本科生创新能力个性化培养

本科生创新能力个性化培养 科技学术实践科技学术实践“六个一六个一”训练项目训练项目 课外实验项目 吉林大学仪器科学与电气工程学院 2015 年 11 月 目 录 仪电学院课外实验项目卡仪电学院课外实验项目卡 .1 一一 模拟电子实验模拟电子实验 .3 1.11.1 低频信号发生器的设计与实现低频信号发生器的设计与实现.3 1.21.2 DC-DCDC-DC 开关电源设计与实现开关电源设计与实现.4 1.31.3 高共模抑制放大器设计与实现高共模抑制放大器设计与实现.5 1.41.4 功率放大器设计与实现功率放大器设计与实现.6 1.51.5 基于单片机的恒温基于单片机的恒温 PIDPID 控制系统控制系统.7 1.61.6 音频功率放大电路的制作音频功率放大电路的制作.8 1.71.7 基于基于 A ANDROIDNDROID的跑步运动监测系统的跑步运动监测系统.9 二二 工程电磁场数值计算工程电磁场数值计算 .11 2.12.1 电磁铁的电磁场数值仿真电磁铁的电磁场数值仿真.11 2.22.2 电机的电磁场数值仿真电机的电磁场数值仿真.12 2.32.3 冲击法测量磁场冲击法测量磁场.13 三三 控制系统实验控制系统实验 .14 3.13.1 零极点影响的分析及图形化表示零极点影响的分析及图形化表示.14 3.23.2 移动平台倒立摆移动平台倒立摆 M MATATL LABAB辅助设计辅助设计.15 四四 信号与系统信号与系统 .17 4.14.1 软信号发生器设计实验软信号发生器设计实验.17 4.24.2 典型周期信号的数字谱分析实验典型周期信号的数字谱分析实验.18 4.34.3 基于基于 MATLABMATLAB GUIGUI 的频谱分析仪的设计与实现的频谱分析仪的设计与实现 .19 五五 单片机原理与技术单片机原理与技术 .21 5.15.1 多通道模拟信号采集系统设计多通道模拟信号采集系统设计.21 5.25.2 简易信号发生器简易信号发生器.22 5.35.3 交通信号灯控制实验交通信号灯控制实验.23 5.45.4 基于单片机的红外遥控实验基于单片机的红外遥控实验.24 5.55.5 基于基于 89518951 单片机的测量控制系统单片机的测量控制系统.25 II 5.65.6 基于单片机压力测量实验基于单片机压力测量实验.26 六六 电力系统分析电力系统分析 .27 6.16.1 无功功率的补偿无功功率的补偿.27 七七 可编程控制器技术可编程控制器技术 .28 7.17.1 三层电梯模型控制三层电梯模型控制.28 7.27.2 挖掘车模型控制挖掘车模型控制.29 7.37.3 基于触摸屏的自动售货机模拟控制基于触摸屏的自动售货机模拟控制.30 7.47.4 运料小车控制模拟运料小车控制模拟.31 八八 数字图像处理数字图像处理 .32 8.18.1 M MATLABATLAB人脸识别实验人脸识别实验.32 8.28.2 M MATLABATLAB车牌识别车牌识别.33 8.38.3 MATLABMATLAB 图像合成图像合成- -电视抠像基础电视抠像基础.34 九九 虚拟仪器技术虚拟仪器技术 .35 9.19.1 虚拟信号发生器的设计虚拟信号发生器的设计.35 9.29.2 虚拟示波器的设计虚拟示波器的设计.36 十数字电路技术十数字电路技术 .37 10.110.1 基于光电技术的脉搏度测量实验基于光电技术的脉搏度测量实验.37 10.210.2 基于基于 FPGA/SOPCFPGA/SOPC 的自动售货机的设计的自动售货机的设计.38 10.310.3 基于基于 CPLDCPLD 的多功能数字钟设计的多功能数字钟设计.40 10.410.4 基于基于 CPLDCPLD 的简易数字频率计的简易数字频率计.41 10.510.5 全功能电梯模拟器全功能电梯模拟器.42 十一十一 