[2]王刚.CDIO工程教育模式的解读与思考[J].中国高教研究，2009，5（1）：86-87.
[3]张翼成，刘美，王涛.CDIO模式下“单片机原理及应用”课程教学改革[J].计算机教育，2012，23：022.
[4]谢楠.CDIO项目教学法在单片机课程中的应用[J].浙江水利水电专科学校学报，2013（1）：89-91.
[5]时军，王懿华.基于CDIO的“单片机原理及应用”教学改革与实践[J].中国电力教育，2010，35：029.
[6]王洪涛，何益宏.基于CDIO工程教育模式下《单片机原理及应用》课程教学研究[J].重庆文理学院学报（自然科学版），2011，5.
[7]史成芳，程荣龙.基于“案例驱动”的单片机教学方法研究[J].实验科学与技术，2010，8（006）：93-94.
参考文献
[1]万文略.单片计算机及其应用[M].重庆：重庆大学出版社，2005.
[2]刘文涛.单片机应用开发实例[M].北京：清华大学出版社，2005.
[3]李群芳，张士军，黄建.单片微型计算机与接口技术[M].北京：电子工业出版社，2005.
[4]周文举.PC机串口与多个单片机红外无线通信的实现[J].工业控制计算机，2004，17(7)：29-31.
[5]刘艳玲.采用MAX232实现MCS-51单片机与PC机的通信[J].天津理工大学学报，1999，15(2)：57-61.
[6]徐速，李盛渝.单片机与PC机的串口通信[J].重庆工商大学学报：自然科学版，2005，22(4)：360-363.
[7]孙瑞杰，吴晓宇，张瑜，等.用VB实现PC机与MSP430单片机串行通信的研究[J].计量与测试技术，2009，36(11)：42-45.
[8]曾自强，王玉菡.用VC++实现单片机与PC机串口通信的三种方法[J].自动化与仪器仪表，2005(3)：60-63.
[9]牛永超，马孝义.基于CC1100的温室温湿度监测系统[J].农机化研究，2009(8)：90-92.
[10]陆忠实，沈军，罗护，等.声传感器网络节点的硬件系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2009(8)：23-25.
[1]陈火旺，钱宇晖，孙永强.编译原理[M].北京：防工业出版社，1980.
[2]沈美明，温冬婵.IBM-PC汇编语言程序设计[M].北京：清华大学出版社，1994.
本设计是根据我院新建“电机驱动与控制实验室”的设备，利用单片机对直流电动机和交流电动机的控制及各种特性。我重点研究的是直流电动机的闭环控制系统。通过本次设计，使同学顺利完成学校制定的实践教学任务。
单片机把通过测量元件、变送单元和A／D转换接口送来的数字信号直接反馈到输入端与设定值进行比较。然后，对其偏差按某种控制算法进行计算，所得数字量输出信号经D／A转换接口直接驱动执行装置，对控制对象进行调节，使其保持在设定值上。
在电气时代的今天，电动机一直在现代化生产和生活中起着十分的重要的作用。无论是在农业生产、交通运输、国防、医疗卫生、上午与办公设备，还是在日常的生活中的家用电器，都大量地使用着各种各样的电动机。对电动机的控制可分为简单控制和复杂控制两种，简单控制是只对电动机进行启动、制动、正反转控制和顺序控制。这类控制可通过继电器、可编程控制器和开关元件来实现。复杂控制是只对电动机的转角、转矩，电压、电流等物理量进行控制，而且有时往往需要非常精确的控制。以前对电动机的简单控制的应用很多，但是，随着现代步伐的迈进，人们对自动化的要求越来越高，使电动机的复杂控制逐渐成为主流。
国内外研究现状
PID控制器最先出现在模拟控制系统中，传统的模拟控制器PID控制是通过硬件（电子元件和液压元件）来实现它的功能。随着计算机的出现，把他一直到计算机控制系统中来，将原来的硬件实现的功能用软件来代替，因此称为数字PID控制器，所形成的一整套算术则称为数字PID算术。数字PID控制器与模拟PID控制器相比，具有非常强的灵活性。电动机的的控制技术的发展得力于微电子技术，电力电子技术、传感器技术、微机应用技术、自动控制技术、微机应用技术的最新发展成就。正是这些技术的进步使电动机控制技术在近二十年内发生了翻天覆地的变化。其中电动机的控制部分已由模拟控制逐渐让位予以单片机为主的微机处理控制，形成数字与模拟的混合控制系统和纯数字控制系统的应用，并正相全数字控制方向发展。电动机的驱动部分所用的功率器件经历了几次更新换代，目前开关速度更快，控制更容易的全控制功率件MOSFET和IGBT成为主流。功率器件控制条件的变化和微电子技术的使用也使新型的电动机控制方法能够得到实现，脉宽调控方法、变频技术在直流调速
由单片机作为电动机的控制器具有以下特点：
1．使电路更简单。
模拟电路为了实现控制逻辑需要很多电子元件，使电路复杂。采用微机处理后，绝大多数控制逻辑可通过软件来实现。
