★018★★★★工业控制技术★★★★★实验指导书福建农林大学机电工程学院机械工程教研室编制0．前言 (1)实验一Arduino控制板工作原理与编程 (2)1.1 目的 (2)1.2 要求 (2)1.3 预备知识： (3)1）Arduino 2560的原理图； (3)2）走马灯程序的工作原理 (5)1.4 实验内容 (6)1.5实验步骤 (6)1.6 实验设备 (7)1.7思考 (7)1.8提高部分（选做） (7)1.9程序样例 (7)实验二直流电动机调压调速 (10)1.1 目的 (10)1.2 要求 (10)1.3 预备知识： (10)1）带编码器直流电动机的工作原理 (10)2）LCD1602的使用方法 (11)1.4 实验内容 (12)1.5实验步骤 (12)1.6 实验设备 (13)1.7思考 (13)1.8提高部分（选做） (13)1.9程序样例 (14)实验三直流电动机PWM调速 (15)1.1 目的 (15)1.2 要求 (15)1.3 预备知识： (15)1）L298N驱动模块的工作原理 (15)2）PWM调速原理 (16)1.4 实验内容 (16)1.5实验步骤 (17)1.6 实验设备 (18)1.7思考 (18)1.8提高部分（选做） (18)1.9程序样例 (18)实验四步进电动机转速转向控制 (24)1.1 目的 (24)1.2 要求 (24)1.3 预备知识： (24)1）二相步进电动机工作原理 (24)2）步进电机驱动器使用方法 (25)1.4 实验内容 (26)1.5实验步骤 (26)1.6 实验设备 (26)1.7思考 (27)1.8提高部分（选做） (27)1.9程序样例 (27)附一、实验报告格式 (29)附二、实验注意事项 (30)0．前言“工业控制技术”课程作为机械设计制造及其自动专业的一门主干技术基础课，它是研究和解决与生产机械的电气传动控制有关问题，阐述机电传动控制原理，是各类机械电子工程技术人员必须掌握的专业知识。
为了进一步提高学生对所学理论进一步巩固、提高实践技能、培养求实和严谨的科学作风，其实验环节尤为重要。
实验要求学生积极思考、多动手，学会正确使用电气设备和仪器，能正确连线和操作；实验结束后，要求能够对实验现象和数据进行认真分析，写出有收获的体会的实验报告。
本课程的总学时为60学时，其中实验时数为10学时。
现开设2个验证性实验和2个综合性实验：一、Arduino控制板工作原理与编程（验证性）；2学时二、直流电动机调压调速（验证性）；2学时三、直流电动机PWM调速（综合性）；3学时四、步进电动机转速转向控制（综合性）；3学时实验一Arduino控制板工作原理与编程（2学时）1.1 目的（1）了解Arduino控制板工作原理；（2）熟悉Arduino的基本函数；（3）熟悉Arduino的编程环境与程序下载；（4）掌握Arduino的编程；1.2 要求（1）简要说明Arduino控制板的组成与工作原理；（2）熟记Arduino的基本函数；（3）熟练Arduino的工作环境和编程下载；（4）完成6位LED的花样(自行设定)走马灯编程与实现；（5）利用按键控制走马灯的亮暗;（6）提交经调试通过的程序一份并附实验报告一份（实验步骤、内容、结果及分析等）1.3 预备知识：1）Arduino 2560的原理图；概述Arduino Mega2560是采用USB接口的核心电路板，具有54路数字输入输出，适合需要大量IO接口的设计。
处理器核心是ATmega2560，同时具有54路数字输入/输出口（其中16路可作为PWM输出），16路模拟输入，4路UART接口，一个16MHz晶体振荡器，一个USB口，一个电源插座，一个ICSP header和一个复位按钮。
Arduino Mega2560也能兼容为Arduino UNO设计的扩展板。
电源Arduino Mega2560可以通过3种方式供电，而且能自动选择供电方式外部直流电源通过电源插座供电。
电池连接电源连接器的GND和VIN引脚。
USB接口直接供电。
电源引脚说明VIN --- 当外部直流电源接入电源插座时，可以通过VIN向外部供电；也可以通过此引脚向Mega2560直接供电；VIN有电时将忽略从USB或者其他引脚接入的电源。
5V --- 通过稳压器或USB的5V电压，为UNO上的5V芯片供电。
3.3V --- 通过稳压器产生的3.3V电压，最大驱动电流50mA。
GND --- 地脚。
输入输出1.14路数字输入输出口：工作电压为5V，每一路能输出和接入最大电流为40mA。
每一路配置了20-50K欧姆内部上拉电阻（默认不连接)。
除此之外，有些引脚有特定的功能：4路串口信号：串口0---0(RX)and 1(TX);串口1---19(RX)and 18(TX);串口2---17(RX)and 16(TX);串口3---15(RX)and 14(TX)。
其中串口0与内部ATmega8U2 USB-to-TTL 芯片相连，提供TTL电压水平的串口接收信号。
6路外部中断：2(中断0)，3(中断1)，18(中断5)，19(中断4)，20(中断3)，and 21(中断2)。
触发中断引脚，可设成上升沿、下降沿或同时触发。
14路脉冲宽度调制PWM（0--13）：提供14路8位PWM输出。
SPI（53(SS)，51(MOSI)，50(MISO)，52(SCK)）：SPI通信接口。
LED（13号）：Arduino专门用于测试LED的保留接口，输出为高时点亮LED，反之输出为低时LED熄灭。
