《計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)手冊_第1頁
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《計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)手冊上海海事高校電氣自動(dòng)化系施偉鋒上海海事高校電氣自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)中心李妮娜名目1《計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)(Matlab版)……………2實(shí)驗(yàn)一數(shù)字PID參數(shù)的整定…………………3實(shí)驗(yàn)二Smith算法的運(yùn)用……5實(shí)驗(yàn)三二階對象數(shù)字掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………7實(shí)驗(yàn)四達(dá)林掌握算法的運(yùn)用…………………92《計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)(DSP版)………………11實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹與CCS軟件使用入門………………11實(shí)驗(yàn)二數(shù)字I/O實(shí)驗(yàn)—交通燈實(shí)驗(yàn)…………26實(shí)驗(yàn)三PWM輸出實(shí)驗(yàn)1--直流電機(jī)掌握實(shí)驗(yàn)…………303《計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)(Matlab版)………334《計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)(DSP版)…………355《計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告或小論文格式………40《計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)(Matlab版)一、實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)目的與任務(wù)通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)或計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì),使同學(xué)了解和掌握數(shù)字PID掌握算法的特點(diǎn)、了解系統(tǒng)PID參數(shù)整定和數(shù)字掌握系統(tǒng)的直接設(shè)計(jì)的基本方法,了解不同的掌握算法對被控對象的掌握特性,加深對計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)理論的熟識,掌握計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)的整定技術(shù),對系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)有一個(gè)初步的了解。依據(jù)各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告(用實(shí)驗(yàn)報(bào)告專用紙)。二、實(shí)驗(yàn)要求同學(xué)在熟識PC機(jī)的基礎(chǔ)上,熟識MATLAB軟件的操作,熟識Simulink工具箱的軟件編程。通過編程完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真實(shí)驗(yàn),逐步學(xué)習(xí)掌握系統(tǒng)的設(shè)計(jì),學(xué)習(xí)掌握系統(tǒng)方案的評估與系統(tǒng)指標(biāo)評估的方法。計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)和要求:依據(jù)被控對象的特性,從自動(dòng)掌握系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)質(zhì)量指標(biāo)要求動(dòng)身對調(diào)節(jié)器進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì),整體上要求系統(tǒng)必須有良好的穩(wěn)定性、精準(zhǔn)性和快速性.一般要求系統(tǒng)在振蕩2~3次左右進(jìn)入穩(wěn)定;系統(tǒng)靜差小于3%~5%的穩(wěn)定值(或系統(tǒng)的靜態(tài)誤差足夠小);系統(tǒng)超調(diào)量小于30%~50%的穩(wěn)定值;動(dòng)態(tài)過渡過程時(shí)間在3~5倍的被控對象時(shí)間常數(shù)值。系統(tǒng)整定的一般原則:將比例度置于交大值,使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。依據(jù)要求,逐漸減小比例度,使系統(tǒng)的衰減比趨向于4:1或10:1。若要改善系統(tǒng)的靜態(tài)特性,要使系統(tǒng)的靜差為零,加入積分環(huán)節(jié),積分時(shí)間由大向小進(jìn)行調(diào)節(jié).若要改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性,增加系統(tǒng)的靈敏度,克服被控對象的慣性,可以加入微分環(huán)節(jié),微分時(shí)間由小到大進(jìn)行調(diào)節(jié)。PID掌握的三個(gè)特性參數(shù)在調(diào)節(jié)時(shí)會(huì)產(chǎn)生相互的影響,整定時(shí)必需綜合考慮。系統(tǒng)的整定過程是一個(gè)反復(fù)進(jìn)行的過程,需反復(fù)進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)一數(shù)字PID參數(shù)的整定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?)