智能仪器智能仪器 .43 11.111.1 基于仪器平台的频率特性测试仪设计基于仪器平台的频率特性测试仪设计.43 11.211.2 基于基于 L LABABVIEWVIEW 的测控软件开发的测控软件开发.44 十二十二 光电检测技术光电检测技术 .45 12.112.1 基于光电编码器转速测量系统实验基于光电编码器转速测量系统实验.45 12.212.2 基于基于 FPGAFPGA 的光栅的光栅 4 4 倍频细分数据采集系统设计倍频细分数据采集系统设计.46 12.312.3 光电器件特性测试仪设计光电器件特性测试仪设计.47 III 十三十三 传感器原理与检测技术传感器原理与检测技术 .49 13.113.1 智能传感器设计智能传感器设计.49 13.213.2 多点温度巡检系统设计多点温度巡检系统设计.50 十四十四 电子测量原理电子测量原理 .51 14.114.1 高精度数字频率计的设计高精度数字频率计的设计.51 十五十五 精密仪器精密仪器 .52 15.115.1 直流电机速度控制系统直流电机速度控制系统.52 15.215.2 直流电机转角控制系统直流电机转角控制系统.53 15.315.3 精密工作台控制计算机系统精密工作台控制计算机系统.54 15.415.4 单色仪光栅扫描计算机控制系统单色仪光栅扫描计算机控制系统.55 十六十六 电机学电机学 .56 16.116.1 三相异步电动机的制动控制线路三相异步电动机的制动控制线路.56 16.216.2 三相异步电动机的可逆运行控制线路三相异步电动机的可逆运行控制线路.57 16.316.3 三相异步电动机基本控制线路三相异步电动机基本控制线路.58 16.416.4 三相鼠笼式异步电动机的降压起动控制线路三相鼠笼式异步电动机的降压起动控制线路.59 16.516.5 电动葫芦电气控制线路电动葫芦电气控制线路.60 16.616.6 直流电动机的制动过程直流电动机的制动过程 MATLABMATLAB 仿真仿真.61 十七十七 电力电子技术电力电子技术 .63 17.117.1 基于基于 PWMPWM 的恒流源设计的恒流源设计.63 17.217.2 基于基于 PWMPWM 的恒压源设计的恒压源设计.65 十八十八 课外设计课外设计 .67 18.118.1 智能存包系统设计智能存包系统设计.67 18.218.2 智能垃圾回收小车的设计与实现智能垃圾回收小车的设计与实现.68 18.318.3 基于安卓手机和基于安卓手机和 PCPC 平台的蓝牙数传、平台的蓝牙数传、W WIFIIFI数据共享及瞬变电磁数据预处理的软件系统数据共享及瞬变电磁数据预处理的软件系统 设计设计69 18.418.4 基于基于 STM32STM32 和和 FPGAFPGA 控制器平台的蓝牙或控制器平台的蓝牙或 W WIFIIFI数传系统设计数传系统设计 .72 18.518.5 基于飞思卡尔小车的智能泊车系统设计基于飞思卡尔小车的智能泊车系统设计.75 18.618.6 X XILINXILINX FPGAFPGA 的的 IPIP 核设计核设计 .76 18.718.7 小型激光雕刻控制系统研究小型激光雕刻控制系统研究.77 IV 十九十九 电力系统与继电保护电力系统与继电保护 .78 19.119.1 低频电磁信号采集卡设计低频电磁信号采集卡设计.78 1 仪电学院课外实验项目卡仪电学院课外实验项目卡 项目编号项目编号 （学校（学校） 课程名称课程名称项目名称项目名称 项目项目 负责人负责人 学学 时时 基本基本 学分学分 656OEP01 模拟电子实验低频信号发生器的设计与实现王应吉 322 656OEP02 模拟电子实验DC-DC 开关电源设计与实现王应吉 322 656OEP03 模拟电子实验功率放大器设计与实现王应吉 161 656OEP04 模拟电子实验高共模抑制放大器设计与实现王应吉 161 