电气控制技术应用设计

1、电气控制技术应用设计1、 目的电气控制技术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、PLC、DSP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

2、、 培养科学的工作作风和严谨务实的态度2、 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

3、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。3、 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：l 更多量程，如0200mV，020V等l 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c) 系统工作符合一般数字电流表要求扩展要求：l 更多量程，如02mA，0200mA等l 按键切换量程3、

4、 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：l 可步进输出电流，步进值10mAl 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：l 可步进输出电压，步进值0.1Vl 保护电路5、 永磁电机转速控制器（古亮） a) 设计永磁电机转速控制器b) 电机可调速c) 系统工作满足一般永磁电机控制要求扩展要求：l 永磁电机可正反转l 具备能量制动回馈功能6、 自动售货机（古亮）a)

5、 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：l 声音提示l 退钱功能7、 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：l 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l 夜班加价功能8、 彩灯音乐控制器（古亮）a) 8个以上彩灯组成圆形，4种以上彩灯花型变化，用数码管显示模式，同时配备对应彩灯花型的音乐。b) 清零复位c) 彩灯（音乐）变换的快

6、慢节拍可以选择d) 系统工作符合一般彩灯音乐控制器要求扩展要求：l 多种花型可以自动变换，循环往复9、 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：l 时间及分值如有错误可修改l 单节比赛或整场比赛结束时声音提示10、 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；c) 系统工作符合一般时钟要求。扩展要求：l 具有校时功能，用户可修改“时”、“分”，且互不影响；

7、l 可切换12小时制和24小时制。11、 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：l 可记录多个成绩l 秒表精度0.1s12、 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：l 测量周期可调，分为1秒和10秒两档；l 测频范围扩大到99999Hz13、 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

8、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：l 能用按键设置通行时间和暂缓通行时间；l 能根据各向交通流量自动调整通行时间。14、 基于PLC的喷泉模拟控制系统设计（蒋东荣）a) 用LED模拟三组ABC喷头，一点动开关；b) 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；c) 能用按键选择喷泉式样。扩展要求：l 能用按键选择喷泉间隔时间。15、 基于PLC+组态王的自动往返的小车控制系统设计（蒋东

9、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：l 能用按键设置小车速度；l 中途可以任意停车。16、 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（红色LED）。扩展要求：l 电梯内设置开关门按钮；l 电梯门防夹控制。17、 基于C51的无线通信器的设计（丛超）a) 使用C51驱动ptr8000+无线通信模块实现数据的发送与接收；b) 需要设计一个上位机模块和一个下位

10、机模块分别实现发送和接收。c) 发送模块需要设计至少4个按钮以实现数据发送；d) 接收模块需要设计4个led灯作为不同信号的接收；扩展要求：l 在程序中设计校验位与校验方法以保证数据传输的可靠性（可用累加和校验）18、 基于单片机与一体化红外接收头的红外遥控终端的设计（丛超）a) 使用红外遥控器与一体化接收头，利用C51编程实现针对红外信号的接收与控制；b) 使用数码管用于显示接收到的16进制信号；扩展要求：l 显示接收到遥控器上的按键符号19、 基于单片机的模拟数据采集装置（丛超）a) 利用单片机以及TLC2543模数转换芯片（或其它类型芯片）进行电压数据的采集b) 采集的结果显示在数码管上

11、c) 系统工作符合一般模拟信号采集器的要求扩展要求：l 输入的模拟数据可调20、 基于单片机的数字信号发生器（丛超）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：d) 波形频率可调e) 波形幅值可调21、 简易交通灯控制系统的设计（杨倩）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。扩展要求：l 能用按键设置通行时间和暂缓通行时间；l 能根据各向交通流量自动调整通行时间。22、 数字温度计（杨倩）a) 使用温度传感器（

12、模拟或数字式）测量环境温度b) 测量结果显示到LED数码管上c) 系统工作满足一般温度检测的要求扩展要求：l 可设定温度报警阈值l 可存储、查看最高温度和最低温度23、 点阵LED显示屏（杨倩）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：l 滚动显示l 其他动画字幕效果24、 RS232通信（杨倩）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：l 波特率可调l 主从机均可发送随机数，在接收机上显示对应阶乘值25、 数字抢答器(米曾

13、真)a) 多人抢答器，显示抢答者台号；b) 时间显示功能，发出抢答指令后，时间清零。在限时时间内有人抢答，时间停止。c) 超过限定时间未抢答，时间停止；系统工作符合一般抢答器的要求。扩展要求：l 发出抢答指令时，声音提示，声音停止后才允许抢答。有人抢答或限时时间到，声音提示l 具有计分功能，抢答完毕后打分，答对加1分，答错减1分26、 简易电子琴(米曾真)a) 八音符电子琴，可通过按键输入来控制发出相应音符b) 音符显示c) 系统工作符合一般电子琴的要求扩展要求： l 自动演奏乐曲l 录音重放27、 掷骰子游戏机(米曾真)a) 随机产生掷骰子结果b) 可选择骰子数量c) 系统工作符合一般掷骰子

14、规则扩展要求：l 可作弊，提高或降低某一点数出现的概率l 不同点数声音提示28、 步进电机控制（米曾真）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：l 步进电机可调速l 指定角度转动4、 进度安排时间项目学时数DAY1准备工作2H总体方案设计4HDAY2硬件设计6HDAY3软件设计12HDAY4DAY5软件调试6HDAY6硬件调试(仿真)12HDAY7DAY8撰写设计报告12HDAY9DAY10答辩与总结6H5、 基本要求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

15、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，实行教学课堂化，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，每个题目两组学生。两星级题目每组学生不超过2人，三星、四星级题目每组学生不超过3人，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

16、按不及格处理。6、 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：l 封面（参见附页）l 摘要l 目录l 正文l 参考文献其中，正文应包括以下内容：1、 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2、 硬件电路设计及描述1、 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。2、 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

17、来（表示信息流向等）。3、 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。4、 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，

18、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，若使用课程没有学过的器件，还需对它们的功能进行单独说明。5、 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。3、 软件设计流程及描述1、 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。2、 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。3、 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