智能测试仪器与系统_浙江大学_60页.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,智能测试仪器与系统,浙江大学光电系王晓萍、王立强,课程基本信息,课程网站：,正在,建设,学分和学时：,学分：,2,；,短学期,8,周，周学时数：,4,；课时安排：理论教学,20,学时，实践,5,个下午。,王晓萍：,办公室地址：教三,412,室；,email,：,xpwang,；,办公室电话：,87951185,；,手机：,13605807087,（,617087,）；,王立强：,办公室地址：玉泉光学技术工程中心；,email,：,wangliqiang,；,手机：,13958134106,；,课程说明,教学方法：,基于项目和问题的学习，通过设计、调试、总结、答辩，提高微机系统的设计开发能力，撰写能力和表达能力；从而培养大家的工程实践能力和创新能力。,具体方式：,课堂上，在介绍相关知识点的同时，尽量介绍科研中的实际经验；讲课不再面面俱到，而是提纲式介绍主要内容，课后的自主学习比重较大；尽可能多地开展同学之间、老师与学生之间的讨论和交流。,课程目的：,通过上课掌握智能（微机）系统及设计相关方面的知识；通过实验和课题设计，切实提高课程知识的应用能力；通过总结和答辩等环节提高综合素质。,课程说明,课程特点：,实践性、应用性强，需要通过实验、实践，实际动手才能学以致用，而不是单纯的课堂教学；不是基础课程通过布置作业理解消化。,学生特点：,来自不同学校，有工科和偏理科，本科阶段“微机原理与接口技术”（单片机技术）的内容、要求不尽相同，实验设备和条件不同，掌握的程度不同。,采取的方法：,对于实践环节，安排有可供选择的内容。,1.,运用微机实验系统，通过了解硬件电路，运用汇编或,C51,编程，完成,3,个实验（其中,2,个基本实验，,1,个综合型实验），撰写实验报告和体会感想。（给出,potel,电路图和软件框图）；,2,人一组；,自主设计课题，可以是科研项目中有关微机应用的内容，也可以感兴趣想设计的小系统等等，我们也提供部分课题供选择。对于这些自主课题，第三周提交申请书（有格式要求）；,2,人一组；,（成绩评定方面，在同样认真完成情况下，选择自主设计课题的同学优于选择普通实验的同学一定的分值。）,（这是一门很化时间的课程，也同样会有相应收获的课程，所以如果时间不充裕或兴趣不高或已经具有较强设计能力或研究方向与课题关系不大等同学，可以退选该课程。）,课程说明,课程目标：,在“微机原理与接口技术”课程基础上，结合先进的接口技术，通过课题设计、制作和调试，掌握智能系统设计的基本技术和实际能力，为科研工作打下良好基础。,相信通过课题的设计能够达到这个目标，所以不再进行考试，不再布置其他作业和实验。因为在开展研究性教学、提高学生实践能力和创造能力的同时，尽量少增加学生的学习负担，也是改革过程中需要探讨和解决的问题。,请在第三周的周五上课前上报分组情况和项目名称，并提交申请书。,课程,FTP,：,IP,是,10.12.15.100,，端口是默认的,21,，下载用户名和密码都是,down,，上传都是,up,。,课程内容与安排,周次,理论教学,理论学时,实践学时,1,课程概况，实验系统介绍,智能测试系统概论,4,（王立强老师）,选择、确定实践方式,2,C51,程序设计,-1,C51,程序设计,-2,4,（王立强老师）,实验内容熟悉和准备；,自主课题申请准备,3,C8051F020,介绍,开发实验板介绍,4,提交课题申请书,4,人机接口设计,-1,2,第,4,周,第,8,周的周三下午为实验时间；或自主设计、制作和调试时间。,5,人机接口设计,-2,2,6,总线技术与应用,2,7,微机系统的可靠性设计,2,8,周五上课时间部分同学答辩；,考试周部分同学答辩。,课程要求提交资料,项目申请书；,按格式要求撰写的实验报告或设计总结报告；,课程实验答辩或项目结题答辩,PPT,（不超过,10,分钟）；,所设计作品照片和设计者合影；项目简介（按要求填写表格，插入作品照片）；体会和收获（按要求填写表格）；,设计作品功能演示,DV,（配上相应的字幕和配音），不超过,10,分钟。