2013傳感與檢測(cè)技術(shù)課程設(shè)計(jì)實(shí)施方案

1、傳感與檢測(cè)技術(shù)課程設(shè)計(jì)實(shí)施方案一、目的：傳感與檢測(cè)技術(shù)課程設(shè)計(jì)包括傳感與檢測(cè)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)部分，利用單片機(jī)課程設(shè)計(jì)制作的開發(fā)板作為控制平臺(tái)，然后在配合我們?cè)诒菊n程設(shè)計(jì)中發(fā)給大家的傳感器電路板及A/D、D/A電路板來(lái)完成規(guī)定的任務(wù)，這樣既有效利用了我們大家手頭上的資源，也對(duì)所學(xué)的知識(shí)達(dá)到了系統(tǒng)的實(shí)踐練習(xí)。系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示。 圖1 傳感與檢測(cè)技術(shù)課設(shè)系統(tǒng)的架構(gòu)本次課程設(shè)計(jì)要求每一小組用下面題目中的一個(gè)或幾個(gè)再配合單片機(jī)課程設(shè)計(jì)的開發(fā)板設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)控軟硬件系統(tǒng)，用所提供的元器件搭建硬件電路，編寫程序語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)題目中所要求的功能。并填寫好課程設(shè)計(jì)報(bào)告書。本次課程設(shè)計(jì)的目的在于使學(xué)生對(duì)傳感與檢測(cè)

2、技術(shù)所講的測(cè)控系統(tǒng)有更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)、理解，對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作訓(xùn)練，讓其用所學(xué)的傳感與檢測(cè)技術(shù)知識(shí)，根據(jù)所發(fā)的各種傳感器、A/D、D/A芯片和單片機(jī)開發(fā)板，自己動(dòng)手設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)控系統(tǒng)，并調(diào)試成功。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生進(jìn)一步掌握傳感與檢測(cè)技術(shù)的知識(shí)，并在實(shí)踐中深入的學(xué)習(xí)。二、 對(duì)學(xué)生的要求： 首先，系領(lǐng)導(dǎo)組織在設(shè)計(jì)期間對(duì)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行抽查考勤。學(xué)生應(yīng)遵守實(shí)驗(yàn)室的組織管理和課程設(shè)計(jì)的要求，不遲到，不曠課，有事情要請(qǐng)假，在實(shí)驗(yàn)室不許大聲喧嘩要維持好上課紀(jì)律： 其次要作好以下工作：1 查找光電傳感器，霍爾傳感器，溫度傳感器，光敏器件、ADC，DAC的資料。2 設(shè)計(jì)光電測(cè)控、霍爾測(cè)控、溫度采集、光照度檢

3、測(cè)或數(shù)據(jù)采集的電路圖。3 根據(jù)選取的方案和單片機(jī)開發(fā)板結(jié)合，進(jìn)行有效的資源分配并設(shè)計(jì)具體的應(yīng)用電路。4 利用匯編或C語(yǔ)言設(shè)計(jì)項(xiàng)目。5 通過(guò)編程和調(diào)試等技術(shù)手段完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)書上試驗(yàn)部分的要求6 通過(guò)編程和調(diào)試等技術(shù)手段完成課程設(shè)計(jì)的任務(wù)，即一個(gè)綜合的課題。7 對(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。8 撰寫試驗(yàn)報(bào)告及課程設(shè)計(jì)報(bào)告。三、課程設(shè)計(jì)的要求：實(shí)驗(yàn)部分： 實(shí)驗(yàn)部分包括有以下基本試驗(yàn)，分別是：1、 光敏電阻試驗(yàn)主要內(nèi)容：用萬(wàn)用表測(cè)試光敏電阻的亮電阻、暗電阻以及光敏電阻在不同光照度下的阻值，根據(jù)這些參數(shù)繪制出光敏電阻的光照特性曲線。2、 紅外光電傳感器試驗(yàn)主要內(nèi)容：傳感器電路板上的紅外光電傳感器是

4、反射式發(fā)射接收一體化紅外光電傳感器，當(dāng)有淺色障礙物遮擋時(shí)傳感器輸出信號(hào)會(huì)發(fā)生變化，可以通過(guò)電路板上的LED指示進(jìn)行觀測(cè)，可以測(cè)量轉(zhuǎn)速、位置等變化量。試驗(yàn)時(shí)可以通過(guò)萬(wàn)用表和示波器來(lái)測(cè)量傳感器的參數(shù)和性能，記錄這些參數(shù)并通過(guò)分析可以對(duì)紅外光電器件有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)，也可以把它的輸出直接送給單片機(jī)開發(fā)板，通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行對(duì)象的測(cè)量和控制。3、 霍爾傳感器試驗(yàn)主要內(nèi)容：傳感器電路板上的霍爾傳感器是美國(guó)霍尼韋爾公司的A3144或A44E，屬于開光型霍爾傳感器，輸出為OC形式，和UGC3020結(jié)構(gòu)一樣，但驅(qū)動(dòng)電流更大，可以達(dá)到200MA可以直接驅(qū)動(dòng)繼電器控制大功率負(fù)載。前端主要是通過(guò)測(cè)量磁場(chǎng)來(lái)檢測(cè)一些物理量，

