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1、工业系统的驱动与控制,任课教师：栗茂林 联系电话：82663912-8416办公室：416室E-mail：,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,2,首先需要说明的问题,课时安排（32学时）授课方式及学习方法准备知识（C语言）选用教材课堂纪律关于仪器设备（损坏按规定赔偿）关于考核考试（期末大作业平时成绩）关于训练分组（程序分别存储:E学生专用）,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,3,工业系统测量、驱动与控制,工业系统测量传感器信号调理电路工业系统控制给出系统指令信号r(t)输入调理后的测量信号并计算偏差e(t)=r(t)-y(t)根据偏差求出控制量工业系统驱动输出控制信号驱动执
2、行机构消除偏差,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,4,主要内容,辅助内容：C语言编程及其环境（2学时）数据通道：开关量/模拟量输入/输出（8学时）信号离散化（4学时）系统动静态性能：以温度系统为例（4学时）系统模型与仿真（6学时）工业系统的PID控制：以一阶与二阶系统为例（6学时）总结复习（2学时）,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,5,课程目的和基本要求,掌握工业系统进出计算机的数据通道；理解信号离散化原理，掌握其工程实现方法；掌握系统动静态特性的概念及其测试方法；了解工业系统的建模方法，以及相关的时、频域分析；掌握工业闭环系统的基本构成；掌握PID控制的基本思想，并能针
3、对一阶、二阶实际系统，完成相应的PID控制策略。,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,6,控制系统实例,伺服电机转速闭环控制系统,整形,光电对管,码盘,传感器,信号调理电路,测量电路,实际转速 n,AI,变频器,M,控制器,期望转速 ne,AO,速度伺服,+,-,F/V,工业计算机,数据通道,单片机数字信号处理器嵌入式微处理器可编程控制器,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,7,机器人,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,8,工业计算机及数据通道简介(P9),(第20章)自学,C语言,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,10,内容提要,C语言的语法C语言的基本运
4、算C语言的流程控制语句控制系统中常用的C语言函数TC2.0 环境的使用C语言程序的编写和要求,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,11,C语言的语法-C语言的特点,程序以函数为单元，并且有且仅有一个主函数 main()；变量的声明和定义必须在函数头部；语句必须以“;”结束；注释：/*/；C语言允许直接访问物理地址；能进行位（bit）操作；可以直接对硬件进行操作。,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,12,C语言的语法-C语言的数据类型,基本类型：整型（int、short、long、unsigned（数据在内存中以二进制形式存放）、实型（也称浮点型）（float、double）、
5、字符型（char）；构造类型：数组（int a10）、结构体（struct）、共用体（union）；指针类型：int*、char*、float*；空类型：,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,13,C语言的基本运算算术运算,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,14,C语言的基本运算算术赋值运算,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,15,C语言的基本运算关系运算,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,16,C语言的基本运算逻辑运算,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,17,C语言的基本运算位运算,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,18,位运算的举例
6、位“与”运算,规则：两个运算量中相应位都是1，则该位的结果为1，否则为0。例：,0 1 0 1 0 0 0 0,x&y=0 x50（01010000）,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,19,位运算的举例位“或”运算,规则：两个运算量中相应位只要有一个是1，则该位的结果为1，否则为0。例：,0 1 0 1 1 1 1 1,x|y=0 x5f（01011111）,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,20,位运算的举例位“反”运算,规则：一个运算量的每一位都取反，即将1变为0，0变为1。例：,1 0 1 0 1 0 1 0,x=0 xaa（10101010）,2023/9/9,西
7、安交通大学工程训练中心,21,位运算的举例移位运算,规则：对整型操作数中的每一位向右或向左移动，变量一端被移出的位舍弃，另一端空出的位以0填补。例：,0 0 0 0 0 1 0 1,x 4 0 x05,*在计算机系统中常常采用移位运算以快速实现乘法和除法的运算，每左移1位等效于乘以2，每右移1位等效于除以2。,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,22,C语言的基本运算屏蔽字 MASK8,const unsigned char MASK8=0 x01,0 x02,0 x04,0 x08,0 x10,0 x20,0 x40,0 x80;0 x01:0 0 0 0 0 0 0 10 x02:
8、0 0 0 0 0 0 1 00 x04:0 0 0 0 0 1 0 00 x08:0 0 0 0 1 0 0 00 x10:0 0 0 1 0 0 0 00 x20:0 0 1 0 0 0 0 00 x40:0 1 0 0 0 0 0 00 x80:1 0 0 0 0 0 0 0,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,23,位运算的应用举例,思考：如何从一个字节byte中取出第n位？方法1：先右移n位，再与“0 x01”bit=(byten),2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,24,位运算的应用举例,0 1 1 0 1 1 1 0,1,先右移n位，再与“0 x01”bit=(
