1 / 9 计算机控制技术综合应用设计一、目的计算机控制技术综合应用设计是学生必修的实践环节之一，应使学生较系统的完成电子系统设计，从选题、方案论证、软硬件设计、软硬件实现、系统测试、总结报告等基本过程，加深对模拟电路、数字电路、微机原理、单片机嵌入式、 DSP、PLC）等相关课程理论知识的分析理解。通过实践引导学生把原理分析与工程设计结合，掌握软硬件系统设计的基本方法和一般规则，提高综合应用能力，培养学生的创新思维和实践能力，为自动化电气工程）综合设计和毕业设计打下坚固的基础。1、培养独立完成一个课题或实际问题的能力2、培养查阅资料文献手册的能力3、熟悉元器件类型，掌握合理选取元件的规则4、锻炼撰写小论文和设计报告的能力5、培养科学的工作作风和严谨务实的态度二、设计内容本设计的主要内容包括：自主选题、理论设计、调试与仿真、撰写设计报告并答辩等。自主选题题目参见“ 三、设计题目” 。无论选择什么题目，最后完成的方案必须包含MCU模块。除题目明确指定MCU之外， MCU 种类不加限制，可在51单片机、 AVR 、ARM 、可编程逻辑控制器、FPGACPLD 、DSP、PLC等范围内自行选择。MCU在系统中的作用可简可繁，自行设计。理论设计包括方案选择、硬件系统设计、软件系统设计等。硬件设计包括单片机最小系统设计、单元电路设计、元器件选择须选通用芯片）及参数计算；软件设计包括模块化层次结构图、程序流程图等。通过调试与仿真，进一步完善设计，使之达到课程设计要求，使其更接近于实际产品。最后要求撰写设计总结报告，把理论设计内容，调试过程及性能指标的测试进行全面总结，把实践内容上升到理论高度。并通过答辩过程展现课程设计所做的工作。三、设计题目1、简易数字电压表刘述喜）a)利用 AD转换芯片测量02V 电压信号b)4位显示c)系统工作符合一般数字电压表要求扩展要求：更多量程，如 0200mV ， 020V等按键切换量程2、简易数字电流表刘述喜）a)利用 AD转换芯片和精密电阻测量020mA电流b)4位显示精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 9 页2 / 9 c)系统工作符合一般数字电流表要求扩展要求：更多量程，如 02mA ，0200mA 等按键切换量程3、简易可编程恒流源刘述喜）a)利用 DA转换芯片输出200-2000mA 电流信号b)可设置并显示输出电流给定值c)系统工作符合一般恒流源要求扩展要求：可步进输出电流，步进值10mA 保护电路4、简易可编程稳压电源刘述喜）a)利用 DA转换芯片输出3-12V电压信号b)可设置并显示输出电压给定值c)系统工作符合一般稳压电源要求扩展要求：可步进输出电压，步进值0.1V 保护电路5、模拟数据采集器与电压 U(V 对应关系： T=15.4V c)系统工作符合一般数据采集器要求扩展要求：循环显示所有通道温度值对采集数据进行一阶惯性数字滤波6、简易数字信号发生器万文略）a)利用 DA转换输出三角波、方波、正弦波、阶梯波b)按键切换四种波形的输出c)系统工作符合一般信号发生器的要求扩展要求：波形频率可调波形幅值可调7、简易交流采样万文略）a)利用电压电流互感器和AD转换芯片采集交流电压电流信号b)轮流显示三相电压电流c)系统工作符合一般交流采样要求扩展要求：相位角采样有效电压计算8、简易交通灯控制系统的设计万文略）a)利用定时器产生秒信号，控制十字路口红绿黄灯交替点亮和熄灭；b)采用 LED数码管显示交通灯剩余时间；c)系统工作符合一般交通灯控制要求。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 9 页3 / 9 扩展要求：能用按键设置通行时间和暂缓通行时间；能根据各向交通流量自动调整通行时间。9、多层电梯控制器古亮）a)每层电梯入口处有上下开关，电梯内有设定到达楼层的停站开关。可以显示电梯位置及门状态b)电梯停站时，1s后开门， 4s后关门c)系统工作符合一般电梯要求扩展要求：电梯内设置开关门按钮电梯门防夹控制10、自动售货机古亮）a)自动出售多种货物，按键操作及错误提示有指示灯b)按键选择货物，利用按键模拟5元和 10元纸币输入c)系统工作符合一般自动售货机要求扩展要求：声音提示退钱功能11、出租车计费系统古亮）a)脉冲信号模拟车轮转动，3公里以内起步价5元，超过 3公里每 0.5公里 0.9元b)功能按键，显示公里数和费用c)系统工作符合一般出租车计价器要求扩展要求：低速时进入等待计时状态，等待计时超过5分钟后，每分钟0.9元夜班加价功能12、彩灯控制器古亮）a)4种以上彩灯花型变化显示模式）b)清零复位c)系统工作符合一般彩灯控制器要求扩展要求：彩灯变换的快慢节拍可以在选择多种花型可以自动变换，循环往复13、篮球赛计时计分器贺娟）a)倒计时方式显示单节比赛剩余时间，可暂停b)显示双方得分，按键输入可修改分值c)系统工作符合一般篮球赛计时计分器要求扩展要求：时间及分值如有错误可修改单节比赛或整场比赛结束时声音提示14、简易数字钟贺娟）a)要求准确显示“ 时” 、“ 分” 、“ 秒” ，24小时制；b)具有整点报时功能，在每小时59分51秒、 53秒、 55秒、 57秒发出低音，59秒整发出高音；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 9 页4 / 9 c)系统工作符合一般时钟要求。