2．可以实现复杂的控制。
为基础理由很强的逻辑功能，运算速度快、精度高，与大容量的存储单元，因此有能力实现复杂的控制。
3．灵活性和适应性
微处理得控制方式是由软件来完成的。如果需要修改控制规律，一般不必修改系统的硬件电路，只修改程序即可。在系统调试和升级时，可以不断尝试选择最优参数，非常方便。
4．无需零点飘逸，控制精度高
数字控制不会出现模拟电路中经常出现的零点漂移问题。无论被控制量的大小，都可以保证足够的控制精度。
5．可提供人机界面，多机联网工作
现在普遍采用单片机作为电动机的控制器。实际上可作为电动机控制器的元件还有很多种，例如工业控制计算机、可编程控制器、数字信号处理器。
工业控制计算机科委功能强大，它有极高的速度、强大的运算能力和接口功能、方便的软件环境；但由于成本太高、体积大，所以只用于大型控制系统。
可编程控制器则正好相反，它只能完成逻辑判断、定时、计数和简单的运算。由于功能太弱，所以它只能用于简单的电动机控制。
单片机介于工业控制计算机和可编程控制器之间，它有较强的控制功能，低廉的成本。人们在选择电动机的控制器时，常常是再先满足功能的需要的同时，优先选择成本低的控制器。因此，单片机往往成为优先选择的目标。从最近的统计数字也可以看出，世界上每年要有25亿片各种单片机投入使用。弹片及时目前世界上使用量最大的微机处理器。
三、主要内容与待解决的问题
主要内容:
1、学习直流电动机原理及驱动技术，掌握数字PID控制技术；
3、通过MCS-51单片机编写软件控制程序；
4、系统联合调试，写出相应的使用说明。
现有条件：直流电动机、直流发电机、MCS-51单片机、微型计算机
重点解决的问题：
利用数字PID技术实现对电动机的闭环控制
四、设计方法与实施方案
毕业设计的实施主要是结合直流电动机及单片机的理论知识，利用与其配套的实验箱，完成预期要解决的实验项目和实训项目，从而对其结果进行分析与总结，通过数字PID技术提高电动机的效率。通过收集各种资料，完成毕业论文的撰写。
第3周至第4周
系统学习直流电动机、直流发动机原理，完成硬件安装与线路联接。
第5周至第12周
系统学习数字PID控制技术、数字滤波技术。通过MCS-51单片机编写软件控制程序；完成直流电动机闭环控制系统；
第13周至第14周
第15周至第16周
全面完成毕业设计，准备进行答辩
预期成果：通过该系统的设计开发，为实现直流电动机闭环控制系统数字化控制奠定基础。
六、参考资料
[1]全.直流电动机实际应用技巧北京：科技出版社
[2]何立民.单片机初级教程[M].北京：北京航空航天大学出版社
[3]孙涵芳、徐爱卿.单片机原理及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社
[4]郝鸿安.常用数字集成电路应用手册[M].北京：中国计量出版社
[5]吴金戌、沈庆阳、郭庭吉.8051单片机实践与应用[M].北京：清华大学出版社
在普通机床上采用适合现场实时控制的MCS-51系列单片机为控制器，以运行特性好，可靠性高的步进电机为驱动执行元件的数控改造方法。叙述了机床改造方案及系统的组成原理，并给出了系统硬件及软件设计框图。普通机床经数控改造后，其加工精度和生产率有较大的提高，是提高企业数控化率的1条切实可行的途径。
本论文介绍了针对普通铣床X6325的数控化改造的设计过程，较详细地介绍了X6325机械部分改造的方案及数控系统部分的设计。机械部分改造的方案,拆除原机床的手轮和丝杠的螺母副，选用滚珠丝杠螺母副。在原进给手动端增加带箱，以便安装同步带及步进电机。数控系统部分的设计基本方案是采用以8051为CPU的控制系统对信号进行处理，由I/O接口输出步进脉冲，经光电隔离电路，功率放大到步进电机，再经同步带带动滚动丝杠转动，从而实现X，Y，Z3个方向的进给运动。
关键词：X6325铣床；数控系统；改造；设计；单片机；
Abstract
NCimprovementofgeneralmachinetoolwasintroducedledbySingle-ChipcomputerMCS-51anddrivedbysetpmotoroTheimprovementplanofmachinetoolandcompositionprincipleofNCsystemwerenarrated,thehardwarestructureanddesignprocessofsoftwarewerealsoprovidedaftergeneralmachinetoolhavebeenrisedinworkingprecisionandproductivity.ItisafeasiblewayforenterprisetoraisetheNCcontrolrate.
