伟福LAB2000P系列 单片机仿真实验系统000
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伟福Lab2000P系列
单片机仿真实验系统
使用说明书
南京伟福实业有限公司
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Lab2000P 单片机仿真实验系统 目录 - i -
目录
第一章 概述 ...................................................................................1 第二章 伟福实验系统组成和结构 ........................................................3 第三章 板上仿真器使用方法 .............................................................12 第四章 MCS51系列单片机实验 (19)
MCS96系列单片机实验 ...........................................................................20 8088/86系列CPU 实验 .............................................................................21 软件实验
1. 存储器块清零(51/96/88).........................................................................22
2. 二进制到BCD 码转换(51/96/88)...........................................................23
3. 二进制到ASCII 码转换(51/96/88).........................................................24
4. 内存块移动(51/96/88)..............................................................................25
5. 程序跳转表(51/96/88)..............................................................................26
6. 数据排序(51/96/88)..................................................................................27 硬件实验
1. P1口输入输出(51/96) ............................................................................28 2. 继电器控制(51/96) ................................................................................. 30 3. 用74LS245读入数据(51/96/88) ............................................................31 4. 用74LS273输出数据(51/96/88) ............................................................32 5. PWM 转换电压实验(51/96) ...................................................................33 6. 音频控制(51/96) ......................................................................................34 7. 用8255输入、输出(51/96/88) ...............................................................35 8. 串行数转换并行数(51/96) ....................................................................36 9. 并行数转换串行数(51/96) .......................................................................38 10. 计数器实验(51) ........................................................................................40 11. 外部中断实验(51/96) ...............................................................................41 12. 定时器实验(51/96) ...................................................................................43 13. D/A 转换实验(51/96/88) ..........................................................................45 14. A/D 转换实验(51/96/88) ..........................................................................47 15. 外部中断实验(急救车与交通灯) (51/96)..................................................49 16. 八段数码管显示(51/96/88).........................................................................51 17. 键盘扫描显示实验(51/96/88).....................................................................53 18. 电子时钟(51/96/88).....................................................................................55 19. 单片机串行口通讯实验(51/96) (57)
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Lab2000P 单片机仿真实验系统 目录 - ii -
20. 打印机控制实验(51/96/88).......................................................................59 21. 直流电机控制实验(51/96/88)...................................................................61 22. 步进电机控制实验(51/96/88)...................................................................63 23. 温度传感器实验(51/96/88).......................................................................66 24. 液晶显示屏控制实验(51/96/88)...............................................................67 25. 电子琴(51/96/88).......................................................................................69 26. 空调温度控制实验(51/96/88)...................................................................71 27. 计算器实验(51/96/88). (74)
28. 用HSO 方式输出PWM 波形(96)...........................................................76 29. 用HSI 方式测量脉冲宽度(96)................................................................77 30. 用HSI 中断方式统计脉冲个数(96)........................................................78 31. 计数器实验(96)........................................................................................80 .... 32. 用片内A/D 做A/D 转换实验(96).. (81)
33. PWM 转换电压实验(88)..........................................................................82 34. 8253计数器实验(88).................................................................................83 35. 8259外部中断实验(88).............................................................................84 36. 8253定时器实验(88).................................................................................86 37. 8251A 串行口通讯实验(88)......................................................................88 第五章 逻辑分析工具. (90)
本实验说明书包括8051，80C196，8088/86三种实验说明（8051单片机有6个软件实验、27个硬件实验，80C196单片机有6个软件实验、31个硬件实验，8088/86CPU 有6个软件实验、21个硬件实验）。其中6个软件实验说明，适合所有三种CPU 。有37个硬件实验说明，分别适合不同的CPU ， CPU 类型见实验标题，标有“51/96/88”适合三种CPU 、标有“51/96”适合8051和80C196、标有“51”只适合8051单片机、标有“96”只适合80C196单片机，标有“88”只适合8088/86 CPU 。