,（参考网站上的,2,个本科生完成的答辩,PPT,和演示,DV,实例）,实验内容简介,（网站上有实验指导书）,选择课程实验的同学的实验要求：,从以下,5,个实验中，选做,2,个：,双色,LED,点阵显示实验,7279,阵列式键盘及显示实验,12864,点阵型液晶显示实验,直流电动机控制实验,步进电动机控制实验,从以下,3,个实验中，选做,1,个：,1.,数据采集器设计实验,基于,HD7279,编写行列键盘及,8,段数码管显示程序；,通过键盘手动敲入自己的学号，并在,8,段数码管上显示；,基于,TLC549,编写,AD,转换子程序，将转化结果显示于数码管；,涉及内容：,SPI,总线接口的,HD7279,显示键盘管理芯片的应用；,串行,A/D,转换器,TLC549,的应用；,实验内容简介,2.,信号发生器设计实验,编写程序在液晶显示屏上显示自己的学号和姓名；在液晶显示屏上如何显示任意图形？,基于,LTC1446,编写,D/A,转换子程序，输出频率为,50Hz,，,Vpp,=5V,的锯齿波，并将波形显示于液晶显示屏上。,涉及内容：点阵式,LCD,显示屏编程与应用；,串行,D/A,转换器,TLC1446,的应用；,3.DS18B20,传感器温度测控实验,编写,DS18B20,传感器的温度测量程序，在液晶显示屏上显示出实测温度；,用按键输入需要控制的恒定温度值，通过,PWM,拨实现对温度的控制，显示出控制温度、实测温度等信息。,涉及内容：点阵式,LCD,显示屏编程与应用；,1-wire,串行总线,DS18B20,温度传感器的的应用；,实验内容简介,基于,MCU,的数据采集器硬件结构,光电系微机实验系统介绍,（网站上将提供更为详细的介绍）,光电系微机实验系统介绍,光电系微机实验系统介绍,光电系微机实验系统介绍,光电系微机实验系统介绍,光电系微机实验系统介绍,光电系微机实验系统介绍,光电系微机实验系统介绍,光电系微机实验系统介绍,设计项目简介,1,、,LED,正向伏安特性（,V-I,）自动测试系统,构建一个最小,51,单片机小系统，能自动检测,LED,的正向伏安特性曲线，,LED,的正向伏安特性曲线如下。系统测试过程如下：,1,）,LED,放置，接入电路；,2,）启动测试，单片机控制,DAC,输出递增的电压，同时通过,ADC,采集电流信息；,3,）扫描完毕，将数据存入内部,RAM,，并以两种方式之一输出：液晶显示屏或示波器。,LED,探测器,码盘,设计项目简介,2,、基于光电对管的测速系统,构建一个具有光电对管的最小,51,单片机小系统，能自动检测码盘转速，原理如下图。系统工作过程如下：,光电对管工作；,单片机控制码盘以正弦规律变速转动；,单片机提取探测器上的脉冲信号，计算码盘转速；,单片机以双踪形式实时显示目标转速信号与实际转速信号，以两种方式之一输出：液晶显示屏或示波器。观察并比较其相位差与转速关系。,设计项目简介,3,、标准信号发生器,构建一个最小,51,单片机小系统，能输出常见的标准信号如正弦波、三角波、方波等。系统工作过程如下：,键盘以数字键选择标准信号类型；,键盘再以数字键输入该信号的参数；,单片机计算后马上输出信号，并要求以两种方式之一输出：液晶显示屏或示波器。,建议用液晶显示屏提示输入参数并作波形显示。,4,、光敏电阻暗电流自动检测与半自动分拣,构建一个最小,51,单片机小系统，能自动检测并分类光敏电阻。,系统工作过程如下：,光敏电阻用夹子夹上；,系统自动探测到并红灯亮，同时开始检测暗电流（多次测量平均，约几秒）；,测量结束，根据暗电流大小，用数码管给出分拣区（,1-6,）；,绿灯亮，提示将当前光敏电阻放入指定分拣区，并可进行下一个光敏电阻测试。,设计项目简介,5,、篮球比赛计时计分器,篮球赛时计时计分器系统设计。实现赛程时间设置、赛程时间启,/,停、比分交换控制、比分刷新控制、计时设计、赛程结束报警等功能。要求可区分罚球、两分球及三分球，有,I,2,C,总线的,EEPROM,扩展，可在系统意外断电后，恢复上电时读出所有断电前的状态。,6,、出租车计价器,以单片机为中心，采用光电耦合开关，实现对出租车行驶里程统计和计价，人机界面采用中文液晶显示器，计价器可根据白天、黑夜等自动调节单价模式，应具备数据记录保存、实时显示等多项功能。,设计项目简介,7,、数字电表设计,利用单片机设计一数字电表，利用光电耦合器件，实时统计用户使用的电量。