教学用数控工作台的模块化控制系统设计

在"机电控制工程"课程的项目研究实践教学模式中,采用"数控工作台"作为项目研究对象。为使数控工作台具有模块化、可重组的特点,对其控制系统也提出了模块化、开放式的要求。研制了一套具有主从式控制构架的数控工作台模块化控制系统,该系统采用AVR单片机作为控制芯片,包括上位机与下位机,上位机完成插补计算和笔架控制,下位机实现电机的伺服驱动。介绍了该控制系统的软、硬件设计与实现方法。实验表明,该控制系统适合于单、双轴数控工作台的模块化控制要求。     

土工布渗透仪温度监控系统

在测量土工布水平渗透系数时,为了减小因水温变化引起的测量误差,设计了水温监控系统。利用单片机控制DS18B20对温度信号进行采集并通过串口与PC机进行通信,上位机利用Visual basic6.0开发温度监控系统界面,实现显示温度、绘制曲线、数据库管理等操作功能,以及在温度超限时做出报警,并利用继电器开关启动升降温设备实现温度的控制。通过实验室模拟水温测量,可以达到预定的精度0.01℃。并能实现数据库连接、查询、显示、绘制曲线等功能。该系统基本满足渗透系数测试时,对水温实现稳定可靠、精度较高、抗干扰能力较强的控制要求。     

电控汽油喷射器流量特性测试台的研制与实验

设计了采用89C2051单片机为核心的电控汽油喷射器流量特性测试台,实现了对电控喷油器流量特性的自动控制和检测.测试台由电喷汽油机供油系统、单片机控制系统、喷油量称重系统及上位机控制界面4部分组成.整个测试过程由上位机界面进行控制,喷油控制参数借助串口从上位机发送给单片机,单片机通过驱动电路控制汽油喷射器的喷油过程,喷油量由电子天平称进行精确计量,并通过另一个串口发送给上位机界面进行显示和存储.利用该实验台对不同类型的汽油喷射器进行流量特性测试,并对全程流量范围内的测试数据加以分析总结.实验表明,该系统具有结构简单、性能稳定、测试精度高和使用方便的特点,满足了电控汽油喷射器流量特性实际测试的需要.     

虚实结合的机电设备控制仿真平台

机电设备控制仿真平台由上下位机构成,上位机触摸屏(或PC机)与下位机嵌入式系统采用RS485相连,基于MODBUS协议通信。上位机触摸屏(或PC机)上的虚拟机电设备检测控制端口通过下位机嵌入式系统的实际端子与学生实际设计的PLC或单片机控制系统上的IO口端子相连,构成了虚实结合的机电设备控制仿真平台。下位机嵌入式系统由一个主模块和多个级联副模块构成。上位机的虚拟机电设备采用可视化组态软件MCGS完成,下位机采用Keil C语言进行设计。举例说明了典型机电一体化产品XY数控工作台和压蜡机的虚拟设计。     

渗碳过程集散式计算机控制系统

以工控机和智能仪表组成集散式控制系统实现渗碳生产过程的控制。以MCS-51单片机系统作下位机,IBM系统作上位机组成气体渗碳过程的集散式控制系统。系统采用三参数数学模型及实验数据来进行碳势控制,利用PID调节原理来控制炉温。系统的设计达到了准确、直观、实时地控制整个渗碳过程的目的。     

多旋翼飞行器螺旋桨升力特性测试实验系统

以多旋翼飞行器的螺旋桨系统为实验对象,开发了螺旋桨动力特性测试实验系统。系统由C8051F120单片机模拟手持遥控器发出PPM信号驱动和控制螺旋桨运转,借助杠杆机构由悬臂梁测力传感器采集升力信号,通过串行通信接口,由上位机进行数据显示、存储、分析和处理。上位机监控系统由Qt/QWT框架设计开发,支持跨平台应用,具备丰富数据分析与显示功能,可根据用户指令控制单片机系统运行,设定下位机采集参数,并实时处理接收数据。该系统可用于微小型螺旋桨系统动态和静态特性分析、建模与闭环控制系统设计,为测试与控制类专业学生开设综合性特色实验提供全新的实验平台,亦可用于旋翼机系统设计与分析。     

