综合测控系统设计
测控系统技术课程设计
测控系统技术课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握测控系统技术的基本原理、方法和应用，培养学生的实际操作能力和创新意识。
通过本课程的学习，学生应达到以下目标：1.知识目标：（1）理解测控系统的基本概念、组成和分类；（2）掌握测控系统的硬件和软件设计方法；（3）熟悉信号处理、数据采集和控制算法等方面的知识。
2.技能目标：（1）能够运用测控系统技术解决实际工程问题；（2）具备测控系统硬件选型、软件设计和系统调试的能力；（3）熟练使用相关仪器仪表和编程软件。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的团队合作精神和责任意识；（2）激发学生对测控系统技术的兴趣，培养创新思维；（3）使学生认识到测控系统技术在现代社会中的重要性和应用价值。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.测控系统概述：介绍测控系统的定义、组成、分类和应用领域；2.测控系统硬件：讲解传感器、信号处理电路、执行器等硬件组件的选择和设计；3.测控系统软件：涵盖控制算法、数据采集、人机界面等方面的内容；4.测控系统实例分析：分析实际工程中的测控系统案例，让学生学以致用；5.实验操作：进行测控系统实验，培养学生动手能力和实际操作技能。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：系统地传授测控系统的基本原理和知识；2.讨论法：学生针对实际案例进行讨论，培养解决问题的能力；3.案例分析法：分析典型测控系统实例，帮助学生更好地理解理论知识；4.实验法：让学生亲自动手进行实验，提高实际操作能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统性的学习资料；2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的知识体系；3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，提高课堂教学效果；4.实验设备：配置完善的实验设备，确保学生能够进行实际操作。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采取以下评估方式：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等方式，评估学生的学习态度和积极性；2.作业：布置适量的作业，检查学生对知识点的掌握程度和应用能力；3.实验报告：评估学生在实验过程中的操作技能和问题解决能力；4.考试：设置期中和期末考试，全面测试学生的知识水平和应用能力。
测控系统原理及设计
测控系统原理及设计测控系统原理及设计是一种将测量和控制过程结合起来的技术系统，它通过采集和处理数据，实时监测和控制被测对象的状态和参数，并根据设定的规则和算法，进行反馈控制，以实现预期的控制目标。
测控系统的原理主要包括传感器、信号采集、信号处理、控制器和执行机构等组成部分。
传感器是测控系统的感知器件，它能将被测对象的状态和参数转化为电信号，如温度、压力、流量等。
信号采集模块将传感器输出的模拟信号进行采样和量化转换，转化为数字信号，以便进行数字信号处理。
信号处理模块对采集到的数字信号进行滤波、增益和滤波等处理，提取出有效信息，并进行参数计算和特征提取。
控制器是测控系统的决策和执行器，根据信号处理模块提供的参数和目标值，生成控制规则和控制算法，并输出控制信号。
执行机构是测控系统的执行器，将控制信号转化为物理作用力，实现对被测对象的控制。
测控系统的设计需要考虑多个因素，包括被测对象的特性，控制目标的要求，系统的可靠性和稳定性等。
首先需要选择合适的传感器，根据被测对象的特性和参数要求，选择适当的传感器类型和规格。
其次，需要设计合理的信号采集和处理电路，确保信号的准确性和稳定性。
在控制器设计中，要根据控制目标的要求，选择合适的控制算法和调节策略，使系统能够快速响应和稳定控制。
此外，系统的可靠性和稳定性是设计中需要重点考虑的因素，需要做好故障检测和容错处理，确保系统在异常情况下能够保持正常工作。