656OEP05 工程电磁场电磁铁的电磁场数值仿真嵇艳鞠 80.5 656OEP06 工程电磁场电机的电磁场数值仿真嵇艳鞠 80.5 656OEP07 工程电磁场冲击法测量磁场嵇艳鞠 80.5 656OEP08 控制系统实验零极点影响的分析及图形化表示随阳轶 241.5 656OEP09 信号与系统软信号发生器设计实验朱凯光 80.5 656OEP10 信号与系统典型周期信号的数字谱分析实验朱凯光 80.5 656OEP11 单片机原理与技术多通道模拟信号采集系统设计邱春玲 80.5 656OEP12 单片机原理与技术简易信号发生器邱春玲 80.5 656OEP13 单片机原理与技术交通信号灯控制实验李肃义 80.5 656OEP15 电力系统分析无功功率的补偿孙淑琴 80.5 656OEP17 可编程控制器技术三层电梯模型控制栾 卉 80.5 656OEP18 可编程控制器技术挖掘车模型控制栾 卉 80.5 656OEP19 数字图像处理Matlab 人脸识别实验辛 毅 80.5 656OEP20 数字图像处理汽车牌照识别实验辛 毅 80.5 656OEP23 虚拟仪器技术虚拟信号发生器的设计王俊秋 80.5 656OEP24 单片机原理与技术基于单片机的红外遥控实验刘鸿石 80.5 656OEP25 单片机原理与技术基于8951单片机的测量控制系统刘鸿石 80.5 656OEP26 单片机原理与技术基于单片机的压力测量实验刘鸿石 80.5 656OEP27 数字电路技术基于光电技术的脉搏波测量实验蔡 靖 80.5 656OEP28 数字电路技术基于 FPGA/SOPC 的自动售货机的设计蔡 靖 80.5 656OEP29 数字电路技术基于 CPLD 的多功能数字钟设计蔡 靖 80.5 656OEP30 数字电路技术基于 CPLD 的简易数字频率计蔡 靖 80.5 656OEP31 智能仪器基于 LabVIEW 的测控软件开发千承辉 80.5 656OEP32 智能仪器基于仪器平台的频率特性测试仪设计千承辉 80.5 656OEP33 光电检测技术基于光电编码器转速测量系统实验刘 杰 80.5 656OEP34 传感器原理与检测技术智能传感器设计凌振宝 80.5 656OEP35 传感器原理与检测技术多点温度巡检系统设计凌振宝 80.5 6560EP38 控制系统实验移动平台倒立摆 MatLab 辅助设计随阳轶 161 6560EP39 精密仪器直流电机速度控制系统王智宏161 6560EP40 精密仪器直流电机转角控制系统王智宏161 6560EP41 精密仪器精密工作台控制计算机系统王智宏161 6560EP42 精密仪器单色仪光栅扫描计算机控制系统王智宏161 6560EP43 虚拟仪器技术虚拟示波器的设计王俊秋 80.5 6560EP44 课外设计智能垃圾回收小车的设计与实现滕 飞161 2 6560EP45 课外设计智能存包系统设计滕 飞161 6560EP46 数字图像处理MATLAB 图像合成-电视抠像基础辛 毅 80.5 6560EP47 可编程控制器技术基于触摸屏的自动售货机模拟控制栾 卉 80.5 6560EP48 可编程控制器技术运料小车控制模拟栾 卉 80.5 6560EP49 电机学三相异步电动机的制动控制线路程宇奇 120.75 6560EP50 电机学三相异步电动机的可逆运行控制线路程宇奇 120.75 6560EP52 电机学 三相鼠笼式异步电动机的降压起动控制线 路 程宇奇120.75 6560EP53 电机学电动葫芦电气控制线路程宇奇 120.75 6560EP54 电力电子技术基于 PWM 的恒流源设计孙彩堂 161 6560EP55 电力电子技术基于 PWM 的恒压源设计孙彩堂 161 6560EP56 课外设计 基于 STM32 和 FPGA 控制器平台的蓝牙 或 Wifi 数传系统设计 