实验程序见光盘。分汇编语言和C 语言两种。8051实验的汇编语言程序在“EX51ASM ”目录下，C 语言程序在“EX51C ”目录下，80C196实验的汇编语言程序在“EX96ASM ”目录下，C 语言程序在“EX96C ”目录下，8088实验汇编语言程序在“EX86ASM ”目录下，C 语言程序在“EX86C ”目录下。软件实验的项目名为S1.PRJ...S6.PRJ ，对应于相应的软件实验，硬件实验项目名为H1.PRJ...H37.PRJ ，对应的相应硬件实验。若该CPU 无此实验，则相应的目录下无此项目。例硬件实验一“P1口输入输出实验”不适合8088/86，那么在“EX86ASM ”“EX86C ”目录下就没有H1.PRJ 。有的实验有两种实验方法，则分为A 、B 两个项目，例硬件实验八“串行数换并行数”，有P1口和串口两种实验方法，分成H8A.PRJ 和H8B.PRJ 两个项目。
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Lab2000P 单片机仿真实验系统 概述 - 1 -
第一章 概述
为了更好的发展教育，提高学生的计算机应用能力，根据本公司对市场的调研，现推出伟福单片机仿真实验系统。本仿真实验系统由板上仿真器、实验仪、伟福仿真软件、开关电源构成。本实验仪提供强大的逻辑分析、波形输出和程序跟踪功能，可以让学生直观地观察到单片机内部及外部电路工作的波形。 1.1 系统实验板
本实验板提供以下实验
(1) 数模变换电路，提供0~-5V ，-5V~+5V ，-8V~+8V 三路输出 (2) 模数变换电路，可接入两路模拟量。 (3) 逻辑电平输入开关 (4) 逻辑电平显示电路 (5) 单脉冲电路 (6) 逻辑笔电路 (7) 4MHz 脉冲信号源
(8) 多级分频电路，与4MHz 脉冲源结合，可得多种脉冲信号。 (9) PWM 转换电压电路 (10) 模拟量电压(电位器)电路 (11) 串口通信实验电路 (12) 扬声器驱动电路 (13) 继电器控制电路 (14) 逻辑门电路
(15) 六位8段码LED 数字显示器 (16) 4x6键盘 (17) 存储器
(18) 8255端口扩展电路 (19) 液晶屏显示电路
(20) 逻辑分析仪采样和可编程数字脉冲信号输出，提供直观的分析手段 (21) 通用集成电路插座(DIP40/28/24/20/18/16/14) (22) 地址,数据及控制电路总线接出插座 (23) 步进电机实验 (24) 打印机驱动实验 (25) 温度传感器实验 (26) 直流电机实验
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Lab2000P 单片机仿真实验系统 概述 - 2 -
1.2 仿真器系统构成
本仿真实验系统具有三种使用方法：
（1）无系统机，仅用实验仪的板上仿真器进行仿真和实验。
（2）有系统机，用系统机上的集成调试软件驱动板上仿真器进行仿真和实验。 (3) 无实验仪、无仿真器，仅在系统机上采用软件模拟方式进行仿真。
1.3 配MCS51/196仿真板，可进行8051或80C196的实验，配8088／8086仿真板，可以 进行8088／8086实验。
1.4 实验系统自带键盘和显示器，自带系统监控程序。如果没有系统机也同样进行各种学 习和实验。
1.5 配备PC 机集成调试软件，在有系统机的情况下，通过板上仿真器实现64K 全空间的 硬件断点和仿真。
1.6 PC 机和系统机软件具有全集成化仿真环境，中、英文两种界面，软件仿真与硬件仿 真两种模式，软件仿真可以在无仿真仪的情况下进行。
1.7 配有MCS51系列、80C196系列和8088系列的学生实验指导书，并提供了丰富的 实验实例及实验程序，实验程序采用了机器码、汇编、C 等三种语言编写。 综上所述，本实验仪可以方便灵活地构成各种实验方案，在有无系统机和实验仪的情况下，都能进行相应的编程实验，从而具有极为广泛的应用范围，板上提供了基本的实验电路，减少繁琐的连接线过程，板上也提供了DIP40／28／24／20／16／14插孔和CPU 的地址数据总线引出插孔，供学生自己扩展其它实验，培养实际动手能力，加强对实验电路的理解。实验程序采用多种语言适应不同层次的学生的需要。高级语言编写应用程序，是一种时代的需要，通过应用高级语言的编程和实验，可使学生掌握高级语言的编程方法，为今后进入社会实践打下坚实的基础。而汇编语言又能让学生了解机器深层的原理。
各个学校可以根据自身的具体情况，选择相应的实验项目。如果需要进行实验指导书以外的实验，本公司可以代编程序，并尽可能的提供各种技术支持。
伟福 Lab2000P 单片机仿真实验系统 系统组成和结构
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第二章 伟福实验系统组成和结构
伟福实验系统可根据教学实践的需要实现MCS51/MCS196单片机原理与接口, 8088/8086微机原理与接口的一系列实验，并在硬件上预留了自主开发实验的空间。该实验系统对基本实验仅需少量连线就可进行，以减轻学员的工作量，同时也提供了一些需较多连线的扩展性实验以进一步锻炼学员的动手能力。此外，它还为学员们提供了强大的软硬件调试手段。
§2.1 伟福实验系统的硬件组成
本实验仪上有丰富的实验电路和灵活的组成方法。这些电路既可以和8031系列、也可以和80C196系列CPU 及8088／8086CPU 组合完成各种实验。本实验仪将高档仿真器所具有的逻辑分析仪、波形发生器和程序跟踪器等强大的分析功能移植到了过来，让学生在做实验时不仅能知道软件的执行过程，也能直观地看到程序运行时，电路上的信号状态，工作时序，非常详细地了解电路的工作情况。
2.1 LED 6位数字显示器 2.2 4ⅹ6 键盘电路
本实验仪的LED 显示电路和键盘电路如图1。显示控制的位码由74HC374输出，经MC1413反向驱动后，做LED 的位选通信号。位选通信号也可做为键盘列扫描码，键盘扫描的行数据从74HC245读回，374输出的列扫描码经245读入后，用来判断是否有键被按下，以及按下的是什么键。如果没有键按下，由于上拉电阻的作用，经245读回的值为高，如果有键按下，374输出的低电平经过按键被接到245的端口上，这样从245读回的数据就会有低位，根据374输出的列信号和245读回的行信号，就可以判断哪个键被按下。LED 显示的段码由另一个74HC374输出。
键盘和LED 显示的地址译码见下图，做键盘和LED 实验时，需将KEY/LED CS 接到相应的地址译码上。位码输出的地址为0X002H ，段码输出的地址为0X004H ，键盘行码读回的地址为0X001H ，此处X 是由KEY/LED CS 决定，参见地址译码。例如将KEY/LED CS 接到地址译码的CS0上，那么位码输出的地址就为08002H ，段码输出的地址就是08004H ，键盘行码读回的地址为08001H 。
伟福 Lab2000P 单片机仿真实验系统 系统组成和结构 - 4 -
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图1： 键盘及LED 显示电路
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2.3 LED 电平显示电路
实验仪上装有8只发光二极管及相应驱动电路。见图2，L0― L7为相应发光二极管驱动信号输入端，该输入端为高电压电平“1”时发光二极管点亮。我们可以通过P1口对其直接进行控制，点亮或者熄灭发光二极管。
2.4 逻辑电平开关电路
实验仪上有8只开关K0―K7,并有与之相对应的K0―K7引线孔为逻辑电平输出端。开关向上拨相应插孔输出高电平“1”,向下拨相应插孔输出低电平“0”。 见图3
2.5 单脉冲电路
单脉冲电路由按键(PULSE) 和去抖动电路组成，每按一次(PULSE) 键 产生一个单脉冲。板上有单脉冲的输出信号插孔，图为“ ”和“ ”，分别为正脉冲和负脉冲。
图2： LED 电平显示电路
图3： 逻辑电平开关电路
图 ： 单脉冲发生电路
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2.6 脉冲发生电路
下图是4MHz 脉冲信号输出电路。如想得到其它频率的脉冲信号，可将4MHz 脉冲信号接到分频电路上，经过分频后，能得到2MHz 、1MHz 、500KHz 、250KHz 、125KHz 、62.5KHz 多种频率的脉冲信号。 脉冲产生电路和分频电路如下：
2.7 分频电路
2.8 继电器输出电路
当控制端电平置高，公共触点与常开端吸合。我们可以将常开端接入一发光二极管，公共端接+5V 电平，通过对控制端进行控制，观察发光二极管的状态。见图5。
2.9 A/D 转换电路
实验仪上有一个0～5V 的可调电位器，将可变电压输出端接入A/D 转换电路的输入端，通过CPU 软件处理，读进A/D 转换值，再将转换值送数码管显示。我们可以调节电位器，使之输出不同电压值，通过数码管的显示，检验A/D 转换正确与否。
图4： 脉冲分频电路
图5： 继电器控制电路
图6：A/D 转换电路
图 ：脉冲产生电路
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2.10 D/A 转换电路
实验仪上提供了D/A 转换电路如下图所示。我们可以通过软件编程控制D/A 转换芯片DAC0832，输出相应电流值，经过采样电路取出模拟量电压值，用电压表测量电压输出端子，读出电压值。
2.11 PWM 转换电路
2.12 音频放大电路
图7： D/A 转换电路
图8： PWM 转换电路
图9： 音频放大滤波电路
伟福 Lab2000P 单片机仿真实验系统 系统组成和结构
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2.13可调模拟量输入电路
电位器电路用于产生可变的模拟量。
2.14 逻辑测量（逻辑笔）电路
本实验仪上有逻辑测量电路，如图 11。可用于测量各种电平，其中红灯亮表示高电平，绿灯亮表示低电平。如果两灯同时闪动，表示有脉冲信号；两灯都不亮时，表示浮空（高阻态）。
2.15 存储器电路
本实验仪上有一片32K 存储器61256。提供给学生做存储器实验，由于地址译码为4K
一段，所以只能提供4K 容量使用，地址从0000H ～0FFFH 。用RAM CS 来选择不同的地址段，以适应不同的应用电路。
2.16 逻辑门电路
本实验仪提供系列门电路：非门，或门，与门，D 触发器。逻辑门电路由7400和7404
组合实现。
图10： 电位器
图11： 逻辑笔电路
或门 与门 非门
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2.17 液晶屏显示控制电路
2.18 实验电路插座
本实验仪具有1个40芯通用电路插座，每个插座的全部引脚都被引出到相应的插孔，40 芯通用插座可兼容28芯、24芯、16芯和14芯插座。利用这个插座，可对双列直插式的各种微机芯片进行实验。
2.19 总线插孔
