08測(cè)控系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)計(jì)劃

1、測(cè)控系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)班級(jí)：測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè) 10801班 10802班時(shí)間：20112012學(xué)年 第2學(xué)期 1、2周學(xué)分：2學(xué)分指導(dǎo)教師：阮寧君 李剛 魏勇 武洪濤一、目的與任務(wù)測(cè)控系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)是設(shè)置在專業(yè)核心課完成之后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，目的是對(duì)所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)有一個(gè)綜合應(yīng)用的設(shè)計(jì)訓(xùn)練。通過(guò)測(cè)量與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使學(xué)生掌握程控系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生的分析問(wèn)題、解決實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力。具體任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)基本的基于PC機(jī)和單片機(jī)的測(cè)量和控制系統(tǒng)，PC上位機(jī)包括串行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)顯示，數(shù)據(jù)文件記錄，數(shù)據(jù)繪圖顯示，下位機(jī)包括傳感器，信號(hào)處理電路，數(shù)據(jù)采集電路，數(shù)據(jù)顯示電路，鍵盤(pán)控制電路

2、，數(shù)據(jù)采集程序，數(shù)據(jù)處理與顯示程序，控制參數(shù)的計(jì)算和控制信號(hào)輸出程序，完成對(duì)所選定物理量和系統(tǒng)工作狀態(tài)的控制。二、教學(xué)基本要求設(shè)計(jì)題目的選擇要與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，整個(gè)過(guò)程包含三個(gè)主要環(huán)節(jié)，1理論設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)方案的論證，設(shè)計(jì)指標(biāo)的分解，各個(gè)模塊的功能和指標(biāo)要求，程序流程圖）；2電路實(shí)驗(yàn)（仿真實(shí)驗(yàn)和安裝和調(diào)試，電路功能與指標(biāo)的測(cè)試）；3設(shè)計(jì)報(bào)告。三 設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)一個(gè)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量控制系統(tǒng)。下位機(jī)功能要求：1小型直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)；2電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制（PWM技術(shù)）；3遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，波特率9600 bps，字符串格式，每秒自動(dòng)發(fā)送1次；4控制參數(shù)的上位機(jī)設(shè)定；5擴(kuò)展功能：轉(zhuǎn)速的閉環(huán)PID控制，多機(jī)通信的

3、實(shí)現(xiàn)；上位機(jī)主要功能：1 用戶界面設(shè)計(jì)；2 數(shù)據(jù)通信程序設(shè)計(jì)；3 文件記錄程序設(shè)計(jì)；4 繪圖功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；5擴(kuò)展功能：滾動(dòng)繪圖，坐標(biāo)比率自動(dòng)選擇；四、設(shè)計(jì)地點(diǎn)與內(nèi)容安排課程設(shè)計(jì)地點(diǎn):長(zhǎng)江大學(xué)主教701 702，設(shè)計(jì)內(nèi)容分上位機(jī)軟件和下位機(jī)兩大部分，每個(gè)部分1周時(shí)間，每?jī)扇藶?組。具體內(nèi)容安排如下：序號(hào)時(shí)間設(shè)計(jì)內(nèi)容1星期1公布題目并對(duì)設(shè)計(jì)題目進(jìn)行分析（講課）查閱相關(guān)資料，畫(huà)出系統(tǒng)的原理框圖2星期2數(shù)據(jù)通信電路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)通信程序設(shè)計(jì)3星期3數(shù)據(jù)采集接口的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集接口的電路調(diào)試4星期4控制信號(hào)電路與控制程序的設(shè)計(jì)（PWM）控制參數(shù)的上位機(jī)設(shè)置5星期5電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速與閉環(huán)控制 PID控制

4、算法9星期1上位機(jī)用戶界面的創(chuàng)建上位機(jī)數(shù)據(jù)顯示程序設(shè)計(jì)10星期2通信協(xié)議的研究與設(shè)計(jì)上位機(jī)通信程序設(shè)計(jì)與調(diào)試11星期3文件記錄格式的研究與設(shè)計(jì)上位機(jī)文件記錄程序設(shè)計(jì)12星期4上位機(jī)繪圖程序設(shè)計(jì)圖形滾動(dòng)效果的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)13星期5測(cè)試驗(yàn)收撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告五、成績(jī)考核與評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) （1）考勤與遵守紀(jì)律情況 20% （2）電路設(shè)計(jì)和安裝與調(diào)試 50% （3）設(shè)計(jì)報(bào)告 30%及格：遵守紀(jì)律，完成理論設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)寫(xiě)認(rèn)真內(nèi)容正確；中等：完成理論設(shè)計(jì)，對(duì)采集顯示進(jìn)行了安裝調(diào)試，能夠顯示采集的數(shù)據(jù)；良好：完成測(cè)量功能，顯示數(shù)據(jù)與物理量有正確的對(duì)應(yīng)關(guān)系；優(yōu)秀：具有控制功能，基本達(dá)到控制的目的；六、主要參考書(shū)1、

5、單片微機(jī)原理教材2、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)3、測(cè)控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)教材七 設(shè)計(jì)參考方案測(cè)控系統(tǒng)由上位機(jī)（顯示操作平臺(tái)），現(xiàn)場(chǎng)總線，多個(gè)控制設(shè)備3大部分構(gòu)成。顯示操作平臺(tái)的任務(wù)是：發(fā)布控制命令，顯示測(cè)控結(jié)果，記錄歷史資料，回放歷史資料；現(xiàn)場(chǎng)總線的任務(wù)是：實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸；現(xiàn)場(chǎng)總線分有線和無(wú)線系統(tǒng)，有線系統(tǒng)的物理層協(xié)議RS232 RS485 CAN等，無(wú)線系統(tǒng)有RF905 ZIGBEE WIFI 藍(lán)牙等。PC顯示操作平臺(tái)測(cè)控設(shè)備1測(cè)控設(shè)備2測(cè)控設(shè)備N(xiāo)現(xiàn)場(chǎng)總線（數(shù)據(jù)傳輸總線）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)供電系統(tǒng)220V AC高壓大功率供電低壓供電 圖1 測(cè)量網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單片機(jī)89C51程序數(shù)據(jù)顯示鍵盤(pán)數(shù)據(jù)采集接口控制報(bào)警電路信號(hào)處理圖2 測(cè)控系統(tǒng)原理框圖傳感器數(shù)據(jù)傳輸各部分的主要作用如下：傳感器 放置在被測(cè)量點(diǎn)上，將物理量變換成為電壓信號(hào)；信號(hào)處理電路 將傳感器輸出的電壓變成適合數(shù)據(jù)采集范圍的電壓信號(hào)；數(shù)據(jù)采集接口 將電壓轉(zhuǎn)換成為數(shù)值并送入單片機(jī)系統(tǒng)；單片機(jī)系統(tǒng) 完成采集電壓到物理量的轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)的顯示，控制目標(biāo)的設(shè)定，控制信號(hào)的計(jì)算，測(cè)量數(shù)據(jù)到字符串的轉(zhuǎn)換和串行數(shù)據(jù)發(fā)送；控制報(bào)警電路 對(duì)系統(tǒng)功率進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)物理量向要求值的改變；鍵盤(pán)和顯示電路 實(shí)現(xiàn)參數(shù)的設(shè)置和數(shù)據(jù)顯示； 數(shù)據(jù)傳輸電路 完成數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。 上位機(jī)完成： 1系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的現(xiàn)實(shí)；2數(shù)