王世隆 161 6560EP57 课外设计 基于安卓手机和 PC 平台的蓝牙数传、 Wifi 数据共享及瞬变电磁数据预处理 的软件系统设计 王世隆 161 6560EP58 电子测量高精度频率计设计千承辉 161 6560EP60 课外设计 基于飞思卡尔小车的智能泊车系统设 计 千承辉161 6560EP61 课外设计Xilinx FPGA 的 IP 核设计千承辉80.5 6560EP63 电机学直流电动机的制动过程 MATLAB 仿真关珊珊80.5 6560EP65 模拟电子实验基于单片机的恒温 PID 控制系统周志坚80.5 6560EP66 模拟电子实验音频功率放大电路的制作周志坚80.5 6560EP67 模拟电子实验基于 Android 的跑步运动监测系统蔡 靖80.5 6560EP68 课外设计小型激光雕刻控制系统设计王庆吉80.5 656OEP69 光电检测技术 基于 FPGA 的光栅 4 倍频细分数据采集 系统设计 刘 杰80.5 656OEP70 光电检测技术光电器件特性测试仪设计刘 杰 80.5 656OEP71 信号与系统 基于 MATLAB GUI 的频谱分析仪的设计 与实现 林婷婷80.5 656OEP72 电力系统与继电保护低频电磁信号采集卡设计王庆吉80.5 656OEP73 数字电路技术全功能电梯模拟器杨泓渊80.5 3 一一 模拟电子实验模拟电子实验 1.11.1 低频信号发生器的设计与实现低频信号发生器的设计与实现 注意：注意：本题目限本题目限 1 人独立完成，可以有多人选作，但考核时彼人独立完成，可以有多人选作，但考核时彼 此独立，不得雷同。此独立，不得雷同。 一实验目的 1.训练基本技能：常用测试仪器使用、电路安装、调试、测试； 2.初步学会查阅电子器件英文说明书； 3.训练基本单元电路设计、调试、测试。 二实验内容 1.设计一个低频信号发生器，可输出方波、矩形波、三角波、锯齿波、正弦 波，频率和幅度可调，矩形波占空比可调；锯齿波上升、下降时间可调； 2.根据电路原理图的具体结构，安装单元电路； 3.测输出幅度、频率、失真度、上升沿、下降沿，观察三角波线性度； 4不得使用 8038 模块。 5写出设计与总结报告，说明电路原理、特点、测试结果、结果分析。 三主要设备 1.集成元件； 2.双踪示波器； 3.低频毫伏表； 4.万用表。 4 1.21.2 DC-DCDC-DC 开关电源设计与实现开关电源设计与实现 注意：注意：本题目限本题目限 1 人独立完成，可以有多人选作，但考核时彼人独立完成，可以有多人选作，但考核时彼 此独立，不得雷同。此独立，不得雷同。 一实验目的 1.掌握开关电源的工作原理、设计方法及主要性能指标的测试； 2. 训练基本技能：常用测试仪器使用、电路安装、调试、测试； 2.初步学会查阅电子器件英文说明书； 3.训练基本单元电路设计、调试、测试。 二实验内容 1. 设计一个开关电源，把 220V/50Hz 交流电变换为10V 直流，最大可输出 1A 电流的输出电源，电压精度不劣于 1%，总效率不低于 80%； 2.根据电路原理图的具体结构，安装单元电路； 3. 测电压精度、总效率。 4 写出设计与总结报告，说明电路原理、特点、测试结果、结果分析。 三主要设备 1.集成元件； 2.双踪示波器； 3.低频毫伏表； 4.万用表。 5 1.31.3 高共模抑制放大器高共模抑制放大器设计与实现设计与实现 注意：注意：本题目限本题目限 1 人独立完成，可以有多人选作，但考核时彼人独立完成，可以有多人选作，但考核时彼 此独立，不得雷同。此独立，不得雷同。 一实验目的 1.掌握放大器的工作原理、设计方法及主要性能指标的测试； 2. 训练基本技能：常用测试仪器使用、电路安装、调试、测试； 3.初步学会查阅电子器件英文说明书； 4.训练基本单元电路设计、调试、测试。 二实验内容 1.