自动化综合课程设计任务书详解

自动化专业综合课程设计自动化系2016年12月级:指导教师:学 期: 自动化131 洪露 2016 - 2017 - 12. 一、课程设计目的自动化综合设计是学生必修的实践环节之一， 应使学生较系统的完成自动化系统设 计，从选题、方案论证、设计与实现、系统测试、总结报告等基本过程，加深对自动控 原理、过程控制、运动控制、测试技术与自动化仪表等相关课程理论知识的分析理解。

通过实践引导学生把原理分析与工程设计结合， 掌握自动控制系统设计的基本方法和一 般规则， 提高综合应用能力， 培养学生的创新思维和实践能力， 基础。

1、培养独立完成一个课题或实际问题的能力2、培养查阅资料文献手册的能力3、熟悉元器件类型，掌握合理选取元件的规则4、锻炼撰写论文和设计报告的能力5、培养科学的工作作风和严谨务实的态度二、设计内容本设计的主要内容包括：自主选题、理论设计、调试与仿真、 等。

自主选题。

每个题目学生不超过 3 人，鼓励学生单独完成。

理论设计包括方案选择、系统设计等。

通过调试与仿真，进一 到课程设计要求，使其更接近于实际产品。

撰写设计总结报告， 把理论设计内容， 调试过程进行全面总结。

小组成员既要分工， 又要协作， 同一小组成员之间可以相互探讨、 协商，可以互相借鉴或参考别人的设计方 法和经验， 但每个学生必须独立完成设计报告， 要有完整的设计资料， 独立撰写设计报 告，设计报告雷同率超过 50%的课程设计考核按不及格处理。

最后，通过答辩过程展现课程设计所做的工作。

三、设计组织方式课程设计过程采用相对集中方式，以分组为单位集中到实验室进行。

配备计算机、 相关软件及电子元器件等器材设备。

实验室提供常见元器件及设备， 其他所需器件应提 前通知实验室采购或自行购买。

在课程设计过程中，实训教学课堂化，严格考勤制度，在课程设计期间累计旷课达 到 10 学时，取消考核资格。

需要外出查找资料，购买电子元件时，必须向指导老师请 假，经同意后方可外出。

电机对象参数测量；电流环、转速环 PI 参数设计； 以运算放大器为核心器件设计并实现电流比较器及 PI 运算硬件电路。

双闭环直流电机调速转速环数字 PID 调节器 电机对象参数测量；电流环、转速环 PI 参数设计；以 A/D 转换器和单片机为核心器件设计并实现转速信号采集和数字 PI 运为毕业设计打下坚固的撰写设计报告并答辩 步完善设计，使之达 四、 设计题目1.双闭环直流电机调速系统电流环模拟 PI 调节器12.3. 4. 5.6.7.8.9.10. 11. 算。

风机远程报警控制系统设计 对远程风机的运转状态进行监控报警控制； 设计远程数据无线传输的方案； 进行系统设计，收集相关的试验数据。

三相异步电机变频调速实验 以三相异步电机为研究对象，研究空间矢量 PWM 产生原理； 测取空间矢量PWM 波形； 进行开环控制实验，收集相关的实验数据。

方波频率偏移控制 产生方波信号； 完成电路并搜集实验数据； 进行开环控制实验，收集相关的实验数据。

三自由度步进电机逻辑电路控制器 利用逻辑电路器件设计步进电机控制器； 能对步进电机进行分档调速； 能实现步进电机的换向控制。

供水水塔水位控制系统 利用常规继电器设计水塔供水系统的控制系统； 设置上下控制水位； 系统能发出水泵驱动电机电源的开关信号。

锅炉汽包水位调节系统 PID 参数整定 以KPS2000软件为模拟锅炉运行平台，设计锅炉汽包水位控制系统方案； 按工程整定方法将控制系统投入运行状态； 进行 PID 参数整定，采用蒸汽负荷以阶跃变化形式施加干扰。

整定目标： 水位在干扰扰动情况下的暂态过程为 4：1 衰减过程。

热电偶冷端自动补偿温度计 选择一常温热电偶，对其作简单的标定； 利用热电阻设计一自动冷端补偿电路； 系统工作满足温度计一般要求。

气动磨头转速报警控制装置设计（可选择数字逻辑电路方案也可采用单片机） 设计一气动磨头转速测量装置，要求设置气动磨头的高、低报警转速，并 发出相应信号； 依据报警信号，控制调整电机的转向； 系统满足控制气动磨头的转速工作在要求的速度范围之内。