本实验仪上有三排总线插座，用于引出各种总线信号，其中AD0～AD7为8根数据总线，A0～A15为16根地址总线。另外ALE ，RD ，WR 为控制总线。与CPU 相关的一些控制信号和I/O 信号例如P1口、RXD 、TXD 等信号在相应的仿真板上。
2.20 地址译码插孔
CS0
08000H ～08FFFH CS1 09000H ～09FFFH CS2 0A000H ～0AFFFH CS3 0B000H ～0BFFFH CS4 0C000H ～0CFFFH CS5 0D000H ～0DFFFH CS6 0E000H ～0EFFFH CS7
0F000H ～0FFFFH
2.21 串口通信程序实验插孔
用户在做串行通信时，如果不需要将TTL 电平转到RS232电平，可直截将POD51/96
仿真板或
POD8086仿真板上的TXD 、RXD 、地与通信对方交叉对接即可。
如果想要与标准的设备通信，就要做电平转换，将TTL 电平转到RS232电平或将RS232电平转成TTL 电平。本实验仪提供用户串行通信接口, 可以用这两个插孔进行RS232通信程序实验,经电平转换后，再通过实验仪的“用户串口”接到PC 机或其它RS232设备，实现数据互传。
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2.22 仿真板选择
1．若要做80C51或80C196的实验，将POD51/96仿真板插在实验仪上，POD51/96仿真板如下图：
在POD51/96仿真板上有两个跳线器，其中跳线器S1用于CPU 种类的选择 选择8051 对8051单片机进行仿真实验。
选择80C196对80C196单片机进行仿真实验。
另一个跳线器接80C51 的EA 脚，用于选择80C51的程序在内部还是外部，一般情况下接地，程序在CPU 外部。
本仿真板上有两个CPU 插座，一个为8051，一个为80C196KC 。仿真哪一种CPU ，就插哪一种CPU 芯片，两种CPU 芯片不能同时插。所插CPU 的种类应和跳线器的选择相同。
2．若要做8088/86的实验，将POD8086仿真板插在实验仪上，POD8086仿真板如图： POD8086仿真板上已包括8088/86常用的 实验器件，有8251串行通信芯片，8253 定时器芯片，8259外部中断芯片。并有这 些实验所需的信号接线座。
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§2.2 伟福实验系统的支持软件
1、板上单片机仿真部分（使用WAVE 集成调试软件）
l 具有编辑、汇编、编译、调试和软件模拟等功能，所有操作均可通过窗口和菜
单的选择来完成。方便用户编写和调试软件、直观反映程序运行情况，提高软件开发效率。
l 支持汇编语言，C ，PLM 高级语言源程序调试 l 可观察数组，记录等各种复杂变量
l 可脱开实验系统单独进行软件模拟，这种方式尤其适用于软件实验 2、在没有系统机的WAVE 集成调试环境时，若使用板上单片机仿真，请参见 “第三章 板上仿真器使用方法”
伟福 Lab2000P 单片机仿真实验系统 板上仿真器使用
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第三章 板上仿真器使用方法
在无系统机的情况下，可以用实验仪上的键盘和LED 显示器作为监控来进行仿真。若想做8051或80C196的实验，插上POD51/96仿真板，用跳线器S1选择8051 或者 80196，并将 CPU 插入芯片插座，（两种CPU 芯片不能同时插）。开启电源，在 LED 上出现 CPU 的型号 ，如 8051，或 8096。若要做8088/86实验，就要插上了8088仿真板，LED 显示的是‘8088’ 。表示系统已经可以开始工作了。
采用这种工作方式时，仿真仪上的键盘和LED 显示器既可作为监控系统用,也可以作为用户资源.当仿真仪未运行时，键盘和LED 属于系统监控，用户用以输入程序，单步等，一旦运行时，显示器都作为用户资源。无系统机时，应先用汇编语言写好程序，用人工方法或者利用ＰＣ机把汇编语言翻成机器码，再用实验仪上的键盘将机器码输入，然后用Trace 键，Here 键，Step 键进行调试，用Exec 键使程序运行。
3.1.2 键盘使用说明
伟福 Lab2000P 单片机仿真实验系统 板上仿真器使用
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本实验仪共有 6 位LED 发光数码管, 左边4位为地址位，右边2位为数据位。当地址位4位数均有数值时，表示地址是程序存储器的地址或数据存储器的地址。当地址数码管只有2位时（右边2位发光，左边2位暗），表示内部寄存器地址。当地址数码管只有3位时（最左面1位暗，第2位显示“0”，第3和4位是数字），表示是内部特殊寄存器（SFR ）的地址。最右边的两位是数据位，它表示的是左边显示的地址单元中的数据。
面板上共有24个小键盘，为了介绍和使用时查找方便，约定用方括号表示按键，例如，[RST]表示面板上的“RST ”键。
3.1.3 [ RST ]键 [整机复位键]
整机复位键，复位后数码管的地址位显示“8051”字样(对于 MCS196 系列, 显示‘8096’，如果是8088仿真板则显示‘8088’)，表示复位操作完成。复位后程序存储器和外部数据存储器中的内容不变，程序指针回到 0000处(8096系列为2080H 、对于8088仿真板，初始地址为1000H)。CPU 内部寄存器复位后为单片机复位操作规定的值，即有的寄存器的数据不变, 有的寄存器中的数据被复位。
3.1.4 [ 0..F ]键 [数字输入键]
数字键，用于输入16进制数。仿真器中的数据和地址均是用16进制表示。
3.1.5 [ MON ]键 [监控键]
表示某些操作已结束，某些操作的所有步骤完成后，按MON 键表示操作结束。 3.1.6 [ Trace ]键 [跟踪执行键]
在调试程序时先按[ MON ]键，最左侧一只LED 数码管出现“P ”字符，这时[ Trace ]档起作用，每按一次[ Trace ]便执行一条用户编写的单片机指令，如果遇到“CALL ”这类调用命令时，跟踪到调用内部。执行一条指令，可逐条检查用户程序的执行情况。
3.1.7 [ Step ]键 [单步执行键]
用户调试程序时每按一次[ Step ]键，执行一条命令。但是，当执行到调用语句时，按一次[ Step ]键将执行调用所含的所有语句，[ Step ]与[ Trace ]不同的是，[ Trace ]遇到调用语句将进入调用语句内部仍然一步一步地执行。
3.1.8 [ Last ]键 [ 地址减1键] 它有2个作用：
1. 触发显示寄存器和存储器中的数据
2. 地址减1
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? 触发显示寄存器和存储器中的数据
刚在地址位上输入了寄存器或和存储器中的地址时，数据显示数码管是暗的未发光，此时，第一次按[ Last ]键，数据显示数码管开始显示数据。
地址减1操作
当在仿真器上输入地址后，在第二次以及之后的各次按键时，每按一次[ Last ]键，地址值自动减1，地址值所对应的数据同时更换。
3.1.9 [ Next ]键 [ 地址加1键] 它有2个作用：
1. 触发显示寄存器和存储器中的数据
2. 地址加1
触发显示寄存器和存储器中的数据
刚在地址位上输入了寄存器或和存储器中的地址时，数据显示数码管是暗的未发光，此时，第一次按[ Next ]键后，数据显示数码管开始显示数据。 地址加1操作
当在仿真器上输入地址后，在第二次以及之后的各次按键时，每按一次[ Next ]键，地址值自动加1，地址值所对应的数据同时更换。
3.1.10 [ Here ]键 [断点运行键]
设置中断程序运行的地址，使程序执行到中断地址处停止执行，在中断地址处等待新的操作命令（如RUN 、STEP 、TRACE 等）。设置中断点时有两种情况：
1.程序从0000地址(80C196起始地址为2080H,8088/86的起始为1000H)执行到中断点 ①.按[ RST ]复位，再[ MON ]键，数码管显示“P ”。 ②.输入4位地址。 ③.按[Here]
按Here 后，程序自动执行到中断点，此时显示中断点的地址和A 寄存器中的内容。按Here 键一是确定中断地址，同时启动了程序，并使程序执行到中断点停下来等待用户的命令。 2．先使程序执行到某处，再设置中断点
①．先用单步（Step ）、跟踪（Trace ）、中断等运行方式使程序执行的某处停止。 ②．按“MON ”键，使仿真器地址数码管显示“P ”。 ③．输入中断的地址值 ④．按“Here ”键
⑤．程序自动从设置前的停止处执行到所设的中断地址处。
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? 3.1.11 [Exec]键 ［全速执行键］
用仿真器调试程序时，设置好执行的初始地址后，按［Exec ］可自动执行程序。
3.2 脱机仿真
下面根据仿真时的各类需要，逐一介绍有关的操作方法。
3.2.1 将汇编源程序转换为机器码
在仿真工作之前，应把汇编源程序转换为机器码。可用人工查手册的方法逐条翻译成机器码，在翻译成机器码的同时还要为各条机器码安排地址。也可用计算机自动汇编并生成列表文件，列表文件是指同时含有源程序、机器码和机器码地址的文件。用计算机生成机器码可避免人工翻译造成的人为错误，汇编的效率也远高于人工翻译。
3.2.2 输入程序的机器码
3.2.2.1 由计算机输入程序机器码
为了节省输入机器码的时间，可先由计算机向仿真器输入机器码，然后再脱离计算机独自仿真。用计算机输入程序时先启动仿真软件，调入用户的汇编源文件，选择仿真模式，执行汇编命令，汇编结束后机器码自动装入仿真器中。然后，关断计算机和仿真器的电源，拔出RS232接口插头。
3.2.2.2 人工输入程序机器码
如果没有计算机时，则用人工方法输入。人工输入的方法是： ⑴．按［RST ］键，整机复位。
⑵．按［MON ］键，使地址数码管出现“P ”字符。
⑶．输入4位地址码，此时地址位上显示的是输入的地址数，数据位上的数码管不亮。 ⑷. 先按［Next ］或［Last ］键，数据位上的数码管闪烁，此时，再输入2位数据。 ⑸．程序输入完毕，可依次按［RST ］、［MON ］、4位地址数、［Next ］键，检查输入的机 器码，不断地按［Next ］或［Last ］键，可依次逐个检查各个地址中的数据，数据形式是16进制。
3.2.4 执行程序
3.2.
4.1 跟踪执行程序
当需要由用户通过键盘控制，逐条执行程序，以便检查单片机内部和外部电路时，可采用跟踪执行的方式。跟踪执行时如果遇到调用指令，仿真器将使程序的指针进入被调用的程序段内部。跟踪执行键［Trace ]，以跟踪方式执行程序的操作方法是：
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? ⑴．按［RST ］键整机复位。
⑵．按［MON ］键使地址数码管出现字符“P ”。
⑶．输入程序执行的起始地址，此时，4位地址数码管显示地址值，数据数码管暗。 ⑷．按[Trace ]键，数据数码管亮，此后每按一次[Trace ]键，执行一条指令。
3.2.
