2、理论设计包括方案选择、硬件系统设计、软件系统设计等。硬件设计包括单片机最小系统设 计、单元电路设计、元器件选择(须选通用芯片及参数计算;软件设计包括模块化层次结

构图、程序流程图等。通过调试与仿真,进一步完善设计,达到课程设计要求,使其更接近于实际产品。

3、撰写设计报告,对理论设计内容,调试过程及性能指标的测试进行全面总结,把实践内容上 升到理论高度,通过答辩过程展现课程设计所做的工作。

三、课程设计的方式

1、课程设计采用相对集中方式,以班为单位集中在实验室进行实训。

2、每组学生 1-3人,鼓励学生个人独立完成。

四、课程设计的基本要求

1、实验室配备计算机、相关软件,提供常见电子元器件、工具、设备,其他元器件应提前通知 实验室采购或自行购买。

2、实训教学课堂化,严格考勤制度,在课程设计期间累计旷课达到 10学时,取消考核资格。需要外出查找资料,购买电子元器件时,必须向指导教师请假,经同意后方可外出。

3、采取自主选题 +抽签方式决定学生选题,每个题目限两组学生。

4、小组成员既要分工,又要协作,同一小组成员之间可以相互探讨、协商,可以互相借鉴或参 考别人的设计方法和经验,但每个学生必须独立完成设计任务。

5、独立撰写设计报告,格式符合要求,文字(不含图形、程序不少于 3000字。

五、课程设计成绩的评定

1、按优、良、中、及格、不及格五个等级评定成绩。

2、成绩评定依据:设计质量 50%;平时成绩 20%;答辩 30%。

篇3：《计算机控制技术与系统》综合设计论文

实验教学是工科院校人才培养过程中的重要教学环节, 它能够使学生在具有一定的理论知识的基础上, 掌握一定的实际操作技能, 培养学生严谨、认真和实事求是的科学研究态度。通过实验教学, 可以开拓学生的思维空间, 使学生具备一定的观察问题、分析问题和解决问题的能力, 即培养学生的综合实践能力及创新能力。其中, 实验项目的开发和实践是实验教学的核心, 实验项目一般分为基础性、验证性、综合性及设计性四类。其中, 综合性、设计性实验能够激发学生学习兴趣、培养学生的创新思维, 有利于培养学生的观察能力、实际动手能力、工程实践能力及管理能力, 提高学生的综合素质。因此, 开发出有利于培养创新型人才的计算机控制系统综合性设计性实验项目迫在眉睫。本文将从以下三个方面研究计算机控制系统综合性、设计性实验项目的开发与实施方法。

(1) 搭建模块化计算机控制系统综合性、设计性实验平台, 为综合性、设计性实验项目的开发和实践提供硬件保障。

计算机控制系统综合性、设计性实验平台主要由单片机控制模块、工业自动化仪表模块、PLC控制模块、网络控制模块等部分组成;该实验平台可以开出计算机控制系统实验设计性、综合性12~16个。其中, 单片机控制模块和PLC控制模块是实验平台的重要组成部分。

(1) 单片机实验模块:如图1所示单片机控制模块由单片机、输入键盘、LED显示、RS-232传输数据接口、液晶显示、数码管、I/O端口、D/A转换 (由于ATmega16中有A/D转换器, 所以不需要外接转换器电路) 、蜂鸣器组成, 在单片机实验模板外部配备了传感器、驱动电路、变频器实验单元、变频电动机、工业控制对象来完成计算机控制系统实验。

(2) PLC模块:如图2所示, PLC实验模块主要分为两部分:传统继电器控制及现代PLC加变频器控制。PLC控制电路主要由欧姆龙CPM1A型PLC、台达0.75KW变频器、交流接触器、网络模块、变频器、HMI模块、文本显示器、控制面板 (按钮和指示灯) 构成。

(2) 将科研成果向实验教学转化, 使计算机控制系统综合性、设计性实验反映学科发展前沿。为了培养学生的综合实践能力、提高学生的科研素质, 应注重选择与现代计算机控制技术相关的综合性、设计性实验, 更应开发反映当前学科发展前沿的实验项目, 承担本课程组的教师承担了多项相关高层次的科研项目, 鼓励课程组教师以多种形式把握学科发展动向并及时地反映到实验教学第一线, 通过科研成果充实计算机控制系统实验教学内容, 使课程实验反映学科发展前沿。

(3) 改革计算机控制系统综合性、设计性实验的教学实践方法, 将课程实验和各类竞赛紧密结合起来, 充分调动学生的主观能动性、激发学生的学习兴趣, 培养学生的创新能力。

由于计算机控制系统课程是一门工程性很强的课程, 因此培养学生的工程实践能力在这门课程中显得尤为重要。在本课程实验教学过程中拟采用“赛课结合, 相互促进”的实验教学模式。由学生自主选择实验项目, 自主选择实验开发平台和工具, 带着任务进行实验, 在实验中逐步完成任务教师在整个实验过程中予以指导, 最后将设计和开发成果作为作品在校内及校外的各类竞赛中进行高层次的展示, 更有利于学生创新能力的培养。

摘要：计算机控制系统是一门工程性很强的课程, 培养学生的工程实践能力是本课程实验教学环节的主要目的, 本文主要从实验平台的研制、实验项目的开发及实施办法等三个方面研究了计算机控制系统综合性、设计性实验项目的开发与实践。

关键词：计算机,控制系统,综合性,设计性

参考文献

[1]夏洁, 高金源.计算机控制系统综合性实验平台建设[J].实验室研究与探索, 2005, 12.