、了解數(shù)字PID掌握回路的結(jié)構(gòu)。2)、掌握數(shù)字PID掌握算法的掌握原理。3)、掌握數(shù)字PID掌握算法的整定原理.實(shí)驗(yàn)設(shè)備1)WINDOWS操作系統(tǒng)和MATLAB軟件。PC電腦。實(shí)驗(yàn)原理在過程掌握中,廣義被控對象采納一階對象,設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)字掌握器,使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定,并滿意肯定的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)指標(biāo)。例如:對象的傳遞函數(shù)為:,按下圖進(jìn)行數(shù)字PID掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì),并確定數(shù)字PID掌握器的參數(shù)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容建立閉環(huán)數(shù)字掌握系統(tǒng)。選擇PID數(shù)字調(diào)節(jié)器。將PID三參數(shù)置于適當(dāng)值,使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。整定比例度。整定積分時(shí)間。整定微分時(shí)間.對系統(tǒng)進(jìn)行掌握指標(biāo)的綜合考慮,系統(tǒng)反復(fù)調(diào)試。五.實(shí)驗(yàn)要求完成編程并檢查是否有語法錯(cuò)誤。運(yùn)行程序.對運(yùn)行的結(jié)果進(jìn)行顯示.記錄運(yùn)行的結(jié)果。分析正確與錯(cuò)誤的緣由。用專用的報(bào)告紙寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告.實(shí)驗(yàn)二Smith算法的運(yùn)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模保⒘私釹mith算法掌握回路的結(jié)構(gòu)。2)、掌握Smith算法的掌握原理。3)、掌握Smith掌握算法的設(shè)計(jì)原理.二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1)WINDOWS操作系統(tǒng)和MATLAB軟件。2)PC電腦。三、實(shí)驗(yàn)原理按下圖進(jìn)行Smith算法掌握回路的設(shè)計(jì),在過程掌握中,廣義被控對象采納一階加純遲后對象,設(shè)計(jì)相應(yīng)的Smith掌握器,使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定,并滿意肯定的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)指標(biāo)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容運(yùn)行MATLAB文件.運(yùn)用Simulink按下圖進(jìn)行圖形化編程。采納Smith掌握方法,在PID掌握中(選用PI掌握),取kp=40,ki=0。022,假設(shè)猜測模型精確,階躍信號輸入取100。觀測Simulink仿真程序運(yùn)行的結(jié)果。(仿真結(jié)果表明,Smith掌握方法具有很好掌握效果。)進(jìn)行系統(tǒng)整定;當(dāng)參數(shù)適當(dāng)值時(shí),使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。對系統(tǒng)進(jìn)行掌握指標(biāo)的綜合考慮,系統(tǒng)反復(fù)調(diào)試。五。實(shí)驗(yàn)要求完成編程并檢查是否有語法錯(cuò)誤。運(yùn)行程序。對運(yùn)行的結(jié)果進(jìn)行顯示。記錄運(yùn)行的結(jié)果。分析正確與錯(cuò)誤的緣由。用專用的報(bào)告紙寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告.實(shí)驗(yàn)三二階對象數(shù)字掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?)、了解二階對象數(shù)字掌握回路的結(jié)構(gòu)。2)、掌握二階對象數(shù)字PID算法的掌握原理.3)、掌握二階對象數(shù)字PID掌握算法的設(shè)計(jì)原理.二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1)WINDOWS操作系統(tǒng)和MATLAB軟件.2)PC電腦。三、實(shí)驗(yàn)原理按下圖二階對象數(shù)字掌握回路的設(shè)計(jì),在過程掌握中,廣義被控對象采納二階對象,設(shè)計(jì)相應(yīng)的PID掌握掌握器,使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定,并滿意肯定的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)指標(biāo).廣義被控對象采納的傳遞函數(shù)為:運(yùn)用Simulink按下圖進(jìn)行圖形化編程。設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)字掌握器,使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定,并滿意肯定的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容建立閉環(huán)數(shù)字掌握系統(tǒng)。選擇PID數(shù)字調(diào)節(jié)器。進(jìn)行PID三參數(shù)整定;當(dāng)三參數(shù)適當(dāng)值時(shí),使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。整定比例度。