測控專業(yè)綜合課程設計教學大綱.doc

測控專業(yè)綜合課程設計教學大綱一、課程代碼 二、課程名稱（1）中文名：測控專業(yè)綜合課程設計 三、課程管理院（系）及教研室：計算機科學與信息工程學院 測控與自動化系四、大綱說明1、適用專業(yè)、層次：測控技術與儀器專業(yè)，本科2、學時與學分數(shù)：實驗30學時；3學分3、課程的性質、目的與任務：測控專業(yè)綜合課程設計是實踐教學環(huán)節(jié)中一次較大型的實踐訓練，旨在培養(yǎng)學生進行系統(tǒng)分析、設計、開發(fā)與研究的基本能力。通過綜合課程設計的教學實踐，使學生對所學的基礎理論和專業(yè)知識得到鞏固，并使學生得到運用所學理論知識解決實際問題的初步認識和鍛煉。通過綜合課程設計的教學實踐，了解測控系統(tǒng)的設計步驟和硬件與軟件的開發(fā)流程，掌握相關課題的資料收集、整理和分析的方法，進行方案的設計和對比；提高學生的分析、綜合能力以及工程設計中計算和繪圖的基本能力，為后續(xù)的畢業(yè)設計和工程實踐作必要的準備。4、先行、后續(xù)課程本課程的先行課程是電工學、電子技術（模電和數(shù)電）、微機原理、C語言程序設計、單片機原理、傳感器原理、測控電路、智能儀器等。后續(xù)課程是畢業(yè)設計。5、考試方式與成績評定整個課程設計過程由指導老師課堂講授設計流程與下達設計任務、學生獨立設計與調試及學生完成設計報告并演示設計成果三個環(huán)節(jié)組成。設計成果無實物或未提交設計報告者不得參加本課程的考核，考核成績?yōu)椴患案?。平時成績包含考勤和實驗室操作規(guī)范紀律； 總成績 = 平時成績（占10%）+設計說明書（50%）+實物與演示（占40%）總評成績按優(yōu)、良、中、及格、不及格劃分。6、制訂本教學大綱的依據(jù)：根據(jù)測控技術與儀器專業(yè)(本科)培養(yǎng)方案的專業(yè)教學要求，參考眾多高校相同或相近專業(yè)的教學大綱及教學計劃，結合我校實際情況制訂。五、本課程的基本要求本段是否需要，請指出。實驗教學的目的 通過本課程設計使學生能夠綜合運用所學單片機、測控電路、傳感器等專業(yè)知識。通過本課程設計，了解測控系統(tǒng)的設計步驟和硬件與軟件的開發(fā)流程，掌握相關課題的資料收集、整理和分析的方法，進行方案的設計和對比；提高學生的分析、綜合能力以及工程設計中計算和繪圖的基本能力，為后續(xù)的畢業(yè)設計和工程實踐作必要的準備。實驗教學的基本要求利用EDA及輔助設計軟件進行電路原理圖和PCB圖的設計，熟悉常用電子元件的選擇，傳感器的選型，并熟練使用工具和電子儀器、儀表進行焊接、調試。掌握電子產(chǎn)品的設計流程，掌握電路的調試方法和嵌入式軟件的開發(fā)環(huán)境，具有排除簡單電路故障的能力。要求學生根據(jù)設計原理圖正確搭建電路，正確編寫程序，試驗操作規(guī)范，能得出正確的結果并進行簡要分析，寫出試驗報告和設計報告；并提交設計實物，進行功能與指標的演示。實驗教學環(huán)節(jié)的考核方式和成績評定標準整個課程設計過程由指導老師課堂講授設計流程與下達設計任務、學生獨立設計與調試及學生完成設計報告并演示設計成果三個環(huán)節(jié)組成。設計成果無實物或未提交設計報告者不得參加本課程的考核，考核成績?yōu)椴患案?。平時成績包含考勤和實驗室操作規(guī)范紀律； 總成績 = 平時成績（占10%）+設計說明書（50%）+實物與演示（占40%）總評成績按優(yōu)、良、中、及格、不及格劃分。