自動(dòng)化綜合課程設(shè)計(jì)[1]

1、自動(dòng)化專業(yè)2010級(jí)自動(dòng)化綜合課程設(shè)計(jì)一、目的自動(dòng)化綜合設(shè)計(jì)是學(xué)生必修的實(shí)踐環(huán)節(jié)之一，應(yīng)使學(xué)生較系統(tǒng)的完成自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 從選題、方案論證、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)測試、總結(jié)報(bào)告等基本過程，加深對(duì)自動(dòng)控原理、過 程控制、運(yùn)動(dòng)控制、測試技術(shù)和自動(dòng)化儀表等相關(guān)課程理論知識(shí)的分析理解。通過實(shí)踐引導(dǎo)學(xué)生把原理分析和工程設(shè)計(jì)結(jié)合，掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法和一般規(guī)則，提高綜合使用能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)固的基礎(chǔ)。1、培養(yǎng)獨(dú)立完成一個(gè)課題或?qū)嶋H問題的能力2、培養(yǎng)查閱資料文獻(xiàn)手冊的能力3、熟悉元器件類型，掌握合理選取元件的規(guī)則4、鍛煉撰寫論文和設(shè)計(jì)報(bào)告的能力5、培養(yǎng)科學(xué)的工作作風(fēng)和

2、嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的態(tài)度二、設(shè)計(jì)內(nèi)容本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：自主選題、理論設(shè)計(jì)、調(diào)試和仿真、撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告并答辯等。自主選題。每個(gè)題目限兩組學(xué)生，每組學(xué)生不超過3人，鼓勵(lì)學(xué)生單獨(dú)完成。 每組學(xué)生可申報(bào)5個(gè)以下備選題目，根據(jù)學(xué)生志愿最后確定選題。理論設(shè)計(jì)包括方案選擇、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。通過調(diào)試和仿真， 進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)， 使之達(dá)到課 程設(shè)計(jì)要求，使其更接近于實(shí)際產(chǎn)品。撰寫設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告， 把理論設(shè)計(jì)內(nèi)容，調(diào)試過程進(jìn)行全面總結(jié)。小組成員既要分工，又 要協(xié)作，同一小組成員之間可以相互探討、協(xié)商，可以互相借鑒或參考別人的設(shè)計(jì)方法和經(jīng)驗(yàn)，但每個(gè)學(xué)生必須獨(dú)立完成設(shè)計(jì)報(bào)告，要有完整的設(shè)計(jì)資料，獨(dú)立撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告，設(shè)計(jì)報(bào)告雷同率超過

3、50%的課程設(shè)計(jì)考核按不及格處理。最后，通過答辯過程展現(xiàn)課程設(shè)計(jì)所做的工作。三、設(shè)計(jì)組織方式課程設(shè)計(jì)過程采用相對(duì)集中方式，以分組為單位集中到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。配備計(jì)算機(jī)、相關(guān)軟件及電子元器件等器材設(shè)備。實(shí)驗(yàn)室提供常見元器件及設(shè)備，其他所需器件應(yīng)提前通知實(shí)驗(yàn)室采購或自行購買。在課程設(shè)計(jì)過程中，實(shí)訓(xùn)教學(xué)課堂化，嚴(yán)格考勤制度，在課程設(shè)計(jì)期間累計(jì)曠課達(dá)到 10學(xué)時(shí)，取消考核資格。需要外出查找資料，購買電子元件時(shí)，必須向指導(dǎo)老師請(qǐng)假，經(jīng) 同意后方可外出。四、設(shè)計(jì)題目1、雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)電流環(huán)模擬PI調(diào)節(jié)器（張蓮）電機(jī)對(duì)象參數(shù)測量；電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)PI參數(shù)設(shè)計(jì)；以運(yùn)算放大器為核心器件設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)電流比較器及P