设计一个放大器，差模电压放大倍数不小于 1000 倍，在输入共模电压 范围内，共模抑制比。5 5VV 5 10 CMR K 2.根据电路原理图的具体结构，安装单元电路； 3.测差模放大倍数，计算共模抑制比。 4写出设计与总结报告，说明电路原理、特点、测试结果、结果分析。 三主要设备 1.集成元件； 2.双踪示波器； 3.信号发生器； 4.万用表。 6 1.41.4 功率放大器设计与实现功率放大器设计与实现 注意：注意：本题目限本题目限 1 人独立完成，可以有多人选作，但考核时彼人独立完成，可以有多人选作，但考核时彼 此独立，不得雷同。此独立，不得雷同。 一实验目的 1.掌握功率放大器的工作原理、设计方法及主要性能指标的测试； 2. 训练基本技能：常用测试仪器使用、电路安装、调试、测试； 3.初步学会查阅电子器件英文说明书； 4.训练基本单元电路设计、调试、测试。 二实验内容 1.设计一个功率放大电路，当输入正弦信号电压有效值不大于 10mv 时，在 3 负载上，输出峰峰值为 2V 的正弦波形无明显失真。 2.根据电路原理图的具体结构，安装单元电路； 3.测试最大不失真输出电压，计算最大不失真输出功率和效率，测试通频带 宽度和输出信号失真度。 4写出设计与总结报告，说明电路原理、特点、测试结果、结果分析。 三主要设备 1.集成元件； 2.直流稳压电源； 3.双踪示波器； 4.信号发生器； 5. 万用表。 7 1.51.5 基于单片机的恒温基于单片机的恒温 PIDPID 控制系统控制系统 一实验目的 1. 了解温度传感器的工作原理 2. 了解弱信号检测的常见电路 3. 掌握 PID 控制算法的基本原理 二实验内容 1按照设计要求，进行系统功能分析、完成原理图设计； 2电路整体设计和元器件的选择； 3. 硬件调试； 4. 温度信号的前级获取和转换 采用温度传感器对一定容器内的温度进行测量，并转换成相应的电压值。 5.恒温控制系统 采用 PID 控制算法，对一定容器内的温度进行恒温控制。 三主要设备 1. PC 计算机、单片机最小系统、电路所需的各种元器件。 2. KEIL 开发软件、MATLAB 软件 8 1.61.6 音频功率放大电路的制作音频功率放大电路的制作 一实验目的 1. 了解功率放大电路的构成，加深对功率放大电路的感性认识 2. 了解电路元器件的选择及检测方法。 3. 熟悉集成功率放大电路的型号、参数及其应用 二实验内容 1按照设计要求，进行系统功能分析、完成原理图设计； 2电路整体设计和元器件的选择； 3. 实现推动多媒体音箱发声； 4. 测试和计算以下电路参数：最大输出不失真输出电压，最大不失真输出功率， 频带宽度。 三主要设备 1.集成元件； 2.双踪示波器； 3.万用表。 9 1.71.7 基于基于 AndroidAndroid 的跑步运动监测系统的跑步运动监测系统 一实验目的 随着工作压力的增加和生活节奏的加快，人们严重缺乏合理的运动锻炼身 体，尤其对一些身患心脑血管疾病的患者，缺乏或过度的锻炼都会严重影响病 情，合理的运动则有助于恢复身体健康，跑步不限场地、时间、运动装备，是 比较简单和有效的运动方式。 基于 Android 的跑步运动监测系统设计的目的：通过制定合理的跑步锻炼 计划，实现对心脑血管病人的运动锻炼监控，已起到最优化锻炼身体，恢复健 康。 二基本原理 根据制定的跑步运动锻炼计划，控制穿戴式跑步运动监测系统，实现对跑 步的步数、里程、卡路里消耗、运动心率的监测，以实现对身体的锻炼，健康 恢复 三方法步骤 1、编写基于 android 手机的软件，实现运动计划设定，参数计算。 2、以 msp430 为控制核心，利用压电薄膜传感器测量运动心率，以加速度 传感器测量三轴加速度。 3、利用蓝牙通信，将测量的数据送给手机上位机 Android 平台。 4、由 Android 平台实现步数、加速度、距离、卡路里消耗以及心率的计算。 