ThispaperpresentstheprocessofX6325designingnumericalcontrolreform，andexplicitlyintroducesthedesignofX6325mechanicalandnumericalcontrolsystemreforms。Thedesigerthatthemechanicalparttransfmed,removethehandwheeloftheformerlatheandvicenutofthesilkpole,selectsilkpolenutviceballfornse,isenteringtoaddtomanualendandtakethecaseoriginally.Sothatinstallationisbeingtakenandwalksintotheelectricalmachineryinsetp.Numericalcontrolsystemreformswhichhas8051ascputocopewiththesignal，andoutputthesteppulsethroughtheI/Ointerface。Aftertransmittingandslowingdownbyforce1gear,thesteppulsesdrivetheleadingscrewtoroll。Thusachievetheverticalmovementandthecrosswisemovement。Xaxis、YaxisandZaxisprocesstogethemovement。
1总体设计方案本文由wWW.DyLw.NeT提供，第一论文网专业写作教育教学论文和毕业论文以及服务，欢迎光临DyLW.neT
本设计采用CAN总线作为数据采集与系统控制的通信方式，以ATMEL公司生产的AT91SAM9263ARM芯片为主控单元，结合A/D转换技术、故障诊断专家系统实现某型火箭炮随动系统的故障检测。总体设计框图如图1所示。
数据采集单元由信号调理模块和A/D转换模块组成，其中信号调理模块用于模拟信号的放大、滤波和提高电路负载能力，A/D转换器完成模拟信号向数字信号的转换，ARM主控单元实现系统控制与故障诊断，数据采集单元与ARM系统控制与故障诊断模块之间以CAN总线的方式进行通信，工作人员通过操作触摸屏显示界面完成故障检测。
2系统硬件设计
2.1数据采集单元
数据采集单元由信号调理电路和A/D转换模块组成，用于采集某型号火箭炮随动系统液压泵、高平机等被测部件的液压或气压的状态信号，其结构图如图2所示。
信号调理电路如图3所示，采用OP27运算放大器进行设计，它的作用是把传感器输入的信号进行放大，同时利用其输入阻抗高、输出阻抗小的特点以满足A/D转换芯片对驱动源阻抗的要求。
2.2CAN总线通信模块
数据采集单元和ARM系统控制与故障诊断模块之间以CAN总线的方式进行数据通信和控制。CAN总线具有可靠性高、实时性强、较强的抗电磁干扰能力、传输距离远等特点，尤其适用于随动系统传感器多、各检测点信息交换频繁和干扰源复杂的情况。CAN总线通信模块的实现有2种解决方案[5]：一类是采用带有片上CAN的微处理器，如Philips的80C591/592/598、Atmel的AT90CAN128/64/32等；另一类是采用独立的CAN控制器，如Philips的SJA1000。考虑到应用的灵活性，本文采用独立的CAN控制器SJA1000。CAN总线通信模块结构框图如图6所示，选用STC89C52单片机作为CAN总线通信模块的微控制器，CAN总线控制器和收发器分别选用Philips公司生产的SJA1000和PCA82C250[6]。CAN总线规范采用三层结构模型，STC89C52单片机用以实现应用层的功能，SJA1000和PCA82C250则分别对应于数据链路层和物理层。为了增强CAN总线通信模块的抗干扰能力，在CAN控制器与CAN收发器之间进行光电耦合隔离处理，与数据采集单元一样，本文也选用6N137进行处理。
2.3系统控制与故障诊断模块
数据处理与系统控制模块采用ATMEL公司生产的AT91SAM9263ARM芯片作为主控单元，以触摸屏作为人机交互方式完成系统控制和故障诊断。AT91SAM9263主频200MHz；内置CAN总线控制器，全面支持CAN2.0A和CAN2.0B协议；内置TFT/STNLCD控制器，支持3.5～17英寸TFTLCD液晶屏，最高分辨率可达2048×2048。考虑到系统的可扩展性，本文将系统控制与故障诊断模块单独成板。技术保障人员可以通过操作触摸屏上显示的人机交互界面完成对随动系统的故障检测。