篇4：《计算机控制技术与系统》综合设计论文

关键词：计算机；综合考试系统；设计与开发；应用；分析；浅谈

中图分类号：TP311.52文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2012) 02-0000-02

Discussion on the Design and Development of Computer Integrated Examination System

Li Xin

(Ocean University of China,Qingdao266100,China)

Abstract:Since the 1980s,China's new computer examination system has been developed rapidly,and by the ways and means of development and introduction of new technologies,China has established played a variety of new computer examination system,whichpart of the system are already close to or reached the international advanced level computer examination system has become a very important function of exam products,and related to the value of computer use,the use of conditions and the use of lifethe lives of people work,the quality of life of the production impact,and ensure the quality of the comprehensive examination of China's computer system has been a very important position.Along with our social living conditions continue to be improved,and the increasing emphasis on the quality of their lives.In recent years,along with China's social and technological development,it has been more and more attention to their own quality of life in computer application conditions above requirements are also increasing.In this article,I Discussion on the design and development of computer integrated examination system.

Keywords:Computer;Comprehensive examination system;Design and development;Application;Analysis;Discussion

在整個社会已经广泛关注生态和环境的当今社会，我们更加应该要将计算机综合考试系统这一个大旗举起，走在整个社会进行节能减排这一个生态所设计队伍的最前列，计算机综合考试系统一直是人类进行不断探索永恒的主题，计算机综合考试系统一直都是人类实现自身可持续发展战略重要的一个环节，更加是计算机文化的一个子系统，可持续发展观作为计算机综合考试系统最为基本的一个理念，全球的环境问题凸现以及全球绿色文化的不断兴起，这二者是计算机综合考试系统概念得以提出重要的一个背景，伴随着人们对于环境问题更加关心，我们不得不把消费型的社会转变成为一个考虑可持续发展和地球环境产品生产的社会，下面，笔者就对计算机综合考试系统设计与开发进行浅谈。

一、计算机综合考试系统设计与开发要求充分发挥社会监理作用

我们究竟如何才能够保证计算机综合考试系统设计与开发的实施这是一个值得我们深思的问题，在日常的实际操作过程中，需要我们注意很多方面，想要保证计算机综合考试系统能够顺利开展，起到其自身应该有的作用，要求我们必须要拥有高度社会的责任感，并且要对计算机综合考试系这一个事业高度热爱，在日常工作中要深入到计算机综合考试的现场之中去，严格的按照相关的法律法规来进行每一个环节的管理工作，只有这样，我们才能够从根本上保证计算机综合考试系统的质量。

建设计算机综合考试系统这一项工作的覆盖面比较广，过程比较漫长，在整个系统工程监督系统中，社会监理是最为重要的单位，要求这些单位必须要拥有完整检测的设备和具有丰富经验工作的人员，因为进行计算机综合考试系统设计的人员并不多，这些人员在做好设计工作的同时还必须要起到一个建立作用，就需要不断的科学完善监理规范，对于相关的监理人员要进行检查和严格的考核，要求监理委员会并必须要深入的进行会议的开展，将监理职能的作用进行充分的发挥，对计算机综合考试系统设计与开发进行监督，保证能够安全的进行计算机综合考试系统的设计和研发，监理委员会还必须要不定期的受到相关部门检验，主要检验监理委员会是不是将自身的职责进行了认真的履行，在计算机综合考试系统设计的现场有没有现场监理进行监督，能不能全程控制计算机综合考试系统的关键环节等等，如果出现了个别监理人员渎职，那么，监理委员会必须要立刻采取更换监理人员这一个措施，使得监理人员能够切实成为计算机综合考试系统设计与开发卫士。

二、计算机综合考试系统设计与开发要求对计算机综合考试系统设计规定严格执行

无规矩不成方圆的道理大家都已经熟知，计算机综合考试系统设计与开发工作必须要遵循这一个重要的原则，要求我们根据计算机综合考试系统设计与开发合同的文件和标准进行严格的执行，并且要按照计算机综合考试系统设计技术规范进行设计，想要保证计算机综合考试系统设计与开发，要求我们必须要认真，科学的进行设计管理，规范计算机综合考试系统设计技术，严格控制计算机综合考试系统的设计质量，任何一个计算机综合考试系统的设计与开发在设计之前都必须要进行认真、全面的调查，制定出一份详细的计算机综合考试系统设计方案，在做好相关的审查工作以后，再进行计算机综合考试系统的设计，在设计的过程中，必须要拥有一个很高的标准和要求，根据相关的计算机综合考试系统设计与开发及设计标准来进行设计，不能够不经过相关人员的同意就对计算机综合考试系统设计与开发方案进行更改。

三、结语

综上所述，计算机综合考试系统设计与开发不仅关系到了整个国家和社会的利益，同样和人们生命和财产安全息息相关，做好计算机综合考试系统设计与开发已经成为了保证人们掌握计算机技术最根本的措施，而计算机综合考试系统设计与开发这一个项目已经成为了我国国民经济得到又好又快发展的坚实的基础，百年大计，最根本的就是质量。