总之，测控系统原理及设计是一门涉及多学科的综合性学科，需要了解传感器原理、信号处理技术和控制理论等方面的知识。
通过合理选取传感器、设计有效的信号采集和处理电路，以及选择合适的控制算法和策略，可以实现对被测对象的准确测量和精确控制，满足各种应用场景的需求。
测控系统原理与设计
测控系统原理与设计1. 引言测控系统是指用于测量和控制各种物理量和工艺过程的系统。
它在工业自动化、科学研究、医学诊断、环境监测等领域起着重要的作用。
本文将介绍测控系统的原理和设计过程，并探讨一些常用的技术和方法。
2. 测控系统的基本原理测控系统的基本原理可以概括为测量、采样、处理和控制四个过程。
2.1 测量测量是测控系统的核心过程，它用于获取被测量的物理量或工艺参数。
常用的测量方法包括传感器测量、光学测量、电磁测量等。
传感器是测控系统中最常见的测量设备，它能够将被测量的物理量转化为电信号，供后续的采样和处理。
2.2 采样采样是将连续的模拟信号转化为离散的数字信号的过程。
采样过程中需要确定采样频率和采样精度。
采样频率应根据被测量物理量的变化情况进行选择，采样精度则取决于采样器的分辨率和噪声水平。
2.3 处理采样得到的数字信号需要经过处理才能得到有用的信息。
处理过程可以包括滤波、放大、数字化等操作。
滤波可以去除噪声和杂散信号，放大可以增强信号的强度，数字化可以将模拟信号转化为数字形式，方便存储和处理。
2.4 控制控制是根据测量得到的信息对被控对象进行调节和控制的过程。
控制可以分为开环控制和闭环控制两种。
开环控制是在没有反馈信号的情况下进行的控制，而闭环控制则通过测量系统输出与期望值的差异进行调节。
3. 测控系统的设计过程测控系统的设计过程可以分为需求分析、系统设计、硬件设计、软件设计和系统测试等环节。
3.1 需求分析需求分析是测控系统设计的第一步，它需要明确系统的功能需求、性能要求和运行环境等。
在需求分析过程中，需要对被测量的物理量、测量范围、系统响应时间等进行详细的分析和规定。
3.2 系统设计在系统设计阶段，需要确定系统的整体架构和各个组件之间的关系。
系统设计需要综合考虑硬件和软件两方面的因素，选择合适的传感器、采样器、控制器等设备，并设计合理的数据传输和处理流程。
3.3 硬件设计硬件设计是测控系统设计的核心环节，它包括电路设计、布线设计和硬件模块的选型和搭建等。
测控系统原理与设计
3.4.2 51单片机 用于频率测量
3.4 脉冲信号的采集
3.4.4 V/F转换
3.5.1 开关量输入信号的调 理
3.5.3 开关量输入信号与光 耦的连接
3.5.5 数字量输入信号的采 集
3 检测信号采集技术
3.5 开关量信号的采集
3.5.2 光电耦合器
3.5.4 开关量输入信号与 CPU的连接
3.6.1 VI的 结构
B
4.3.3 调制解调器集 成电路
C
4.3 数字信号的频带传输
4.4.1 发射电路
4.4.3 采用CC2400的收发 器电路
4.4.5 蓝牙技木
4 数据通信技术
4.4 数字信号的无线传输
4.4.2 接收电路
4.4.4 采用nRF24E2的发射 电路
4.4.6 实现远程数据无线通 信的一种方案
05
测控系统原理与设计
演讲人
2 0 11 - 11 - 11
01
1 概述
1 概述
01
02
03
04
1.1 测控系 统的分类与 组成
1.2 智能测 控系统
1.3 嵌入式 系统
习题与思考 题
1.1.1 测控系统的分类
1.1.3 测控系统的基本概念
1.1.5 测控系统的建模
1 概述
1.1 测控系统的分类与组成
1.1.2 测控系统的组成
1.1.4 测控系统的性能指标
1.1.6 测控技术的发展
1 概述
1.1 测控系统的分类与组成
1.1.7 控制策略与算法的发展
1 概述
1.2.1 智能测控 系统的概念
1.2.3 智能测控系统 的主要功能特征
基于LabVIEW的电网综合参数测控系统设计
编写菜单响应程序 ，利用Ｌ ｂｌＷ ａＶ Ｂ￣供的菜单选择节点获取所选菜单
项 ，然后 在 一个 条 件结 构 中编 写与 菜单 选项 对 应 的功 能程序 。ｖ 运行 时 ， Ｉ 条件 结构 根据菜 单选 择节 点返 回 的菜单 执行相 应 的功 能程序 ［］ ２。
三 、工具栏
在此 软 件 界面 上 ，工 具栏 上 的按 钮 在Ｌ ｂ ｌＷ 件 中不 能找 到 ，这 就 ａ ＶＥ控
●Ｉ
