測控專業(yè)綜合課程設(shè)計教學(xué)大綱.doc

測控專業(yè)綜合課程設(shè)計教學(xué)大綱一、課程代碼 二、課程名稱（1）中文名：測控專業(yè)綜合課程設(shè)計 三、課程管理院（系）及教研室：計算機科學(xué)與信息工程學(xué)院 測控與自動化系四、大綱說明1、適用專業(yè)、層次：測控技術(shù)與儀器專業(yè)，本科2、學(xué)時與學(xué)分數(shù)：實驗30學(xué)時；3學(xué)分3、課程的性質(zhì)、目的與任務(wù)：測控專業(yè)綜合課程設(shè)計是實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中一次較大型的實踐訓(xùn)練，旨在培養(yǎng)學(xué)生進行系統(tǒng)分析、設(shè)計、開發(fā)與研究的基本能力。通過綜合課程設(shè)計的教學(xué)實踐，使學(xué)生對所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識得到鞏固，并使學(xué)生得到運用所學(xué)理論知識解決實際問題的初步認識和鍛煉。通過綜合課程設(shè)計的教學(xué)實踐，了解測控系統(tǒng)的設(shè)計步驟和硬件與軟件的開發(fā)流程，掌握相關(guān)課題的資料收集、整理和分析的方法，進行方案的設(shè)計和對比；提高學(xué)生的分析、綜合能力以及工程設(shè)計中計算和繪圖的基本能力，為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計和工程實踐作必要的準備。4、先行、后續(xù)課程本課程的先行課程是電工學(xué)、電子技術(shù)（模電和數(shù)電）、微機原理、C語言程序設(shè)計、單片機原理、傳感器原理、測控電路、智能儀器等。后續(xù)課程是畢業(yè)設(shè)計。5、考試方式與成績評定整個課程設(shè)計過程由指導(dǎo)老師課堂講授設(shè)計流程與下達設(shè)計任務(wù)、學(xué)生獨立設(shè)計與調(diào)試及學(xué)生完成設(shè)計報告并演示設(shè)計成果三個環(huán)節(jié)組成。設(shè)計成果無實物或未提交設(shè)計報告者不得參加本課程的考核，考核成績?yōu)椴患案?。平時成績包含考勤和實驗室操作規(guī)范紀律； 總成績 = 平時成績（占10%）+設(shè)計說明書（50%）+實物與演示（占40%）總評成績按優(yōu)、良、中、及格、不及格劃分。6、制訂本教學(xué)大綱的依據(jù)：根據(jù)測控技術(shù)與儀器專業(yè)(本科)培養(yǎng)方案的專業(yè)教學(xué)要求，參考眾多高校相同或相近專業(yè)的教學(xué)大綱及教學(xué)計劃，結(jié)合我校實際情況制訂。五、本課程的基本要求本段是否需要，請指出。實驗教學(xué)的目的 通過本課程設(shè)計使學(xué)生能夠綜合運用所學(xué)單片機、測控電路、傳感器等專業(yè)知識。通過本課程設(shè)計，了解測控系統(tǒng)的設(shè)計步驟和硬件與軟件的開發(fā)流程，掌握相關(guān)課題的資料收集、整理和分析的方法，進行方案的設(shè)計和對比；提高學(xué)生的分析、綜合能力以及工程設(shè)計中計算和繪圖的基本能力，為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計和工程實踐作必要的準備。實驗教學(xué)的基本要求利用EDA及輔助設(shè)計軟件進行電路原理圖和PCB圖的設(shè)計，熟悉常用電子元件的選擇，傳感器的選型，并熟練使用工具和電子儀器、儀表進行焊接、調(diào)試。掌握電子產(chǎn)品的設(shè)計流程，掌握電路的調(diào)試方法和嵌入式軟件的開發(fā)環(huán)境，具有排除簡單電路故障的能力。