参考文献：

[1]LI Chun-yan,GUO Ji-fu,Chen Jin-chuan,WANG Fang,DU Hua-bing.基于行为的城市轨道交通客流预测方法研究——以北京地铁五号线客流预测为例[A].第六届交通运输领域国际学术会议论文集（上卷）[C],2006

[2]陈德伟,张磊,周雄伟,李欣然.施工误差对大跨径斜拉桥在施工过程中极限承载力影响的研究[A].第十八届全国桥梁学术会议论文集（下册）[C],2008

[3]Jiang Min,Meng Zhiqing.基于动态CVaR模型的证券组合投资的风险度量与控制策略[A].第四届全国决策科学/多目标决策研讨会论文集[C],2007

[4]王虎平,李炜,赵志理.基于灰色马尔科夫模型的杭州市客流预测[A].第九届中国不确定系统年会、第五届中国智能计算大会、第十三届中国青年信息与管理学者大会论文集[C],2011

[作者简介]李昕，山东省淄博市技师学院信息工程系教师

篇5：《计算机控制技术与系统》综合设计论文

开课单位：计算机科学与工程学院开课学期：第3学年秋季学期

学分：3学分学时：48学时（3周）

适用专业：计算机科学与技术（0307）

一、课程设计的目的与意义

本课程设计是学生应用本学科的基础理论、专业知识和基本技能，针对专业特点进行研究和设计开发的大型课程设计，是培养与提高学生应用与创新能力的重要途径。通过课程设计达到以下目的：

1、学会检索资料的方法。

2、了解项目开发流程，具备初步的项目开发能力。

3、掌握利用某种开发工具和技术，实现具有一定功能的完整系统。

二、课程设计的内容

课程设计内容从以下题目中任选一项。

（1）基于C51单片机的应用系统开发。

（2）C/C++应用系统开发。

（3）基于Linux下的应用软件开发。

三、课程设计的方式

集中指导与分散指导相结合。

1、集中指导

指导老师进行任务讲解和技术演示，布置任务，检查工作进度。

2、分散指导

学生在实验室、计算机房等进行设计、编程和调试，教师随时解答学生课程设计中的问题。

四、课程设计的基本要求

1、严格遵守课程设计的管理规范和组织纪律。

2、课程设计完成后，需要提交的材料如下：

（1）所有应用程序的开发文档，包括：需求分析文档、概要设计文档、详细设计文档、综合测试文档。（提示：按照软件工程的规范文档格式进行编写）

（2）程序源代码（包含规范注释）。

（3）使用说明书和技术说明书。

（4）心得体会。

（5）答辩PPT（利用各种多媒体元素，美观大方）。

（6）光盘一张。包括上述所有文档的电子稿、程序源代码、素材和作品等。（提示：光盘内容要分类按不同目录存放）

3、答辩，重点查看文档的规范性、程序代码以及代码运行的正确性。

五、课程设计成绩的评定

1、按优、良、中、及格、不及格五个等级评定成绩。

篇6：《计算机控制技术与系统》综合设计论文

题目：控制器综合设计实验

学院： 姓名： 学号： 同组人： 完成日期：

一、需求分析

1、程序设计目的

（1）在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统构造一台基本模型计算机。

（2使用简单模型机和复杂模型机的部分机器指令，并编写相应的微程序，具体上机调试掌握整机概念。

（3）掌握微程序控制器的组成原理。

（4）掌握微程序的编写、写入，观察微程序的运行。

（5）通过课程设计，使学生将掌握的计算机组成基本理论应用于实践中，在实际操作中加深对计算机各部件的组成和工作原理的理解，掌握微程序计算机中指令和微指令的编码方法，深入理解机器指令在计算机中的运行过程。

2、程序设计内容

（1）分析所设计系统中各功能模块的工作原理；

选用合适的器件（芯片）； 提出系统的设计方案；

（2）根据系统流程图，编写程序与微程序并调试通过

记录运行情况

对所设计电路进行调试。

将ADD指令做适当的修改操作并调试通过

对原理图进行相应的修改，实现带移位的运算的模型机。

二、结构设计

[1] 运算器单元（ALU UINT）

运算器单元由以下部分构成：两片74LS181构成了并－串型8位ALU；两个8位寄存器DR1和DR2为暂存工作寄存器，保存参数或中间运算结果。ALU的S0～S3为运算控制端，Cn为最低进位输入，M为状态控制端。ALU的输出通过三态门74LS245连到数据总线上，由ALU-B控制该三态门。[2] 寄存器堆单元（REG UNIT）

该部分由3片8位寄存器R0、R1、R2组成，它们用来保存操作数用中间运算结构等。三个寄存器的输入输出均以连入数据总线，由LDRi和RS-B根据机器指令进行选通。

[3] 指令寄存器单元（INS UNIT）

指令寄存器单元中指令寄存器（IR）构成模型机时用它作为指令译码电路的输入，实现程序的跳转，由LDIR控制其选通。[4] 时序电路单元（STATE UNIT）

用于输出连续或单个方波信号，来控制机器的运行。[5] 微控器电路单元（MICRO－CONTROLLER UNIT）

微控器主要用来完成接受机器指令译码器送来的代码，使控制转向相应机器指令对应的首条微代码程序，对该条机器指令的功能进行解释或执行的工作。由输入的W/R信号控制微代码的输出锁存。由程序计数器（PC）和地址寄存器（AR）实现程序的取指功能。[6] 逻辑译码单元（LOG UNIT）