2.16路模拟输入：每一路具有10位的分辨率（即输入有1024个不同值），默认输入信号范围为0到5V，可以通过AREF调整输入上限。
除此之外，有些引脚有特定功能：TWI接口（20（SDA）和21（SCL））：支持通信接口（兼容I2C总线）。
3.AREF：模拟输入信号的参考电压。
4.Reset：信号为低时复位单片机芯片。
2）走马灯程序的工作原理发光二极管正向导通时则发光，通过给各发光二极管通电流则可以控制各发光二极管亮或灭，电流大则亮度高，通过改变占空比可以使PWM输出口输出0-5v之间任意电压，所以可以通过PWM来控制灯的亮暗程度。
下图公共端接PWM输出口。
Led连接原理图：1.4 实验内容1) Ardunino的运行与工作环境2) Ardunino的程序编写与编译, 下载3) 走马灯程序4) 按键控制走马灯5) LED的渐亮与渐暗过程控制1.5实验步骤1.准备好实验所需材料。
2.把走马灯与Arduino控制板连接好，公共端接到PWM输出口6，其余6端接到数字口38,39,40,41,42,43（可自己定端口）。
3.编写控制程序。
4.把下载线连接到电脑上进行下载。
5.观察实验现象看是否符合我们预期的。
6.如果没有达到我们预期的效果，则检查接线是否有错，程序是否正确。
7.通过不断的调试程序直到达到我们想要的结果。
8.试验完成后整理好自己的材料。
1.6 实验设备Arduino实验箱一套(包括:Arduino控制板一个，L298n驱动模块一个，USB下载线一个，走马灯6个，按键一个，杜邦线若干，带编码器直流电机一个，二相步进电机两个，步进电机驱动器一个，12v电源一个，1602 液晶一个)；PC机一台及其它附件；数字示波器一台。
1.7思考(1)试验成功的关键在哪里？(2)走马灯实验整个流程。
1.8提高部分（选做）（1）自行编写PWM调整LED亮度的程序。
1.9程序样例样例1：#define PWM 6unsigned char led[6]={38,39,40,41,42,43};void setup(){for(int i=0;i<6;i++)pinMode(led[i],OUTPUT);pinMode(PWM,OUTPUT);}void loop(){for(int i=0;i<6;i++) //正循环点亮{digitalWrite(led[i],HIGH);delay(100);digitalWrite(led[i],LOW);}for(int i=5;i>-1;i--) //反循环点亮{digitalWrite(led[i],HIGH);delay(100);digitalWrite(led[i],LOW);}for(int j=0;j<3;j++) //全部灯闪烁三次{for(int i=0;i<6;i++){digitalWrite(led[i],LOW);}delay(500);for(int i=0;i<6;i++){digitalWrite(led[i],HIGH);}delay(500);}for(int k=0;k<256;k++) // 全部灯逐渐熄灭{analogWrite(PWM,k);delay(20);}for(int k=255;k>-1;k--) //全部灯慢慢点亮{analogWrite(PWM,k);delay(20);}for(int i=0;i<6;i++) // 全部灯熄灭{digitalWrite(led[i],LOW);}while(1);}样例2：#define PinA 2 //中断0unsigned char led[8]={38,39,40,41,42,43,44,45};volatile unsigned char j;void setup()for(int i=0;i<8;i++)pinMode(led[i],OUTPUT);pinMode(PinA,INPUT); //D2脚为输入attachInterrupt(0,count,RISING);}void loop(){while(1){digitalWrite(led[j],HIGH);if(j>=8){j=0;for(int i=0;i<8;i++)digitalWrite(led[i],LOW);}}}void count(){j++;}实验二直流电动机调压调速（2学时）1.1 目的（1）了解带编码器直流电动机的工作原理；（2）熟悉LCD1602的编程；（3）掌握直流电动机测速与调压调速；（4）掌握示波器的使用方法;（5）掌握Arduino的测速编程.1.2 要求（1）简要说明带编码器直流电动机的工作原理；（2）熟悉直流电动机调压调速和测速过程；（3）熟练的使用示波器观察其波形;（4）熟练的进行LCD1602的显示编程；（5）提交经调试通过的程序一份并附实验报告一份（实验步骤、内容、结果及分析等）1.3 预备知识1）带编码器直流电动机的工作原理:JGA25-371减速电机带编码器测速码盘马达额定电压：12V6V 2150r/m12V 4300r/m24V 8600r/m各色线作用：橙色和黄色：电机电源线红色：编码器正极黑色：编码器负极白色和绿色：编码器信号线编码器线数：334脉冲/转光电编码器的工作原理光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。
![[调查报告]《PLC技术》实验指导书](https://img.taocdn.com/s1/m/e3393f304a73f242336c1eb91a37f111f1850d0d.png)