基 于Ｌ ｂ Ｅ 的 电 网综 合 参数 测控 系 统 设 计 ａ ＶＩ Ｗ
王月梅 杨家富
江苏 南京 ２０ ３ ） １０ ７ （ 南京林 业大 学机械 电子工程学院
［ 摘
要］ ａ Ｖ Ｅ 虚拟仪器软件 广泛应用于测 控系统的开 发。介绍在Ｌ ｂ ｉ ｗ Ｌ ｂＩＷ ａ ｖ ｅ ￣定制 电网窗 口风格 的虚拟仪器技 术，包括菜单 、工具栏和状态栏 的定制和使用 、 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ 界面 ａＶ Ｅ
实现 的功 能 ，用 线 将它 们有 顺序 的连 接起 来 ，就 可 以创 建 出完 整 的数 据流
程图 。
Ｃ 、进 行 函数 调试 分 析 ：采用 各 种 方式 进行 程 序调 试 ，修 改数 据流 程 图直至 满足要 求
一
、
登陆设 置
软件 的登 陆设 置，用 顺序 结构 控制 登 陆成功 之后 才 能显 示界 面 ，用 户 登 陆子Ｖ 属性 设置 成 软件运 行 时就 启动 ，弹 出登陆 界面 ，输 入 口令正 确 进 Ｉ
编 辑控 件 ，把 确 定 按钮 放 在Ｌ ｂｌＷ 面 板 上 ，右击 选 择 “ 级 自定 ａＶ Ｅ前 高
义 ” ［］ ３ ，点击 之后进 入 编辑状 态 ，点击 工具 栏 中溺 按钮 使其 变成 ，对着
生态环境综合监测系统设计实施方案
生态环境综合监测系统设计实施方案（此文档为word格式,下载后您可任意修改编辑！）目录1 概述 (1)1.1 项目背景及意义 (1)1.2 项目内容及目标 (1)1.2.1 项目内容 (1)1.2.2 项目目标 (2)1.3 开发原则 (2)1.4 开发依据 (3)2总体设计 (5)3 山洪灾害监测预警系统 (7)3.1 技术项目背景 (7)3.2 系统总体架构 (9)3.3 系统主要特点 (10)3.3.1 无需土建的一体化雨量站 (10)3.3.2 支持系统分步式建设 (11)3.3.3 充分利用雨水情自动监测系统资源的自动灾情预警报系统 (11)3.3.4 引入先进的宽带无线接入技术和产品拓宽通信网络，提出应急通信解决方案 (19)4泥石流监测预警系统 (22)4.1 技术项目背景 (22)4.2 系统框架总体 (22)4.3 无线传感网络法泥石流监测 (23)4.4 部分观测仪器选择 (26)5 滑坡监测预警子系统 (29)5.1 技术背景 (29)5.2 国内外地质灾害监测现状 (29)5.3 无人值守的山体滑坡监测预警系统技术框架 (30)5.4 地质灾害的安全监测 (32)5.5 观测仪器选择 (33)5.6 自动化采集系统 (36)6 桥梁和隧道监测预警子系统 (40)6.1 技术背景 (40)6.2 监测方案 (41)7 水质监测子系统 (44)7.1 技术背景 (44)7.2 系统框架 (45)7.3 系统配置 (46)8 土壤墒情监测系统 (47)8.1 技术背景 (47)8.2 系统框架 (47)8.3 系统配置 (48)9 气象监测系统 (49)9.1 技术背景 (49)9.2 系统框架 (49)9.3 系统配置 (50)9.4 现场安装图片 (51)10 系统集成 (52)10.1 功能介绍 (52)10.2 系统开发平台 (54)11 企业简介 (55)11.1 企业介绍 (55)11.2 企业文化 (56)11.3 企业组织机构 (58)11.4 企业人员构成 (58)11.5 企业研究领域、主要业务 (59)11.6 企业营业执照 (60)11.7 生产许可证 (61)11.8 ISO9001质量管理体系证书 (62)11.9 专利证书 (64)11.10 双软认证认证 (69)11.11 其他资质证书 (71)12 成功案例 (75)12.1 中国人民解放军第二炮兵部队某装备部水位监测项目 (75)12.2 某某市山洪灾害防治非工程措施建设项目 (77)12.3 某某省某某市六洋水库大坝安全监测系统 (83)1 概述1.1 项目背景及意义南水北调工程是把中国汉江流域丰盈的水资源抽调一部分送到华北和西北地区，从而改变中国南涝北旱和北方地区水资源严重短缺局面的重大战略性工程。
测控系统原理及设计概论
西安卫星 测控中心
测控系统原理及设计概论
中国于2000年10月开始发射“ 北斗”定位卫星，可提供高精度的 定位、测速和授时服务，中国计划 在2015年形成覆盖全球的卫星导航 定位系统。