實驗時數(shù)：32學時分專業(yè)、層次不同要求的說明：本課程為測控技術與儀器專業(yè)本科學生的必修課程。設定必修實踐（實驗）內容（項目）的依據(jù)：依據(jù)重慶工商大學測控技術與儀器專業(yè)(本科)培養(yǎng)方案以及現(xiàn)有的實驗條件制定該實驗內容。實踐（實驗）內容（項目） 題目1 電子稱的設計與制作設計目的（1）使學生掌握金屬箔應變片組成的稱重傳感器的正確使用方法，了解稱重傳感器的工作原理及在電子稱中的應用。（2）使學生掌握電子測量的原理，掌握數(shù)據(jù)采集、轉換電路以及顯示、操作人機界面等的設計方法。（3）通過設計、安裝、調試電路等實踐環(huán)節(jié)，提高學生的動手能力，提高分析問題、解決問題的能力。設計任務和要求（1）設計一個電子稱，量程為01.999Kg（也可以選擇其它量程），分辨率不大于5g；（2）采用LED數(shù)碼管顯示，可采用3位半A/D轉換電路。（3）拓展部分1：具有“清零”、“去皮”和“超重”聲光報警功能；（4）拓展部分2：具有RS232或RS485總線接口，能和PC機通信傳送稱重數(shù)據(jù)；（5）安裝、調試電路，記錄調零、定標的數(shù)據(jù)，并對漂移（零漂、溫漂）、重復性、線性度等參數(shù)進行測試、分析。（6）寫出總結報告。報告中應包括原理框圖、參數(shù)曲線分析、操作方法、測控流程、實物照片等，調試過程中遇到的問題，改進方法和總結體會。注意事項（1）為避免損壞傳感器，使用過程中要注意輕拿輕放。往傳感器上放砝碼定標時，要反復調零，最后的顯示才能準確。（2）在電路調試、定標等過程中應使用萬用表監(jiān)測傳感器的供電電源，要保證供電電壓、電流恒定，才能保證傳感器輸出信號與被測量呈線性關系。（3）接線或插拔元器件、芯片時要斷電。題目2 DS18B20溫度傳感器巡回檢測報警儀的設計與制作設計目的（1）使學生掌握數(shù)字溫度傳感器使用方法，了解串行通信的工作原理。（2）使學生掌握電子測量的原理，掌握單片機最小系統(tǒng)以及顯示、操作人機界面等的設計方法。（3）通過設計、安裝、調試電路等實踐環(huán)節(jié)，提高學生的動手能力，提高分析問題、解決問題的能力。設計任務和要求（1）設計一個采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器的巡回檢測報警儀，量程為060（也可以選擇其它量程）；（2）具有連接10個以上檢測通道的能力，采用至少4位LED顯示，其中1位顯示通道號，3位顯示實時溫度（保留1位小數(shù)）。（3）能設定10個通道的報警溫度（精確到1），具備超溫聲光報警功能。（4）設計必要的操作按鍵。（5）拓展部分：具有RS232或RS485總線接口，能和PC機通信傳送溫度數(shù)據(jù)。（6）安裝、調試電路，采用水銀溫度計進行校對，記錄測試數(shù)據(jù)，并對漂移、重復性、線性度等參數(shù)進行測試、分析。（6）寫出總結報告。報告中應包括原理框圖、參數(shù)曲線分析、操作方法、測控流程、實物照片等，調試過程中遇到的問題，改進方法和總結體會。題目3 電熱鍋爐溫度控制器的設計設計目的（1）使學生掌握溫度傳感器的選擇和正確使用方法，了解各種溫度傳感器的工作原理，并通過電熱絲實現(xiàn)加熱及目標溫度自動恒定的反饋控制方法。（2）使學生掌握電子測量的原理，掌握數(shù)據(jù)采集、轉換電路以及顯示、操作人機界面等的設計方法。（3）通過設計、安裝、調試電路等實踐環(huán)節(jié)，提高學生的動手能力，提高分析問題、解決問題的能力。