9、byten),2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,25,C语言的流程控制语句1,顺序控制结构选择控制结构if(表达式)语句1 else 语句2switch(表达式）case 常量表达式1:语句1；break;case 常量表达式2:语句2；break;case 常量表达式n:语句n；break;default:语句n+1;,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,26,C语言的流程控制语句2,循环控制结构(for、while、break、continue)while(表达式)语句do 语句while(表达式);for(i=0;iN;i+)语句,2023/9/9,西安交通大学工程训练
10、中心,27,常用的C语言函数1,标准输入输出：scanf(“%d”,/*写端口*/,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,28,C语言中几个常用的函数2,键盘输入函数：kbhit()while(!kbhit()/*没有按下任意键继续*/bioskey(0)/*返回按键的键值*/延时函数：delay(millisecond)延时若干毫秒sleep(second)延时若干秒,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,29,键盘控制,bioskey(int cmd)它在bios.h头文件中进行了说明该函数实际上调用了BIOS的INT16H中断，参数用来确定bioskey()如何操作,2023
11、/9/9,西安交通大学工程训练中心,30,Turbo C 2.0 环境,管理文件和目录,装入或保存程序等,进入Turbo C 的编辑程序,输入和修改源程序,管理多文件工程,设置编译程序和连接程序的各种选择项,设置各种调试选择项,设置断点，在调试阶段以便监视所需的变量,编译、连接和运行装入Turbo C 环境的当前程序,编译和连接装入Turbo C 环境的当前程序,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,31,Turbo C 2.0 环境,File:管理文件和目录,装入或保存程序等；Edit:进入Turbo C的编辑程序,输入和修改源程序；Run:编译、连接和运行装入Turbo C环境的当前
12、程序；Compile:编译和连接装入Turbo C环境的当前程序；Project:管理多文件工程；Options:设置编译程序和连接程序的各种选择项；Debug:设置各种调试选择项；Break/Watch:设置断点，在调试阶段以便监视所需要观察的变量。,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,32,Turbo C 2.0 环境,Break/Watch：Watch指屏幕的监视窗口，位于屏幕的编辑窗口的下部，可以从这个监视窗口中看到你所指定的某些变量在程序执行过程中的变化。Add Watch：允许键入变量名或表达式，在调试程序时，通过窗口监视该变量或表达式的变化情况；Delete Watch：
13、在监视窗口中删除变量或表达式；Edit Watch：允许修改监视窗口中的变量或表达式。,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,33,Turbo C 2.0 环境,菜单栏：Alt+F F10几个常用的命令打开：F3保存：File Write to；F2编译：F9；运行：Ctrl+F9调试：单步：F8断点：Ctrl+F8观察变量：Ctrl+F7全屏窗口 模式切换：Alt+Enter,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,34,Turbo C 2.0 环境,环境配置文件：,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,35,C语言程序的编写和要求,需要解决的问题是什么？抓住主要问题把自然语
14、言描述转换为计算机语言描述：伪代码如何解决？理清思路，画出流程图记事本上先编写代码，在TC环境中调试模块化编程：主函数中的语句尽量清晰明了，多用子函数来完成功能模块。,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,36,程序编写提示,使用帮助：F1 或Ctrl+F1根据函数说明快速使用提高程序可读性：程序模块化简洁、明了、易读缩进编写多写注释程序调试：单步执行，加watch，观察变量。,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,37,变量申明,全局变量与局部变量（作用域）int x;/*x就是一个全局变量*/main()int y;/*y就是一个局部变量*/尽量少用全局变量，因为系统为其分配固
15、定的永久存储空间；而系统为局部变量分配动态存储空间。,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,38,程序规范,Int I/*全局变量*/main()int DI_in6,DO_out6,i;/*局部变量*/DataInput(参数)ReadPort(参数)WritePort(参数)Control(参数)DataOutput(参数),2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,39,训练,从屏幕输入两个十进制数，要求程序判断第一个数第5位，第二个数的第0位是否为0。（字节二进制编码由高到低为位的顺序为70）,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,40,main()int a,b,a1,b1;printf(“Please Input Two integersn”);scanf(“%d,%d”,训练,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,41,训练,将1左移8位，再右移8位，并在屏幕上输出每1次移动的结果。,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,42,main()int a,j;a=1;for(j=0;j1;printf(“a=%dn”,a);,训练,2023/9/9,西安交通大学工程训练中心,43,思考题,将1左移8位，再右移8位，并在屏幕上输出每1次移动的结果（要求按键盘上一个键，输出一个结果）。,