5、与运动计划进行比对，以实现最优化锻炼。 四实验结果形式 基于 Android 的跑步运动监测系统样机一台。 五预期实验结果 10 能够实现下位机的数据检测、数据的蓝牙传输、上位机 Android 平台的参 数计算，计划比对，最终实现跑步运动监测。 六主要设备 示波器、低频信号发生器、直流稳压电源 11 二二 工程电磁场数值计算工程电磁场数值计算 2.12.1 电磁铁的电磁场数值仿真电磁铁的电磁场数值仿真 一实验目的 1.掌握电磁铁模型创建，包括求解器选择、绘制平面的选择； 2.掌握电磁铁模型材料属性、边界条件和激励源、求解参数、求解区域等设置 方法； 3.掌握电磁铁电磁场的求解过程及后处理过程。 二实验内容 1计算磁铁中心电磁感应强度，确定最大磁感应强度位置； 2. 计算磁铁周围磁场分布，及衰减规律； 3. 计算磁铁的磁场力以及磁通密度，并分析； 三主要设备 计算机、Ansoft Maxwell 2D/3D 软件环境； 12 2.22.2 电机的电磁场数值仿真电机的电磁场数值仿真 一实验目的 1.掌握 Ansoft Maxwell 2D/3D 进行静磁场仿真分析； 2.掌握电机模型创建，包括求解器选择、绘制平面的选择； 3.掌握电机模型材料属性、边界条件和激励源、求解参数、求解区域等设置方 法； 4.掌握电机磁场的求解过程及后处理过程。 二实验内容 1. 计算气隙磁场和气隙中磁场磁通密度； 2. 计算电机绕组电流计转子电枢反应磁场； 3. 计算电机槽漏磁场； 三主要设备 计算机、Ansoft Maxwell 2D/3D 软件环境； 13 2.32.3 冲击法测量磁场冲击法测量磁场 一实验目的 1 了解应用冲击法测量磁场的原理和方法 2 应用冲击法测量螺线管磁场 二实验内容 1 将移动尺上带霍尔探头的探测杆换为带有探测线圈的探测杆，并固定好。 2 将 XN-LXG-III 型螺线管磁场测定仪电源、XN-LXG-III 型螺线管磁场实验仪、 XN-CJ-I 型冲击电流计连接起来 3 先将互感器原边线圈断开，即将 Is 换向闸刀旋空不能接通电流 Is。再将励 磁电流换向闸刀分别按正向接通、断开，反向接通、断开的顺序测量探测回 路的冲击电流量，并记入表一中。 4 再将螺线管线圈断开，即将 IM 换向开关旋空，螺线管内不能接通电流 IM。 再将互感器原边励磁电流 Is 换向闸刀分别按正向接通、断开，反向接同、 断开的顺序测量探测回路的冲击电流量并记录。 三主要设备 1 XN-LXG-III 型螺线管磁场测定仪电源 2 XN-LXG-III 型螺线管磁场测定仪 3 XN-CJ-I 型冲击电流计 14 三三 控制系统实验控制系统实验 3.13.1 零极点影响的分析及图形化表示零极点影响的分析及图形化表示 注意：注意：本题目限本题目限 1 人独立完成，限人独立完成，限 5 人选作，人选作，16 学时，考核彼学时，考核彼 此独立，不得雷同。此独立，不得雷同。 一实验目的 1熟练掌握 MatLab 进行控制系统仿真； 2熟练掌握 MatLab 的 GUI 设计及编程； 3熟练掌握开环/闭环传递对时域信号、频率信号、根轨迹的影响； 二实验内容 1可以根据用户输入的开环传递函数的信息，用 GUI 绘制 s 域的图（清晰 表示出零极点） 。在另外几个图上分别绘制出单位负反馈的闭环传递函数 的 s 域图、单位阶跃响应的时域图、频率域的 Bode 图、根轨迹图。 2. 用户可以通过鼠标拖动现有开环传递函数 s 域上的零极点（即修改当前 零极点） ，或是增加、删除零极点，需要同时在其它几个图上作出更新。 3. 如果用户是在闭环传递行数 s 域图上进行的零极点修改操作，那么也需 要同时对另外几个图作出更新。 三主要设备 1计算机 1 台； 2MatLab 软件； 15 3.23.2 移动平台倒立摆移动平台倒立摆 MatLabMatLab 辅助设计辅助设计 注意：注意：本题目