要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計原理圖正確搭建電路，正確編寫程序，試驗操作規(guī)范，能得出正確的結(jié)果并進行簡要分析，寫出試驗報告和設(shè)計報告；并提交設(shè)計實物，進行功能與指標的演示。實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的考核方式和成績評定標準整個課程設(shè)計過程由指導(dǎo)老師課堂講授設(shè)計流程與下達設(shè)計任務(wù)、學(xué)生獨立設(shè)計與調(diào)試及學(xué)生完成設(shè)計報告并演示設(shè)計成果三個環(huán)節(jié)組成。設(shè)計成果無實物或未提交設(shè)計報告者不得參加本課程的考核，考核成績?yōu)椴患案瘛Ｆ綍r成績包含考勤和實驗室操作規(guī)范紀律； 總成績 = 平時成績（占10%）+設(shè)計說明書（50%）+實物與演示（占40%）總評成績按優(yōu)、良、中、及格、不及格劃分。實驗時數(shù)：32學(xué)時分專業(yè)、層次不同要求的說明：本課程為測控技術(shù)與儀器專業(yè)本科學(xué)生的必修課程。設(shè)定必修實踐（實驗）內(nèi)容（項目）的依據(jù)：依據(jù)重慶工商大學(xué)測控技術(shù)與儀器專業(yè)(本科)培養(yǎng)方案以及現(xiàn)有的實驗條件制定該實驗內(nèi)容。實踐（實驗）內(nèi)容（項目） 題目1 電子稱的設(shè)計與制作設(shè)計目的（1）使學(xué)生掌握金屬箔應(yīng)變片組成的稱重傳感器的正確使用方法，了解稱重傳感器的工作原理及在電子稱中的應(yīng)用。（2）使學(xué)生掌握電子測量的原理，掌握數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換電路以及顯示、操作人機界面等的設(shè)計方法。（3）通過設(shè)計、安裝、調(diào)試電路等實踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的動手能力，提高分析問題、解決問題的能力。設(shè)計任務(wù)和要求（1）設(shè)計一個電子稱，量程為01.999Kg（也可以選擇其它量程），分辨率不大于5g；（2）采用LED數(shù)碼管顯示，可采用3位半A/D轉(zhuǎn)換電路。（3）拓展部分1：具有“清零”、“去皮”和“超重”聲光報警功能；（4）拓展部分2：具有RS232或RS485總線接口，能和PC機通信傳送稱重數(shù)據(jù)；（5）安裝、調(diào)試電路，記錄調(diào)零、定標的數(shù)據(jù)，并對漂移（零漂、溫漂）、重復(fù)性、線性度等參數(shù)進行測試、分析。（6）寫出總結(jié)報告。報告中應(yīng)包括原理框圖、參數(shù)曲線分析、操作方法、測控流程、實物照片等，調(diào)試過程中遇到的問題，改進方法和總結(jié)體會。注意事項（1）為避免損壞傳感器，使用過程中要注意輕拿輕放。往傳感器上放砝碼定標時，要反復(fù)調(diào)零，最后的顯示才能準確。（2）在電路調(diào)試、定標等過程中應(yīng)使用萬用表監(jiān)測傳感器的供電電源，要保證供電電壓、電流恒定，才能保證傳感器輸出信號與被測量呈線性關(guān)系。（3）接線或插拔元器件、芯片時要斷電。題目2 DS18B20溫度傳感器巡回檢測報警儀的設(shè)計與制作設(shè)計目的（1）使學(xué)生掌握數(shù)字溫度傳感器使用方法，了解串行通信的工作原理。（2）使學(xué)生掌握電子測量的原理，掌握單片機最小系統(tǒng)以及顯示、操作人機界面等的設(shè)計方法。（3）通過設(shè)計、安裝、調(diào)試電路等實踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的動手能力，提高分析問題、解決問題的能力。