設計任務和要求（1）設計一個溫度控制器，控溫范圍為40100.0，分辨率0.5，控制精度1；（2）采用LED數(shù)碼管循環(huán)顯示目標設定溫度和實時溫度；（3）可以用電爐和不銹鋼杯來模擬電熱鍋爐，可采用雙向可控硅作為電子開關；（4）具有目標溫度設置功能，具有超溫報警功能；（5）拓展部分：具有RS232或RS485總線接口，能和PC機通信傳送實時溫度數(shù)據(jù)；（6）安裝、調試電路，記錄調零、定標的數(shù)據(jù)，并對加熱過程的溫控曲線等參數(shù)進行測試、分析；（7）寫出總結報告。報告中應包括原理框圖、參數(shù)曲線分析、操作方法、測控流程、實物照片等，調試過程中遇到的問題，改進方法和總結體會。注意事項（1）為避免損壞傳感器和測量誤差，使用過程中要注意絕緣和充分傳遞熱量。（2）在電路調試、定標等過程中應使用萬用表監(jiān)測傳感器的供電電源，要保證供電電壓、電流恒定，才能保證傳感器輸出信號與被測量呈線性關系。（3）接線或插拔元器件、芯片時要斷電。題目4 自動感應環(huán)境光的調光控制器設計目的 （1）使學生掌握光敏傳感器的選擇和正確使用方法，了解各種光敏傳感器的工作原理，并通過檢測環(huán)境光的亮度來調整臺燈或路燈的照度。（2）使學生掌握電子測量的原理，掌握數(shù)據(jù)采集、轉換電路以及自動調節(jié)電路等的設計方法。（3）通過設計、安裝、調試電路等實踐環(huán)節(jié)，提高學生的動手能力，提高分析問題、解決問題的能力。設計任務和要求（1）設計一個環(huán)境光亮度檢測電路，并根據(jù)環(huán)境亮度進行臺燈光照強度的自動調節(jié)；（2）采用多只LED指示亮度等級，環(huán)境亮度達到最高時，自動關閉； （3）拓展部分：具有LED數(shù)碼顯示亮度等級功能；（4）安裝、調試電路，記錄調零、測試的數(shù)據(jù)，進行測試、分析；（5）寫出總結報告。報告中應包括原理框圖、參數(shù)曲線分析、操作方法、測控流程、實物照片等，調試過程中遇到的問題，改進方法和總結體會。注意事項（1）由于有AC220V電壓，電路測試過程中要注意安全，注意絕緣。（2）在電路調試、定標等過程中應使用萬用表監(jiān)測傳感器的供電電源。（3）接線或插拔元器件、芯片時要斷電。題目5 晴雨自動晾衣架控制器設計目的（1）使學生掌握光敏傳感器的選擇和正確使用方法，了解各種光敏傳感器的工作原理，掌握自制濕度傳感器的設計方法。并通過檢測環(huán)境光和濕度（下雨）的情況，實現(xiàn)晾衣架自動伸折，達到在陽臺上晴天晾曬衣物，雨天收回衣物的作用。（2）使學生掌握電子測量的原理，掌握數(shù)據(jù)采集、轉換電路以及電機的驅動和換向等電路的設計方法。（3）通過設計、安裝、調試電路等實踐環(huán)節(jié)，提高學生的動手能力，提高分析問題、解決問題的能力。設計任務和要求（1）設計一個環(huán)境光亮度檢測電路和濕度檢測電路；（2）采用LED指示晴雨天氣和電機轉向；（3）根據(jù)檢測到的晴雨狀況，控制電機方向，實現(xiàn)晴天支衣架，雨天收折衣架的功能； （4）拓展部分：具有遙控功能，采用紅外傳感器實現(xiàn)衣架收折。（5）安裝、調試電路，記錄測試的數(shù)據(jù)，進行分析；（6）寫出總結報告。報告中應包括原理框圖、操作方法、測控流程、實物照片等，調試過程中遇到的問題，改進方法和總結體會。注意事項（1）注意傳感器的安裝位置和引線。（2）在電路調試、定標等過程中應使用萬用表監(jiān)測傳感器的供電電源。（3）接線或插拔元器件、芯片時要斷電。