要求电表具有实时时钟、液晶显示的功能，可根据不同用电的时间段实现不同电费的计算：,如用电高峰期,18,：,00-23,：,00,电费为,0.7,元,/,千瓦时；,其他时间段为,0.5,元,/,千瓦时。,电表可存储日电量及电费数据、月电量及电费数据、电表编号等，可通过,RS232,或红外方式实现对电表数据的读取。,8,、自动出水水龙头设计,采用单片机，设计一卫生间洗手池自动出水水龙头的出水控制。采用红外感应障碍物的距离，感应距离在,20cm,之内。当感应距离之内的障碍物停留时间在,2,秒以上，水龙头自动出水，如果连续出水超过,60,秒，强行关闭水龙头。设计需从软硬件考虑系统的低功耗设计。,设计项目简介,9,、楼道灯光节能控制系统,以单片机为核心，设计一楼道灯光自动感应系统，要求当楼道内光亮度低于某一阈值时，且有人经过楼道，灯光自动打开，亮,60,秒后自动关闭。在此基础上可根据楼道光的亮度不同，采用,PWM,方式控制灯光的亮度，实现楼道灯光的节能控制。,10,、恒温控制系统,采用,DS18B20,数字温度传感器实现温度测量，并实时采集在,LCD,上显示测量结果。在此基础上采用,PWM,的频率及占空比实现对加热功率的调节，实现恒温控制，并在,LCD,实时绘制测量温度曲线。,设计项目简介,11,、点阵,LED,显示屏的设计,设计并制作一个以单片机为控制核心的点阵,LED,显示系统，系统实现同时显示,4,个汉字，长的字符串则从右向左或从下向上滚动，要求画面清晰。可显示当前的时间，显示当前温度。扩展：,PC,上位机通过串行通信接口能够实现字符串的修改、显示方式的设定、时间的设置。,12,、,LED,照明灯的驱动与控制,采用,PWM,方式恒流驱动,LED,，因,LED,寿命与工作温度（结温）直接相关，因此需监控,LED,工作温度，当,LED,工作温度高于某阈值时，需自动减小,PWM,占空比，使温度降低。同时需测量,LED,输出光能量、工作温度与驱动电流（平均值）的关系曲线。,LED,亮度调节可通过键盘控制，也可以通过,RS485,通信口远程控制，相关测试数据可在液晶屏上显示或通过,RS485,接口送入上位机。,设计项目简介,13,、激光测距,LD,产生激光脉冲，照射被测目标，照射激光被目标反射，部分反射光被光电探测器接收，经电路处理，测量距离。单片机作为控制中心，控制整个系统的时序。获得数据后显示在液晶屏上或者通过串口传给上位机。,14,、自动寻径小车,利用红外光电传感器对白色地面上的黑色带状导引带进行探测，单片机对采集到的信号予以分析判断，及时控制驱动电机以调整小车转向，从而使小车能够沿着黑色导引带自动行驶，实现小车自动寻迹的目的。,设计项目简介,15,、水位控制,系统包括一个大的水箱和一个小的水箱，两个水箱有水管相连，小水箱上有水阀，打开水阀可以使用小水箱中的水，当小水箱里的水位小于指定高度时，自动打开大水箱阀门，将水灌入小水箱至满后，再自动关闭阀门，当大水箱中的水位到达警戒线以下时，发出报警。两个水箱中的水位要求在液晶屏上显示出来。,16,、数字光功率计或照度计,光信号投射在光探测器的光敏面上将其转变为电流。再经过变换电路和放大电路得到电压信号。然后把这个信号送到低通滤波器进行滤波及响应度补偿放大，以得到与功率值相对应的直流电压，之后再将该电压经,A,D,转换，通过,CPU,进行数据处理和判断后，送入,LCD,显示。考虑到面积及人眼明视觉响应曲线，可考虑测照度，做成照度计。,两个例子,智能寻迹小车,LCD,显示屏,智能寻迹模型车,的设计与实现,赵鼎、欧肖泽,赵鼎、欧肖泽,智能寻迹模型车的设计与实现,已有成果,硬件实现,存在问题,下一阶段规划,31,/20,软件实现,已有成果,32,/20,电源管理模块,已有成果,硬件实现,33,/20,路径识别模块,导向控制模块,核心控制模块,直流电机,车速检测,电机驱动,车速控制模块,电源管理模块,硬件实现,34,/20,1,）电机：额定电压为,10V,，额定功率约,20W,2,）舵机：工作电压为,4.8V-6V,3,）电子元件：电子元件的工作电压为,4.5-5.5V,V,5.11V,电源管理模块,硬件实现,35,/20,电压稳压器及稳压电路,电机电路,路径识别模块,硬件实现,36,/20,测试电压：,5V,限流电阻：,5K,放大电阻：,62K,最佳距离：,8mm,反光面电压：,4.34.7V,黑线电压：,0.63V,路径识别模块,硬件实现,37,/20,导向控制模块,硬件实现,38,/20,硬件实现,39,/20,核心控制模块,路径,识别,车速检测,运算处理,PWM,信号,舵机,硬件实现,40,/20,核心控制模块,Atmel