設(shè)計任務(wù)和要求（1）設(shè)計一個采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器的巡回檢測報警儀，量程為060（也可以選擇其它量程）；（2）具有連接10個以上檢測通道的能力，采用至少4位LED顯示，其中1位顯示通道號，3位顯示實時溫度（保留1位小數(shù)）。（3）能設(shè)定10個通道的報警溫度（精確到1），具備超溫聲光報警功能。（4）設(shè)計必要的操作按鍵。（5）拓展部分：具有RS232或RS485總線接口，能和PC機通信傳送溫度數(shù)據(jù)。（6）安裝、調(diào)試電路，采用水銀溫度計進行校對，記錄測試數(shù)據(jù)，并對漂移、重復(fù)性、線性度等參數(shù)進行測試、分析。（6）寫出總結(jié)報告。報告中應(yīng)包括原理框圖、參數(shù)曲線分析、操作方法、測控流程、實物照片等，調(diào)試過程中遇到的問題，改進方法和總結(jié)體會。題目3 電熱鍋爐溫度控制器的設(shè)計設(shè)計目的（1）使學(xué)生掌握溫度傳感器的選擇和正確使用方法，了解各種溫度傳感器的工作原理，并通過電熱絲實現(xiàn)加熱及目標溫度自動恒定的反饋控制方法。（2）使學(xué)生掌握電子測量的原理，掌握數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換電路以及顯示、操作人機界面等的設(shè)計方法。（3）通過設(shè)計、安裝、調(diào)試電路等實踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的動手能力，提高分析問題、解決問題的能力。設(shè)計任務(wù)和要求（1）設(shè)計一個溫度控制器，控溫范圍為40100.0，分辨率0.5，控制精度1；（2）采用LED數(shù)碼管循環(huán)顯示目標設(shè)定溫度和實時溫度；（3）可以用電爐和不銹鋼杯來模擬電熱鍋爐，可采用雙向可控硅作為電子開關(guān)；（4）具有目標溫度設(shè)置功能，具有超溫報警功能；（5）拓展部分：具有RS232或RS485總線接口，能和PC機通信傳送實時溫度數(shù)據(jù)；（6）安裝、調(diào)試電路，記錄調(diào)零、定標的數(shù)據(jù)，并對加熱過程的溫控曲線等參數(shù)進行測試、分析；（7）寫出總結(jié)報告。報告中應(yīng)包括原理框圖、參數(shù)曲線分析、操作方法、測控流程、實物照片等，調(diào)試過程中遇到的問題，改進方法和總結(jié)體會。注意事項（1）為避免損壞傳感器和測量誤差，使用過程中要注意絕緣和充分傳遞熱量。（2）在電路調(diào)試、定標等過程中應(yīng)使用萬用表監(jiān)測傳感器的供電電源，要保證供電電壓、電流恒定，才能保證傳感器輸出信號與被測量呈線性關(guān)系。（3）接線或插拔元器件、芯片時要斷電。題目4 自動感應(yīng)環(huán)境光的調(diào)光控制器設(shè)計目的 （1）使學(xué)生掌握光敏傳感器的選擇和正確使用方法，了解各種光敏傳感器的工作原理，并通過檢測環(huán)境光的亮度來調(diào)整臺燈或路燈的照度。（2）使學(xué)生掌握電子測量的原理，掌握數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換電路以及自動調(diào)節(jié)電路等的設(shè)計方法。（3）通過設(shè)計、安裝、調(diào)試電路等實踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的動手能力，提高分析問題、解決問題的能力。