08(7)計算機控制系統(tǒng)課程設計指導書

1、計算機控制系統(tǒng)課程設計指導書李雪飛 編沈陽大學信息工程學院課程編碼：1233191 適用層次：本科 周數(shù)：1適用專業(yè)：自動化 適用學期:第7學期 撰寫人：李雪飛 審核人：李浚圣 教學院長：范立南課程設計的目的計算機控制系統(tǒng)課程設計是自動化專業(yè)的一個重要實踐教學環(huán)節(jié)。在課程設計過程中，學生通過一個較完整的設計過程，可以加深對本門課程所學理論知識的理解與應用，提高學生對所學理論知識的綜合運用能力，使學生對計算機控制系統(tǒng)有一個整體認識，掌握計算機控制系統(tǒng)的設計方法。通過課程設計，還可以培養(yǎng)學生獨立工作能力，為將來畢業(yè)設計打好基礎。課程設計的基本要求必須按時完成老師布置的設計任務。能綜合應用課程中所學

2、的理論知識。課程設計成果以課程設計說明書體現(xiàn)，字數(shù)（含圖表或程序）不少于3000字。設計說明書必須給出打印稿。要求條理清楚，語言通順，繪圖清晰，排版規(guī)范。必須獨立地完成本課程設計，嚴禁抄襲他人的設計結果。一經(jīng)發(fā)現(xiàn)抄襲他人設計結果，一律按不及格處理。在課程設計期間，學生應保證出勤，嚴格遵守課程設計紀律。課程設計的主要內(nèi)容1題目：（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計（一）設計一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其主要功能有：可實現(xiàn)116通道單端模擬量輸入，輸入電壓范圍為010V，分辨率為12位。并且實時顯示通道號和相應的輸入電壓值。要求：完成軟、硬件設計。（2）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計（二） 設計一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其主要功能有：可實

3、現(xiàn)對116路模擬量輸入信號的采集，輸入電壓為05V，分辨率為8位，并且實時顯示通道號和相應的輸入電壓值。要求：完成軟、硬件設計。（3）溫度測量電路設計已知某熱電偶的測溫范圍為0200，其輸出電壓為02V，設計一個溫度測量電路。其主要功能有：要求其分辨率為8位，能實時顯示溫度值，具有上、下限報警功能（正常溫度范圍為30180）。要求：完成軟、硬件設計。（4）恒溫控制電路的設計 已知某溫度測量系統(tǒng)的溫度參數(shù)由傳感器檢測，經(jīng)處理后，轉換為05V標準信號，并通過ADC0809芯片進行模數(shù)轉換后，存儲到內(nèi)存單元中?，F(xiàn)要求設計其恒溫電路部分：設計具有輸入恒溫值功能的鍵盤（恒溫范圍020），且當實際溫度超過

4、或低于設定的恒溫值2時，紅色LED發(fā)出信號，并且控制加熱電阻是否加熱。要求：完成軟、硬件設計。（5）電子鐘設計實現(xiàn)的功能：開機時，電子鐘從12：00：00開始自動計時。設置按鍵，能對時、分、秒進行調整。要求：完成硬件電路和軟件的設計。（6）聲光報警器的設計實現(xiàn)的功能：本報警器有兩個按鈕：一個為報警按鈕，一個為報警解除按鈕，當按下報警按鈕時揚聲器報警，揚聲器用1KHz信號響100ms，500Hz信號響200ms，交替進行聲響報警，在報警期間報警指示燈亮，當按下報警解除按鈕時則解除報警。要求：完成硬件電路和軟件的設計。（7）多路搶答器的設計實現(xiàn)的功能：多路搶答器電路可供不少于8名參賽選手使用。每名

5、參賽選手各有一個搶答按鈕，在主持人用按鈕清零并發(fā)出搶答指令后，進行搶答。電路配有LED數(shù)碼顯示，能顯示優(yōu)先搶答的選手編號，同時配有語音提示電路；數(shù)碼顯示和語音提示可由主持人用清除按鈕清除。設有啟動和停止功能，并能顯示啟動狀態(tài)。要求：完成硬件電路和軟件的設計。（8）倒計時數(shù)字秒表的設計實現(xiàn)的功能：設計一個定時系統(tǒng)，定時范圍：5900秒，每秒減1，并有數(shù)碼管顯示。還要有啟動和停止功能。要求：完成硬件電路和軟件的設計。（9）基本波形發(fā)生器的設計實現(xiàn)的功能：設計一個單片機系統(tǒng)，利用DAC0832輸出方波、三角波、梯形波和鋸齒波，并將DAC0832輸出的電流轉換成電壓形式。要求：完成硬件電路和軟件的設計

6、。（10）基本直流數(shù)字電壓表的設計實現(xiàn)的功能：設計一個數(shù)字電壓表，利用ADC0809將直流模擬電壓信號（05V）轉換成數(shù)字信號，并顯示電壓值，精度為0.01V。要求：完成硬件電路和軟件的設計。2主要的設計步驟（1）明確設計任務對設計任務進行具體分析，充分了解所要設計電路的功能及要求，明確應完成的任務。（2）方案選擇與論證通過查閱資料對不同的設計方案進行比較論證，選擇合適的設計方案，力爭做到合理、可靠、經(jīng)濟、先進、便于實現(xiàn)。繪制出整體框圖。（3）硬件電路設計確定各功能模塊的電路結構，選擇芯片型號，繪制出完整的電路原理圖。（4）軟件設計 根據(jù)已設計好的硬件電路及題目的功能要求，畫出主要的程序框圖及

