1. 研究目的与意义
控制系统算法设计仿真和教学实验过程中通常采用传递函数等数学模型代替被控对象，由于数学模型的不完备性和局限性，其无法完全描述被控对象的控制特性，仿真效果离实际控制效果有一定的差距，在控制系统CAD实验中缺乏理论联系实际及动手实践操作训练。
本课题对所学知识和技能的要求： 检测技术及仪表、电工电子技术、Altium designer绘制电路图、MCS-51或AVR单片机原理及接口技术、C语言程序设计、各种电子测试仪器（如万用表、示波器、电源等）的原理和使用。
2. 国内外研究现状分析
在目前的国内外市场中，主要单片机学习教学电路中，仿真器与开发板是分开的，且仿真器造价高，使用中仿真头易损坏。
开发板种类多，不系统，应用中两者接合投资太高，学校投入太大。
因仿真器与学习板是分开的，学生学习东西也少，板子做完后，学生只能留有学习板，想在课余再学习，终究因没有仿真器而受限止，实用性小，不能达到预期目的。
3. 研究的基本内容与计划
（1）研究基于mcs-51或avr单片机的控制系统实物仿真数据输入输出接口装置，即下位机；（2）研究被控参数数据采集通道，将变送器4~20ma电流信号或其它形式传感器信号进行ad采集，实现被控参数输入；（3）研究控制量输出通道，将simulink仿真输出控制量转换为4~20ma信号或其它形式控制信号，输出至执行器或控制阀上，实现将控制作用加载至被控对象上；（4）通过串口和上位机通信，并制定并采用一定通信协议，从而将计算机仿真系统控制信号输出到实物对象上，并将实物对象的被控变量采集至simulink仿真系统中；（5）连接控制系统cad上位机，并将实物仿真模块加入控制实例，验证控制仿真效果。
进程计划2017.1，查资料，掌握单片机系统开发的流程。
2017.2.1-2017.3.15，查看文献，并撰写开题报告。
4. 研究创新点
本设计提出采用实物对象的输入输出关系代替数学模型的输入输出关系，将MATLAB/SIMULINK搭建的控制系统的对象模块无缝映射到实物对象上，利用SIMULINK的仿真运行程序，实时在线地观测基于实物对象的控制曲线、控制效果及控制指标，针对实际被控对象在线优化控制算法，整定控制器参数，使得算法移植到实际控制系统中能达到与设计仿真过程中同等控制效果，同时使得在控制CAD实验中受到理论联系实际的锻炼，与传统的基于数学模型的控制CAD方法相比具有无可比拟的优越性。