設(shè)計任務(wù)和要求（1）設(shè)計一個環(huán)境光亮度檢測電路，并根據(jù)環(huán)境亮度進行臺燈光照強度的自動調(diào)節(jié)；（2）采用多只LED指示亮度等級，環(huán)境亮度達到最高時，自動關(guān)閉； （3）拓展部分：具有LED數(shù)碼顯示亮度等級功能；（4）安裝、調(diào)試電路，記錄調(diào)零、測試的數(shù)據(jù)，進行測試、分析；（5）寫出總結(jié)報告。報告中應(yīng)包括原理框圖、參數(shù)曲線分析、操作方法、測控流程、實物照片等，調(diào)試過程中遇到的問題，改進方法和總結(jié)體會。注意事項（1）由于有AC220V電壓，電路測試過程中要注意安全，注意絕緣。（2）在電路調(diào)試、定標等過程中應(yīng)使用萬用表監(jiān)測傳感器的供電電源。（3）接線或插拔元器件、芯片時要斷電。題目5 晴雨自動晾衣架控制器設(shè)計目的（1）使學(xué)生掌握光敏傳感器的選擇和正確使用方法，了解各種光敏傳感器的工作原理，掌握自制濕度傳感器的設(shè)計方法。并通過檢測環(huán)境光和濕度（下雨）的情況，實現(xiàn)晾衣架自動伸折，達到在陽臺上晴天晾曬衣物，雨天收回衣物的作用。（2）使學(xué)生掌握電子測量的原理，掌握數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換電路以及電機的驅(qū)動和換向等電路的設(shè)計方法。（3）通過設(shè)計、安裝、調(diào)試電路等實踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的動手能力，提高分析問題、解決問題的能力。設(shè)計任務(wù)和要求（1）設(shè)計一個環(huán)境光亮度檢測電路和濕度檢測電路；（2）采用LED指示晴雨天氣和電機轉(zhuǎn)向；（3）根據(jù)檢測到的晴雨狀況，控制電機方向，實現(xiàn)晴天支衣架，雨天收折衣架的功能； （4）拓展部分：具有遙控功能，采用紅外傳感器實現(xiàn)衣架收折。（5）安裝、調(diào)試電路，記錄測試的數(shù)據(jù)，進行分析；（6）寫出總結(jié)報告。報告中應(yīng)包括原理框圖、操作方法、測控流程、實物照片等，調(diào)試過程中遇到的問題，改進方法和總結(jié)體會。注意事項（1）注意傳感器的安裝位置和引線。（2）在電路調(diào)試、定標等過程中應(yīng)使用萬用表監(jiān)測傳感器的供電電源。（3）接線或插拔元器件、芯片時要斷電。題目6 環(huán)境噪音測試儀的設(shè)計設(shè)計目的（1）使學(xué)生掌握駐極體話筒將聲音轉(zhuǎn)換成電信號的工作原理，掌握音頻拾取電路、放大電路、信號處理電路的設(shè)計方法。（2）使學(xué)生掌握電子測量的原理，掌握A/D轉(zhuǎn)換電路、顯示、操作人機界面等的設(shè)計方法。（3）通過設(shè)計、安裝、調(diào)試電路等實踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的動手能力，提高分析問題、解決問題的能力。設(shè)計任務(wù)和要求（1）設(shè)計一個噪音測試儀，量程為0100dB（也可以選擇其它量程），分辨率10dB；（2）采用LED數(shù)碼管顯示測量值，具有“保持（HOLD）”功能和“啟動（START）”按鍵。（3）拓展部分1：具有“校正”、功能；（4）拓展部分2：具有RS232或RS485總線接口，能和PC機通信傳送噪聲數(shù)據(jù)；（5）安裝、調(diào)試電路，記錄調(diào)零、定標的數(shù)據(jù)，并對漂移（零漂、溫漂）、重復(fù)性、線性度等參數(shù)進行測試、分析。（6）寫出總結(jié)報告。報告中應(yīng)包括原理框圖、參數(shù)曲線分析、操作方法、測控流程、實物照片等，調(diào)試過程中遇到的問題，改進方法和總結(jié)體會。注意事項（1）在電路調(diào)試、定標等過程中應(yīng)使用萬用表監(jiān)測供電電源和測試點的電壓，通過反復(fù)調(diào)試，保證輸出信號與噪聲的對應(yīng)關(guān)系。