4、I運(yùn)算硬件電路。2、 雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速轉(zhuǎn)速環(huán)數(shù)字PID調(diào)節(jié)器（張蓮）電機(jī)對(duì)象參數(shù)測量；電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)PI參數(shù)設(shè)計(jì)；以A/D轉(zhuǎn)換器和單片機(jī)為核心器件設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速信號(hào)采集和數(shù)字PI運(yùn)算。3、風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程報(bào)警控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（張?。?duì)遠(yuǎn)程風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控報(bào)警控制； 設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)姆桨福?進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，收集相關(guān)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。4、三相異步電機(jī)變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)（劉成軍）以三相異步電機(jī)為研究對(duì)象，研究空間矢量PWM產(chǎn)生原理；測取空間矢量PWM波形；進(jìn)行開環(huán)控制實(shí)驗(yàn)，收集相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。5、方波頻率偏移控制（劉成軍）產(chǎn)生方波信號(hào)；完成電路并搜集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；進(jìn)行開環(huán)控制實(shí)驗(yàn)，收集相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。6、三自由度步

5、進(jìn)電機(jī)邏輯電路控制器（張?。├眠壿嬰娐菲骷O(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)控制器； 能對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行分檔調(diào)速； 能實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的換向控制。7、供水水塔水位控制系統(tǒng)（劉曉東）利用常規(guī)繼電器設(shè)計(jì)水塔供水系統(tǒng)的控制系統(tǒng)；設(shè)置上下控制水位； 系統(tǒng)能發(fā)出水泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源的開關(guān)信號(hào)。8、鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng) PID參數(shù)整定（張?。┮訩PS2000軟件為模擬鍋爐運(yùn)行平臺(tái)，設(shè)計(jì)鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)方案； 按工程整定方法將控制系統(tǒng)投入運(yùn)行狀態(tài)；進(jìn)行PID參數(shù)整定，采用蒸汽負(fù)荷以階躍變化形式施加干擾。整定目標(biāo)：水位在 干擾擾動(dòng)情況下的暫態(tài)過程為 4： 1衰減過程。9、熱電偶冷端自動(dòng)補(bǔ)償溫度計(jì)（劉曉東）選擇一常溫?zé)犭娕迹瑢?duì)其作簡單的

6、標(biāo)定； 禾U用熱電阻設(shè)計(jì)一自動(dòng)冷端補(bǔ)償電路； 系統(tǒng)工作滿足溫度計(jì)一般要求。（張10、氣動(dòng)磨頭轉(zhuǎn)速報(bào)警控制裝置設(shè)計(jì)（可選擇數(shù)字邏輯電路方案也可采用單片機(jī)） ?。┰O(shè)計(jì)一氣動(dòng)磨頭轉(zhuǎn)速測量裝置，要求設(shè)置氣動(dòng)磨頭的高、低報(bào)警轉(zhuǎn)速，并發(fā)出相應(yīng)信號(hào)；依據(jù)報(bào)警信號(hào)，控制調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)向；系統(tǒng)滿足控制氣動(dòng)磨頭的轉(zhuǎn)速工作在要求的速度范圍之內(nèi)。11、電子秤（張蓮）利用稱重傳感器設(shè)計(jì)測量電路，設(shè)計(jì)應(yīng)變片檢測電路中的相敏檢波器、變換電橋； 對(duì)電子稱進(jìn)行標(biāo)定；系統(tǒng)工作滿足電子秤一般要求。12、光電式速度計(jì)（張蓮）利用光電式傳感器設(shè)計(jì)速度計(jì)量系統(tǒng)；具有計(jì)數(shù)功能；系統(tǒng)工作滿足速度計(jì)一般要求。13、磁電式速度計(jì)（張蓮）利用磁電式

7、傳感器設(shè)計(jì)速度測量系統(tǒng)；具有計(jì)數(shù)功能；系統(tǒng)工作滿足速度計(jì)一般要求。14、電容數(shù)字測量儀（劉曉東）設(shè)計(jì)電容數(shù)字測量儀電路，測量并顯示電容大小測量電容范圍為100pF1系統(tǒng)工作滿足電容測量一般要求。15、數(shù)控直流電源設(shè)計(jì)（劉曉東）輸出電壓：范圍 0+ 9.9V，步進(jìn)0.1V，紋波不大于 10mV輸出電流500mA 輸出電壓值由數(shù)碼管顯示由“ + ”、“ 一”兩鍵分別控制輸出電壓步進(jìn)增減16、基于單片機(jī)的多路數(shù)據(jù)采集（劉曉東）設(shè)計(jì)八路模擬信號(hào)自動(dòng)采集和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；以單片機(jī)作為下位機(jī)，能夠完成模擬電壓信號(hào)采集和A/D轉(zhuǎn)換，用三位數(shù)碼管進(jìn)行顯示，要求對(duì)通道號(hào)和測量值進(jìn)行顯示。17、小型機(jī)器人關(guān)節(jié)角控制