整定積分時(shí)間。整定微分時(shí)間.對系統(tǒng)進(jìn)行掌握指標(biāo)的綜合考慮,系統(tǒng)反復(fù)調(diào)試。五.實(shí)驗(yàn)要求完成編程并檢查是否有語法錯(cuò)誤。運(yùn)行程序。對運(yùn)行的結(jié)果進(jìn)行顯示。記錄運(yùn)行的結(jié)果.分析正確與錯(cuò)誤的緣由。用專用的報(bào)告紙寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告.實(shí)驗(yàn)四達(dá)林掌握算法的運(yùn)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?)、了解達(dá)林掌握算法的掌握回路的結(jié)構(gòu)。2)、掌握達(dá)林掌握算法的使用方法.3)、掌握達(dá)林掌握算法的編程原理.二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1)WINDOWS操作系統(tǒng)和MATLAB軟件。2)PC電腦。三、實(shí)驗(yàn)原理達(dá)林算法的SIMULINK仿真模型見圖.達(dá)林算法適用于一、二階慣性加純滯后對象,仿真模型僅對工業(yè)掌握中常見的一階慣性加純滯后對象作仿真。若要仿真二階對象,不難在此仿真模型上修改進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1)建立達(dá)林掌握算法的閉環(huán)數(shù)字掌握系統(tǒng)。假設(shè)對象模型,要求閉環(huán)系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)秒,取采樣周期T=1秒.先按對象的參數(shù)去設(shè)置掌握器參數(shù),然后運(yùn)行仿真模型。若欲縮短調(diào)節(jié)時(shí)間,可將閉環(huán)時(shí)間常數(shù)改為秒,采樣周期仍為T=1秒,再次仿真。觀察系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程,注意掌握量的變化情況.觀察系統(tǒng)輸出都沒有紋波消滅,說明在純滯后時(shí)間是采樣周期的整數(shù)倍時(shí),無論閉環(huán)系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)是大于還是小于慣性時(shí)間常數(shù),系統(tǒng)輸出都是沒有紋波的。倘若純滯后時(shí)間不是采樣周期的整數(shù)倍時(shí),系統(tǒng)輸出將會(huì)發(fā)生波動(dòng)。設(shè)秒,采樣周期改為T=1.3秒,再次仿真。若再縮短采樣周期,系統(tǒng)的輸出波動(dòng)將更厲害。對系統(tǒng)進(jìn)行掌握指標(biāo)的綜合考慮,系統(tǒng)反復(fù)調(diào)試。達(dá)林算法掌握器的S函數(shù)程序darlincon。m清單如下:function[sys,x0,str,ts]=dahlincon(t,x,u,flag,Ttao,T1,K,Tao,T)globalumaxk1k2k3ukek_1Nswitchflag,case0,%Initializationsizes=simsizes;sizes.NumContStat(yī)es=0;sizes。NumDiscStat(yī)es=0;sizes。NumOutputs=1;sizes.NumInputs=1;sizes。DirFee(cuò)dthrough=1;sizes。NumSampleTimes=1;sys=simsizes(sizes);str=[];ts=[T0];umax=50;N=floor(Tao/T)uk=zeros(N+2,1);ek_1=0;k1=exp(-T/Ttao);k2=exp(-T/T1);k3=(1-k1)/K/(1—k2);case3,%Outputsek=u;uk(1)=k3*(ek—k2*ek_1)+k1*uk(2)+(1-k1)*uk(N+2);ifuk(1)>umaxuk(1)=umax;endifuk(1)<—umaxuk(1)=-umax;endek_1=ek;uk(2:N+2)=uk(1:N+1);sys=[uk(1)];case{1,2,4,9},%Unhandledflagssys=[];otherwise%Unexpectedflagserror(['Unhandledflag=',num2str(flag)]);end程序中的斜體部分就是有關(guān)的達(dá)林算法實(shí)現(xiàn)所用的變量和語句。五。實(shí)驗(yàn)要求完成編程并檢查是否有語法錯(cuò)誤。運(yùn)行程序。對運(yùn)行的結(jié)果進(jìn)行顯示。記錄運(yùn)行的結(jié)果。分析正確與錯(cuò)誤的緣由。用專用的報(bào)告紙寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告.?《計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(DSP版)實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹與CCS軟件使用入門一、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹1、系統(tǒng)概述與實(shí)驗(yàn)箱原理框圖SEED-DTK(DSPTeachingKit)是一套可以滿意高校本科、討論生和老師科研工作的綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)備。SEED-DTK是北京合眾達(dá)電子技術(shù)有限責(zé)任公司在總結(jié)以往產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,以獨(dú)特的多DSP結(jié)構(gòu)、強(qiáng)大的DSP主板功能、豐富的外圍實(shí)驗(yàn)電路、細(xì)心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)程序、精湛的產(chǎn)品工藝形成的高性能產(chǎn)品。