单片机水温控制系统

在现代冶金、石油、化工及电力生产过程中,温度是极为重要而又普遍的热工参数之一.在环境恶劣或温度较高等场合下,为了保证生产过程正常安全地进行,提高产品的质量和数量,以及减轻工人的劳动强度、节约能源,要求对加热炉炉温进行测、显示、控制,使之达到工艺标准,以单片机为核心设计的炉温控制系统,可以同时采集多个数据,并将数据通过通讯口送至上位机进行显示和控制.本文介绍用8031单片机最小应用系统进行水温控制的硬件电路和软件部分设计.通过用一块8031芯片外加扩展系统及一些相应的功能部件,经过预研、硬件设计、用PROTEL绘制原理图、系统软件的设计、仿真调试、程序的固化、元器件的安装、焊板等一系列操作,最后组成一个水温的设定、检测、显示和控制的自动闭环调节系统,并使系统达到工艺要求的性能指标,不断地将控制对象的参数和状态转成数字量,采入8031单片机,经过单片机的判断和运算,发出控制信号,以控制各种执行机构达到预期目的.     

16*16 LED显示屏控制系统的设计研究

基于串行通信的16*16 LED显示屏控制系统的设计,利用Visual Basic提供的MSComm控件建立PC机与单片机的串行通信,设计友好的操作界面,实现控制LED显示屏.上位机采用VB编程,通过按键向单片机输送控制信号,控制显示屏的循环次数、显示方式.单片机采用MCS-51单片机指令系统进行编程实现串口数据接收,并控制驱动16*16 LED显示屏做出相应的显示.经测试该系统能实现良好的自动控制,功能满意.     

远程液位监控系统的设计

随着液位过程控制系统的发展,远程液位监控系统也成为发展所需．应用80C51单片机进行远程液位监控系统的设计．此系统采用主从式结构,上位机采用MCGS组态软件实现监控软件,对液位信息进行实时监控;下位机以80C51单片机为核心,进行液位信息的采集和转换,并与上位机进行信息交互;上位机和下位机通过串口方式进行通信．     

嵌入式技术在温棚环境控制系统中的应用

介绍了以单片机技术为基础,由上位机集中控制的温室大棚环境控制系统。该系统通过传感器对大棚内温湿度和土壤湿度进行采集,并通过微控制器对数据进行处理来有效地控制、调节作物的生长环境。     

FF总线&IEC61131-3语言实训系统研发

为填补高校现场总线教学实训与IEC61131-3语言教学实训的空白,设计研发了一套实训系统。该系统基于基金会现场总线实现了对过程仪表的监测并对过程参数进行控制,同时可应用于计量检定基础知识教学。基于IEC61131-3语言实现了对电机控制及各类灯光控制的仿真。系统采用Lab VIEW进行上位机程序编写,交互界面友好。将该系统用于实践教学中,取得了良好的教学效果。     

基于STM32的循迹平衡小车实验教学平台研究

开发了一套基于STM32单片机的实验教学平台。该平台由电机、姿态传感器、摄像头硬件架构及STM32单片机最小系统、PID控制算法、互补滤波算法和上位机软件组成。该平台能够仿真上位机算法并选择最佳运动状态的PID和互补滤波参数,由STM32单片机产生控制信号驱动小车循迹和避障,上位机实时显示相关参数、平衡状态和运动状态。学生能够在平台中独立完成对PID控制算法计算和互补滤波算法参数调试。     

点阵LED多功能动态显示实验系统设计

点阵LED多功能动态显示实验系统由上位机和下位机组成。上位机硬件为支持Windows的PC机,所设计的上位机软件可安装于Windows XP系统运行,用于对待显示的内容、字体、显示方式、是否显示时间等选项进行实时设置。下位机为一个基于单片机控制的点阵LED字符显示系统,下位机通过串口与上位机通信,从上位机接收待显示字符的点阵信息及控制信息,并存于外部存储器中,需显示时再从外部存储器取出送LED点阵显示屏显示。可同时显示4个汉字,实现字符的静止显示以及左移、右移,以便显示更多字符。该系统可用作学生们实践相关课程理论知识的软硬件实验平台。     