（2）接線或插拔元器件、芯片時要斷電。題目7 數(shù)顯編程可調(diào)穩(wěn)壓電源的設(shè)計設(shè)計目的（1）使學(xué)生掌握線性可調(diào)穩(wěn)壓電源的工作原理及設(shè)計方法，掌握電壓、電流的測量原理以及編程設(shè)定電壓輸出的設(shè)計方法。（2）使學(xué)生掌握A/D轉(zhuǎn)換電路、顯示電路、操作人機界面等的設(shè)計方法。（3）通過設(shè)計、安裝、調(diào)試電路等實踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的動手能力，提高分析問題、解決問題的能力。設(shè)計任務(wù)和要求（1）設(shè)計一個數(shù)字顯示電壓的可調(diào)穩(wěn)壓電源，量程為024V DC（也可以選擇其它量程），分辨率0.1V；（2）采用LED數(shù)碼管顯示測量值，分辨率0.1V。（3）輸出電壓值可編程設(shè)定，步進值0.5V。（4）拓展部分1：具有電流測量功能；（5）拓展部分2：具有RS232或RS485總線接口，能和PC機通信進行編程設(shè)定與實時顯示；（6）安裝、調(diào)試電路，記錄調(diào)零、定標的數(shù)據(jù)，并對漂移（零漂、溫漂）、重復(fù)性、線性度等參數(shù)進行測試、分析。（7）寫出總結(jié)報告。報告中應(yīng)包括原理框圖、參數(shù)曲線分析、操作方法、測控流程、實物照片等，調(diào)試過程中遇到的問題，改進方法和總結(jié)體會。注意事項（1）在電路調(diào)試、定標等過程中應(yīng)使用萬用表監(jiān)測供電電源和測試點的電壓，通過反復(fù)調(diào)試，保證輸出線性。（2）接線或插拔元器件、芯片時要斷電。題目8 無刷直流電機控制器的設(shè)計設(shè)計目的（1）使學(xué)生掌握霍爾傳感器的選擇和正確使用方法，了解霍爾傳感器位置測量的工作原理，并通過橋式驅(qū)動電路實現(xiàn)對直流電機的驅(qū)動控制。（2）使學(xué)生掌握電子測量的原理，掌握信號采集、轉(zhuǎn)換電路以及單片機最小系統(tǒng)、操作界面等的設(shè)計方法。（3）通過設(shè)計、安裝、調(diào)試電路等實踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的動手能力，提高分析問題、解決問題的能力。設(shè)計任務(wù)和要求（1）設(shè)計一個無刷直流電機控制電路，并根據(jù)霍爾傳感器檢測的位置信號進行電機繞組的換相控制，從而達到電機旋轉(zhuǎn)和穩(wěn)速控制的目的；（2）采用LED數(shù)碼管指示轉(zhuǎn)速，按鍵設(shè)置轉(zhuǎn)速，分辨率1轉(zhuǎn)/分； （3）拓展部分：具有RS232或RS485總線接口，能和PC機通信進行編程設(shè)定與實時顯示；（4）安裝、調(diào)試電路，進行記錄、測試、分析；（5）寫出總結(jié)報告。報告中應(yīng)包括原理框圖、參數(shù)曲線分析、操作方法、測控流程、實物照片等，調(diào)試過程中遇到的問題，改進方法和總結(jié)體會。注意事項（1）在電路調(diào)試、定標等過程中應(yīng)使用萬用表監(jiān)測傳感器的供電電源。（2）接線或插拔元器件、芯片時要斷電。題目9 基于PT2262/2272的遙控器設(shè)計設(shè)計目的（1）使學(xué)生掌握編解碼器的選擇和正確使用方法，了解編碼調(diào)制電路與解碼電路的工作原理。（2）使學(xué)生掌握遙控器的設(shè)計原理，掌握編碼與解碼電路及低功耗電路的設(shè)計方法。（3）通過設(shè)計、安裝、調(diào)試電路等實踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的動手能力，提高分析問題、解決問題的能力。