我校所購買的SEED-DTK2812實(shí)驗(yàn)箱(原理框圖如下所示),它由SEED-DEC2812板卡以及SEED-DTK_MBoard構(gòu)成;其中主控板是我公司生產(chǎn)的SEED—DEC2812,母板是我公司生產(chǎn)的SEED—DTK_M(jìn)Board板卡。此外,該款實(shí)驗(yàn)箱還可配置DSK板卡、圖像處理卡等多種子卡。2、實(shí)驗(yàn)箱整體配置與特點(diǎn)2。1實(shí)驗(yàn)箱整體配置SEED—DTK2812實(shí)驗(yàn)箱由以下幾部分構(gòu)成:SEED-DEC2812實(shí)驗(yàn)箱DSP基本系統(tǒng)高性能DSP:TMS320F2812,主頻150MHz外擴(kuò)SRAM,最大容量為512K×16位,基本配置為256K×16位512字節(jié)的EEPROM+RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘16路AD輸入4路DA輸出12路PWM輸出,6路捕獲輸入雙路URAT接口,接口標(biāo)準(zhǔn)為RS232/RS422/RS485,可配置符合USB2.0標(biāo)準(zhǔn)的高速Host端接口1路CAN總線接口,符合CAN2。0協(xié)議SEED-Mboard實(shí)驗(yàn)箱人機(jī)接口模塊處理器為TMS320C5402SRAM:64K×16—位(可擴(kuò)展至256K×16位)Flash:256K×16-位(用于存放二級標(biāo)準(zhǔn)漢字庫及駐留實(shí)驗(yàn)程序)供應(yīng)手動(dòng)復(fù)位1路RS232接口4路12位10μS建立時(shí)間±10V輸出D/A17鍵薄膜鍵盤240*128大屏幕液晶顯示交通燈演示模塊以上只介紹實(shí)驗(yàn)箱所用到資源,如想使用其他資源請參考各個(gè)模塊的用戶手冊。2.2實(shí)驗(yàn)箱特點(diǎn)模塊化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu):SEED-DEC2812實(shí)驗(yàn)箱的DSP基本系統(tǒng)可替換其它系列的DSPSEED-DECxxxx產(chǎn)品SEED—Mboard人機(jī)接口模塊、處理器為TMS320C5402DSPSEED-DTK_PWMDRV電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)驗(yàn)箱特點(diǎn):獨(dú)具匠心設(shè)計(jì)的雙DSP結(jié)構(gòu),可以完成DSP間的通訊實(shí)驗(yàn)各模塊豐富的資源,最大化滿意實(shí)驗(yàn)要求全數(shù)字化實(shí)驗(yàn)過程,包括高精度信號發(fā)生器豐富多彩的實(shí)驗(yàn),可以滿意多種專業(yè)的教學(xué)要求內(nèi)容詳實(shí)的實(shí)驗(yàn)手冊和實(shí)驗(yàn)報(bào)告公開的底層函數(shù),供應(yīng)實(shí)驗(yàn)可擴(kuò)展性精湛的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和加工工藝,體現(xiàn)出的專業(yè)產(chǎn)品制造二、CCS軟件使用入門1、DSP驅(qū)動(dòng)程序的配置(1)雙擊桌面上的SetupCCS2(2000)?!癈lear”原有的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序配置。(2)依據(jù)DSP的型號選擇相應(yīng)的TI原裝驅(qū)動(dòng)程序,依據(jù)DSP的型號選擇相應(yīng)的TI驅(qū)動(dòng)程序,本實(shí)驗(yàn)箱采納SEED_DEC2812,故選擇F2812XDS510Emulat(yī)or.單擊ImportaConfigurationFile。(3)進(jìn)入下圖所示界面,選擇F2812XDS510Emulator后,單擊Import后,點(diǎn)擊Close命令。(4)點(diǎn)中F2812XDS510Emulator驅(qū)動(dòng)后,鼠標(biāo)右鍵,在彈出的菜單中點(diǎn)擊Properties;(5)在彈出的對話框中點(diǎn)擊▼,添加Auto_generateboarddatafilewithextraconfigure(6)點(diǎn)擊Browse,彈出一對話框.(7)在上一步操作中彈出的對話框中,選中CCS中drivers名目下的seedusb2。cfg文件,同時(shí)打開;(8)點(diǎn)擊圖標(biāo)next(9)I/OPort為0x240,點(diǎn)擊圖標(biāo)Next;(10)依據(jù)系統(tǒng)CPU的個(gè)數(shù)選擇AddSingle的相應(yīng)次數(shù),然后點(diǎn)擊next。(11)點(diǎn)擊圖標(biāo)Finish(12)第十三步:關(guān)掉CCSsetup。(13)第十四步:保存設(shè)置;?(14)第十五步:啟動(dòng)CCS;(15)第十六步:消滅CCS調(diào)試界面;2、CCS使用入門實(shí)驗(yàn)2。1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1)熟識CCS集成開發(fā)環(huán)境,掌握工程的生成方法;(2)熟識SEED—DEC2812實(shí)驗(yàn)環(huán)境;(3)掌握CCS集成開發(fā)環(huán)境的調(diào)試方法。2。2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:(1)DSP源文件的建立;(2)DSP程序工程文件的建立;(3)學(xué)習(xí)使用CCS集成開發(fā)工具的調(diào)試工具.2.3、實(shí)驗(yàn)籌備:(1)將DSP仿真器與計(jì)算機(jī)連接好;(2)將DSP仿真器的JTAG插頭與SEED-DEC2812單元的J1相連接;(3)啟動(dòng)計(jì)算機(jī),當(dāng)計(jì)算機(jī)啟動(dòng)后,打開SEED-DTK2812的電源.觀察SEED-DTK_MBoard單元的+5V,+3.3V,+15V,—15V的電源指示燈燈及SEED-DEC2812的電源指示燈D2是否均亮;若有不亮,請斷開電源,檢查電源。2.4、實(shí)驗(yàn)步驟:(1)創(chuàng)建源文件雙擊圖標(biāo)進(jìn)入CCS環(huán)境.