3系统软件设计
系统软件设计主要分为A/D转换模块、数据处理模块、CAN总线通信模块和系统控制与故障诊断模块4部分。主流程图如图7所示，首先对STC89C52单片机进行初始化，包括CAN总线工作方式的选择、验收滤波方式的设置、验收屏蔽寄存器和验收代码寄存器的设置、波特率参数设置、中断允许寄存器的设置以及A/D转换模块的初始化等；当单片机接收到故障检测命令时，进行A/D采样，然后由单片机对采集到的数据进行处理，通过量值转换得到实际的工况数据；最后由CAN总线通信模块将数据传输到系统控制与故障诊断模块进行故障检测，诊断结果由触摸屏显示以指导维修人员进行现场维修。
3.1A/D转换模块软件设计
A/D转换模块程序设计流程图如图8所示。
3.2数据处理模块软件设计
数据采集过程中难免受到噪声的影响，为了保证采到数据的准确性，可以对其进行一定的算法处理。本文在故障检测时，对同一采样点进行5次采样，然后用快速排序算法对这5个数据进行排序，取中值作为故障检测的有效数据，以减小误差带来的影响。采集到的数据与实际值之间成严格的线性关系，将采集到的数据值乘以系数K即可获得实际的工况数据，其流程图如图9所示。
3.3CAN总线通信模块软件设计
CAN总线通信模块的程序设计主要分为初始化、数据发送和数据接收3个部分：
（1）初始化。CAN总线初始化主要是对通信参数进行设置，通过对时钟分频寄存器、验收码寄存器、验收屏蔽寄存器、总线定时寄存器和输出控制寄存器的配置实现对CAN总线工作模式、接收报文的验收码、验收屏蔽码、波特率和输出模式的配置和定义[7]。值得注意的是，这些寄存器的配置需要在复位模式下进行，因此在初始化前应确保系统已进入复位状态。（2）数据发送。本文采用查询方式，进行CAN总线的数据发送，首先应将CAN总线的发送中断禁能。发送数据前，主控制器轮询SJA1000状态寄存器的发送缓冲器状态位TBS以检查发送缓冲器是否被锁定，若发送缓冲器被锁定，则CPU等待，直到发送缓冲器被释放，然后将从现场采集到的数据发送到发送缓冲区并置位命令寄存器的发送请求位TR，此时SJA1000将向总线发送数据。数据发送流程图如图10所示。
（3）数据接收。同数据发送一样，本文采用查询方式进行数据的接收，也应将CAN总线的发送中断禁能。主控制器轮询SJA1000状态寄存器接收缓冲状态标志RBS以检查接收缓冲器是否已满，若未满则主控制器继续当前的任务直到检查到接收缓冲器已满，读出缓冲区中的报文，然后通过置位命令寄存器的RRB位释放接收缓冲器内存空间。数据接收流程图如图11所示。
3.4系统控制与故障诊断模块软件设计
系统控制与故障诊断模块是在Linux平台下利用QtSDK开发完成的，数据库采用嵌入式系统中广泛采用关系型数据库SQLite[8]。软件采用模块化设计思想，包括显示界面、系统控制、检测数据库和故障诊断等4部分。系统界面基于QT/GUI开发，用于故障检测结果显示、调取数据库辅助人工诊断等人机交互；系统控制模块用于系统启动与关闭、初始化及多线程处理；检测数据库用于对专家系统中经验知识、故障诊断规则集进行组织、检索和维护，及用于存储系统采集的工况参数；故障诊断模块是该检测装置核心，本文利用故障诊断专家系统对随动系统进行故障诊断，给出诊断结果。考虑到故障诊断的实时性要求，程序采用多线程编程来实现。
图10CAN总线数据发送程序设计流程图
图11CAN总线数据接收程序设计流程图
4结语
为了测试随动系统故障检测装置在各种情况下的故障检测能力，本文通过人为制造故障的方式对该系统进行了大量实验。在反复的实验中，该系统均能正确定位故障，充分验证系统的可靠性和稳定性。本文研制的以AT91SAM9263ARM芯片为核心基于CAN总线随动系统故障检测装置，可实现对随动系统液压、气压、电压等工况参数的测量，经故障诊断专家系统的推理，实现以自动故障诊断为主、人工诊断为辅的故障检测。文中采用的CAN总线通信方式使整个系统简洁紧凑、具有较强的抗干扰能力和实时性，这种CAN总线通信方案不但可用于随动系统故障检测装置的研发，还可推广至其他模拟量信号的机电设备故障检测，尤其是多机组的分布式状态监测与故障诊断中，具有非常实用的应用前景。
参考文献本文由wWW.DyLw.NeT提供，第一论文网专业写作教育教学论文和毕业论文以及服务，欢迎光临DyLW.neT
.IndustrialElectronics，2000，47（4）：951963.
