自動(dòng)化系《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

1、單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書一、 課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目的及要求通過為期一周的課程設(shè)計(jì)能使學(xué)生加深對(duì)所學(xué)課程內(nèi)容的理解與掌握；訓(xùn)練學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，系統(tǒng)地應(yīng)用本課程相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。要求學(xué)生通過設(shè)計(jì)能利用所學(xué)知識(shí)解決一些簡(jiǎn)單的控制實(shí)例。二、課程設(shè)計(jì)題目1 加熱爐溫度控制器設(shè)計(jì)2 變頻恒壓供水控制器設(shè)計(jì)3水塔水位控制器設(shè)計(jì)三、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及主要步驟1 加熱爐溫度控制器設(shè)計(jì)（一）設(shè)計(jì)要求（1）熟練掌握單片機(jī)的編程和程序調(diào)試。（2）熟練掌握單片機(jī)的鍵盤、顯示、A/D、D/A 、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的設(shè)計(jì)方法。（3）要求按照預(yù)先設(shè)定的加熱曲線進(jìn)行加熱，加熱溫度范圍1001000度，控制精度±2度。

2、（4）、要求溫度曲線可設(shè)，加熱溫度可顯示。（二）設(shè)計(jì)說明本控制器為用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)加熱控制器，該控制器可設(shè)定加熱曲線，可顯示加熱溫度，同時(shí)該控制器按照設(shè)定加熱曲線進(jìn)行加熱。（1）加熱功率裝置的選擇根據(jù)加熱溫度和加熱對(duì)象確定加熱功率裝置，如采用電爐絲或其他加熱裝置。然后確定加熱電源，如采用三相、單相，三相采用星接還是角接等。加熱控制功率器件的選擇，采用可控硅、MOS管、IGBT等。（2）檢測(cè)傳感器的選擇根據(jù)加熱溫度和精度要求選擇傳感器，如選擇熱電偶、鉑電阻或其他測(cè)溫元件。（3）A/D采樣選擇根據(jù)加熱溫度和控制精度選擇A/D轉(zhuǎn)換器，如最高加熱溫度100度，控制精度1度，則其分辯率為1/100，理論

3、選擇8位A/D即可，因?yàn)?位A/D的分辨率為1/255。（4）、D/A控制選擇根據(jù)加熱溫度和控制精度選擇D/A轉(zhuǎn)換器，如最高加熱溫度100度，控制精度1度，則其分辯率為1/100，理論選擇8位D/A即可，因?yàn)?位D/A的分辨率為1/255。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)干擾情況，可選擇0-5V輸出，020mA輸出、420mA輸出。（5）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)選擇根據(jù)設(shè)定參數(shù)、控制參數(shù)存儲(chǔ)情況，可選擇并行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、IIC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、SPI數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。以上存儲(chǔ)器不同總線存儲(chǔ)方式的選擇，可根據(jù)存儲(chǔ)安全性，存儲(chǔ)速度、數(shù)據(jù)線的多少進(jìn)行選擇。（6）、顯示根據(jù)不同情況，可選擇數(shù)碼管、液晶顯示。數(shù)碼管可采用動(dòng)態(tài)或靜態(tài)顯示。采用何種方式，主要依據(jù)

4、耗電量、環(huán)境溫度、對(duì)控制的影響、總線利用等情況酌情考慮。（7）、鍵盤根據(jù)不同情況，可選擇數(shù)獨(dú)立、矩陣、專用芯片。采用何種方式，主要依據(jù)使用方便、編程方便、總線利用等情況酌情考慮。（8）、控制算法采樣周期首先符合“香農(nóng)采樣”定理，然后根據(jù)實(shí)際確定采樣周期，控制算法首先考慮對(duì)控制器本身、周圍電路的影響。然后考慮控制精度。（9）、軟件編制 最好采用模塊化結(jié)構(gòu)。2 變頻恒壓供水控制器設(shè)計(jì)（一）設(shè)計(jì)要求（1）熟練掌握單片機(jī)的編程和程序調(diào)試。（2）熟練掌握單片機(jī)的鍵盤、顯示、A/D、D/A 、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的設(shè)計(jì)方法。（3）要求按照預(yù)先設(shè)定的管網(wǎng)壓力，使輸出壓力保持恒定。壓力波動(dòng)范圍0.01MP。（二）設(shè)計(jì)說明

5、本控制器為用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)變頻恒壓供水控制器設(shè)計(jì)，該控制器可按照預(yù)先設(shè)定的管網(wǎng)壓力，使輸出壓力保持恒定。壓力波動(dòng)范圍0.01MP。（1）檢測(cè)傳感器的選擇根據(jù)最高管網(wǎng)壓力和精度要求選擇傳感器，如選擇遠(yuǎn)傳壓力表、壓力變送器等。（2）A/D采樣選擇根據(jù)管網(wǎng)壓力和精度選擇A/D轉(zhuǎn)換器，如最高加壓力10MP，控制精度0.01MP，則其分辯率為1/1000，理論選擇10位A/D即可，因?yàn)?0位A/D的分辨率為1/1023。實(shí)際考慮傳感器、干擾等因數(shù)，應(yīng)選12位A/D。（3）、D/A控制選擇根據(jù)加熱溫度和控制精度選擇D/A轉(zhuǎn)換器，如最高加壓力10MP，控制精度0.01MP，則其分辯率為1/1000，理論選擇