5、如：轉(zhuǎn)速，位置等。實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)萬(wàn)用表的測(cè)量來(lái)記錄霍爾傳感器的性能參數(shù)，也可以把它的輸出直接送給單片機(jī)開發(fā)板，通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行對(duì)象的測(cè)量和控制。4、 串行A/D試驗(yàn)主要內(nèi)容：A/D、D/A板電路板上的A/D轉(zhuǎn)換器是兩線式串行8位ADC，是一種新型器件，硬件連接電路幾乎精簡(jiǎn)到最少了，無(wú)需附加任何電路原件，試驗(yàn)要求和單片機(jī)開發(fā)板配合，通過(guò)單片機(jī)開發(fā)板的硬件資源和軟件資源對(duì)其進(jìn)行控制，采集模擬量，并把這個(gè)模擬量在開發(fā)板上的顯示電路顯示出來(lái)。（這個(gè)模擬量可以是任意的，也可以是傳感器輸出的，比如：光敏電阻的輸出）5、 并行D/A試驗(yàn)主要內(nèi)容：A/D、D/A板電路板上的D/A轉(zhuǎn)換器是一種典型的并行8位DAC，即

6、DAC0832,結(jié)構(gòu)是逐次逼近型，內(nèi)部含兩級(jí)鎖存器，可以有三種工作方式，試驗(yàn)要求和單片機(jī)開發(fā)板配合，通過(guò)單片機(jī)開發(fā)板上的硬件資源和軟件資源對(duì)其進(jìn)行控制，單片價(jià)內(nèi)部的數(shù)字量可以通過(guò)顯示電路直接顯示出來(lái)，通過(guò)測(cè)量DAC輸出的模擬量來(lái)對(duì)兩者進(jìn)行對(duì)比，看是否一致，也可以通過(guò)單片機(jī)編程控制DAC輸出正弦波、三角波、鋸齒波、梯形波等信號(hào)，通過(guò)對(duì)DAC的應(yīng)用，了解DAC的特性。6、1WIRE總線集成溫度傳感器18B20實(shí)驗(yàn) 主要內(nèi)容：參考資料中的18B20的DATASHEET，把傳感器和開發(fā)板連接起 來(lái)，當(dāng)然此硬件是最簡(jiǎn)單的了，只有三條線（不用說(shuō)也知道是哪三條吧？），然后測(cè)量出溫度值，精確到0.5度即可，當(dāng)

7、然您也可以做更高精度的程序，一秒鐘刷新一次顯示溫度值；在此基礎(chǔ)上，可以再做溫度報(bào)警功能，可以預(yù)設(shè)包括溫度上限超值報(bào)警和溫度下限超值報(bào)警，這個(gè)可能對(duì)您來(lái)說(shuō)也不難，但是我們?cè)龠M(jìn)一步，要求掉電之后溫度報(bào)警上下限的設(shè)定值永不丟失，這個(gè)該怎么做哪？其實(shí)也不難，想想吧！課程設(shè)計(jì)部分：課程設(shè)計(jì)部分要完成的任務(wù)是一個(gè)綜合的題目，即把前面的五個(gè)試驗(yàn)中的幾個(gè)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)開環(huán)或者閉環(huán)的測(cè)控系統(tǒng)，體現(xiàn)出傳感器、ADC、DAC和微控制器的應(yīng)用，同時(shí)這個(gè)過(guò)程也是創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，我們不要求特定的題目，大家發(fā)展更多的思路，更多的方案；如果真的沒(méi)有思路，見下面我推薦的方案：方案1、用光敏電阻測(cè)量光照強(qiáng)度，然后通過(guò)AD