4.2 单步执行程序
单步执行程序的作用与跟踪执行相仿，区别是单步执行遇到调用时，将自动连续地执行调用内部的所有指令，然后停在调用执行后的第一条指令上，可继续单步执行。单步执行键［Step ］的详细说明见第5.1.5条，以单步方式执行程序的操作方法是： ⑴．按［RST ］键整机复位。
⑵．按［MON ］键使地址数码管出现字符“P ”。
⑶．输入程序执行的起始地址，此时，4位地址数码管显示地址值，数据数码管暗。 ⑷．按［Step ］键，数据数码管亮，此后每按一次［Step ］键，执行一条指令。 3.2.4.3 全速执行程序
当需从用户指定的程序地址处开始全速运行整个程序，或全速运行到断点处时，可采用全速执行方式。
全速执行的操作方法是： ⑴．按［RST ］键，整机复位。
⑵．按［MON ］键使地址数码管出现字符“P ”。
⑶．输入程序执行的起始地址，此时，4位地址数码管显示地址值，数据数码管暗。 ⑷．如果需要设置断点，可按上面介绍的[Here]命令。
⑸. 按［Exec ］键，全速执行。程序运行时地址数码管数据数码管均暗。 (6).按[RST] 中断运行。
3.2.
4.4 检查执行结果
当运用上述的各种执行方式运行程序时，需要及时地了解程序执行的结果，而运行结果很大程度上是由单片机内部各个部分的当前值来反映的。仿真器提供了查看单片机（由仿真器模仿）内部各个部分情况的功能，检查执行结果的主要任务就是查看单片机内部的情况。
检查单片机内部各个寄存器、累加器、接口电路的方法在下面讲述。 检查和修改单片机内部寄存器数据
在调试过程中，如果需要查看当前状态下内部寄存器的情况，可按下列步骤进行： ⑴．查出单片机内部寄存器地址码。如 R1 地址为 01H 。
⑵．根据内部寄存器地址码输入2位地址码，此时地址数码管的右2位显示地址数,左2位暗。
⑶．按［Next ］或［Last ］键，使数码位出现内部寄存器中的数值。
伟福 Lab2000P 单片机仿真实验系统 板上仿真器使用
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? ⑷．如果要查看相邻地址的寄存器的内容，可继续按［Next ］或［Last ］键。 ⑸．如果要修改内部寄存器中的内容，可按数字键［0］…［F ］。
A 检查和修改8051单片机内部专用寄存器（SFR ）数据
在调试过程中，如果需要查看当前状态下单片机内部专用寄存器（SFR ）的情况，可按下列步骤进行：
⑴．查出单片机内部专用寄存器（SFR ）地址码。如 ACC 地址为 E0H 。
⑵．仿真器规定专用寄存器地址要用3位数表示，专用寄存器的地址是2位，需先输入一个先导“0”，再输入2位专用寄存器地址码。地址输入后，此时地址数码管的右3位显示地址数，最左1位暗。
⑶．按［Next ］或［Last ］键，使数码位出现专用寄存器中的数值。
⑷．如果要查看相邻地址的专用寄存器的内容，可继续按［Next ］或［Last ］键。 ⑸．如果要修改专用寄存器中的内容，可按数字键［0］…［F ］。
注意：在查看专用寄存器时，不可按［RST ］键，因为按此键后各个专用寄存器中的内容将被复位。
检查和修改单片机程序存储器和外部数据存储器 ⑴．按［MON ］键，地址数码管出现“P ”字样。
⑵．输入4位地址，此时4位地址数码管亮，2位数据数码管暗。
⑶．按［Next]或[Last]键，2位数据数码管亮，显示的即为4位地址单元中的机器码值， 如要修改则可按[0]…[F]键。
⑷．再按［Next]或[Last]键可查看相邻的地址中的机器码值。
B 检查和修改80C196单片机内部专用寄存器（SFR ）数据
因为80C196地址是统一编码的，所以检查和修改单片机内部寄存器数据与修改程序区数据是一样的：
在调试过程中，如果需要查看当前状态下一些内部寄存器或RAM 的情况，可按下列步骤进行：
⑴．查出单片机该寄存器地址码。如 int_mask 地址为 0008H 。
⑵．根据内部寄存器地址码输入4位地址码，此时地址数码管的右2位显示地址数,左2位暗。
⑶．按［Next ］或［Last ］键，使数码位出现内部寄存器中的数值。 ⑷．如果要查看相邻地址的寄存器的内容，可继续按［Next ］或［Last ］键。 ⑸．如果要修改内部寄存器中的内容，可按数字键［0］…［F ］。
使用Keil调试环境和伟福V系列仿真器进行硬件仿真
伟福V5仿真器在Keil uVision3/ uVision4调试环境下使用指南 第一步：准备 使用前，必须先确认已经安装Keil C51调试环境（这里仅以安装MCS51系列驱动为例，其余驱动需要预先安装相应软件），建议将keil安装在默认路径c:\keil目录下。 第二步：安装V5仿真器在Keil下的驱动 1.从https://www.360docs.net/doc/b79394848.html,/download/Software/DLL_Inst.rar下载“伟福V系列仿真器嵌入keil驱动”安装程序，执行DLL_INST.exe,打开如图界面。 2．在上述界面中，选择“安装keil C51 驱动程序”，然后确认Keil路径，如不正确浏览到keil的安装路径，点击“安装”，安装成功后，将出现以下界面：
第三步：调试模式设置 在Keil 中打开项目，选择Project\Options for Target 'XXX'或点击如下图所示的图标： 出现如下的项目设置对话框：
如上图所示，切换到“Debug”选项卡，将默认的Use Simulator（使用软件模拟器）切换到Use...“XXX”，选择“伟福V系列仿真器”（若为uVision4版本显示位WAVE V series MCS51 Driver），然后将以下的两项都选中：Load Application at Startup，Run to main， 然后点击Settings，进入仿真器设置对话框，根据实际使用的仿真器，选择相应的仿真器和仿真头型号，如下图所示： 然后进入“仿真头设置”，如下图所示：
设置好以后两次确定，即完成了仿真器的设置，回到keil的Debug选项卡，再次确定完成项目设置。
串级控制系统研究 仿真
本科学生毕业论文 2011年5月20日 论文题目： 串级控制系统研究学院： 电子工程学院年级： 2007级专业： 自动化姓名： 陈曦学号： 20075199指导教师： 赵建华
摘要 随着现代工业生产过程向着大型、连续和强化方向发展，对控制系统的控制品质提出了日益增长的要求。在这种情况下，简单的单回路控制已经难以满足一些复杂的控制要求。串级控制系统是过程控制中的一种多回路控制系统，是为了提高单回路控制系统的控制效果而提出来的一种控制方案。串级控制系统把两个单回路控制系统以一定的结构形式串联在一起，它不仅具有单回路控制系统的全部功能，而且还具有许多单回路控制系统所没有的优点。串级控制系统采用了两个调节器，因此它的调节器的参数整定更复杂一些。 本论文论述了一个液位——流量串级控制系统的设计方法和步骤，介绍了它的参数整定方法。在此过程中，介绍了对液位和流量进行检测和转换的常用元件，应用阶跃响应曲线推导了广义对象的传递函数，简单地论述了串级控制系统的优点，讨论了它对控制效果的改善作用，并使用仿真软件对该系统进行了仿真。 关键词 串级控制系统；液位；流量；仿真
Abstract Along with the modern industry production process to large-scale,continuously is developing with the strengthened direction,proposed to the control system control quality day by day grows request.In this kind of situation,the simple single return route control already with difficulty satisfied some complex control requests.The cascade control system is in the process control more than one kind of return routes control system,is for enhance one kind of control plan which the single return route control system the control effect proposes.The cascade control system two single return routes control system by the certain structural style connects in together,it not only has the single return route control system the complete function,moreover also has many single return routes control system no merit.The cascade control system has used two regulators,therefore it is more complex to set its regulator parameter. The present paper elaborated a fluid position—current capacity cascade control system design method and the step,introduced its parameter set method.In this process,introduced carries on the examination and the transformation commonly used part to the fluid position and the current capacity,has inferred the generalized object transfer function using the step leap response curve,simply elaborated the cascade control system merit,discussed it to control the effect the improvement function,and use simulation software has carried on the simulation to this system. Key words Cascade control system;fluid position;current capacity;simulation