6、10位A/D即可，因?yàn)?0位A/D的分辨率為1/1023。實(shí)際考慮傳感器、干擾等因數(shù)，應(yīng)選12位A/D。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)干擾情況，可選擇0-5V輸出，020mA輸出、420mA輸出。（4）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)選擇根據(jù)設(shè)定參數(shù)、控制參數(shù)存儲(chǔ)情況，可選擇并行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、IIC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、SPI數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。以上存儲(chǔ)器不同總線存儲(chǔ)方式的選擇，可根據(jù)存儲(chǔ)安全性，存儲(chǔ)速度、數(shù)據(jù)線的多少進(jìn)行選擇。（5）、顯示根據(jù)不同情況，可選擇數(shù)碼管、液晶顯示。數(shù)碼管可采用動(dòng)態(tài)或靜態(tài)顯示。采用何種方式，主要依據(jù)耗電量、環(huán)境溫度、對(duì)控制的影響、總線利用等情況酌情考慮。（6）、鍵盤根據(jù)不同情況，可選擇數(shù)獨(dú)立、矩陣、專用芯片。采用何種方式，主要依據(jù)使

7、用方便、編程方便、總線利用等情況酌情考慮。（7）、控制算法采樣周期首先符合“香農(nóng)采樣”定理，然后根據(jù)實(shí)際確定采樣周期，控制算法首先考慮對(duì)控制器本身、周圍電路的影響。然后考慮控制精度。（8）、軟件編制 最好采用模塊化結(jié)構(gòu)。3 水塔水位控制器設(shè)計(jì)（一）設(shè)計(jì)要求（1）熟練掌握單片機(jī)的編程和程序調(diào)試。（2）熟練掌握單片機(jī)的鍵盤、顯示、A/D、D/A 、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的設(shè)計(jì)方法。（3）要求按照預(yù)先設(shè)定的水塔水位，水塔水位保持恒定。水位波動(dòng)范圍0.01M。（二）設(shè)計(jì)說明本控制器為用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)水塔水位控制器設(shè)計(jì)，要求按照預(yù)先設(shè)定的水塔水位，水塔水位保持恒定。水位波動(dòng)范圍0.01M（1）檢測(cè)傳感器的選擇根據(jù)最高

8、水位和精度要求選擇傳感器，如選擇液位變送器等。（2）A/D采樣選擇根據(jù)最高水位和精度選擇A/D轉(zhuǎn)換器，如最高加壓力5米，控制精度0.01米，則其分辯率為1/500，理論選擇10位A/D即可，因?yàn)?0位A/D的分辨率為1/1023。（3）、D/A控制選擇根據(jù)最高水位和控制精度選擇D/A轉(zhuǎn)換器，如最高加壓力5米，控制精度0.01米，則其分辯率為1/500，理論選擇10位A/D即可，因?yàn)?0位A/D的分辨率為1/1023。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)干擾情況，可選擇0-5V輸出，020mA輸出、420mA輸出。（4）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)選擇根據(jù)設(shè)定參數(shù)、控制參數(shù)存儲(chǔ)情況，可選擇并行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、IIC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、SPI數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。以上

9、存儲(chǔ)器不同總線存儲(chǔ)方式的選擇，可根據(jù)存儲(chǔ)安全性，存儲(chǔ)速度、數(shù)據(jù)線的多少進(jìn)行選擇。（5）、顯示根據(jù)不同情況，可選擇數(shù)碼管、液晶顯示。數(shù)碼管可采用動(dòng)態(tài)或靜態(tài)顯示。采用何種方式，主要依據(jù)耗電量、環(huán)境溫度、對(duì)控制的影響、總線利用等情況酌情考慮。（6）、鍵盤根據(jù)不同情況，可選擇數(shù)獨(dú)立、矩陣、專用芯片。采用何種方式，主要依據(jù)使用方便、編程方便、總線利用等情況酌情考慮。（7）、控制算法采樣周期首先符合“香農(nóng)采樣”定理，然后根據(jù)實(shí)際確定采樣周期，控制算法首先考慮對(duì)控制器本身、周圍電路的影響。然后考慮控制精度。（8）、軟件編制 最好采用模塊化結(jié)構(gòu)。四、課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排本課程設(shè)計(jì)安排在微機(jī)原理、模擬電子、數(shù)字電子

10、、單片機(jī)原理及應(yīng)用理論教學(xué)之后，時(shí)間為一周。具體時(shí)間安排：周一：布置課程設(shè)計(jì)課題；查閱資料并進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的選擇。周二：傳感器、A/D、D/A、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、鍵盤、顯示器件的選型。周三：電路圖繪制、程序流程圖的繪制周四：軟件編程及調(diào)試周五：編寫課程設(shè)計(jì)說明書一份（約5000字）。五、課程設(shè)計(jì)的考核方法及成績(jī)?cè)u(píng)定考核分為三部分，其中：工作態(tài)度占總成績(jī)的20%。課程設(shè)計(jì)說明書質(zhì)量（包括方案合理性、資料完備性、說明書撰寫規(guī)范性和書面表達(dá)能力）占總成績(jī)的60%。程序編寫占總成績(jī)的20%。六、課程設(shè)計(jì)教材及主要參考資料1 李華編.MCS-51 系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社,19932 薛鈞義