计算机控制技术综合课程设计方案

1、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

2、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 MC U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)

3、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 c) 系统工作符

4、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、模拟数据采集器万文略) a) 利用AD转换芯片采集多路05V模拟信号 T=15.4V

5、 b) 按键选择显示通道温度值，温度值 T(?C与电压U(V对应关系: 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

6、) 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： 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

7、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)

8、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； 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

9、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

10、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A

11、T93C46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 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)

12、 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

13、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； 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

14、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 红色LED ）。 扩展要求： a）电梯内设置开关门按钮； b）电梯门防夹控制。 四、进度安排 时间 工程 学时数 DAY1 动员及准备工作 2H 总体方案设计 4H DAY2 硬件设计 6H DAY3 软件设计 12H DAY4 DAY5 软件调试 6H DAY6 硬件调试（仿真 12H DA

15、Y7 DAY8 撰写设计报告 12H DAY9 DAY10 答辩与总结 6H 五、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 1 0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

16、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

17、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

18、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 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