系统仿真综合实验指导书(2011.6)
系统仿真综合实验指导书 电气与自动化工程学院 自动化系 2011年6月
前言 电气与自动化工程学院为自动化专业本科生开设了控制系统仿真课程，为了使学生深入掌握MATLAB语言基本程序设计方法，运用MATLAB语言进行控制系统仿真和综合设计，同时开设了控制系统仿真综合实验，30学时。为了配合实验教学，我们编写了综合实验指导书，主要参考控制系统仿真课程的教材《自动控制系统计算机仿真》、《控制系统数字仿真与CAD》、《反馈控制系统设计与分析——MATLAB语言应用》及《基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用》。
实验一MATLAB基本操作 实验目的 1．熟悉MATLAB实验环境，练习MATLAB命令、m文件、Simulink的基本操作。 2．利用MATLAB编写程序进行矩阵运算、图形绘制、数据处理等。 3．利用Simulink建立系统的数学模型并仿真求解。 实验原理 MATLAB环境是一种为数值计算、数据分析和图形显示服务的交互式的环境。MATLAB有3种窗口，即：命令窗口（The Command Window）、m-文件编辑窗口（The Edit Window）和图形窗口（The Figure Window），而Simulink另外又有Simulink模型编辑窗口。 1．命令窗口（The Command Window） 当MATLAB启动后，出现的最大的窗口就是命令窗口。用户可以在提示符“>>”后面输入交互的命令，这些命令就立即被执行。 在MATLAB中，一连串命令可以放置在一个文件中，不必把它们直接在命令窗口内输入。在命令窗口中输入该文件名，这一连串命令就被执行了。因为这样的文件都是以“.m”为后缀，所以称为m-文件。 2．m-文件编辑窗口（The Edit Window） 我们可以用m-文件编辑窗口来产生新的m-文件，或者编辑已经存在的m-文件。在MATLAB 主界面上选择菜单“File/New/M-file”就打开了一个新的m-文件编辑窗口；选择菜单“File/Open”就可以打开一个已经存在的m-文件，并且可以在这个窗口中编辑这个m-文件。 3．图形窗口（The Figure Window） 图形窗口用来显示MATLAB程序产生的图形。图形可以是2维的、3维的数据图形，也可以是照片等。 MATLAB中矩阵运算、绘图、数据处理等内容参见教材《自动控制系统计算机仿真》的相关章节。 Simulink是MATLAB的一个部件，它为MATLAB用户提供了一种有效的对反馈控制系统进行建模、仿真和分析的方式。 有两种方式启动Simulink:
控制系统仿真与CAD 实验报告
《控制系统仿真与CAD》 实验课程报告
一、实验教学目标与基本要求 上机实验是本课程重要的实践教学环节。实验的目的不仅仅是验证理论知识，更重要的是通过上机加强学生的实验手段与实践技能，掌握应用 MATLAB/Simulink 求解控制问题的方法，培养学生分析问题、解决问题、应用知识的能力和创新精神，全面提高学生的综合素质。 通过对MATLAB/Simulink进行求解，基本掌握常见控制问题的求解方法与命令调用，更深入地认识和了解MATLAB语言的强大的计算功能与其在控制领域的应用优势。 上机实验最终以书面报告的形式提交，作为期末成绩的考核内容。 二、题目及解答 第一部分：MATLAB 必备基础知识、控制系统模型与转换、线性控制系统的计算机辅助分析 1. >>f=inline('[-x(2)-x(3);x(1)+a*x(2);b+(x(1)-c)*x(3)]','t','x','flag','a','b','c');[t,x]=ode45( f,[0,100],[0;0;0],[],0.2,0.2,5.7);plot3(x(:,1),x(:,2),x(:,3)),grid,figure,plot(x(:,1),x(:,2)), grid
2. >>y=@(x)x(1)^2-2*x(1)+x(2);ff=optimset;https://www.360docs.net/doc/b79394848.html,rgeScale='off';ff.TolFun=1e-30;ff.Tol X=1e-15;ff.TolCon=1e-20;x0=[1;1;1];xm=[0;0;0];xM=[];A=[];B=[];Aeq=[];Beq=[];[ x,f,c,d]=fmincon(y,x0,A,B,Aeq,Beq,xm,xM,@wzhfc1,ff) Warning: Options LargeScale = 'off' and Algorithm = 'trust-region-reflective' conflict. Ignoring Algorithm and running active-set algorithm. To run trust-region-reflective, set LargeScale = 'on'. To run active-set without this warning, use Algorithm = 'active-set'. > In fmincon at 456 Local minimum possible. Constraints satisfied. fmincon stopped because the size of the current search direction is less than twice the selected value of the step size tolerance and constraints are satisfied to within the selected value of the constraint tolerance.
实验四 串级控制系统
实验四 加热炉温度串级控制系统 （实验地点：程控实验室，崇实楼407） 一、实验目的 1、熟悉串级控制系统的结构与特点。 2、掌握串级控制系统临界比例度参数整定方法。 3、研究一次、二次阶跃扰动对系统被控量的影响。 二、实验设备 1、MATLAB 软件， 2、PC 机 三、实验原理 工业加热炉温度串级控制系统如图4-1所示，以加热炉出口温度为主控参数，以炉膛温度为副参数构成串级控制系统。 图4-1 加热炉温度串级控制系统工艺流程图 图4-1中，主、副对象，即加热炉出口温度和炉膛温度特性传递函数分别为 主对象：;)130)(130()(18001++=-s s e s G s 副对象：2 1802)1)(110()(++=-s s e s G s 主控制器的传递函数为PI 或PID ，副控制器的传递函数为P 。对PI 控制器有 221111)(),/(, 1 11)(c c I c I I c I c c K s G T K K s K K s T K s G ==+=???? ? ?+= 采用串级控制设计主、副PID 控制器参数，并给出整定后系统的阶跃响应曲线和阶跃扰动响应曲线，说明不同控制方案控制效果的区别。 四、实验过程 串级控制系统的设计需要反复调整调节器参数进行实验，利用MATLAB 中的Simulink 进行仿真，可以方便、快捷地确定出调节器的参数。 1．建立加热炉温度串级控制系统的Simulink 模型 （图4-2） 在MATLAB 环境中建立Simulink 模型如下：)(01s G 为主被控对象，)(02s G 为副被控对象，Step 为系统的输入，c 为系统的输出，q1为一次阶跃扰动，q2为二次阶跃扰动，可以用示波器观察输出波形。PID1为主控制器，双击PID 控制器可设置参数：（PID 模块在
系统仿真实验报告
中南大学系统仿真实验报告 指导老师胡杨 实验者 学号 专业班级 实验日期 2014.6.4 学院信息科学与工程学院
目录 实验一MATLAB中矩阵与多项式的基本运算 (3) 实验二MATLAB绘图命令 (7) 实验三MATLAB程序设计 (9) 实验四MATLAB的符号计算与SIMULINK的使用 (13) 实验五MATLAB在控制系统分析中的应用 (17) 实验六连续系统数字仿真的基本算法 (30)
实验一MATLAB中矩阵与多项式的基本运算 一、实验任务 1．了解MATLAB命令窗口和程序文件的调用。 2．熟悉如下MATLAB的基本运算： ①矩阵的产生、数据的输入、相关元素的显示； ②矩阵的加法、乘法、左除、右除； ③特殊矩阵：单位矩阵、“1”矩阵、“0”矩阵、对角阵、随机矩阵的产生和运算； ④多项式的运算：多项式求根、多项式之间的乘除。 二、基本命令训练 1．eye(m) m=3; eye(m) ans = 1 0 0 0 1 0 0 0 1 2．ones(n)、ones(m,n) n=1;m=2; ones(n) ones(m,n) ans = 1 ans = 1 1
