《电气工程训练》题目

《电气工程专业工程训练》任务书一．设计任务：运用所学微控制器、智能仪器和现代测控系统等方面的知识，设计出一台以单片机为核心的智能仪器，完成信息的采集、处理、输出及人机接口和数据上传电路等部分的软、硬件设计。1．分组完成下列设计任务中的一项：1)．热电偶多路温度检测仪设计多路转换开关、程控增益放大电路等对4种不同热电偶的输出信号巡回检测、显示、键盘参数设置、打印温度、数据上传等功能。2)．等精度频率计设计单片机控制部分、通道部分、同步门部分、计数器部分、键盘与显示部分。可在线键盘参数设置、定时检测、显示、数据上传等功能。3)．智能流量监测仪设计流量检测、处理与显示电路，可在线键盘参数设置、定时检测、显示、定时打印流量的瞬时值和累计值、数据上传等功能。4)．单片机电子计价秤设计重量检测、处理与显示电路，对5种以上不同单价的商品进行称量、计价和打印及键盘参数设置、数据上传等功能。5)．步进电机控制仪由单片机输出脉冲对步进电机进行启动、制动、相位、方向、速度、位置等控制、数据上传等功能。例如：设计程序，使步进电动机实现间断性步进（30步，间隔0.5s）→连续正传（60步，0.1s）→停顿（2s）→反向间断性步进（30步，间隔0.5s）→连续反转（60步，间隔0.1s）。6)．智能数字电压表设计输入衰减器、输入放大器、有源滤波器、输入电流补偿电路、自举电源、键盘与显示部分。可在线键盘参数设置、定时检测、显示、数据上传等功能。7)．智能型数字PID调节器设计信号采集、处理、输出及人机接口电路（如数显、键盘、指示报警）等部分的软、硬件设计,主要实现数字PID控制、数据上传等功能。2．应用微机和单片机实验开发装置完成规定的实验任务；数据上传主要实现数据上传至手机或PC机端接收（可以通过软件模拟实现）。3．系统硬件部分包括传感器、前置信号处理单元（放大器，滤波器等）、A/D转换、微处理器（MCU）、键盘、显示、打印、报警、多路转换开关、程控增益放大电路、通信接口电路等；4．系统软件部分包括键盘扫描、A/D转换、数字滤波、标度变换、显示、打印、报警、通信、控制输出、非线性校正、冷端温度补偿、通信等；5．画出仪表的硬件电路原理图、PCB图、面板结构图和软件程序框图；6．编写设计说明书一份，阐述仪器的工作原理和软、硬件设计方法。（硬件设计重点为：打印、通信接口电路、多路转换开关、程控增益放大电路软件设计重点为：打印、通信、控制输出、非线性校正、冷端温度补偿）二．设计要求：1．传感器的种类选择、型号规格确定和前置信号处理单元设计；2．A/D器件选择及其与微控制器接口电路设计；3．参数给定电路的软、硬件设计：通过按键及接口电路实现；4．参数显示电路的软、硬件设计：通过LED、LCD或点阵式显示器及接口电路实现；5．参数报警电路的软、硬件设计：通过语音接口电路板、喇叭或发光二极管实现；6．参数打印电路的软、硬件设计：通过微型打印机及其接口电路实现。7．通信接口电路的软、硬件设计：通过单片机通信接口电路实现；数据上传至手机或PC机端可以通过串口、USB、蓝牙、wifi、GSM-SMS、GSM-GPRS、红外等多种方式实现。8．控制输出电路的设计：输出模拟信号或开关量信号。三．实验任务：1．显示部分：包括LED显示、LCD显示和点阵式显示；2．键盘扫描部分：自定义按键功能，编写并调试键盘扫描程序；3．A/D转换部分：利用双积分式A/D转换器5G14433或逐次逼近式A/D转换器ADC0809进行A/D转换；4．故障报警部分：针对不同故障进行语音报警、喇叭报警或灯光报警；5．打印部分：利用微型打印机打印出不同格式的数据或曲线(含日期、时间)；6．通信部分：完成单片机与单片机或单片机与上位机通信的软件调试。四．分组安排与具体任务：每个班同学各自选题，按照题目分为7个组，同选题组下的同学可参照下列分工进行设计，分别完成不同智能仪器的设计任务，不得雷同：1）．ADC0809转换，LCD显示，参数给定，语音报警，模拟量或开关量输出，参数串口传送2）．ADC0809转换，LED显示，参数给定，灯光报警，模拟量或开关量输出，参数USB传送3）．ADC0809转换，点阵显示，参数给定，喇叭报警，模拟量或开关量输出，参数蓝牙传送4）．5G14433转换，LED显示，参数给定，灯光报警，模拟量或开关量输出，参数wifi传送5）．5G14433转换，点阵显示，参数给定，语音报警，模拟量或开关量输出，参数GSM传送6）．5G14433转换，LCD显示，参数给定，喇叭报警，模拟量或开关量输出，参数红外传送五．实验要求：1．自觉遵守实验室各项规章制度；2．实验前应预习，否则不许进机房；3．实验完成后，由老师验收并评分。六.电气工程训练实验报告要求1．综述目前国内相关技术的发展情况；2．详细论述设计方案；3．硬件电路设计，最后形成PROTEL下的原理图和PCB图（双层）；4．控制软件框图和程序清单；5．参考文献。七．成绩评定：1．通过验收的设计及实验成绩占总成绩的40%2．课程设计报告占总成绩的50%3．考勤占总成绩的10%八．参考资料：1．杨欣荣．《智能仪器原理、设计与发展》．中南大学出版社，20032．徐仁贵等．《单片微型计算机应用技术》．机械工业出版社，20013．李广弟等．《单片机基础》修订本．北京航空航天大学出版社，20014．公茂法等．《单片机人机接口实例》．北京航空航天大学出版社，19985．王福瑞等．《单片微机测控系统设计大全》．北京航空航天大学出版社，19996．徐仁贵等．《单片微型计算机应用技术》．机械工业出版社，20017．先锋工作室编．《单片机程序设计实例》．清华大学出版社，20038．孙传友等．《感测技术基础》．电子工业出版社，20019．科技期刊：《单片机与嵌入式系统应用》、《实用测试技术》、《自动化仪表》、《传感器世界》、《测控技术》、《电子技术应用》、《仪表技术与传感器》、《自动化与仪器仪表》等2010年以后各期。