Mega 16,路径,识别,舵机,软件实现,硬件实现,41,/20,PWM,波生成,软件实现,42,/20,PA 7 6 5 4 3 2 1 0,控制算法,软件实现,43,/20,读取,PA,口输入信号,根据黑线所在的位置确定转角,是否检测到黑线,储存路况信息,读取上一时刻所储存的路况信息,大角度回道,发出控制信息，一次控制结束,控制算法,Y,N,软件实现,44,/20,程序初始化，启动,T/C1,计时器及中断,20ms,读取路径信息,计算应转角度,更改寄存器值，改变,PWM,波的脉宽,软件实现,45,/20,存在问题,46,/20,车辆载重能力不足,路径控制算法有缺陷,软件实现,存在问题,47,/20,下一阶段规划,48,/20,改进寻迹算法,减少传感探头个数,添加车速检测模块,车体及电路的重设计,加装太阳能电池板,存在问题,点阵,LCD,显示屏应用设计,王涌鹏,张启,设计目标：,设计制作一个以单片机为控制核心的点阵,LCD,显示系统，配备环境测温装置，系统,能够同时显示多个汉字，能清晰地滚动显,示字符串。同时，该系统可以显示当前时,间和环境温度。此外，我们可以通过,pc,机,修改显示内容，显示方式（滚动，静止）,的设置。,研究内容：,1.128*64LED,点阵显示屏同时显示,4,个汉字,从右向左或从下向上滚动长的字符串。,2.,手动设置初始时间，通过内部定时器计时,实现,24,小时数字钟，读取并将时间显示出来。,3.,利用实时温度芯片获取当前温度，循环采集,并实时显示当前温度。,4.,通过串行通信接口与,PC,上位机通信。实现,字符串的修改、显示方式的设定、时间的设置。,5.,保证各显示内容的质量，保证画面清晰。,研究方案和技术路线：,预期结果：,实现实时时间、温度显示，并使显示精确；,可以随时修改时间；显示画面精细，提示,人性化，动态显示时画面流畅不停顿。,项目研究进度：,3,月,1,日至,3,月,17,日（春学期前三周），选题，查找资料，开题；,3,月,18,日至,4,月,17,日（第四周至第七周），项目具体设计制作；,4,月,18,日至,4,月,24,日（第八周），完成结题报告，实物演示,硬件连接,软件说明,开始,禁止看门狗,初始化晶振、,I/O,、显示屏,第一屏,字符滚屏显示,第二屏,汉字滚屏显示,初始化计时器,开计时器溢出中断、外部中断,0,时间初值为,00,：,00,：,00,计时是否到,2.5ms,是,是,Count+,=400,否,重载初值,count,清,0,申请中断、按逻辑修改时间,按键？,是,申请中断、按逻辑修改时间,获取温度并显示,显示时间,延时,启动计时器,读取时间,显示方法,WriteCmd,写命令函数,WriteData,函数,SetXY,（,x,y,）函数,显示范围,x(07)y(07),Set(,x,y,),函数,显示范围,x(07)y(0127),TimePrint,TemPrint,CharPrint,StrPrint,NumPrint,HanPrint,SreamPrint,中断说明,计时器中断,void Timer0()interrupt 1,计时为工作方式,1,，溢出设定,2.5mS,晶振为,11.0592MHz,uchar,code TH0Val=0 xf6;,uchar,code TL0Val=0 xff;,count 400,次到一秒，按逻辑修改时、分、秒,按键中断,void INT0_ISR(void)interrupt 0,外部中断,INT0,服务程序,P5&0 x1f,获取按键信息,修改时、分、秒,成果展示,完成情况及优缺点：,优点：,显示可以实现全屏显示，滚动显示实现行跳动和流畅滚动；实时显示当前温度，反应灵敏；可随时修改校正时间。,缺点：,全屏显示由于数据量比较大，写和擦出的过程滞后比较明显；按键的时候，显示不稳定；复位后，不能自动显示当前时间。,