3．zeros(m,n) m=1,n=2; zeros(m,n) m = 1 ans = 0 0 4．rand(m,n) m=1;n=2; rand(m,n) ans = 0.8147 0.9058 5．diag(v) v=[1 2 3]; diag(v) ans = 1 0 0 0 2 0 0 0 3 6．A\B 、A/B、inv(A)*B 、B*inv(A) A=[1 2;3 4];B=[5 6;7 8]; a=A\B b=A/B c=inv(A)*B d=B*inv(A) a = -3 -4 4 5 b = 3.0000 -2.0000 2.0000 -1.0000
《控制系统计算机仿真》实验指导书
实验一 Matlab使用方法和程序设计 一、实验目的 1、掌握Matlab软件使用的基本方法； 2、熟悉Matlab的数据表示、基本运算和程序控制语句 3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制 4、熟悉Matlab程序设计的基本方法 二、实验内容 1、帮助命令 使用help命令，查找sqrt（开方）函数的使用方法； 2、矩阵运算 （1）矩阵的乘法 已知A=[1 2;3 4]; B=[5 5;7 8]; 求A^2*B （2）矩阵除法 已知A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; B=[1 0 0;0 2 0;0 0 3]; A\B,A/B （3）矩阵的转置及共轭转置 已知A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i]; 求A.', A' （4）使用冒号选出指定元素 已知：A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; 求A中第3列前2个元素；A中所有列第2，3行的元素； （5）方括号[] 用magic函数生成一个4阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列 3、多项式 （1）求多项式p(x) = x3 - 2x - 4的根 （2）已知A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ， 求矩阵A的特征多项式; 求特征多项式中未知数为20时的值； 4、基本绘图命令 （1）绘制余弦曲线y=cos(t)，t∈[0，2π] （2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)，t∈[0，2π] 5、基本绘图控制 绘制[0，4π]区间上的x1=10sint曲线，并要求： （1）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号； （2）坐标轴控制：显示范围、刻度线、比例、网络线 （3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本； 6、基本程序设计 （1）编写命令文件：计算1+2+?+n<2000时的最大n值； （2）编写函数文件：分别用for和while循环结构编写程序，求2的0到n次幂的和。 三、预习要求 利用所学知识，编写实验内容中2到6的相应程序，并写在预习报告上。
过程控制系统仿真实验指导
过程控制系统Matlab/Simulink 仿真实验 实验一 过程控制系统建模 ............................................................................................................. 1 实验二 PID 控制 ............................................................................................................................. 2 实验三 串级控制 ............................................................................................................................. 6 实验四 比值控制 ........................................................................................................................... 13 实验五 解耦控制系统 . (19) 实验一 过程控制系统建模 指导内容：（略） 作业题目一： 常见的工业过程动态特性的类型有哪几种？通常的模型都有哪些？在Simulink 中建立相应模型，并求单位阶跃响应曲线。 作业题目二： 某二阶系统的模型为2 () 22 2n G s s s n n ?ζ??= ++，二阶系统的性能主要取决于ζ，n ?两个参数。试利用Simulink 仿真两个参数的变化对二阶系统输出响应的影响，加深对二阶 系统的理解，分别进行下列仿真： （1）2n ?=不变时，ζ分别为0.1, 0.8, 1.0, 2.0时的单位阶跃响应曲线； （2）0.8ζ=不变时，n ?分别为2, 5, 8, 10时的单位阶跃响应曲线。
单片机实验-伟福仿真指导书
第一章认识51系列单片机存储空间 计算机的应用是一个系统，这个系统应由两部分组成――硬件和软件。硬件是指具体的元器件、电路等，软件则是指程序和数据。如果説硬件是计算机应用系统的基础的话，那么软件则是计算机应用系统的灵魂。计算机原理告诉我们程序和数据是被“装载”在计算机存储器中的，从某种意义上讲，认识一个计算机的存储器系统是开发软件所必须的。 为了全面认识51系列单片机的存储空间，本章列出四个实训单元。在进行完本章列出的四个实训单元后，要求读者应全面了解51系列单片机的程序存储器（ROM）、片内随机存储器（片内RAM）和片外随机存储器（片外RAM）空间的范围、用途和使用方法等。 1.1认识51系列单片机的程序存储器（ROM） 第一部分教学要求 一、目的要求 1.认识51系列单片机的程序存储器（ROM）的空间范围； 2.认识汇编指令编码在ROM中存储形式； 3.掌握指令编码和指令编码所在地址的概念； 4.了解51系列单片机的程序存储器（ROM）固定地址的用途。 二、实训平台 1.PC机，台/人； 2.伟福V 3.2版仿真软件或其它51系列单片机仿真软件 四、成绩评定 （注：成绩评定等级：优良、及格、不及格） 第二部分教学内容 一、预备知识 1.ROM存储器 ROM(Real Only Memory)即只读存储器之意，其特点是在计算机正常运行的情况下CPU对ROM 存储器只能进行读操作且断电后信息不会丢失，通常用来存储固定不变的程序和数据，如引导程序、
基本输入输出系统程序等。ROM按其性能可分为以下几类： (1)掩模工艺ROM 它是由芯片制造厂根据ROM要求存储的信息，制造成固定的半导体掩模版生产的。一旦制出成品后，其存储的信息只能读出，不能改变。这种ROM适用于存储固定不变的程序和数据，批量生产时，成本较低。 (2)可一次编程PROM 允许用户对ROM进行一次编程。 (3)可擦除的EPROM 允许用户对ROM进行多次编程，即可擦除。按擦除的方法不同，可分为紫外线擦除的可擦除可编程序只读存储器EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)和电擦除的电可擦除编程序只读存储器EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)。 (4)Flash存储器 Flash存储器是在20世纪80年代末逐渐发展起来的一种新型不挥发性半导体存储器，它结合了以往EPROM结构简单、密度高和EEPROM在系统的电可擦除性的一些优点，实现了高密度、低成本和高可靠性。Flash存储器和传统存储器的最大区别在于它是按块(Sector)擦除，按位编程，从而实现了快闪擦除的高速度。目前它广泛应用于PCBIOS、数字蜂窝电话、汽车领域和微控制器等许多领域。 EPROM、EEPROM、Flash存储器需通过专用的编程器将程序和数据写入其中。 2.51系列单片机ROM空间 由于5l系列单片机的程序计数器PC是16位的，所以能寻址64KB的程序存储器地址范围。允许用户程序调用或转向64KB的任何存储单元。在5l系列单片机中根据不同的型号，其程序存储器的形式也有所不同。例如：8051单片机在芯片内部设置了4 KB掩模版的ROM， 8751单片机在芯片内部设置了4 KB的EPROM，89C52单片机在芯片内部设置了8 KB的Flash存储器,而8031单片机在芯片内部没有设置程序存储器，需要在单片机外部配置EPROM。 51系列单片机的EA引脚为访问内部或外部程序存储器的选择端。接高电平时，CPU将首先访问内部存储器，当指令地址超过内部存储器的最大地址时，自动转向片外ROM去取指令。当EA引脚接低电平时(接地)，CPU只能访问外部程序存储器。对于8031单片机，由于其内部无程序存储器，故只能采用这种接法。 51系列单片机程序存储器的地址从0000H开始编址。程序存储器低端的一些地址被固定地用作特定程序的入口地址： 0000H 0000H：单片机复位后的程序入口地址； 0001H 0003H：外部中断0的中断服务程序入口地址； 000BH：定时器0的中断服务程序入口地址； : : 0013H：外部中断l的中断服务程序入口地址； : : 001BH：定时器1的中断服务程序入口地址； 0023H：串行端口的中断服务程序入口地址； 002BH：定时器2的中断服务程序入口地址。 FFFFH 图 1.1 ROM空间示意编程时，通常在这些入口地址开始的2、3个单元中，放入一条转移指令，以使相应的服务与实际分配的程序存储器区域中的程序段相对应(仅在中断服务程序较短时，才可以将中断服务程序直接放在相应的入口地址开始的几个单元中)。 3.源程序汇编与程序定位伪指令 将汇编语言源程序转换为计算机能执行的机器码形式的目标程序的过程叫汇编。汇编常用的方法有两种：一是手工汇编，二是利用计算机汇编。