題目6 環(huán)境噪音測試儀的設計設計目的（1）使學生掌握駐極體話筒將聲音轉換成電信號的工作原理，掌握音頻拾取電路、放大電路、信號處理電路的設計方法。（2）使學生掌握電子測量的原理，掌握A/D轉換電路、顯示、操作人機界面等的設計方法。（3）通過設計、安裝、調試電路等實踐環(huán)節(jié)，提高學生的動手能力，提高分析問題、解決問題的能力。設計任務和要求（1）設計一個噪音測試儀，量程為0100dB（也可以選擇其它量程），分辨率10dB；（2）采用LED數(shù)碼管顯示測量值，具有“保持（HOLD）”功能和“啟動（START）”按鍵。（3）拓展部分1：具有“校正”、功能；（4）拓展部分2：具有RS232或RS485總線接口，能和PC機通信傳送噪聲數(shù)據(jù)；（5）安裝、調試電路，記錄調零、定標的數(shù)據(jù)，并對漂移（零漂、溫漂）、重復性、線性度等參數(shù)進行測試、分析。（6）寫出總結報告。報告中應包括原理框圖、參數(shù)曲線分析、操作方法、測控流程、實物照片等，調試過程中遇到的問題，改進方法和總結體會。注意事項（1）在電路調試、定標等過程中應使用萬用表監(jiān)測供電電源和測試點的電壓，通過反復調試，保證輸出信號與噪聲的對應關系。（2）接線或插拔元器件、芯片時要斷電。題目7 數(shù)顯編程可調穩(wěn)壓電源的設計設計目的（1）使學生掌握線性可調穩(wěn)壓電源的工作原理及設計方法，掌握電壓、電流的測量原理以及編程設定電壓輸出的設計方法。（2）使學生掌握A/D轉換電路、顯示電路、操作人機界面等的設計方法。（3）通過設計、安裝、調試電路等實踐環(huán)節(jié)，提高學生的動手能力，提高分析問題、解決問題的能力。設計任務和要求（1）設計一個數(shù)字顯示電壓的可調穩(wěn)壓電源，量程為024V DC（也可以選擇其它量程），分辨率0.1V；（2）采用LED數(shù)碼管顯示測量值，分辨率0.1V。（3）輸出電壓值可編程設定，步進值0.5V。（4）拓展部分1：具有電流測量功能；（5）拓展部分2：具有RS232或RS485總線接口，能和PC機通信進行編程設定與實時顯示；（6）安裝、調試電路，記錄調零、定標的數(shù)據(jù)，并對漂移（零漂、溫漂）、重復性、線性度等參數(shù)進行測試、分析。（7）寫出總結報告。報告中應包括原理框圖、參數(shù)曲線分析、操作方法、測控流程、實物照片等，調試過程中遇到的問題，改進方法和總結體會。注意事項（1）在電路調試、定標等過程中應使用萬用表監(jiān)測供電電源和測試點的電壓，通過反復調試，保證輸出線性。（2）接線或插拔元器件、芯片時要斷電。題目8 無刷直流電機控制器的設計設計目的（1）使學生掌握霍爾傳感器的選擇和正確使用方法，了解霍爾傳感器位置測量的工作原理，并通過橋式驅動電路實現(xiàn)對直流電機的驅動控制。（2）使學生掌握電子測量的原理，掌握信號采集、轉換電路以及單片機最小系統(tǒng)、操作界面等的設計方法。（3）通過設計、安裝、調試電路等實踐環(huán)節(jié)，提高學生的動手能力，提高分析問題、解決問題的能力。設計任務和要求（1）設計一個無刷直流電機控制電路，并根據(jù)霍爾傳感器檢測的位置信號進行電機繞組的換相控制，從而達到電機旋轉和穩(wěn)速控制的目的；（2）采用LED數(shù)碼管指示轉速，按鍵設置轉速，分辨率1轉/分； （3）拓展部分：具有RS232或RS485總線接口，能和PC機通信進行編程設定與實時顯示；（4）安裝、調試電路，進行記錄、測試、分析；（5）寫出總結報告。報告中應包括原理框圖、參數(shù)曲線分析、操作方法、測控流程、實物照片等，調試過程中遇到的問題，改進方法和總結體會。