設(shè)計任務(wù)和要求（1）設(shè)計一個遙控發(fā)射電路，并根據(jù)地址編碼達到身份辨識的能力；（2）設(shè)計一套解碼電路，與遙控器地址編碼配對時實現(xiàn)通信，采用LED指示按鍵信息。 （3）拓展部分：與單片機接口用于實現(xiàn)對單片機系統(tǒng)的遙控功能；（4）安裝、調(diào)試電路，進行記錄、測試、分析；（5）寫出總結(jié)報告。報告中應(yīng)包括原理框圖、操作方法、測控流程、實物照片等，調(diào)試過程中遇到的問題，改進方法和總結(jié)體會。注意事項（1）在電路調(diào)試、定標等過程中應(yīng)使用萬用表監(jiān)測供電電源。（2）接線或插拔元器件、芯片時要斷電。題目10 基于PCF8563的實時時鐘設(shè)計設(shè)計目的（1）使學(xué)生掌握實時時鐘芯片和I2C總線的工作原理。（2）使學(xué)生掌握I2C和單片機的接口方法及軟件編程，掌握單片機最小系統(tǒng)以及顯示、操作人機界面等的設(shè)計方法。（3）通過設(shè)計、安裝、調(diào)試電路等實踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的動手能力，提高分析問題、解決問題的能力。設(shè)計任務(wù)和要求（1）設(shè)計一個采用PCF8563作為實時時鐘的電子鐘；（2）采用至少6位LED顯示，可以選擇12小時制和24小時制。（3）能設(shè)定鬧鐘，具備鬧鐘報警功能。（4）設(shè)計必要的操作按鍵。（5）安裝、調(diào)試電路，采用秒表進行校對，記錄測試數(shù)據(jù)，并進行測試、分析。（6）寫出總結(jié)報告。報告中應(yīng)包括原理框圖、操作方法、軟件流程、實物照片等，調(diào)試過程中遇到的問題，改進方法和總結(jié)體會。題目11 光照度顯示電路設(shè)計目的（1）使學(xué)生掌握光電傳感器的工作原理，掌握光敏電阻或光敏二極管的選擇和正確使用方法。（2）使學(xué)生掌握運算放大器的設(shè)計原理，掌握環(huán)境光對光電檢測電路的作用以及處理方法。（3）通過設(shè)計、安裝、調(diào)試電路等實踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的動手能力，提高分析問題、解決問題的能力。設(shè)計任務(wù)和要求（1）設(shè)計一個光電檢測電路及信號放大電路；（2）設(shè)計光照度指示電路，采用LED指示信息； （3）拓展部分：構(gòu)成單片機系統(tǒng)，采用LED數(shù)碼指示光照度；（4）安裝、調(diào)試電路，進行記錄、測試、分析；（5）寫出總結(jié)報告。報告中應(yīng)包括原理框圖、操作方法、實物照片等，調(diào)試過程中遇到的問題，改進方法和總結(jié)體會。注意事項（1）在電路調(diào)試、定標等過程中應(yīng)使用萬用表監(jiān)測供電電源。（2）接線或插拔元器件、芯片時要斷電。實踐（實驗）內(nèi)容（項目）及學(xué)時安排 序號實驗項目名稱（或?qū)嵺`環(huán)節(jié)基本內(nèi)容摘要）實驗項目類型開設(shè)性質(zhì)實踐（實驗）環(huán)節(jié)時間安排演示驗證綜合設(shè)計必修選修開放課內(nèi)課外安排及說明1電子稱的設(shè)計與制作3周2DS18B20溫度傳感器巡回檢測報警儀的設(shè)計與制作3周3電熱鍋爐溫度控制器的設(shè)計3周4自動感應(yīng)環(huán)境光的調(diào)光控制器3周5晴雨自動晾衣架控制器3周6環(huán)境噪音測試儀的設(shè)計3周7數(shù)顯編程可調(diào)穩(wěn)壓電源的設(shè)計3周8無刷直流電機控制器的設(shè)計3周9基于PT2262/2272的遙控器設(shè)計3周10基于PC