串级控制系统整定实验报告
学院 过程控制系统实验报告书 实验名称串级控制系统整定 专业自动化专业 班级 指导教师 姓名 学号 实验日期
串级控制系统整定 一、实验目的 (1)掌握动态模型的创建方法.。 (2)掌握串级控制系统整定方法。 (3)了解控制系统的特点。 （4）了解串联控制系统的特点。 二、实验器材 计算机一台，MATLAB软件 三、实验原理 .串级控制系统：就是由两个调节器串联在一起，控制一个执 行阀，实现定值控制的控制系统。 .串级控制系统的通用方框图： .串级控制系统特点：（1）改善了被控过程的动态特性。 （2）提高了系统的工作频率。 （3）具有较强的抗扰动能力。 （4）具有一定的自适应能力。 .两步整定法
（1）工况稳定时，闭合主回路，主、副调节器都在纯比例作用的条件下，主调节器的比例度置于100%，用单回路控制系统的衰减曲线法整定，求取副调节器的比例度s δ和操作周期s T 。 （2）将副调节器的比例度置于所求得的数值上，把副回路作为主回路中的一个环节，用同样方法整定主回路，求取主调节器的比例度和操作周期。 四、实验步骤 （1）启动计算机，运行MATLAB 应用程序。 （2）在MATLAB 命令窗口输入Smulink,启动Simulink 。 （3）在Simulink 库浏览窗口中，单击工具栏中的新建窗口快捷按钮或在Simulink 库窗口中选择菜单命令File New Modeel,打开一个标题为“Untitled ”的空白模型编辑窗口。 （4）设被控对象的传递函数为： 24 21 (110)(120)s s ?++，要求被调量始 终维持在设定值。设计一个串级控制系统，并且要求控制系统的衰减率为75%，静态误差为零。用MATLAB 创建仿真模型。 （5）按两步整定法整定调节器参数。 （6）按步骤（5）的结果设置调节器参数，启动仿真，通过示波器模块观测并记录系统输出的变化曲线。 （7）施加内扰，观测系统运行情况。 . 衰减曲线法整定参数计算表：
控制系统仿真实验报告
哈尔滨理工大学实验报告 控制系统仿真 专业：自动化12-1 学号：1230130101 姓名：
一．分析系统性能 课程名称控制系统仿真实验名称分析系统性能时间8.29 地点3# 姓名蔡庆刚学号1230130101 班级自动化12-1 一．实验目的及内容： 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程； 2. 熟悉闭环系统稳定性的判断方法； 3. 熟悉闭环系统阶跃响应性能指标的求取。 二．实验用设备仪器及材料： PC, Matlab 软件平台 三、实验步骤 1. 编写MATLAB程序代码； 2. 在MATLAT中输入程序代码，运行程序； 3.分析结果。 四．实验结果分析： 1.程序截图
得到阶跃响应曲线 得到响应指标截图如下
2.求取零极点程序截图 得到零极点分布图 3.分析系统稳定性 根据稳定的充分必要条件判别线性系统的稳定性最简单的方法是求出系统所有极点,并观察是否含有实部大于0的极点，如果有系统不稳定。有零极点分布图可知系统稳定。
二．单容过程的阶跃响应 一、实验目的 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程 2. 了解自衡单容过程的阶跃响应过程 3. 得出自衡单容过程的单位阶跃响应曲线 二、实验内容 已知两个单容过程的模型分别为 1 () 0.5 G s s =和5 1 () 51 s G s e s - = + ，试在 Simulink中建立模型，并求单位阶跃响应曲线。 三、实验步骤 1. 在Simulink中建立模型，得出实验原理图。 2. 运行模型后，双击Scope，得到的单位阶跃响应曲线。 四、实验结果 1．建立系统Simulink仿真模型图，其仿真模型为
第一章系统仿真的基本概念与方法
第一章控制系统及仿真概述 控制系统的计算机仿真是一门涉及到控制理论、计算数学与计算机技术的综合性新型学科。这门学科的产生及发展差不多是与计算机的发明及发展同步进行的。它包含控制系统分析、综合、设计、检验等多方面的计算机处理。计算机仿真基于计算机的高速而精确的运算，以实现各种功能。 第一节控制系统仿真的基本概念 1．系统： 系统是物质世界中相互制约又相互联系着的、以期实现某种目的的一个运动整体，这个整体叫做系统。 “系统”是一个很大的概念，通常研究的系统有工程系统和非工程系统。 工程系统有：电力拖动自动控制系统、机械系统、水力、冶金、化工、热力学系统等。 非工程系统：宇宙、自然界、人类社会、经济系统、交通系统、管理系统、生态系统、人口系统等。 2．模型： 模型是对所要研究的系统在某些特定方面的抽象。通过模型对原型系统进行研究，将具有更深刻、更集中的特点。 模型分为物理模型和数学模型两种。数学模型可分为机理模型、统计模型与混合模型。 3．系统仿真： 系统仿真，就是通过对系统模型的实验，研究一个存在的或设计中的系统。更多的情况是指以系统数学模型为基础，以计算机为工具对系统进行实验研究的一种方法。 要对系统进行研究，首先要建立系统的数学模型。对于一个简单的数学模型，可以采用分析法或数学解析法进行研究，但对于复杂的系统，则需要借助于仿真的方法来研究。 那么，什么是系统仿真呢？顾名思义，系统仿真就是模仿真实的事物，也就是用一个模型（包括物理模型和数学模型）来模仿真实的系统，对其进行实验研究。用物理模型来进行仿真一般称为物理仿真，它主要是应用几何相似及环境条件相似来进行。而由数学模型在计算机上进行实验研究的仿真一般则称为数字仿真。我们这里讲的是后一种仿真。 数字仿真是指把系统的数学模型转化为仿真模型，并编成程序在计算机上投入运行、实验的全过程。通常把在计算机上进行的仿真实验称为数字仿真，又称计算机仿真。
控制系统仿真实验报告1
昆明理工大学电力工程学院学生实验报告 实验课程名称：控制系统仿真实验 开课实验室：年月日
实验一 电路的建模与仿真 一、实验目的 1、了解KCL 、KVL 原理； 2、掌握建立矩阵并编写M 文件； 3、调试M 文件，验证KCL 、KVL ； 4、掌握用simulink 模块搭建电路并且进行仿真。 二、实验内容 电路如图1所示，该电路是一个分压电路，已知13R =Ω，27R =Ω，20S V V =。试求恒压源的电流I 和电压1V 、2V 。 I V S V 1 V 2 图1 三、列写电路方程 （1）用欧姆定律求出电流和电压 （2）通过KCL 和KVL 求解电流和电压
四、编写M文件进行电路求解（1）M文件源程序 （2）M文件求解结果 五、用simulink进行仿真建模（1）给出simulink下的电路建模图（2）给出simulink仿真的波形和数值
六、结果比较与分析
实验二数值算法编程实现 一、实验目的 掌握各种计算方法的基本原理，在计算机上利用MATLAB完成算法程序的编写拉格朗日插值算法程序，利用编写的算法程序进行实例的运算。 二、实验说明 1．给出拉格朗日插值法计算数据表； 2．利用拉格朗日插值公式，编写编程算法流程，画出程序框图，作为下述编程的依据； 3．根据MATLAB软件特点和算法流程框图，利用MATLAB软件进行上机编程； 4．调试和完善MATLAB程序； 5．由编写的程序根据实验要求得到实验计算的结果。 三、实验原始数据 上机编写拉格朗日插值算法的程序，并以下面给出的函数表为数据基础，在整个插值区间上采用拉格朗日插值法计算(0.6) f，写出程序源代码，输出计算结果： 四、拉格朗日插值算法公式及流程框图
控制系统数字仿真实验报告
控制系统数字仿真实验报告 班级：机械1304 姓名：俞文龙 学号： 0801130801
实验一数字仿真方法验证1 一、实验目的 1.掌握基于数值积分法的系统仿真、了解各仿真参数的影响； 2.掌握基于离散相似法的系统仿真、了解各仿真参数的影响； 3.熟悉MATLAB语言及应用环境。 二、实验环境 网络计算机系统（新校区机电大楼D520），MATLAB语言环境 三实验内容 （一）试将示例1的问题改为调用ode45函数求解，并比较结果。 实验程序如下； function dy = vdp(t,y) dy=[y-2*t/y]; end [t,y]=ode45('vdp',[0 1],1); plot(t,y); xlabel('t'); ylabel('y');
（二）试用四阶RK 法编程求解下列微分方程初值问题。仿真时间2s ，取步长h=0.1。 ?????=-=1 )0(2y t y dt dy 实验程序如下: clear t0=0; y0=1; h=0.1; n=2/h; y(1)=1; t(1)=0; for i=0:n-1 k1=y0-t0^2; k2=(y0+h*k1/2)-(t0+h/2)^2; k3=(y0+h*k2/2)-(t0+h/2)^2;
k4=(y0+h*k3)-(t0+h)^2; y1=y0+h*(k1+2*k2+2*k3+k4)/6; t1=t0+h; y0=y1; t0=t1; y(i+2)=y1; t(i+2)=t1; end y1 t1 figure(1) plot(t,y,'r'); xlabel('t'); ylabel('y'); （三）试求示例3分别在周期为5s的方波信号和脉冲信号下的响应，仿真时间20s，采样周期Ts=0.1。
伟福仿真器简介.