8、（劉成軍）研究關(guān)節(jié)控制原理；設(shè)計(jì)關(guān)節(jié)控制方案；完成硬件電路并搜集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。18、 小型機(jī)器人腳底力采集裝置（劉成軍）研究腳底力采集裝置的工作原理；測取腳底受力信號(hào)波形；完成硬件電路并收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。19、三相異步電機(jī)變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn) （劉成軍）以三相異步電機(jī)為研究對(duì)象，研究空間矢量PWM產(chǎn)生原理；測取空間矢量PWM波形；進(jìn)行開環(huán)控制實(shí)驗(yàn)，收集相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。20、截止頻率可選的抗混濾波器的設(shè)計(jì)（張俊）學(xué)習(xí)抗混濾波器的有關(guān)知識(shí)和技術(shù)；設(shè)計(jì)一套抗混濾波器系統(tǒng)方案；完成系統(tǒng)實(shí)施硬件電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試。21、加熱爐爐溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（張?。┰O(shè)計(jì)加熱爐爐溫測量系統(tǒng)方案；設(shè)計(jì)爐溫控制系統(tǒng)方案；完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試。2

9、2、智能定時(shí)搶答器設(shè)計(jì)（楊佳）幾個(gè)選手，誰先按下自己手中的按鈕，LED顯示器SM就會(huì)顯示相對(duì)應(yīng)的選手號(hào)碼。聲控切換按鈕和啟動(dòng)搶答開始按鈕具有互鎖功能，當(dāng)聲控切換按鈕開啟之后， 開始按鈕于無效狀態(tài)，防止主持人在沒說“開始”之前就誤按了啟動(dòng)搶答按鈕。搶答器可以進(jìn)行20秒倒計(jì)時(shí)，選手必須在20秒之內(nèi)進(jìn)行搶答， 幾個(gè)選手，誰先按 下自己手中的按鈕，LED顯示器SM就會(huì)顯示相對(duì)應(yīng)的選手號(hào)碼，如果 20秒還沒 有人搶答，那么搶答器自鎖，本次搶答無效，按下復(fù)位按鈕后可繼續(xù)搶答。23、數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)（楊佳）設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)控制的數(shù)字溫度計(jì)，本溫度計(jì)屬于多功能溫度計(jì)；可以設(shè)置上下報(bào)警溫度，當(dāng)溫度不在設(shè)置范圍內(nèi)時(shí)

10、，可以報(bào)警。24、超聲波測距儀（楊佳）以超聲波器件設(shè)計(jì)一超聲波輻射強(qiáng)度測量電路；標(biāo)定超聲波輻射和距離關(guān)系；系統(tǒng)工作滿足一般測距要求25、 雙容水箱液位定值控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（楊佳）分析并建立雙容水箱動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型； 在實(shí)際控制系統(tǒng)中驗(yàn)證并分析。五、進(jìn)度安排時(shí)間項(xiàng)目學(xué)時(shí)數(shù)DAY12013,12,30總體方案設(shè)計(jì)12HDAY2DAY3軟、硬件設(shè)計(jì)及仿真24HDAY4DAY5DAY6DAY7申領(lǐng)元器件并進(jìn)行軟、 硬件調(diào)試30HDAY8DAY9DAY10DAY11DAY12撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告12HDAY13DAY14DAY15答辯和總結(jié)6H六、設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)報(bào)告需獨(dú)立完成，格式符合要求，文字（不含圖形、程序）不少于

11、3000字，圖形繪制規(guī)范。其基本格式如下：封面（參見附頁）摘要目錄正文參考文獻(xiàn)其中，正文應(yīng)包括以下內(nèi)容：一、概述1、所做題目的意義2、本人所做的工作3、系統(tǒng)主要功能二、硬件電路設(shè)計(jì)及描述1、闡述方案選擇及設(shè)計(jì)思想。針對(duì)一種方案來談， 闡述為什么要采用這種方案， 它有什么優(yōu)勢；或者提出兩種以上方 案，通過比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)，確定一種方案。2、繪制原理框圖，描述各功能單元之間的邏輯關(guān)系將硬件設(shè)計(jì)按功能劃分若干部分或單元，每一部分用一個(gè)方框表示， 將各部分之間的邏輯關(guān)系用帶方向的線連接起來（表示信息流向等）。3、簡述工作原理。結(jié)合原理框圖，用文字和圖形（如波形圖等）將工作原理闡述清楚。4、繪制原理電路