扩展要求：具有校时功能，用户可修改“ 时” 、“ 分 ” ，且互不影响；可切换 12小时制和 24小时制。15、数字秒表贺娟）a)最小显示位 10ms，计时范围 059分 59秒990毫秒b)一键控制三种工作状态：清零、计时、停止c)系统工作符合一般秒表要求扩展要求：可记录多个成绩秒表精度 0.1s 16、简易数字频率计贺娟）a)用于测量数字信号的频率并显示结果，测频范围0.1Hz9999Hz ；b)通过按键控制频率计的启动和停止；c)系统工作符合一般频率计的要求。扩展要求：测量周期可调，分为1秒和 10秒两档；测频范围扩大到99999Hz 17、RS232通信 彭小峰）a)双机通过 RS232通信b)主机发送并显示10以下的随机数，从机显示该数的阶乘值c)系统工作符合一般232通信要求扩展要求：波特率可调主从机均可发送随机数，在接收机上显示对应阶乘值18、RS485通信 彭小峰）a)一主机，二从机。b)从机上报开机信息给主机，主机显示各从机是否开机。c)系统工作符合一般485通信要求扩展要求：主机可主动查询从机是否开机主机可远程控制从机复位19、I2C通信 彭小峰）a)系统包括四个数字键14，按键后将对应数字存放在EEPROM24C02 中b)系统复位后显示最近一次按键c)系统工作满足一般I2C通信要求扩展要求：统计显示系统开机次数统计显示每个按键的使用次数20、SPI通信 彭小峰）a)系统包括四个数字键14，按键后将对应数字存放在AT93C46中b)系统复位后显示最近一次按键c)系统工作满足一般I2C通信要求精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 9 页5 / 9 扩展要求：统计显示系统开机次数统计显示每个按键的使用次数21、超声波测距周鹏）a)利用超声波换能元件发射及接收超声波信号b)利用超声波反射时间差推算反射面距离并显示c)系统工作满足一般超声波超声波测距要求扩展要求：按键输入数字温度利用温度值进行温度补偿22、步进电机控制周鹏）a)设计步进电机控制器b)步进电机可正反转c)系统工作满足一般步进电机控制要求扩展要求：步进电机可调速可指定角度转动23、PWM 脉宽调制周鹏）a)用D/A 转换器输出 PWM 控制信号b)控制脉宽，可调整小直流电机快慢或LED 指示灯明暗c)系统工作满足一般PWM 脉宽调制要求扩展要求：按键调速可设定加速度24、点阵 LED 显示屏周鹏）a)单片机控制 LED点阵显示屏显示字符和汉字b)按键控制显示字符切换c)系统工作满足一般点阵LED显示屏要求扩展要求：滚动显示其他动画字幕效果25、基于 PLC的交通灯控制系统设计蒋东荣） a）S7-200PLC编程或欧姆龙 PLC； b）用一个启动开关控制信号灯组；c）用 LED 模拟信号灯，东西、南北黄灯、绿灯、红灯各一组，系统工作符合一般交通灯控制要求。扩展要求： a）能用按键设置通行时间和暂缓通行时间； b）能根据各向交通流量自动调整通行时间。26、基于 PLC的喷泉模拟控制系统设计蒋东荣） a）S7-200PLC编程或欧姆龙 PLC； b）用 LED 模拟三组 ABC 喷头，一点动开关；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 9 页6 / 9 c）按点动开关，A组先喷 5秒，然后 BC两组同时喷且A组停， 5秒后 B组停，而 AB 两组又同时喷，再经过 2秒， C组也开始喷，持续5秒后，全部停止喷水，再经过3秒后重复前述过程。扩展要求： a）能用按键选择喷泉式样； b）能用按键选择喷泉间隔时间。27、基于 PLC+ 组态王的自动往返的小车控制系统设计蒋东荣）a）S7-200PLC编程或欧姆龙 PLC； b）在组态王里模拟小车； c）限位开关用于小车自动往返，动画演示。扩展要求： a）能用按键设置小车速度；b）中途可以任意停车。28、基于 PLC的四层电梯控制系统设计蒋东荣）a）S7-200PLC编程或欧姆龙 PLC；b）系统工作符合一般电梯工作要求；c）用 LED 灯模拟电梯层数、平层操作，平层时，延时1s开门， 4s后关门 12H DAY7 DAY8 撰写设计报告12H DAY9 DAY10 答辩与总结6H 五、基本要求精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 9 页7 / 9 课程设计过程采用相对集中方式，以班为单位集中到实验室进行实训。