1、计算机控制系统课程设计指导书李雪飞 编沈阳大学信息工程学院课程编码:1233191 适用层次:本科 周数:1适用专业:自动化 适用学期:第7学期 撰写人:李雪飞 审核人:李浚圣 教学院长:范立南一、 课程设计目标计算机控制系统课程设计是自动化专业一个关键实践教学步骤。在课程设计过程中,学生经过一个较完整设计过程,能够加深对本门课程所学理论知识了解和应用,提升学生对所学理论知识综合利用能力,使学生对计算机控制系统有一个整体认识,掌握计算机控制系统设计方法。经过课程设计,还能够培养学生独立工作能力,为未来毕业设计打好基础。二、 课程设计基础要求1、 必需按时完成老师部署设计任务。2、 能综合应用课
2、程中所学理论知识。3、 课程设计结果以课程设计说明书表现,字数(含图表或程序)不少于3000字。设计说明书必需给出打印稿。要求条理清楚,语言通顺,绘图清楚,排版规范。4、 必需独立地完成本课程设计,严禁剽窃她人设计结果。一经发觉剽窃她人设计结果,一律按不及格处理。5、 在课程设计期间,学生应确保出勤,严格遵守课程设计纪律。三、 课程设计关键内容1题目:(1)数据采集系统设计(一)设计一个数据采集系统。其关键功效有:可实现116通道单端模拟量输入,输入电压范围为010V,分辨率为12位。而且实时显示通道号和对应输入电压值。要求:完成软、硬件设计。(2)数据采集系统设计(二) 设计一个数据采集系统
3、。其关键功效有:可实现对116路模拟量输入信号采集,输入电压为05V,分辨率为8位,而且实时显示通道号和对应输入电压值。要求:完成软、硬件设计。(3)温度测量电路设计已知某热电偶测温范围为0200,其输出电压为02V,设计一个温度测量电路。其关键功效有:要求其分辨率为8位,能实时显示温度值,含有上、下限报警功效(正常温度范围为30180)。要求:完成软、硬件设计。(4)恒温控制电路设计 已知某温度测量系统温度参数由传感器检测,经处理后,转换为05V标准信号,并经过ADC0809芯片进行模数转换后,存放到内存单元中。现要求设计其恒温电路部分:设计含有输入恒温值功效键盘(恒温范围020),且当实际
4、温度超出或低于设定恒温值2时,红色LED发出信号,而且控制加热电阻是否加热。要求:完成软、硬件设计。(5)电子钟设计实现功效:开机时,电子钟从12:00:00开始自动计时。设置按键,能对时、分、秒进行调整。要求:完成硬件电路和软件设计。(6)声光报警器设计实现功效:本报警器有两个按钮:一个为报警按钮,一个为报警解除按钮,当按下报警按钮时扬声器报警,扬声器用1KHz信号响100ms,500Hz信号响200ms,交替进行声响报警,在报警期间报警指示灯亮,当按下报警解除按钮时则解除报警。要求:完成硬件电路和软件设计。(7)多路抢答器设计实现功效:多路抢答器电路可供不少于8名参赛选手使用。每名参赛选手
5、各有一个抢答按钮,在主持人用按钮清零并发出抢答指令后,进行抢答。电路配有LED数码显示,能显示优先抢答选手编号,同时配有语音提醒电路;数码显示和语音提醒可由主持人用清除按钮清除。设有开启和停止功效,并能显示开启状态。要求:完成硬件电路和软件设计。(8)倒计时数字秒表设计实现功效:设计一个定时系统,定时范围:5900秒,每秒减1,并有数码管显示。还要有开启和停止功效。要求:完成硬件电路和软件设计。(9)基础波形发生器设计实现功效:设计一个单片机系统,利用DAC0832输出方波、三角波、梯形波和锯齿波,并将DAC0832输出电流转换成电压形式。要求:完成硬件电路和软件设计。(10)基础直流数字电压
6、表设计实现功效:设计一个数字电压表,利用ADC0809将直流模拟电压信号(05V)转换成数字信号,并显示电压值,精度为0.01V。要求:完成硬件电路和软件设计。2关键设计步骤(1)明确设计任务对设计任务进行具体分析,充足了解所要设计电路功效及要求,明确应完成任务。(2)方案选择和论证经过查阅资料对不一样设计方案进行比较论证,选择适宜设计方案,努力争取做到合理、可靠、经济、优异、便于实现。绘制出整体框图。(3)硬件电路设计确定各功效模块电路结构,选择芯片型号,绘制出完整电路原理图。(4)软件设计 依据已设计好硬件电路及题目标功效要求,画出关键程序框图及编写出必需程序。选择适宜语言编写程序,编写时