用来根据机器指令及相应微代码进行译码使微程序转入相应的微地址入口，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行，及工作寄存器R0、R1、R2的选通译码。

[7] 主存储器单元（MAIN MEM）

用于存储实验中的机器指令。

[8] 输入输出单元（INPUT/OUTPUT DEVICE）

输入单元使用八个拨动开关作为输入设备，SW-B控制选通信号。输出单元将输入数据置入锁存器后由两个数码管显示其值。

*该CPU数据结构通路框图如下：

微指令译码电路如下：

图中MS24—MS16对应于微指令的第24—16位，S3S2S1S0MCn为运算器的方式控制，详见实验一和实验二；WE为外部器件的读写信号，‘1’表示写，‘0’表示读；1A、1B用于选通外部器件，通常接至底板IO控制电路的1A1B端，四个输出Y0Y1Y2Y3接外部器件的片选端。

图5—3中MS15—MS13对应于微指令中的F1，经锁存译码后产生6个输出信号：LRi、LDR1、LDR2、LDIR、LOAD、LAR。其中LDR1、LDR2为运算器的两个锁存控制（见实验一）；LDIR为指令寄存器的锁存控制（见系统介绍中指令寄存器电路）；LRi为寄存器堆的写控制，它与指令寄存器的第0位和第1位共同决定对哪个寄存器进行写操作（见系统介绍中寄存器堆电路和图5-4）；LOAD为程序计数器的置数控制，LAR为地址寄存器的锁存控制（见系统介绍中程序计数器和地址寄存器电路）。以上6个输出信号均为‘1’有效。

图5—3中MS12—MS10对应于微指令中的F2，经锁存译码后产生6个输出信号：RAG、RBG、RCG、299-G、ALU-G、PC-G。其中RAG、RBG、RCG分别为寄存器Ax、Bx、Cx的输出控制（见系统介绍中寄存器堆电路）；299-G为移位寄存器的输出控制（见实验二）；ALU-G为运算器的输出控制（见实验一）；PC-G为程序计数器的输出控制（见系统介绍中程序计数器和地址寄存器电路）。以上信号均为‘0’有效。

图5—3中MS9—MS9对应于微指令中的F3，经锁存译码后产生6个输出信号：P1、P2、P3、P4、AR、LPC。其中P1、P2、P3、P4位测试字，其功能是对机器指令进行译码，使微程序转入相应的微地址入口，从而实现微程序的顺序、分支和循环运行（见实验4的图4-1（b）和图5-4）；AR为运算器的进位输出控制（见实验一）；LPC为程序计数器的时钟控制（见系统介绍中程序计数器电路）。以上信号均为‘1’有效。

三、系统工作原理描述

1.数据通路

2.指令系统的设计及格式

实验设备的数据通路与图2-5-1 相同,微指令格式见表2-5-2 微指令格式，可根据自己的需要设计指令系统。

系统可以支持三种指令格式。机器指令格式

一、格式二与实验5 相同，这里介绍格式三：二字节指令,第一字节为操作码,第二字节D 为操作数

其中，OP-CODE 为操作码，Rs 为源寄存器，Rd 为目的寄存器，在无操作数 时,第0～3 位无意义。并规定：

按照实验3 中所介绍过的机器指令格式

一、格式二本实验设备最多可以

设计16 条指令，如果考虑各种寻址方式，系统功能就太低了。为了增加系统 功能，本实验台还提供了第二操作码进行二次译码，这样源寄存器和目的寄 存器都有指令的1，0 位决定（此时使用源寄存器总线数据应选择Rd,即

CBA=101）。这样给大家的微程序编程提供了更多的想象空间。为了易于编程 我们推荐下列格式：

其中，OP-CODE 为操作码，Rd（Rs）为目的（源）寄存器。M 为寻址 模式(第4 位和第7 位为这类指令的特征字)，具体寻址方式可自行定义，建 议定义如下：

IN：单字节（8 位）指令。其含义是将数据开关上的8 位数据输入到目的寄存器 R0 中；

MOV：双字节传送指令。其含义是将源地址指出的内容传送到目的地址指出 的单元（或寄存器）中，其中①MOV R1，#XXH：地址单元01 和02 中的指令含 义是将指令的第二字节作为操作数传送到目的寄存器R1 中。②MOV addr，R1： 地址单元04 和05 中的指令含是将源寄存器R1 的内容传送到指令的第二字节所指 出的目的地址单元中；