注意事項（1）在電路調試、定標等過程中應使用萬用表監(jiān)測傳感器的供電電源。（2）接線或插拔元器件、芯片時要斷電。題目9 基于PT2262/2272的遙控器設計設計目的（1）使學生掌握編解碼器的選擇和正確使用方法，了解編碼調制電路與解碼電路的工作原理。（2）使學生掌握遙控器的設計原理，掌握編碼與解碼電路及低功耗電路的設計方法。（3）通過設計、安裝、調試電路等實踐環(huán)節(jié)，提高學生的動手能力，提高分析問題、解決問題的能力。設計任務和要求（1）設計一個遙控發(fā)射電路，并根據(jù)地址編碼達到身份辨識的能力；（2）設計一套解碼電路，與遙控器地址編碼配對時實現(xiàn)通信，采用LED指示按鍵信息。 （3）拓展部分：與單片機接口用于實現(xiàn)對單片機系統(tǒng)的遙控功能；（4）安裝、調試電路，進行記錄、測試、分析；（5）寫出總結報告。報告中應包括原理框圖、操作方法、測控流程、實物照片等，調試過程中遇到的問題，改進方法和總結體會。注意事項（1）在電路調試、定標等過程中應使用萬用表監(jiān)測供電電源。（2）接線或插拔元器件、芯片時要斷電。題目10 基于PCF8563的實時時鐘設計設計目的（1）使學生掌握實時時鐘芯片和I2C總線的工作原理。（2）使學生掌握I2C和單片機的接口方法及軟件編程，掌握單片機最小系統(tǒng)以及顯示、操作人機界面等的設計方法。（3）通過設計、安裝、調試電路等實踐環(huán)節(jié)，提高學生的動手能力，提高分析問題、解決問題的能力。設計任務和要求（1）設計一個采用PCF8563作為實時時鐘的電子鐘；（2）采用至少6位LED顯示，可以選擇12小時制和24小時制。（3）能設定鬧鐘，具備鬧鐘報警功能。（4）設計必要的操作按鍵。（5）安裝、調試電路，采用秒表進行校對，記錄測試數(shù)據(jù)，并進行測試、分析。（6）寫出總結報告。報告中應包括原理框圖、操作方法、軟件流程、實物照片等，調試過程中遇到的問題，改進方法和總結體會。題目11 光照度顯示電路設計目的（1）使學生掌握光電傳感器的工作原理，掌握光敏電阻或光敏二極管的選擇和正確使用方法。（2）使學生掌握運算放大器的設計原理，掌握環(huán)境光對光電檢測電路的作用以及處理方法。（3）通過設計、安裝、調試電路等實踐環(huán)節(jié)，提高學生的動手能力，提高分析問題、解決問題的能力。設計任務和要求（1）設計一個光電檢測電路及信號放大電路；（2）設計光照度指示電路，采用LED指示信息； （3）拓展部分：構成單片機系統(tǒng)，采用LED數(shù)碼指示光照度；（4）安裝、調試電路，進行記錄、測試、分析；（5）寫出總結報告。報告中應包括原理框圖、操作方法、實物照片等，調試過程中遇到的問題，改進方法和總結體會。注意事項（1）在電路調試、定標等過程中應使用萬用表監(jiān)測供電電源。（2）接線或插拔元器件、芯片時要斷電。實踐（實驗）內容（項目）及學時安排 序號實驗項目名稱（或實踐環(huán)節(jié)基本內容摘要）實驗項目類型開設性質實踐（實驗）環(huán)節(jié)時間安排演示驗證綜合設計必修選修開放課內課外安排及說明1電子稱的設計與制作3周2DS18B20溫度傳感器巡回檢測報警儀的設計與制作3周3電熱鍋爐溫度控制器的設計3周4自動感應環(huán)境光的調光控制器3周5晴雨自動晾衣架控制器3周6環(huán)境噪音測試儀的設計3周7數(shù)顯編程可調穩(wěn)壓電源的設計3周8無刷直流電機控制器的設計3周9基于PT2262/2272的遙控器設計3周10基于PC