打開CCS選擇File→New→SourceFile命令編寫源代碼并保存保存源程序名為mat(yī)h.c,選擇File→Save創(chuàng)建其他源程序(如.cmd)可重復(fù)上述步驟.(2)創(chuàng)建工程文件打開CCS,點(diǎn)擊Project-->New,創(chuàng)建一個(gè)新工程,其中工程名及路徑可任意指定彈出如下對話框:在Project中填入工程名,Location中輸入工程路徑;其余依據(jù)默認(rèn)選項(xiàng),點(diǎn)擊完成即可完成工程創(chuàng)建;點(diǎn)擊Project選擇addfilestoproject,添加工程所需文件;在彈出的對話框中的下拉菜單中分別選擇。c點(diǎn)擊打開,即可添加源程序math.c添加到工程中;同樣的方法可以添加文件mat(yī)h。cmd、rts。lib到工程中;在下面窗口中可以看到math.c、math.cmd、rts。lib文件已經(jīng)加到工程文件中。(3)設(shè)置編譯與連接選項(xiàng)點(diǎn)擊Project選擇BuildOpitions;在彈出的對話框中設(shè)置相應(yīng)的編譯參數(shù),一般情況下,按默認(rèn)值就可以;在彈出的對話框中選擇連接的參數(shù)設(shè)置,設(shè)置輸出文件名(可執(zhí)行文件與空間安排文件),堆棧的大小以及初始化的方式。(4)工程編譯與調(diào)試點(diǎn)擊Project→Buildall,對工程進(jìn)行編譯,如正確則生成out文件;若是修改程序,可以使用Project→Build命令,進(jìn)行編譯連接,它只對修改部分做編譯連接工作.可節(jié)省編譯與連接的時(shí)間。編譯通過,生成.out文件;點(diǎn)擊File→loadprogram,在彈出的對話框中載入debug文件夾下的.out可執(zhí)行文件;裝載完畢;點(diǎn)擊debug→GoMain回到C程序的入口;打開File→Workspace→SaveWorkspace保存調(diào)試環(huán)境,以便下次調(diào)試時(shí)不需要重新進(jìn)行設(shè)置。只要File→Workspace→LoadWo(hù)rkspace即可恢復(fù)當(dāng)前設(shè)置。實(shí)驗(yàn)二數(shù)字I/O實(shí)驗(yàn)—交通燈實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?。掌握DSP擴(kuò)展數(shù)字I/O口的方法;2.了解SEED—DEC2812的硬件系統(tǒng)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:1.DSP的初始化;2.TMS320C2812的擴(kuò)展數(shù)字I/O口使用;3.交通燈實(shí)現(xiàn)程序。三、實(shí)驗(yàn)知識背景:1.DSP系統(tǒng)中數(shù)字I/O的實(shí)現(xiàn)DSP系統(tǒng)中一般只有少量的數(shù)字I/O資源,而一些掌握中常常需要大量的數(shù)字量的輸入與輸出。因而,在外部擴(kuò)展I/O資源是格外有必要的。在擴(kuò)展I/O資源時(shí)一般占用DSP的I/O空間。其實(shí)現(xiàn)方法一般有兩種:其一為采納鎖存器像74LS273、74lS373之類的集成電路;另一種是采納CPLD在其內(nèi)部做鎖存規(guī)律,我們采納的是后者。F2812A為16-位定點(diǎn)DSP,其外部存儲(chǔ)器接口只支持16—位、異步存儲(chǔ)器訪問,所以SEED-DEC2812上的存儲(chǔ)器擴(kuò)展總線只實(shí)現(xiàn)16-位、異步存儲(chǔ)器接口,其4個(gè)存儲(chǔ)空間CE0~CE3映射到`F2812的Zone2存儲(chǔ)空間上,而’F2812的Zone2存儲(chǔ)空間的大小只有512K×16-位可以對外部訪問。在此,我們采納分頁技術(shù)將4個(gè)1M×16-位的擴(kuò)展總線存儲(chǔ)空間CE0~CE3映射到’F2812的512K×16—位Zone2存儲(chǔ)空間中。也即將4M×16-位的擴(kuò)展總線存儲(chǔ)空間分為8個(gè)512K×16-位的存儲(chǔ)空間頁,3位頁地址由擴(kuò)展總線頁地址寄存器(映射在Zone1空間的0x00,4020,只寫)產(chǎn)生,其掌握位的定義如下:D7D6D5D4D3D2D1D0保留保留保留保留保留PA21PA20PA19PA[21:20]:?頁地址高2位,用于選擇4個(gè)1M×16-位擴(kuò)展總線存儲(chǔ)空間,復(fù)位為0000:?選擇擴(kuò)展總線的CE0空間01: 選擇擴(kuò)展總線的CE1空間10: 選擇擴(kuò)展總線的CE2空間11:?選擇擴(kuò)展總線的CE3空間PA19:?擴(kuò)展總線存儲(chǔ)空間的A19地址線,復(fù)位為0?外部總線上,需要CE3作為片選信號,所以需要將CE3空間映射到數(shù)據(jù)空間,才能對交通燈和led燈端口進(jìn)行操作。實(shí)驗(yàn)箱I/O板映射到SEED-DEC2812模板的CE3空間,接口方式為16—位。地址映射關(guān)系如下:實(shí)驗(yàn)箱I/O板對應(yīng)的起始地址為:0x080000(字地址);TRAFFICLED的偏移地址為:0x0000;即TRAFFICLED的地址為:0x080000;2.數(shù)字IO所占的資源:交通燈掌握口地址為:0x80000(I/O空間);其說明如下:D11D10D09D08D07D06D05D04D03D02D01D00SRSYSGWREGEYWYERWGNRNYNGNG:?方向北的綠燈掌握位;NY:?方向北的黃燈掌握位;NR:?方向北的紅燈掌握位;WG: 方向西的綠燈掌握位;ER: 方向東的紅燈掌握位;WY: 方向西的黃燈掌握位;EY: 方向東的黃燈掌握位;EG:?方向東的綠燈掌握位;WR:?方向西的紅燈掌握位;SG:?方向南的綠燈掌握位;SY:?方向南的黃燈掌握位;SR:?方向南的紅燈掌握位;當(dāng)以上各位置“1”時(shí),點(diǎn)亮各掌握位所代表的交通燈狀態(tài)的LED燈。四、實(shí)驗(yàn)程序功能與結(jié)構(gòu)說明:1.?dāng)?shù)字IO實(shí)驗(yàn),包含文件:IO.c:這是實(shí)驗(yàn)的主程序,包含了系統(tǒng)初始化,并完成掌握交通燈依據(jù)所選擇的不同模式輸出顯示。