ADD：单字节指令。其含义是将目的寄存器R1 的内容与源寄存器R0 的内容 相加，结果存入目的寄存器R1；

OUT：双字节指令。其含义是将内存中以第二字为地址的单元内容通过数据 总线送至LED 显示；

JMP：双字节指令。其含义为执行这条指令时，将指令第二字节的内容装入 程序计数器（PC）。3.微程序及微程序流程

微程序控制器首先在给出的微地址为00H 中读出

微指令，然后给出下一条微指令地址01H。微指令地址01H、02H 这两条微指令 均为公用微指令，机器指令的取指就是从这里开始的。微地址为01H 的微指令执 行的是PC→AR（要执行指令的地址送到地址寄存器AR）及PC+1（PC 指向下一 条机器指令或机器指令的下一字节）微指令，同时给出下一条微指令地址02H。微地址02H 中微指令执行的是（AR）→IR（把AR 所指RAM 中的指令送到IR 寄 存器），同时给出判别信号P(1)及微指令基地址(10H)。下一条微地址将根据P（1）的测试结果得出，即：下一条微地址=基地址(10H)∨指令寄存器（IR）中的高4 位。在产生下一条微指令地址时,由于指令中IR7、IR6、IR5、IR4 不同，所产生的 下一条微指令地址也不同。在IR7、IR6、IR5、IR4 为00(即：NOP 机器指令)时，执行10H 的微指令，而10H（NOP）这条微指令的功能只是给出了微指令的下地 址01。每一条机器指令对应微程序的最后一条微指令后续地址一定是01H。接下来 重新执行微指令地址为01H、02H 的公共微指令，取出下一条机器指令的操作 码，再根据P（1）的测试结果得出下一条微指令的微地址，┅┅。

四、外接口定义

实验仪器：

Dais-CMH+/CMH 计算器组成原理教学实验系统一台：Dais-CMH+计算机组成原理教学实验系统采用内、外总线结构，按开放式的要求设计了各关联的单元实验电路，创造了按键式操作环境，实验方式灵活多样。在系统监控的管理下向用户提供“L”（单元手动）、“H”（单元自动）、“M”（模型机）三种工作方式；自带虚拟PC逻辑示波器、逻辑笔等测试工具，Windows、DOS及LED多个操作平台自由选择，可自成一体独立运行，亦可配合先进的动态跟踪集成软件，凭借PC资源形成强大的在线调试与图形示意系统。

实验用扁平线导线若干：用于连接电脑与Dais-CMH+/CMH 计算器组成原理教学实验系统。导线若干：用于Dais-CMH+/CMH 计算器组成原理教学实验系统各组件之间的连接。电脑一台：显示“指令系统窗口”。

微指令格式：微指令字长32 位，各位对应控制功能如下：

其中：AR 为算术运算是否影响进位及判零标志控制位：UA5-UA0 为6 位后续微地址：A 字段和B1、B2 字段为译码字段，A 字段中的RS-B、RD-B 分别为源寄存器、目的寄存器及变 址寄存器的选通信号，它的功能是根据机器指令来选通三个工作寄存器R0、R1、R2，如图3 －3 所示，图中I0-I3 为指令寄存器的第0-3 位。LDR1 为打入工作寄存器信号的译码器使能

控制位。

B 字段中P（1）、P（2）、P（3）三个测试字位，其功能是根据机器指令及相应微代码进 行译码，使微程序转入相应的微地址入口，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行。其原 理如图3－4。图中I7-I2 为指令寄存器第7-2 位输出，SE5-SE0 为微控器单元微地址锁存器 的置“1”控制端，参看图3－2。

图3－3 A 字段译码器的部分功能 图3－4 B 字段的功能

五、系统详细设计

程序设计基本原理

图3－1 时序电路原理图

实验所用的时序电路原理如图3—1 所示，可产生4 个等间隔的时序信号T1-T4 其

中Ф 为时钟信号，由位于实验装置右上方的方波信号源提供。学生可根据实验自行选择方 波信号的频率。为了便于控制程序的运行，时序电路发生器也设置了一个启停控制触发器 CR，使T1-T4 信号输出可控。图中STEP(单步)、STOP(停机)分别由位于实验装置中部管CPU 的两个PIO 口控制。启动信号START 由“单步”、“连续”二运行命令键产生。当按动“连续”

命令键时管理CPU 令STEP=0(EXEC)，运行触发器CR 一直处于”1”状态，因此时序信号T1 —T4 将周而复始地发送出去。当按动”单步”命令键时管理CPU 令STEP=I(STEP)，机器便 处于单步运行状态，即此时只发送一个CPU 周期的时序信号就停机。利用单步方式，每次只 读一条微指令，可以观察微指令的代码与当前微指令的执行结果。另外当机器连续运行时，如果按动“暂停”命令键管理CPU，则令STOP=1，也会使机器停机。

用复杂模型机方式设计并完成给定指令的微程序。MOV R0，IMM MOV R1，[10H] ADD R0，R1 JCZ L1 ；相对寻址 MOV [11H]，R0 L1: HLT

微控器实验原理图

六、主要参考文献

《计算机组成原理》 高等教育出版社 唐朔飞著

篇7：《计算机控制技术与系统》综合设计论文

摘要：通过多串口通信技术在金刚石合成控制系统中的应用，讨论了32位Windows操作系统下，VC多串口通信技术的设计与实现方法，并运用面向对象方法和多线程技术设计了一个比较完善的串口通信类。阐述了用VC开发上位机与PLC之间的串口通信程序设计方法和实现技术。

关键词：串口通信；面向对象方法；多线程；PLC

1引言

传统的金刚石合成机控制系统是由一个PLC和一个可显示终端构成。这种传统的控制系统一般具有如下缺点：

(1)系统所有的工作都由PLC完成，其控制精度较差，致使合成的金刚石质量较差；

(2)显示终端的平面尺寸过小，这一方面使得操作人员观察系统的状态很不方便，另一方面?也常常会引起误操作；

(3)金刚石合成工艺复杂，需控制的参数很多，但原控制系统不能对参数进行保存，这样在根据不同产品和工艺要求对部分参数进行调整时，每次都必须重新设置所有的参数，操作非常麻烦；