基于MSP430的智能温室控制系统设计

针对目前智能温室控制系统功能单一,成本高昂,稳定性不足等问题,设计了一款基于MSP430的智能温室控制系统.以低功耗的处理器MSP430为下位机的核心,合理选择传感器件,优化设计接口电路,完成信号采集和处理任务,直接控制执行机构调节参数,降低了对上位机的硬件要求.上位机软件设计了数据分析、报表统计等功能,可满足不同用户的多样化需求.通过系统测试,证明该温室智能控制系统性能稳定,控制参数符合生产要求.     

直控式电动舵机教学实验系统设计

设计开发了直控式电动舵机教学实验系统。采用STM32Cortex-M4单片机作为控制核心,设计实现了直接控制式电动舵机的位置闭环控制系统。详细介绍了实验系统的设计方案、设计任务、硬件组成、数学建模和仿真设计,开发了基于LabWindows的上位机软件界面,实现控制指令输入和动态测试。该系统采用模块化的软硬件方案,有助于深入学习电动舵机闭环控制、STM32单片机、上位机设计等知识,提高了学生知识综合运用能力和实践动手能力,获得了良好的实践教学效果。     

过程参数采集转换系统设计

本文设计了以STC90 C51单片机为核心的数据采集器,给出了该系统软、硬件的实现方法.在分析了单片机与组态王之间的通信方式以及相关通信协议的基础上设计了基于RS-485总线过程参数采集转换系统,上位机采用组态王软件进行数据的显示、处理和存储.该系统实现了远程过程参数实时测控功能.     

基于STM32单片机的大棚光照系统设计

基于单片机,设计出一种大棚光照智能控制系统。系统由上位机、服务器、下位机三部分组成,上位机是手机APP端,通过API与服务器云端进行信息交互,可以显示当下环境的光照强度并且与作物生长所需的目标光照强度进行比较、控制;服务器是上位机与下位机之间的桥梁,服务器通过TCP协议将上位机指令传输给下位机来执行,同时下位机将实时数据反馈到上位机进行监测;下位机STM32单片机控制步进电机达到对百叶窗角度的控制,实现对光照强度的自动控制。试验监测结果显示,光照智能控制系统能达到目标光照强度要求。     

基于Mega 64的燃料电池控制系统设计

针对目前燃料电池控制系统设计复杂、能耗高、价格贵等问题,提出一种基于Mega 64单片机作为核心控制单元的5 kW质子交换膜燃料电池控制系统设计与实现方案。该方案采用工业传感器采集燃料电池的各项参数,采取闭环PID控制保证输出电压稳定,实现了对燃料电池的氢气供给系统、氧气供给系统、水温控制系统及逆变并网供电系统的检测与控制。系统具备在线设置运行参数,保存历史数据等功能,并且具有良好的人机交互界面,方便进行实时监控。现场运行结果表明,该系统设计可靠,运行稳定。     

基于微机和CAN总线的学生宿舍用电管理系统

CAN现场总线因其优良性能已广泛应用于各种工业现场。该系统以微机作为上位机,以单片机系统作为下位机,使用CAN现场总线组成分布式控制网络。该系统能够实现对学生宿舍用电的监视、控制和计费。重点叙述了系统的设计思路、通信设计及软硬件的设计。     

智能多媒体教室上位机控制系统的设计

在基于无线通信方式控制的智能多媒体教室系统中,有两种控制设备工作的方式：一种是遥控器（键盘）控制;一种是上住机控制,本文介绍上住机控制系统的设计方案。在上住机上设计控制代码,然后通过串口进行计算机与单片机之间的通信,单片机与工作设备之间通过无线通信方式进行控制,从而实现了上位机与工作设备之间的无线通信。