7、編寫出必要的程序。選擇合適的語言編寫程序，編寫時盡量采用現(xiàn)有的子程序以提高程序設計速度。（5）調試與修改：在有條件的情況下，可以進行調試。（6）撰寫設計說明書課程設計說明書應使用規(guī)定格式的用紙。課程設計說明書應包括如下內(nèi)容：設計題目課程設計的任務及主要技術指標（用模板打印，在學院網(wǎng)上自行下載）設計方案論證：包括設計方案選擇論證的基本過程，選定設計方案的框圖。硬件電路設計過程：包括各功能模塊的電路結構，具體芯片的選擇，電路的工作原理等。軟件的設計：畫出主要的程序框圖及編寫出必要的程序，完成相應的功能。設計體會：對設計作出評價，說明本設計特點和存在的問題，提出改進意見，心得體會。參考文獻：列出3篇

8、以上，應符合格式要求。3課程設計時間安排課程設計時間為一周，具體安排如下：序號設計內(nèi)容時間1布置課程設計的內(nèi)容與要求、查閱相關資料進行可行性分析與研究周一2根據(jù)給出的技術要求，確定總體設計方案，并進行硬件設計周二3根據(jù)系統(tǒng)實現(xiàn)的功能要求，結合硬件系統(tǒng)進行相應的軟件編程周三4對設計的系統(tǒng)進行調試與修改，撰寫課程設計說明書。周四5完善課程設計說明書并提交，對課程設計進行驗收周五四、主要技術關鍵的分析、解決、方案比較（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計（一）16路模擬量輸入信號的控制，可通過多路開關來實現(xiàn)；A/D轉換器要選擇分辨率為12位，輸入電壓值要經(jīng)過標度變換、轉換為BCD碼后送去顯示。（2）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的

9、設計（二）可直接選擇一個分辨率為8位，具有16路模擬量輸入通道的A/D轉換器，通道號的選擇可以通過微機來選擇，輸入電壓值要經(jīng)過標度變換、轉換為BCD碼后送去顯示。（3）溫度測量電路設計注意熱電偶的輸出電壓為02V，若所選的分辨率為8位的A/D轉換器的輸入電壓范圍不是02V，則應加入放大器環(huán)節(jié)，實時溫度要經(jīng)過標度變換、轉換為BCD碼后送去顯示。報警電路可采用聲光報警，也可自行選擇其他形式的報警電路。（4）恒溫控制電路的設計 該設計的溫度檢測部分不必設計，只需設計恒溫控制部分電路。關鍵問題是鍵盤的設計，比如可以設置部分數(shù)字鍵，再設置一個“增1鍵”和一個“減1鍵”來實現(xiàn)020恒溫值的設定，報警部分直

10、接通過軟件比較程序即可實現(xiàn)，當溫度高于設定溫度時，可采用自然冷卻，當?shù)陀谠O定溫度時，使微機發(fā)出一個控制命令接通加熱電阻加熱。（5）電子鐘的設計技術關鍵是：數(shù)碼管接口方法與動態(tài)掃描原理，時、分、秒計數(shù)單元的地址分配及BCD碼的調整方法，按鍵的識別與消除抖動的方法。（6）聲光報警器的設計技術關鍵是：用定時器交替產(chǎn)生1kHz和500Hz信號的方法，用定時器交替實現(xiàn)100ms和200ms定時的方法。（7）八路搶答器的設計技術關鍵是：外部中斷源的擴展與中斷源的識別，定時器工作方式的選擇，中斷服務子程序的編寫。（8）倒計時數(shù)字秒表的設計技術關鍵是：定時器、計數(shù)器初值的計算及設置方法。（9）基本波形發(fā)生器的

11、設計技術關鍵是：DAC0832的工作方式和輸出方式的選擇，各種輸出波形的程序的編寫。（10）基本直流數(shù)字電壓表的設計技術關鍵是：ADC0809的編程方法，標度變換和顯示電路的設計與編程。五、課程設計考核方式與標準課程設計成績由指導教師結合平時表現(xiàn)、設計的合理性、說明書的編寫情況及簡單答辯情況進行綜合評定。成績按五級記分：優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格，同時附有指導教師的評語。課程設計評分標準評定項目評分成績出勤及表現(xiàn)情況20分設計方案10分電路設計的正確與合理性30分設計說明書30分答辯10分總分100分備注：成績等級：優(yōu)秀（90分100分）、良好（80分89分）、中等（70分79分）、及格（60分69分）、60分以下為不及格。六、主要參考資料1潘新民，王燕芳編著微型計算機控制技術M北京：電子工業(yè)出版社，20032何立民單片機應用技術選編（1）M北京：北京航空航天大學出版社，1995，63劉國榮，梁景凱計算機控制技術與應用M 北京：機械工業(yè)出版社，1999，54齊維毅，丁言鎂，齊振國單片機原理及應用設計實驗M 沈陽：遼寧大學出版社，2006，55李華MCS-51系列單片機實用接口技術M北京：北京航空航天大學出版社，1993，86潘新民，王燕芳編著單片微型計算機實用系統(tǒng)設計M北京：人民郵電出版社，1992內(nèi)