（4）界面不友好；

（5）不能通过控制系统自动考核操作人员的工作质量。

为了提高控制精度、方便操作，开发新的控制系统迫在眉睫。笔者针对以上问题，将IPC与PLC有机结合在一起，开发了一套新的控制系统。通过该系统可在上位机（IPC）和PLC之间通过RS－232与RS－485进行大量串口通信。

2VC串口通信分析

在32位Windows系统下使用VC开发串口通信程序通常有如下4种方法：

（1）使用Microsoft公司提供的名为MSCOMM的通信控件；

（2）直接使用Windows应用程序接口（API）；

（3）自行设计一个串口通信类；

（4）通过开发一个ActiveX控件来实现串口通信功能。

在上述几种方法中，实际上还是使用WindowsAPI函数，然后把串口通信的细节给封装起来，同时提供给用户几个简单的接口函数。上述几种方法各有优缺点，但在实际情况下，大多数编程人员喜欢使用API函数自行设计串口通信类。

用WindowsAPI函数进行串口通信的编程流程如图1所示。其中打开串口是确定串口号与串口的打开方式；初始化串口用于配置通讯的波特率、每字节位数、校验位、停止位和读写超时等；读写串口用于向串口进行发送数据和从串口接收数据；关闭串口用于将串口关闭并释放串口资源（Windows系统下串口是系统资源）。

由于绝大多数控制系统中串口通信是比较费时的，而且监控系统还要进行数据处理和显示等，所以一般采用多线程技术，并用AfxBeginThread函数创建辅助线程来管理串口通信，这样，主进程就能在进行串口读写的同时，处理数据并完成用户指令的响应，但是设计时一定要处理好数据的共享问题。

串口读写既可以选择同步、异步方式，也可以选择查询、定时读写和事件驱动方式。由于同步方式容易造成线程阻塞，所以一般采用异步方式；而查询方式要占用大量的CPU时间，所以一般采用定时读写或者事件驱动方式，事件驱动方式相关文献较多，故此重点讨论定时读写方式。定时读写方式就是上位机向下位机发送固定格式的数据，在下位机收到后向上位机返回状态信息数据。由于数据的传输需要时间，所有上位机发送数据后就调用＿sleep（）函数进行休眠，休眠的时间可根据需要进行不同的设置。这样，可以节省CPU时间，以使系统能够很好地进行监控工作和处理其它事务。

3VC串口通信的设计与实现

笔者在Windows系统下，采用面向对象的方法和多线程技术，并使用VisualC6．0作为编程工具开发了一个通用串口通信类CSerialPort，该CSerialPort类封装了串口通信的基本数据和方法，下面给出CSerialPort类的简单介绍。

CSerialPort类头文件中的主要成员变量和成员函数如下：

ClassCSerialPort

{

private:

HANDELm_hPort;

DCBm_Dcb;

COMMTIMEOUTSm_TimeOuts;

DWORDm_Error;

Public:

CSerialPort;??／／构造函数

virtual～CSerialPort();??／／析构函数

／／InitPort()函数实现初始化串口

BOOLInitPort(

char＊str＝“com1”,

UINTBaudRate＝9600,

UINTParity＝0,

UINTByteSize＝8,

UINTStopBits＝1,

UINTReadMultiplier＝0,

UINTReadConstant＝0,

UINTWriteMultiplier＝10,

UINTWriteConstant＝1000);

DCBGetDCB();?／／获得DCB参数

／／SetDCB()函数实现设置DCB参数

BOOLSetDCB(

UINTBaudRate＝9600,

UINTParity＝0,

UNITByteSize＝8,

UINTStopBits＝1);

／／GetTimeOuts()函数获得超时参数

COMMTIMEOUTSGetTimeOuts();

／／SetTimeOuts()函数设置超时参数

BOOLSetTimeOuts(

UINTReadMultiplier＝0,

UINTReadConstant＝0,

UINTWriteMultiplier＝10,

UINTWriteConstant＝1000);

／／WritePort()函数实现写串口操作

voidWritePort(HANDLEport,CString);

CStringReadPort(HANDLEport);／／读串口操作

BOOLClosePort();?／／关闭串口

};

下面对该类的重要函数作以说明：

(1）在构造函数CSerialPort（）中已对该类的数据成员进行了初始化操作。

（2）初始化串口函数InitPort（）函数用于完成串口的初始化工作，包括打开串口、设置DCB参数、设置通信的超时时间等。

打开串口使用CreateFile（）函数，其中InitPort（）函数中的第一个参数为要打开的串口，通常将该参数赋给CreateFile（）函数中的第一个参数；设置DCB参数应调用该类中的SetDCB（）函数，并将InitPort（）函数中的第2至第5参数赋给SetDCB（）函数；设置通信的超时时间应调用该类中的SetTimeOuts（）函数，并将InitPort（）函数中的第6至第9参数赋给SetTimeOuts（）函数。另外，该串口是系统资源，应该根据不同要求对其安全属性进行设置。

（3）SetDCB（）函数用于设置DCB参数，包括传输的波特率、是否进行奇偶校验、每字节长度以及停止位等。

（4）SetTimeOuts（）函数用于设定访问的超时值，根据设置的值可以计算出总的超时间隔。前面两个参数用来设置读操作总的超时值，后面两个参数用来设置写操作总的超时值。