8、C轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，用0100的級(jí)別在單片機(jī)開發(fā)板上把照度顯示出來(lái)。方案2、在方案一的基礎(chǔ)上，用DAC來(lái)控制一個(gè)LED，實(shí)現(xiàn)光線越弱LED發(fā)光越亮，光線越強(qiáng)LED發(fā)光越弱。方案3、用紅外光電傳感器或者霍爾傳感器測(cè)量出小風(fēng)扇或者小電機(jī)的轉(zhuǎn)速，然后在單片機(jī)開發(fā)板上顯示出來(lái)，單位是xx/min。方案4、在方案3的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步控制電動(dòng)機(jī)或者小風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，可以通過(guò)開發(fā)板上的按鍵調(diào)整轉(zhuǎn)速，增加或者降低轉(zhuǎn)速，也可以直接設(shè)定轉(zhuǎn)速，達(dá)到恒轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)控制。方案5：在方案一或者方案二的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)環(huán)境光照度改變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也隨著改變，環(huán)境光越亮電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，并且用傳感器測(cè)量出即時(shí)速度，并在單片機(jī)開發(fā)板上顯示出來(lái)，

9、在這些過(guò)程中，電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速也可以通鍵盤進(jìn)行手工調(diào)節(jié)，或者直接輸入速度值進(jìn)行手工的預(yù)置，當(dāng)然這樣的調(diào)速是都是閉環(huán)調(diào)節(jié)過(guò)程，應(yīng)該比較準(zhǔn)確地鎖定在預(yù)置轉(zhuǎn)速上。方案6：在方案五的基礎(chǔ)上把光照度改成溫度，用18B20測(cè)出的溫度值來(lái)代替光照度，實(shí)現(xiàn)溫度越高電機(jī)轉(zhuǎn)速也越高，溫度越低電機(jī)轉(zhuǎn)速也越低，其它功能雷同。方案7：在以上的要求中加入PID調(diào)節(jié)，或者其它的好的想法，甚至可以天馬行空地想一些更好的方案！往屆案例：往屆學(xué)生做的案例效果很好，下面的就是一個(gè)往屆學(xué)生做的案例，其中我們看到的主要電路有：1、單片機(jī)開發(fā)板2、電源接口模塊3、AD,DA模塊3、傳感器模塊4、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路；實(shí)現(xiàn)的主要功能是在LCD液晶

10、上和數(shù)碼管上同時(shí)顯示出直流電機(jī)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速、環(huán)境光的照度、當(dāng)前的溫度等信息，并且風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速可以隨著溫度或環(huán)境光的強(qiáng)弱線性增長(zhǎng)（當(dāng)環(huán)境光全暗時(shí)停轉(zhuǎn)），也可以用單片機(jī)開發(fā)板上的鍵盤控制，具體控制功能有、速度加、速度減、停轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、也可以直接輸入預(yù)設(shè)速度值，如下圖所示：圖2 傳感與檢測(cè)技術(shù)課設(shè)往屆案例四、步驟：1、查閱教師制定的傳感器、芯片的資料，確定系統(tǒng)的方案。2、畫出所設(shè)計(jì)電路系統(tǒng)方框圖和原理圖，掌握系統(tǒng)的工作原理，并對(duì)系統(tǒng)工作過(guò)程進(jìn)行文字性描述。3、對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件資源分配及優(yōu)化組合。4、認(rèn)真列出元件明細(xì)報(bào)表，注明所選元件標(biāo)號(hào)、型號(hào)、數(shù)量、標(biāo)稱值、元件封裝及相關(guān)參數(shù)填報(bào)告。5：設(shè)計(jì)程序流程圖和C

11、或匯編原語(yǔ)言程序并調(diào)試軟件。6、下載程序至系統(tǒng)板，進(jìn)行軟硬件綜合調(diào)試。7：記錄各個(gè)環(huán)節(jié)的問(wèn)題、心得和測(cè)試參數(shù)。8：認(rèn)真完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。 五、 指導(dǎo)教師： 徐源 曹原六、課程設(shè)計(jì)成績(jī)考核及時(shí)間地點(diǎn)安排：教師組織考核，對(duì)每個(gè)學(xué)生做出評(píng)語(yǔ)，成績(jī)可按：優(yōu)、良、中、及格、不及格分為五等。教師通過(guò)設(shè)計(jì)答辯或經(jīng)驗(yàn)交流形式，了解學(xué)生設(shè)計(jì)水平。根據(jù)學(xué)生電路基本知識(shí)掌握的程度，嵌入式最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)和軟硬件綜合設(shè)計(jì)與調(diào)試能力，整機(jī)的調(diào)試、維修，獨(dú)立分析解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新精神，課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告的書寫評(píng)定成績(jī)。每個(gè)課程設(shè)計(jì)的最后一周的周五進(jìn)行答辯，其中每一部分所占總成績(jī)的比例及時(shí)間安排如下：總成績(jī)的比例：考勤30%，操作40%，報(bào)告30%。 時(shí)間：12-13周 1：查找資料并設(shè)計(jì)系統(tǒng)電路原理圖。（2天）2：設(shè)計(jì)程序結(jié)構(gòu)并畫出程序流程圖。（2天