DSP28_GlobalVariableDefs.c:定義各模塊的全局變量.DSP28_SysCtrl。c:系統(tǒng)初始化函數(shù)。2812.cmd:聲明白系統(tǒng)的存儲(chǔ)器配置與程序各段的連接關(guān)系。2812.gel:系統(tǒng)初始化.*.h:各個(gè)源文件的頭文件。rts2800.l:庫函數(shù)文件。2.程序流程圖系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)置CSL初始化條件編譯實(shí)現(xiàn)交通燈運(yùn)行模式的選擇BreakTestCommand自動(dòng)運(yùn)行模式夜間模式交通燈東西通交通燈南北通禁行Default3。實(shí)驗(yàn)籌備首先將F:盤DSP同學(xué)實(shí)驗(yàn)程序名目下的數(shù)字I/O實(shí)驗(yàn)-交通燈實(shí)驗(yàn)的文件夾拷貝到F:盤根名目下的以自己名字所命名的文件夾.(1)將DSP仿真器與計(jì)算機(jī)連接好;(2)將DSP仿真器的JTAG插頭與SEED-DEC2812單元的J1相連接;(3)打開SEED-DTK2812的電源。觀察SEED—DTK_MBoard單元的+5V,+3.3V,+15V,-15V的電源指示燈以及SEED—DEC2812的電源指示燈D2是否均亮;若有不亮的,請斷開電源,檢查電源。4。實(shí)驗(yàn)步驟(1)打開CCS,進(jìn)入CCS的操作環(huán)境;(2)裝入IO.pjt工程文件,添加2812.gel文件,打開IO.c文件,在草稿紙上編寫主程序流程圖,并完善主程序;(3)調(diào)試IO.c文件,調(diào)試無誤后,修改TESTCOMMAND的宏定義即將每一種運(yùn)行方式所對應(yīng)宏定義的值直接賦值給TESTCOMMAND,即可轉(zhuǎn)變運(yùn)行方式;TESTCOMMAND是交通燈操作掌握選項(xiàng).可以為1、2、3、4、5這5個(gè)數(shù).1為自動(dòng)運(yùn)行;2為夜間模式;3為交通燈東西通;4為交通燈南北通;5為禁行。(4)裝載程序IO。out;(5)運(yùn)行,觀察。實(shí)驗(yàn)三PWM輸出實(shí)驗(yàn)1——直流電機(jī)掌握實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海保私庵绷麟姍C(jī)驅(qū)動(dòng)的原理;2.了解PWM對直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)原理;3。了解使用T1PWM_T1CMP掌握直流電機(jī)的實(shí)現(xiàn)過程。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:1。DSP的初始化;2.PWM產(chǎn)生的定時(shí)中斷服務(wù)程序.三、實(shí)驗(yàn)知識背景:1.PWM簡介:TMS320F2812的大事管理器模塊有EVA和EVB兩個(gè)。每個(gè)管理器包括通用定時(shí)器(GP)、比較器、PWM單元、捕獲單元以及正交編碼脈沖電路(QEP)。EVA和EVB在功能上是完全相同的,只是在模塊的外部接口和信號有所不同。F2812每個(gè)模塊可以產(chǎn)生8路PWM,包括3對全比較單元產(chǎn)生的死區(qū)可編程PWM信號以及由通用定時(shí)器比較器產(chǎn)生的2路獨(dú)立的PWM信號。由EV全比較單元產(chǎn)生的PWM有如下特點(diǎn):16位寄存器可編程死區(qū),最小死區(qū)寬度為一個(gè)CPU時(shí)鐘周期可直接轉(zhuǎn)變PWM頻率每個(gè)PWM周期內(nèi)或周期結(jié)束后都可以轉(zhuǎn)變PWM脈寬,最小脈寬和調(diào)整最小量都是一個(gè)CPU時(shí)鐘周期外部可屏蔽的功率和驅(qū)動(dòng)保護(hù)脈沖生成電路可以用來產(chǎn)生可編程的不對稱、對稱以及8個(gè)空間矢量的PWM波形自動(dòng)裝載比較和周期寄存器削減CPU開銷PDPINTx可直接屏蔽PWM輸出EV比較單元PWM的電路功能框圖如下(以EVA為例,EVB相同):由圖可知比較單元的PWM有以下功能單元:非對稱/對稱波形發(fā)生器可編程死區(qū)單元(DBU)輸出規(guī)律空間矢量(SV)PWM狀態(tài)機(jī)通過幾部分的協(xié)作工作實(shí)現(xiàn)PWM全部功能。軟件設(shè)置上是通過對以下寄存器的設(shè)置來實(shí)現(xiàn):T1/3CON?——定時(shí)器掌握器COMCONA/B?——比較掌握器寄存器ACTRA/B?--比較方式掌握寄存器DBTCONA/B--死區(qū)設(shè)置寄存器2。直流電機(jī)掌握:直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng):上圖是直流電機(jī)翻譯/驅(qū)動(dòng)的典型電路的一個(gè)變種,采納這種電路不但能夠完成直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)作,而且可以避開典型H橋電路潛在的短路危險(xiǎn).針對SEED—DEC中直流電機(jī)系統(tǒng)動(dòng)作要求和電機(jī)的特點(diǎn),電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)思路如下:電機(jī)采納15V直流電源供電,串接50Ω@3W電阻限流并分壓;2路掌握信號X、Y由SEED—DTK_MBoard供應(yīng),信號為CMOS標(biāo)準(zhǔn)電平;使用達(dá)靈頓管TIP31C代替BD679作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)開關(guān),基級串接100Ω電阻;使用快速二極管1N4007完成保護(hù)功能,以免電機(jī)換向時(shí)燒毀電機(jī);電機(jī)電源/地之間跨接電容,電機(jī)地與數(shù)字地之間采納磁珠連接共地;(2)直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)接口本實(shí)驗(yàn)箱通過掌握EVA的T1PWM_T1CMP與T2PWM_T2CMP引腳實(shí)現(xiàn)對直流電機(jī)的掌握。