12、圖，描述各元器件之間的實(shí)際連接關(guān)系。電路圖要注意詳盡。應(yīng)畫出各元器件之間的所有引腳，至少應(yīng)畫出本設(shè)計(jì)中所使用到的元器件的引腳（包括電源和接地）應(yīng)畫出各元器件之間的所有連接關(guān)系（包括電源線，地線的連接，以及電源濾波電容等）；標(biāo)出所有元器件編號(hào)和型號(hào)。這里的編號(hào)指的是在圖中對(duì) 元器件的編號(hào)，如電容編號(hào) C1、C2、;電阻編號(hào) R1、R2、;集成芯片編號(hào) U1、U2、; 開關(guān)編號(hào) K1、K2、；指示燈編號(hào) LED1、LED2、等。標(biāo)出所有引腳序號(hào)和名稱；標(biāo) 出元件的標(biāo)稱值，如電容的容量，電阻的阻值等。畫電路圖應(yīng)注意規(guī)范，最好用電路CAD軟件繪制。另外，若使用課程沒有學(xué)過的器件，還需對(duì)它們的功能進(jìn)行單

13、獨(dú)說明。5、繪制元器件清單列表。元器件清單中應(yīng)列出數(shù)量， 如有金額更好。元器件的編號(hào)和型號(hào)， 應(yīng)和原理電路圖一致。三、軟件設(shè)計(jì)流程及描述1、繪制系統(tǒng)模塊層次結(jié)構(gòu)圖軟件總體設(shè)計(jì)方案應(yīng)遵循結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想，自頂向下，逐步求精。將系統(tǒng)功能劃分為多個(gè)模塊，通過模塊層次結(jié)構(gòu)圖闡述系統(tǒng)各個(gè)組成模塊的層次結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系。2、程序流程圖軟件的設(shè)計(jì)思路用流程圖描述可以一目了然。流程圖的繪制要力求規(guī)范，如處理為矩 形框，判斷為棱形框等。流程圖不易太粗，要能清楚地描述軟件思路，并且以文字說明來闡述軟件工作原理。3、源程序代碼報(bào)告應(yīng)給出完整的程序清單，并加以注釋，個(gè)別較重要的程序還要特別加以說明，例如體現(xiàn)關(guān)鍵功能的

14、程序段，使用了某些技巧的程序段，有獨(dú)到之處或有所創(chuàng)新的程序段等。四、測試課程設(shè)計(jì)題目均未給出性能指標(biāo)要求，需自行測試。要求寫出測試方法、測試設(shè)備、實(shí) 測數(shù)據(jù)，最后給出系統(tǒng)指標(biāo)。五、總結(jié)以上各部分，硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì)部分為報(bào)告的重點(diǎn)，但并非所有題目都是軟硬兼施，應(yīng)根據(jù)實(shí)際題目和實(shí)際方案來側(cè)重詳略。七、考核方法本課程設(shè)計(jì)考核方式為考查，考核結(jié)果為五級(jí)計(jì)分制，分?jǐn)?shù)在90100為優(yōu)秀，8089為良好，7079為中等，6069為及格，59以下為不及格?？己顺煽冇涗洷韰⒁姼巾摚ǚ饷妫?。主要包括以下內(nèi)容1、設(shè)計(jì)質(zhì)量（20分）包括硬件的連接、程序固化、硬件調(diào)試（仿真）。要求元器件布局合理，連線規(guī)范、整潔、牢固，硬件調(diào)試（仿真）符合設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。2、創(chuàng)新設(shè)計(jì)（15分）包括總體方案創(chuàng)新性、硬件設(shè)計(jì)創(chuàng)新性、軟件設(shè)計(jì)創(chuàng)新性、測試方法創(chuàng)新性。考核時(shí)要查看原始設(shè)計(jì)資料和相關(guān)記錄，分別進(jìn)行考核。重點(diǎn)考核擴(kuò)展部分要求是否完成。3、報(bào)告質(zhì)量（15分）3000字，圖形、圖表、圖標(biāo)規(guī)范。設(shè)計(jì)報(bào)告須獨(dú)立完成。格式