（5）WritePort（）函数用来完成向串口写数据。由于该系统需要对多个串口进行通信，所以首先应把串口号作为参数传递给该函数；接着该函数把按参数传递过来的、要发送的数据进行编码（也就是加入校验，这样能减少误码率），然后再调用WindowsAPI函数WriteFile（）并把数据发送到串口。

（6）ReadPort（）函数用来完成从串口读数据，由于有多个串口，所以应把串口作为参数传递进来，然后调用API函数ReadFile（），并把下位机发送到串口，数据读出来放到缓存里面，接着对数据进行处理以将其变换成字符串

（CString）类型并返回。

（7）GetDCB（）函数主要用于获得串口的当前配置，可通过调用API函数GetCommState（）来实现，然后再进行相应的处理。

（8）GetTimeOuts（）函数用于获得访问超时值。

（9）ClosePort（）函数可用来关闭串口。因为在Windows系统中串口是系统资源，因而在不用时，应将其释放掉，以便于其它进程对该资源的使用。

4基于串口通信的金刚石合成控制

金刚石合成控制系统采用主从式控制方式，上位机为微机、下位机为PLC。上位机的主要功能是对系统进行实时监控，下位机的主要功能是对系统进行实时控制。上位机采用Windows98操作系统，其监控程序可用VC开发，上、下位机之间通过RS－232与RS－485串口进行通信，它们之间采用的通信波特率为9600bps，无奇偶校验，每字节8位，并有1位停止位。上、下位机之间传送的数据格式可自己定义。由于传输数据时可能会引起错误，所以加入了校验算法。该系统通过上位机向下位机发送数据，下位机收到后就把当前系统的状态参数返回给上位机。由于该系统中所控制的参数具有迟滞性，所以应采用定时发送数据的方法来采集现场状态信息。

上位机编程时，可用VC6．0生成一个对话框类型的`程序框架，然后将自己编写的CSerialPort类加入到该工程中，并在主界面类?CCrystal?中添加一个CSerialPort类的成员变量serial。当监控系统开始工作时，可用AfxBeginThread??函数创建辅助线程来管理串口通信，当调用CSerialPort类中的WritePort??函数向串口发送数据后，可调用＿sleep??函数使辅助线程休眠一段时间，以便使PLC有充分的时间返回数据；接着再调用CSerialPort类中的ReadPort（）函数并从串口读数据，然后再调用＿sleep（）函数使辅助线程再休眠一定的时间。这样设计后，当进行串口通信时，主线程就能继续完成监控功能和处理其他事务。辅助线程函数的主要代码如下：

UINTSerialPro（void＊param）

{

Ccrystal＊mdlg＝（Ccrystal＊）param?

CStringstr；

intflag＝1；

／／如果初始化串口失败返回

if（！InitPort（“com2”））

{AfxMessageBox（“打开串口2失败”）；

return0；

}

／／循环读写串口，直到结束

while（flag）

{

／／这里把要发送的数据传送给变量str

……

／／向串口写数据

mdlg－＞serial．WritePort(hport，str);

／／让辅助线程休眠100ms

＿sleep(100);

／／从串口读数据并赋给变量str

str＝mdlg－＞serial．ReadPort(hport);

／／这里把从串口得到的数据进行处理

……

5结束语

篇8：《计算机控制技术与系统》综合设计论文

1 计算机控制系统设计的技术要求

1.1 可靠性高

在计算机控制系统设计中可靠性高是第一要求。系统的可靠性高, 就能保障生产的顺利进行。一旦系统发生问题, 就会给生产带来混乱, 造成严重后果。为使系统具有良好的可靠性, 要从系统设计的以下方面入手:

1) 系统应用环境。计算机控制系统的应用环境一般较为恶劣, 诸如电磁干扰、强电冲击、粉尘污染、潮湿、酷热或寒冷环境等。2) 采用模块结构。比较简单的系统。对功能复杂的系统, 要按各种功能设计不同模块, 如主控模块、模拟量输入/输出模块、开关量输入/输出模块、定时器模块等, 这此模块式结构使系统功能分散、故障分离、方便维护、容易更换。3) 采用集散控制系统。此系统是控制功能分散、指挥集中, 在系统中某一级发生故障时, 一般不影响全局生产。对一些需要实现各种控制功能, 还要完成对生产信息进行分析、统计和管理的系统, 适合采用此种形式。现在新型的分布式控制系统已兴起并快速发展, 它是开放、分散的现场总线控制系统。4) 提供多种操作方式。计算机控制系统在设计时, 应统筹研究各种不正常状况, 提供多种操作方式如下:全自动方式。即系统正常工作时采用的方式, 能有效发挥计算机控制系统的优势;半自动方式。即局部发生故障或系统自学习时采用的方式;手动方式:系统工作异常或系统调试时采用的方式。

1.2 满足工艺技术要求

计算机控制系统的设计, 要满足生产过程提出的不同的要求和性能指标。控制系统设计要达到的性能指标, 不低于生产工艺要求, 但是, 也不能片面追求过高的性能指标而轻视设计成本和实现的可能性。

1.3 操作和维护方便

操作方便即操作简单、直观形象和方便掌握, 体现操作的先进性, 也要兼顾传统的操作习惯。例如, 操作习惯于PID控制器的面板操作, CRT画面可设计成回路操作显示画面。