四、實(shí)驗(yàn)程序功能與結(jié)構(gòu)說明:1。直流電機(jī)實(shí)驗(yàn),包含文件:MOTO(shè)R。c:實(shí)驗(yàn)主程序,包含了系統(tǒng)初始化,直流電機(jī)掌握,機(jī)調(diào)速等;DSP28_EV.c:包含了大事管理器初始化。DSP28_DefaultIsr。c:包含了異步串口接收中斷服務(wù)程序。DSP28_GlobalVariableDefs。c:各個(gè)外設(shè)備全局變量定義。DSP28_PieCtrl.c:PIE中斷初始化。DSP28_PieVect.c:PIE中斷矢量表初始化。DSP28_SysCtrl.c:系統(tǒng)初始化。2812.cmd:聲明白系統(tǒng)的存儲(chǔ)器配置與程序各段的連接關(guān)系。2812。gel:系統(tǒng)初始化*.h:各個(gè)源文件的頭文件rts2800。l:庫函數(shù)文件2.程序流程圖CSL初始化CSL初始化EV初始化直流電機(jī)輸出3.實(shí)驗(yàn)籌備首先將F:盤DSP同學(xué)實(shí)驗(yàn)程序名目下的DC_Motor的文件夾拷貝到F:盤根名目下的以自己名字所命名的文件夾.(1)將DSP仿真器與計(jì)算機(jī)連接好;(2)將DSP仿真器的JTAG插頭與SEED-DEC2812單元的J1相連接;(3)打開SEED-DTK2812的電源。觀察SEED-DTK_MBoard單元的+5V,+3.3V,+15V,—15V的電源指示燈以及SEED_DEC2812的電源指示燈D2是否均亮;若有不亮的,請斷開電源,檢查電源.4。實(shí)驗(yàn)步驟(1)打開CCS,進(jìn)入CCS的操作環(huán)境;(2)裝入dcmotor。pjt工程文件,添加2812.gel文件,打開dcmotor。c文件,在草稿紙上編寫主程序流程圖,并完善主程序;(3)調(diào)試dcmotor。c文件,調(diào)試無誤后,裝載程序dcmotor。out;(4)運(yùn)行程序,觀察實(shí)驗(yàn)箱上電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)?!队?jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(Matlab版)一、設(shè)計(jì)的內(nèi)容與支配1.課程設(shè)計(jì)題目的選擇依據(jù)課程的要求和本人的學(xué)習(xí)情況,選擇大綱推舉的題目。任課老師可以推舉肯定的設(shè)計(jì)題目,同學(xué)也可以自主提出符合《計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)》要求的適合設(shè)計(jì)的題目,但是同學(xué)提出的題目必須經(jīng)過任課老師的確認(rèn)才能立為設(shè)計(jì)題目.2.課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求設(shè)計(jì)題目;單回路數(shù)字系統(tǒng)PID掌握設(shè)計(jì);串接數(shù)字系統(tǒng)PID掌握設(shè)計(jì);二階純滯后系統(tǒng)的大林算法掌握設(shè)計(jì);二階純滯后系統(tǒng)的Smith算法掌握設(shè)計(jì);其它數(shù)字掌握方法。主要技術(shù)指標(biāo)和要求;依據(jù)被控對象的特性,從自動(dòng)掌握系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)質(zhì)量指標(biāo)要求動(dòng)身對調(diào)節(jié)器進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì),整體上要求系統(tǒng)必須有良好的穩(wěn)定性、精準(zhǔn)性和快速性.一般要求系統(tǒng)在振蕩2~3次左右進(jìn)入穩(wěn)定;系統(tǒng)靜差小于3%~5%的穩(wěn)定值(或系統(tǒng)的靜態(tài)誤差足夠?。?;系統(tǒng)超調(diào)量小于30%~50%的穩(wěn)定值;動(dòng)態(tài)過渡過程的時(shí)間在3~5倍的被控對象時(shí)間常數(shù)值。3。課程設(shè)計(jì)題目的確定程序同學(xué)在深化學(xué)習(xí)《計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)》課程后,可以在老師的指導(dǎo)下選題,也可以自主選題。同學(xué)要提出選題依據(jù)。設(shè)計(jì)題目必須經(jīng)老師確認(rèn)后,才是有效設(shè)計(jì)題目.課程設(shè)計(jì)題目必須在一周內(nèi)完成。提交設(shè)計(jì)報(bào)告或小論文。二、設(shè)計(jì)的質(zhì)量與創(chuàng)新1.的新穎性和獨(dú)到之處;計(jì)的難度和總體工作量依據(jù)以下四點(diǎn)來定;算法難度,對象的簡潔性,掌握回路的簡潔性,系統(tǒng)的大小。自動(dòng)掌握系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)質(zhì)量指標(biāo);完成的時(shí)間與獨(dú)立完成情況;遞交報(bào)告的格式與規(guī)范情況.三、課程設(shè)計(jì)步驟開機(jī)并運(yùn)行MATLAB文件。運(yùn)行Simulink工具箱等進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。結(jié)合數(shù)字系統(tǒng)功能模塊和m文件編程進(jìn)行系統(tǒng)編程運(yùn)行完成的軟件,進(jìn)行反復(fù)調(diào)試。記錄運(yùn)行結(jié)果并分析。注:PID掌握系統(tǒng)整定的一般原則:將比例度置于交大值,使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。依據(jù)要求,逐漸減小比例度,使系統(tǒng)的衰減比趨向于4:1或10:1。若要改善系統(tǒng)的靜態(tài)特性,要使系統(tǒng)的靜差為零,加入積分環(huán)節(jié),積分時(shí)間由大向小進(jìn)行調(diào)節(jié)。