电子秤 利用称重传感器设计测量电路，设计应变片检测电路中的相敏检波器、变 换电桥； 对电子称进行标定； 系统工作满足电子秤一般要求。

光电式速度计 利用光电式传感器设计速度计量系统； 具有计数功能； 系统工作满足速度计一般要求。

22.磁电式速度计利用磁电式传感器设计速度测量系统；具有计数功能；系统工作满足速度计一般要求。

电容数字测量仪设计电容数字测量仪电路，测量并显示电容大小测量电容范围为100 pF-I^F系统工作满足电容测量一般要求。

数控直流电源设计输出电压：范围0〜+ 9.9V ,步进0.1V ,纹波不大于10mV 输出电流500mA 输出电压值由数码管显示由“ + ”、“_”两键分别控制输出电压步进增减 基于单片机的多路数据采集设计八路模拟信号自动采集与数据处理系统；以单片机作为下位机， 能够完成模拟电压信号采集和 A/D 转换，用三位数 码管进行显示，要求对通道号和测量值进行显示。

小型机器人关节角控制研究关节控制原理；设计关节控制方案； 完成硬件电路并搜集实验数据。

小型机器人脚底力采集装置研究脚底力采集装置的工作原理； 测取脚底受力信号波形；完成硬件电路并收集实验数据。

三相异步电机变频调速实验以三相异步电机为研究对象，研究空间矢量 PWM 产生原理；测取空间矢量PWM 波形；进行开环控制实验，收集相关的实验数据。

截止频率可选的抗混滤波器的设计学习抗混滤波器的有关知识和技术； 设计一套抗混滤波器系统方案； 完成系统实施硬件电路的设计和调试。

加热炉炉温控制系统设计设计加热炉炉温测量系统方案；设计炉温控制系统方案； 完成系统设计和调试。

智能定时抢答器设计几个选手，谁先按下自己手中的按钮，LED 显示器SM 就会显示相对应的选 手号码。

声控切换按钮和启动抢答开始按钮具有互锁功能，当声控切换按钮开启之 后，开始按钮于无效状态，防止主持人在没说“开始”之前就误按了启动 抢答按钮。

抢答器可以进行20秒倒计时，选手必须在20秒之内进行抢答，几个选手，13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21.谁先按下自己手中的按钮，LED显示器SM就会显示相对应的选手号码，如果20 秒还没有人抢答，那么抢答器自锁，本次抢答无效，按下复位按钮后可继续抢答。

23.数字温度计的设计设计一个单片机控制的数字温度计，本温度计属于多功能温度计；可以设置上下报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警。

24.超声波测距仪以超声波器件设计一超声波辐射强度测量电路；标定超声波辐射和距离关系；系统工作满足一般测距要求。

25. 双容水箱液位定值控制系统的设计分析并建立双容水箱动态数学模型；在实际控制系统中验证并分析。

五、硬软件设计要求硬件设计的要求：（1）确定元器件的型号及参数。

（2）画出硬件设计的结构框图。

（3）画出各部分电路的原理图，并说明各部分电路的工作原理设计依据；画出完整的原理图。

（4）列出元器件清单。

软件设计的要求：（1）根据设计要点，软件设计首先应对系统资源进行进行分配和说明。

为了增加程序的可读性，理清程序的编写思路，建议程序采用模块化结构。

（2）画出整个控制系统的程序流程图。

（3）画出各功能部分的程序流程图，并能够编写相应的原程序。

六、进度安排120学时，具体分配如下：自动化综合课程设计共安排 3 周，合实习动员及准备工作：2学时总体方案设计：15学时硬件设计：25学时软件设计：35学时撰写设计报告：15学时答辩与总结：8学时教师辅导：20学时1234七、设计报告设计完成后，必须撰写课程设计报告。

设计报告必须独立完成，格式符合要求。

图 形绘制规范报告书用A4纸书写，不少于15页，装订成册。

设计报告的格式如下： 1 、封面2、内容提要（摘要）3、目录4、正文（1） （2） 1 （3） 5、 心得体会（总结）6、 参考文献7、附录（源程序代码）8、有关图纸八、考核方法自动化综合课程设计的考核方式为考查，考核结果为优秀、良好、中等、及格和不 及格五等，分数在 90-100 之间为优秀， 80-89分之间为良好， 70-79分之间为中等， 60-69 分之间为及格， 60 分以下为不及格。

所作题目的意义、本人所做的工作及系统的主要功能；硬件电路设计及描述；）确定元器件的型号及参数。

）画出完整的原理图。

）列出元器件清单。

软件设计流程及描述；1234考核分三个方面进行： 平时表现 20%；设计过程 25%；设计报告 40%；设计答辩 15%。

有下列情形之一者，课程设计考核按不及格处理：、设计期间累计迟到、早退达 8 次；、设计期间累计旷课达 6 节； 、设计报告雷同率超过 50%或无设计报告； 、不能完成设计任务，达不到设计要求。