1.4 实时性强、通用性好

计算机处理的事件, 一是定时事件, 如数据的定时采集、运算控制等;二是随机事件, 如事故、报警等。对定时事件, 系统设置查询时钟, 确保定时处理。对随机事件, 系统设置中断, 并按故障的轻重缓急, 预先分配中断级别, 如果发生事故, 确保优先处理紧急故障。

计算机控制系统的通用灵活性, 一是硬件模板设计采用标准总线结构 (如PC总线) , 配置通用的功能模板, 在扩充功能时, 只需增加功能模板就可实现;二是软件模块或控制算法采用标准模块结构, 用户使用时无需二次开发, 按要求选择各种功能模块, 灵活地进行控制系统组态即可。

2 系统总体方案设计系统

1) 系统总线与主机机型。计算机控制系统中除常用的并行总线IEEE一488和串行总线RS—232C外, 还会到可用于远距离通信、多站点互连的通信总线RS—422和RS—485, 实际选择时应按通信的速率、距离、系统拓扑结构、通信协议等要求综合分析确定。要按系统需求、维护、发展并兼顾供货、系统升级、软件兼容等具体情况合理选择主机类型。2) I/O接口。计算机控制系统一般以功能模板的形式生产I/O接口, 其中最主要的有:模拟量输入端兹出 (AI/AO) 模板、数字量输人/输出 (DI/DO) 模板, 还有脉冲计数/处理模板、多通道中断控制模板、RS232/RS422通信模板以及信号调理模板、专用 (接线) 端子板等各种专用模板。AI/AO模板包括A/D板、D/A板及信号调理电路等。AI模板输入信号可能是0~±5V、0~10m A、4m A~20m A以及热电偶、热电阻和各种变送器的输出信号。AO模板输出信号可能是0~5V、1~5V、0~10m A、4~20m A等。选择AI/AO模板时要注意分辨率、转换速度、量程范围等技术指标。DI/DO模板种类较多, 一般有TTL电平的DFDO和带光电隔离的DI/DO。通常与主机共地装置的接口可采用TTL电平, 其他装置与主机间则采用光电隔离。若大功率的DI/DO系统, 一般选用大容量的TTI电平的DI/DO, 还把光电隔离及驱动功能安排在主机总线以外的非总线模板上。控制系统中的I/O接口模板的类型、组合、数量等要根据实际被控生产过程的输入输出参数的种类、数量、控制要求, 并按系统未来扩充需要确定。3) 变送器:变送器主要包括温度变送器、压力变送器、流量变送器、液位变送器、差压变送器、各种电量变送器等, 是把相应的被测物理变量转换为能远传的统一标准电信号 (0~10m A、4~20In A等) 的仪表, 变送器的输出信号被送至控制模板进行处理, 实现数据采集功能。常用的变送器有DDZ—Ⅱ型、DDZ—Ⅲ型以及新发展起来的DDZ—S型。其中DDZ—Ⅱ型的输出是0—10m ADC, 采用四线制220V供电;而DDZ—Ⅲ型输出是4—20m ADC, 采用二线制24VDC供电, 故比DDZ—Ⅱ型性能好, 使用方便;DDZ—S型是在前两种基础上, 吸取了同类变送器的先进技术, 采用模拟技术与数字技术相结合的新一代变送器。随着现场总线仪表也得到了较多的应用。系统设计人员可根据被测参数的种类、量程、被测对象的介质类型和环境、系统的控制精度要求以及项目投资等多种因素来选择变送器的具体型号。4) 执行机构:执行机构分为气动、电动和液压三种类型。气动执行机构结构简单、价格低、防火防爆, 但需要额外配置气源及电气转换器, 使用不方便;电动执行机构体积较小、品种较多、使用方便;液压执行机构推动力较大、精度较高。由于计算机控制系统通常要实现连续精确的控制, 因此, 一般选用气动或电动执行机构。选用气动执行机构, 要先将0~10m A或4~20m A电信号经电气转换器转换成标准的0.02~0.1MPa气压信号之后才可使用。电动执行机构则可直接接收来自主机的输出信号4~20m A或0~10m A。此外, 在某些对控制精度要求不高或只需实现开关控制的控制系统, 则可选用电磁阀、有触点和无触点开关等。执行机构还应研究阀的流量特性, 如果是选择气动调节阀, 还要从工艺生产安全出发, 考虑选择气关式或气开式, 即有气时开阀, 一旦无气时就关阀。在仪表供气系统故障或控制信号突然中断, 调节阀阀芯要处在使生产装置安全的状态。5) 其他现场设备:如很多场合都有的流量泵、计量泵、安装移动成份仪表的扫描机架及其控制箱等, 控制室内装修、空调等, 这些设备在硬件工程设计中也要考虑在内。6) 硬件和软件的分别细化设计。这个步骤要在总体方案评审后进行, 若进行过早可能导致资源的浪费。细化设计是把方块图中的方块划到最底层, 再进行底层块内的结构细化设计。硬件设计, 是选购模板及设计制作专用模板;软件设计, 是把多个模块编写出一条条的程序。

硬件和软件的分别调试。硬件、软件的设计中都要边设计、边调试、边修改, 必然经过若干个反复过程完成。

摘要：本文主要阐述了计算机控制系统设计的技术要求、系统总体方案设计系统等技术问题。