控制系统动态特性测试硬件设计

论文总字数：16153字

摘 要

当今社会电子计算机信息技术日新月异，与其他高新技术相互融合，产生了各式各样功能完善的控制系统被用来满足当今市场复杂多变的生产需求。而任何系统例如机电系统，都可以通过频率特性来描述其动态特性（性能）。任何系统都可以用一个电路网络来等效，所以在现代电子测量中经常通过测量等效网络的频率特性来描述控制系统的性能。比如在电子测量中常用基于直接数字频率合成技术（DDS）的扫频发生器来产生正弦波,用它所产生的正弦波来激励被测系统产生响应，包括幅频响应和相频响应。通过对网络进行快速动态测量得到网络的幅频特性和相频特性，进而测量其输出的频率幅度和相位，画出其频率特性曲线，通过频率特性可以转换为传递函数和冲击响应来描述控制系统的动态特性。

本文旨在通过使用C8051F005单片机、电源模块、液晶显示屏等模块，简单明了的实现课题要求。通过设计产生一个优质DDS信号当做激励信号，激励被测系统产生响应。单片机接受响应并处理得到准确和清晰的频率特性曲线，经过相关变换得到传递函数然后快速的反映出控制系统的动态特性。

关键词：动态特性；DDS；电子测量；C8051F005单片机；液晶显示屏；频率特性曲线

Design of dynamic characteristic test of control system

Abstract

In today"s society computer information technology with each passing day, and other high-tech fusion, produced a variety of functional control system is used to meet the production requirements in today"s market is complicated. And any system, such as electromechanical systems, can describe its dynamic properties (performance) by frequency characteristics. Any system can be equivalent with a circuit network, so often in modern electronic measurement by measuring the frequency characteristic of equivalent network to describe the performance of the control system. Such as commonly used in the electronic measurement based on direct digital frequency synthesis (DDS) technology of frequency sweep generator to generate sine wave, sine wave produced by use it respond to motivate the system under test, including the amplitude frequency response and phase frequency response. Fast dynamic measurement of network based on amplitude frequency characteristics and phase frequency characteristics, and then measure the frequency of the output amplitude and phase, draw its frequency characteristic curve, through frequency characteristics can be converted into the transfer function and impulse response to describe the dynamic characteristics of control system.

This paper aims at using C8051F005 SCM, power module, LCD screen, etc. The design produces a good DDS signal as an incentive signal and the system generates a response. SCM accept response and handling to get accurate and clear frequency characteristic curve of related transformation to obtain the transfer function and then quickly reflect the dynamic characteristics of the control system.

Keywords：Dynamic characteristics; DDS; electronic measurement; C8051F005 single-chip; liquid crystal display; frequency characteristic curve

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1课题研究的背景 1

1.2课题研究的意义 2

1.3课题研究的主要内容 2

1.4课题研究的工作原理 2

1.5课题研究的结构 2

第二章 系统总体方案的设计 3

2.1 功能要求 3

2.2 设计思路 3

2.3 方案选择 4

2.3.1显示屏选择方案 4

2.3.2单片机主芯片选择方案 4

2.4 总体设计框图 6

2.5 本章小结 7

第三章 系统硬件设计 8

3.1 概述 8

3.2主控模块设计 8

3.2.1 C8051F005芯片的简介 8

3.2.2C8051F005单片机模块电路原理图 11

3.3电源模块模块设计 12

3.3.1电源模块电路原理图 12

3.4 下载模块设计 12

3.4.1 下载模块电路原理图 12

3.5液晶显示模块设计 13

3.5.1 CA320240FG液晶显示屏简介 13

3.5.2液晶显示模块电路原理图 14

3.6被测模块 15

3.6.1双T网络 15

3.7 C8051F开发板整体模块 17

3.7.1整体介绍 17

3.7.2开发板电路原理图 17

3.8 本章小结 18

第四章 硬件系统分析与调试 19

4.1电路原理图开发模块 19

4.2设计印刷电路板 20

4.3开发板焊接与调试 21

4.4本章小结 23

第五章 系统软件设计 24

5.1 软件流程图 24

5.2 本章小结 25

第六章 结论与展望 26

参考文献 27

致 谢 28

附 录 29

第一章　引 言

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