[2]张立云，宋爱国，钱夔，等.基于CAN总线的侦察机器人控制系统设计[J].测控技术，2013，32（1）：6568.
[3]姚远，王赛，凌毓涛.TLC2543在89C51单片机数据采集系统中的应用[J].电子技术应用，2003，29（9）：3738.
.Texas：TexasInstrumentsIncorporated，1997.
1培养目标
2课程体系的改革和优化
3强化实践环节，培养提高创新能力
通信工程专业将实践环节作为培养学生创新精神和实践能力的主要途径，制定了科学合理的实践教学方案，构建了多层次、全程化实践教学体系，较好地保证了通信工程专业实践教学的需要。坚持实践教学与理论教学并重、实践教育与创新教育结合，对构成实践教学的各个要素进行整体设计，所有的实践环节围绕培养学生实践动手能力和创新能力而展开，把实践环节分成实验教学、课程设计、实习、毕业论文（设计）、科技创新五个模块，模块之间衔接紧密、层层推进，为学生从入门到提高再到创新夯实基础。
3.1实验教学
3.2课程设计
课程设计着眼点是把理论学习与工程实践相结合，让学生初步掌握设计的程序和方法。一般以单门课或课程群为主选择题目，它是毕业设计的初级阶段。课程设计教学中压缩验证性课题，增加能够体现设计型、综合型和创造性的课题。在课程设计教学设计过程中，鼓励学生自主选题，自行讨论方案，自己组织实施，给予学生自我发挥的余地，充分激发学生的创造性思维，为学生个性的发挥和创造能力的锻炼创造条件。
3.3实习
以校内外实习基地为平台，以使学生学会理论联系实际、建立工程意识和锻炼实际操作技能为主要教学目的，并且通过接触社会，增强学生的劳动观念和社会责任感。目前，通信工程专业校外实习基地2个（人民4810厂，北京尚观科技有限公司大连分公司），合作的企事业单位有18个（渤海船舶重工有限责任公司等），同时学校也正在积极运作与通信公司合作。到企业参观实习和请企业技术专家来校讲座，通过参观和专家公开课的形式，使学生对企业文化、船舶通信及导航设备的发展现状与趋势和本行业领域的前沿技术等有所了解，有利于学生学习目标的确定和职业素质的提高。
3.4毕业论文
3.5科技创新
以各类兴趣小组和科技社团、大学生科技创新基地、科研实验室为平台，学生通过参加大学生创新创业训练计划项目、科学研究等活动，使创新意识和能力得到进一步培养和提高。低年级的学生专业基础还比较薄弱，鼓励他们参加兴趣小组或者科技社团，以增加学生对创新的认识，提高学生对创新的兴趣；高年级的学生参加各种校内外的竞赛，使学生在竞赛过程中自主学习、自我探索、自我发现。目前，通信工程专业学生在教师有针对性的训练下，参加了“飞思卡尔杯”全国大学生智能汽车竞赛、“大唐杯”全国大学生移动通信技术大赛、“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛、全国大学生电子设计大赛等，并取得了优异的成绩。
大连海洋大学通信工程专业作为涉海高校的“非特色”专业，在复合性应用型培养目标的前提下充分利用和挖掘自己的优势资源，发挥地方特色、行业特色；在加强学生思想道德教育和身心素质培养的同时，主动适应国家和辽宁省沿海经济带发展的新需求，抓住实践能力和创新精神培养的核心，对通信专业的人才培养模式进行调整，使之更好地符合学校的定位与专业培养目标的要求，从而更好地适应社会需要，符合高等教育的发展趋势，并在实践中不断探索与发展。
主要参考文献
［1］李松松，郭显久，等．电子信息工程专业人才培养模式的探索与实践［J］．中国电力教育．2011（22）：51－52．
［2］刘冬，石焕玉，等．通信工程本科专业应用型人才培养模式研究［J］．吉林省教育学院学报，2013，5（29）：72－73．
［3］江海，田春艳．机械类应用型本科人才培养模式的探索与实践［J］．装备制造技术，2010（3）：159－160．
［4］焦冬莉，李晋生，等．应用型通信人才培养的实践教学体系改革［J］．实验室研究与探索，2012，31（9）：128－130．