附录1 伟福仿真器简介 一. 仿真头介绍 ◆POD8X5XP 仿真头 POD8X5XP 仿真头为POD8X5X 改进型。可配E2000 系列,E6000 系列,K51 系列仿真器,用于仿真MCS51 系列及兼容单片机,可仿真CPU 种类为8031/32, 8051/52, 875X, 89C5X,89CX051, 华邦的78E5X, LG 的97C51/52/1051/2051。配有40脚DIP 封装的转接座,可选配44 脚PLCC封装的转接座.选配2051转接座可仿真20 脚DIP 封装的
89CX051CPU。当用户板功耗不大时,可以短接5V 电源输出跳线,由仿真器供电给用户板,一般情况下请不要短接此跳线。如果短接复位信号输出跳线,当用软件复位程序时,仿真头的复位脚会输出一个复位信号,以复位用户板的其它器件。注意:如果用户板有复位电 路,请不要短接此跳线。 ◆PODH8X5X / PODH591仿真头 PODH8X5X运用PHILIPS授权的HOOKS技术,用PHILIPS芯片作为仿真芯片,来仿真各类与MCS51 兼容的MCU,仿真头的原有的P87C52可仿真通用的8X5X系列芯片,可以将P87C52 换成PHILIPS的P89C51Rx+或P89C51Rx2来仿真相应的MCU,也可以换成PHILIPS 的P89C66x 用于仿真PHILIPS 的P89C66x 系列MCU。因为P89C51RD2 和P89C66X 内部带有扩展RAM,可以借用P89C51RD2 或 P89C66x 来仿真带扩展RAM 的CPU,例如Winbond的78E58B、78E516 等。 PODH8X5X 可以从外部引入仿真电源,来仿真2.7V~5.5V用户电压,当用户需要仿真低电压时,将“电源选择跳线”接成“外部电源接入”方式即可。仿真头的低电压由用户板提供。注意:当用户想仿真低电压时,仿真头上的仿真CPU必须能工作于低电压状态。(详见PODH8X5X 使用说明
自动控制原理及系统仿真课程设计
自动控制原理及系统仿 真课程设计 学号：1030620227 姓名：李斌 指导老师：胡开明 学院：机械与电子工程学院
2013年11月
目录 一、设计要求 (1) 二、设计报告的要求 (1) 三、题目及要求 (1) （一）自动控制仿真训练 (1) （二）控制方法训练 (19) （三）控制系统的设计 (23) 四、心得体会 (27) 五、参考文献 (28)
自动控制原理及系统仿真课程设计 一：设计要求： 1、 完成给定题目中，要求完成题目的仿真调试，给出仿真程序和图形。 2、 自觉按规定时间进入实验室，做到不迟到，不早退，因事要请假。严格遵守实验室各项规章制度，实验期间保持实验室安静，不得大声喧哗，不得围坐在一起谈与课程设计无关的空话，若违规，则酌情扣分。 3、 课程设计是考查动手能力的基本平台，要求独立设计操作，指导老师只检查运行结果，原则上不对中途故障进行排查。 4、 加大考查力度，每个时间段均进行考勤，计入考勤分数，按照运行的要求给出操作分数。每个人均要全程参与设计，若有1/3时间不到或没有任何运行结果，视为不合格。 二：设计报告的要求： 1.理论分析与设计 2.题目的仿真调试，包括源程序和仿真图形。 3.设计中的心得体会及建议。 三：题目及要求 一）自动控制仿真训练 1.已知两个传递函数分别为：s s x G s x G +=+= 22132)(,131)(
①在MATLAB中分别用传递函数、零极点、和状态空间法表示； MATLAB代码： num=[1] den=[3 1] G=tf(num,den) [E F]=zero(G) [A B C D]=tf2ss(num,den) num=[2] den=[3 1 0] G=tf(num,den) [E F]=zero(G) [A B C D]=tf2ss(num,den) 仿真结果： num =2 den =3 1 0 Transfer function: 2 --------- 3 s^2 + s
《MATLAB与控制系统。。仿真》实验报告
《MATLAB与控制系统仿真》 实验报告 班级： 学号： 姓名： 时间：2013 年 6 月
目录实验一MATLAB环境的熟悉与基本运算（一）实验二MATLAB环境的熟悉与基本运算（二）实验三MATLAB语言的程序设计 实验四MATLAB的图形绘制 实验五基于SIMULINK的系统仿真 实验六控制系统的频域与时域分析 实验七控制系统PID校正器设计法 实验八线性方程组求解及函数求极值
实验一MATLAB环境的熟悉与基本运算（一） 一、实验目的 1．熟悉MATLAB开发环境 2．掌握矩阵、变量、表达式的各种基本运算 二、实验基本原理 1.熟悉MATLAB环境: MATLAB桌面和命令窗口、命令历史窗口、帮助信息浏览器、工作空间浏览器、文件和搜索路径浏览器。 2.掌握MATLAB常用命令 表1 MATLAB常用命令 变量与运算符 3．1变量命名规则 3．2 MATLAB的各种常用运算符 表3 MATLAB关系运算符 表4 MATLAB逻辑运算符
| Or 逻辑或 ~ Not 逻辑非 Xor逻辑异或 符号功能说明示例符号功能说明示例 ：1:1:4;1:2:11 . ；分隔行.. ，分隔列… （）% 注释 [] 构成向量、矩阵！调用操作系统命令 {} 构成单元数组= 用于赋值 的一维、二维数组的寻访 表6 子数组访问与赋值常用的相关指令格式 三、主要仪器设备及耗材 计算机 四．实验程序及结果 1、新建一个文件夹（自己的名字命名，在机器的最后一个盘符） 2、启动MATLAB，将该文件夹添加到MATLAB路径管理器中。 3、学习使用help命令。
实验一 MCS-51仿真调试软件伟福软件模拟器使用练习
实验一 MCS-51仿真调试软件伟福软件模拟器使用练习 一、实验目的 1．学习51系列仿真调试软件伟福6000软件模拟器的使用方法。 2．练习程序的录入、修改、编译方法。 3．练习程序的调试方法。 4．对程序进行模拟仿真运行。 二、实验设备 1．PC机(WINDOWS操作系统)。 2．HF-MC01单片机实验实训系统。 3. 伟福6000软件模拟器。 三、实验内容及步骤 1、运行WAVE 双击“WAVE”图标，进入仿真调试环境。最上行为提示行：伟福6000 软件模拟器(8***) [C:\WAVE\SAMPLES\***.PRJ]- [***- C:\WAVE\SAMPLES\***.ASM],其中，8***为要仿真的芯片，后面的.PRJ文件是你要调试的项目，最后一项是录入的源程序。（如果有项目文件，请点击菜单文件-关闭项目） 2、仿真器设置 使用语言设置：点击“仿真器——仿真器设置” 仿真器设置：点击“仿真器——仿真器设置——语言”，选择“伟福汇编器”“混合十、十六进制”；点击仿真器设置下的“仿真器”，选择 S51/S、 POD8X5X、8751(或AT89C51)；在“使用伟福软件模拟器”选项上打“√”，点击“好”。完成软件模拟仿真器环境设置。 3、程序录入 请完成下列程序的录入(SY1.ASM)。（注意：录入源程序必须使用西文输入法） 录入源程序前先关闭项目，具体操作步骤是：点击“文件”——点击“关闭项目”；再按下述步骤进行录入操作。 录入步骤为：点击“文件”——点击“新建文件”，则显示器打开源程序录入窗口，文件名默认为NONAME1；将SY1.ASM录入并点击“文件”———点击“保存文件”。特别注意：保存文件时必须加上扩展名“.ASM”，并记录保存的文件夹路径。 ORG 0000H L1: MOV A,#02H MOV P1,A INC A MOV R0,A INC A MOV R7,A MOV 21H,A MOV 25H,21H SJMP L1 END 4、对录入的源程序SY1.ASM进行编译 编译步骤为：点击“项目———全部编译” 若编译完成，在左下角的“信息窗口”将显示生成两个文件SY1.HEX和SY1.BIN。 若源程序在格式上有错误，则在“信息窗口”中出现错误提示，请检查源程序，修改后