7、尽可能采取现有子程序以提升程序设计速度。(5)调试和修改:在有条件情况下,能够进行调试。(6)撰写设计说明书课程设计说明书应使用要求格式用纸。课程设计说明书应包含以下内容:设计题目课程设计任务及关键技术指标(用模板打印,在学院网上自行下载)设计方案论证:包含设计方案选择论证基础过程,选定设计方案框图。硬件电路设计过程:包含各功效模块电路结构,具体芯片选择,电路工作原理等。软件设计:画出关键程序框图及编写出必需程序,完成对应功效。设计体会:对设计作出评价,说明本设计特点和存在问题,提出改善意见,心得体会。参考文件:列出3篇以上,应符合格式要求。3课程设计时间安排课程设计时间为一周,具体安排以下:
8、序号设计内容时间1部署课程设计内容和要求、查阅相关资料进行可行性分析和研究周一2依据给出技术要求,确定总体设计方案,并进行硬件设计周二3依据系统实现功效要求,结合硬件系统进行对应软件编程周三4对设计系统进行调试和修改,撰写课程设计说明书。周四5完善课程设计说明书并提交,对课程设计进行验收周五四、关键技术关键分析、处理、方案比较(1)数据采集系统设计(一)16路模拟量输入信号控制,可经过多路开关来实现;A/D转换器要选择分辨率为12位,输入电压值要经过标度变换、转换为BCD码后送去显示。(2)数据采集系统设计(二)可直接选择一个分辨率为8位,含有16路模拟量输入通道A/D转换器,通道号选择能够经
9、过微机来选择,输入电压值要经过标度变换、转换为BCD码后送去显示。(3)温度测量电路设计注意热电偶输出电压为02V,若所选分辨率为8位A/D转换器输入电压范围不是02V,则应加入放大器步骤,实时温度要经过标度变换、转换为BCD码后送去显示。报警电路可采取声光报警,也可自行选择其它形式报警电路。(4)恒温控制电路设计 该设计温度检测部分无须设计,只需设计恒温控制部分电路。关键问题是键盘设计,比如能够设置部分数字键,再设置一个“增1键”和一个“减1键”来实现020恒温值设定,报警部分直接经过软件比较程序即可实现,当温度高于设定温度时,可采取自然冷却,当低于设定温度时,使微机发出一个控制命令接通加热
10、电阻加热。(5)电子钟设计技术关键是:数码管接口方法和动态扫描原理,时、分、秒计数单元地址分配及BCD码调整方法,按键识别和消除抖动方法。(6)声光报警器设计技术关键是:用定时器交替产生1kHz和500Hz信号方法,用定时器交替实现100ms和200ms定时方法。(7)八路抢答器设计技术关键是:外部中止源扩展和中止源识别,定时器工作方法选择,中止服务子程序编写。(8)倒计时数字秒表设计技术关键是:定时器、计数器初值计算及设置方法。(9)基础波形发生器设计技术关键是:DAC0832工作方法和输出方法选择,多种输出波形程序编写。(10)基础直流数字电压表设计技术关键是:ADC0809编程方法,标度
11、变换和显示电路设计和编程。五、课程设计考评方法和标准课程设计成绩由指导老师结合平时表现、设计合理性、说明书编写情况及简单答辩情况进行综合评定。成绩按五级记分:优异、良好、中等、及格、不及格,同时附有指导老师评语。课程设计评分标准评定项目评分成绩出勤及表现情况20分设计方案10分电路设计正确和合理性30分设计说明书30分答辩10分总分100分备注:成绩等级:优异(90分100分)、良好(80分89分)、中等(70分79分)、及格(60分69分)、60分以下为不及格。六、关键参考资料1潘新民,王燕芳编著微型计算机控制技术M北京:电子工业出版社,2何立民单片机应用技术选编(1)M北京:北京航空航天大学出版社,1995,63刘国荣,梁景凯计算机控制技术和应用M 北京:机械工业出版社,1999,54齐维毅,丁言镁,齐振国单片机原理及应用设计试验M 沈阳:辽宁大学出版社,55李华MCS-51系列单片机实用接口技术M北京:北京航空航天大学出版社,1993,86潘新民,王燕芳编著单片微型计算机实用系统设计M北京:人民邮电出版社,1992