配备计算机、相关软件及电子元器件等器材设备。实验室提供常见元器件及设备，其他所需器件应提前通知实验室采购或自行购买。在课程设计过程中，实训教案课堂化，严格考勤制度，在课程设计期间累计旷课达到10学时，取消考核资格。需要外出查找资料，购买电子元件时，必须向指导老师请假，经同意后方可外出。因课程设计题目众多，相对分散。采取自主选题+抽签方式决定学生选题，每个题目限两组学生，每组学生不超过3人，鼓励学生单独完成。小组成员既要分工，又要协作，同一小组成员之间可以相互探讨、协商，可以互相借鉴或参考别人的设计方法和经验，但每个学生必须独立完成设计任务，要有完整的设计资料，独立撰写设计报告，设计报告雷同率超过 50%的课程设计考核按不及格处理。六、设计报告设计报告需独立完成，格式符合要求，文字 不含图形、程序）不少于3000字，图形绘制规范。其基本格式如下：封面 参见附页）摘要目录正文参考文献其中，正文应包括以下内容：一、概述1、所做题目的意义2、本人所做的工作3、系统主要功能二、硬件电路设计及描述阐述方案选择及设计思想。针对一种方案来谈，阐述为什么要采用这种方案，它有什么优势；或者提出两种以上方案，通过比较它们的优缺点，确定一种方案。绘制原理框图，描述各功能单元之间的逻辑关系将硬件设计按功能划分若干部分或单元，每一部分用一个方框表示，将各部分之间的逻辑关系用带方向的线连接起来表示信息流向等）。简述工作原理。结合原理框图，用文字和图形如波形图等）将工作原理阐述清楚。绘制原理电路图，描述各元器件之间的实际连接关系。电路图要注意详尽。应画出各元器件之间的所有引脚，至少应画出本设计中所使用到的元器件的引脚包括电源和接地）应画出各元器件之间的所有连接关系包括电源线，地线的连接，以及电源滤波电容等）；标出所有元器件编号和型号。这里的编号指的是在图中对元器件的编号，如电容编号C1、C2、；电阻编号R1、R2、 ；集成芯片编号U1、U2、；开关编号K1、 K2、；指示灯编号LED1 、LED2 、等。标出所有引脚序号和名称；标出元件的标称值，如电容的容量，电阻的阻值等。画电路图应注意规范，最好用电路CAD 软件绘制。另外，若使用课程没有学精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 9 页8 / 9 过的器件，还需对它们的功能进行单独说明。绘制元器件清单列表。元器件清单中应列出数量，如有金额更好。元器件的编号和型号，应与原理电路图一致。三、软件设计流程及描述四、绘制系统模块层次结构图软件总体设计方案应遵循结构化程序设计思想，自顶向下，逐步求精。将系统功能划分为多个模块，通过模块层次结构图阐述系统各个组成模块的层次结构和功能关系。五、程序流程图软件的设计思路用流程图描述可以一目了然。流程图的绘制要力求规范，如处理为矩形框，判断为棱形框等。流程图不易太粗，要能清楚地描述软件思路，并且以文字说明来阐述软件工作原理。六、源程序代码报告应给出完整的程序清单，并加以注释，个别较重要的程序还要特别加以说明，例如体现关键功能的程序段，使用了某些技巧的程序段，有独到之处或有所创新的程序段等。七、测试课程设计题目均未给出性能指标要求，需自行测试。要求写出测试方法、测试设备、实测数据，最后给出系统指标。八、总结以上各部分，硬件电路设计和软件程序设计部分为报告的重点，但并非所有题目都是软硬兼施，应根据实际题目和实际方案来侧重详略。七、考核方法本课程设计考核方式为考查，考核结果为五级计分制，分数在90100为优秀， 8089为良好， 7079为中等， 6069为及格， 59以下为不及格。考核成绩记录表参见附页封面）。主要包括以下内容1、设计质量 50分）包括硬件的连接、程序固化、硬件调试仿真）。要求元器件布局合理，连线规范、整洁、牢固，硬件调试仿真）符合设计要求，系统运行稳定可靠。总体方案创新性、硬件设计创新性、软件设计创新性、测试方法创新性。考核时要查看原始设计资料和相关记录，分别进行考核。重点考核扩展部分要求是否完成。设计报告须独立完成。格式符合要求，文字不少于3000字，图形、图表、图标规范。2、平时成绩 20分）主要考核考勤、课堂纪律、学习态度、工作方法等方面。3、答辩 30分）主要考核问答问题情况，要求思路清晰，语言准确、精炼。对于课程设计中的基本问题、相关的基本知识能够进行解答。其中熟练程度占2/3，答辩中的个人素质占1/3。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 9 页9 / 9 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 9 页