若要改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性,增加系統(tǒng)的靈敏度,克服被控對象的慣性,可以加入微分環(huán)節(jié),微分時(shí)間由小到大進(jìn)行調(diào)節(jié).PID掌握的三個(gè)特性參數(shù)在調(diào)節(jié)時(shí)會(huì)產(chǎn)生相互的影響,整定時(shí)必需綜合考慮。系統(tǒng)的整定過程是一個(gè)反復(fù)進(jìn)行的過程,需反復(fù)進(jìn)行.四、課程設(shè)計(jì)的成果評定以提交設(shè)計(jì)報(bào)告或小論文為評分依據(jù)。《計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(DSP版)一、課程設(shè)計(jì)目的通過《計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì),使同學(xué)加深對DSP實(shí)驗(yàn)箱的軟、硬件及其調(diào)試工具的了解,熟識CCS集成開發(fā)環(huán)境,用C語言建立DSP源文件,掌握程序工程文件的生成方法,完成掌握程序的編寫并進(jìn)行程序的調(diào)試,加深對計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)理論的熟識,掌握計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。二、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求1、課程設(shè)計(jì)題目的選擇依據(jù)本人的學(xué)習(xí)情況和課程的要求,選擇指導(dǎo)書推舉的題目,任課老師也可以推舉肯定的設(shè)計(jì)題目,同學(xué)也可以提出符合《計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)》要求適合自己設(shè)計(jì)的題目,但是同學(xué)提出的題目必須經(jīng)過任課老師的確認(rèn)方可立為設(shè)計(jì)題目。2、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容(1)交通信號燈掌握系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(2)直流電機(jī)掌握系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(3)步進(jìn)電機(jī)掌握系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(4)其它掌握系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3、課程設(shè)計(jì)的要求在SEED-DTK開發(fā)平臺(tái)基礎(chǔ)上,嫻熟運(yùn)用CCS集成開發(fā)環(huán)境,依據(jù)簡略的掌握對象,通過建立DSP源文件及程序工程文件,并進(jìn)行程序的調(diào)試與改錯(cuò),完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。對不同的掌握對象,首先掌握掌握原理,以此設(shè)計(jì)適合的掌握方法,通過編程使系統(tǒng)達(dá)到符合自動(dòng)掌握的要求。三、課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求課程設(shè)計(jì)要求同學(xué)獨(dú)立完成,通過對掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié),寫出設(shè)計(jì)報(bào)告。設(shè)計(jì)報(bào)告包括:設(shè)計(jì)題目,設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟,設(shè)計(jì)總結(jié).設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟要求畫出程序流程圖,給出源程序代碼和注釋,對程序進(jìn)行必要的解釋和說明,寫出調(diào)試和掌握參數(shù)的整定步驟。設(shè)計(jì)總結(jié)要求寫出實(shí)驗(yàn)結(jié)果,給出掌握參數(shù),分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。四、課程設(shè)計(jì)的成果評定以提交設(shè)計(jì)報(bào)告或小論文為評分依據(jù)。依據(jù)提交的課程設(shè)計(jì)報(bào)告,設(shè)計(jì)結(jié)果是否正確,是否達(dá)到了掌握系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求;設(shè)計(jì)的平常表現(xiàn),設(shè)計(jì)的新穎性和獨(dú)到之處,設(shè)計(jì)的難度以及獨(dú)立完成情況作為評分依據(jù)。簡略評分決定于如下幾項(xiàng):系統(tǒng)設(shè)計(jì)的新穎性和獨(dú)到之處;系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度和總體工作量依據(jù)以下四點(diǎn)來定;①掌握算法難度,②被控對象的簡潔性,③掌握回路的簡潔性,④系統(tǒng)的大小.完成的自動(dòng)掌握系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)質(zhì)量指標(biāo);完成的時(shí)間與獨(dú)立完成情況;報(bào)告的格式與規(guī)范情況。設(shè)計(jì)內(nèi)容舉例:設(shè)計(jì)一、交通信號燈掌握系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)設(shè)備SEED-DEC2812綜合實(shí)驗(yàn)裝置,PC機(jī).二、設(shè)計(jì)內(nèi)容通過對DSP擴(kuò)展數(shù)字I/O口的掌握,實(shí)現(xiàn)對交通信號燈的掌握

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