测控仪器和测控系统是检测技术的具体实 现 ，是获取信息的工具。
测控系统原理及设计概论
1.2 测控技术的发展
传统的测量仪器仪表用以测量、观察、监视 、验证、记录各种物理量、物质成分、物性参数 等。如压力表、测长仪、显微镜等。
随着工业的发展，测量和分析、计算、控制 常常融为一体。因此，现代仪器仪表还包括计算 、分析、控制、报警、信号传递和数据处理等功 能。
计算机测控系统
测控系统原理及设计概论
第1章 计算机测控系统概述
测控系统原理及设计概论
1.2 测控技术与仪器专业的定位
测控技术与仪器专业是多个仪器仪表类专业 合并而成的大专业，“测控技术与仪器”是指对 信息进行采集、测量、存贮、传输、处理和控制 的手段与设备。包含测量技术、控制技术和实现 这些技术的仪器仪表及系统。其内涵如所示。
测控系统原理及设计概论
课程名称
电路
模拟电子技术（I）
数字电子技术
微机原理与接口技术
自动控制原理
单片机原理与应用
可编程逻辑器件原理与设计
传感器原理
数字化测试技术
传感器技术课设
可编程逻辑器件课设
单片机技术课设
测控系统原理及设计概论
学分 5
3.5 3.5 3.5
4 4 3 4 4 1 1 1
本课程是测控专业的专业课，本课程 以 模拟电路、数字电路、传感器技术和微机 技术为前提，不同于先修课程，本课程主 要学习如何将各个功能模块组装起来构成 一个完整的测控系统，换言之，先修课程 是从微观上学习各模块自身的原理及构成， 而测控系统这门课程是从宏观上学习各个 模块之间的连接及影响，学习如何将各个 功能模块组合起来实现测试和控制的功能。
某型航空发动机综合电子调节器测控系统设计
某型航空发动机模拟式综 合电子调节器担负着发动机 的状态控制与监控 、 故障告警等多项任务。其 工作原理 是 ： 以模拟电子信号的形式接 收来 自发 动机 、 气涡轮起 动机 燃
离位测控 ， 而综合 电子调节 器正常工 作时需要 接收来 自发 动机和飞机上各种传感器 的信号 ， 因此 ， 正确模拟这些传感
器 的信号是搭建测控系统的重要工作之一 。
上各信号器传来的信号和各传感器测量 的发 动机工作参数
及燃气涡轮启动机 的参数 ， 经过 各通道 和组 件按 照一定调
综合 电子调节器 接 收的外 部传 感器 信号 形式 多种 多 样， 主要有 ： 低压压气 机进 口导 流叶片角度 、 高压气 机 可
摘
要 ：基于虚拟仪器技术研制了某型航空发动机综 合电子调节器 测试 系统 ， 进行 了传感器 的虚拟 和硬
件部分 的设计 以及软件 的开发与调试 。实验测试证明 ： 控系统能够实现相关 传感器 的模拟 和所有信 号 测 的模拟发送 与采集 ， 测试精度高 ， 性能稳定 ， 在研究综合 电子调节器 内部结构和控制规 律 ， 以及发动机数字
ａ ｔ ｐｅ ｏＩ ａ ｒ ｅ ｌ ｙ ｅ ｏ－ ｎｇ ｎｅ
一 一 一
Ｌ ｏ ｇｄ ｎ ，ＷＡ Ｇ Ｌ ｉａ ， Ａ Ｇ Ｑ ａ —ｎ Ｉ ｎ —ｏ ｇ Ｈ Ｎ ｅ－ ｏ Ｙ Ｎ ｕ ｎｔ ｇ ｔ ｉ
（ ｎｔ ５ ２ Ａ ｒ ｏ ｃ ， ａ ｇ ｈ ｕ０ １ ３ ， ｈ ｎ ） Ｕ ｉ ９ ９ ７， ｉ Ｆ ｒ ｅ Ｃ ｎ ｚ ｏ ６ ７ ６ Ｃ ｉ ａ
控制系统设计 中具有重要 的工程应用价值 。 关键词 ：航 空发动机 ； 传感 器 ； 测控系统 ；电子 发动机调节器 中图分类号 ：Ｔ ２ ２ Ｐ １ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ －７ ７ ２ １ ） １０ １－３ ０ ０９８ （ ０２ ０ －１４ ０
测控系统的优化设计与实现
测控系统的优化设计与实现在现代科技的飞速发展中，测控系统扮演着至关重要的角色。
它广泛应用于工业生产、航空航天、医疗设备、环境监测等众多领域，为实现精确测量和有效控制提供了关键支持。
测控系统的性能直接影响着相关设备和系统的运行效率、质量和可靠性。
因此，对测控系统进行优化设计与实现具有重要的现实意义。
测控系统的基本组成包括传感器、信号调理电路、数据采集设备、控制器以及执行机构等部分。
传感器负责感知被测量的物理量，并将其转换为电信号；信号调理电路对传感器输出的微弱信号进行放大、滤波等处理，以提高信号的质量；数据采集设备将模拟信号转换为数字信号，并传输给控制器进行分析和处理；控制器根据预设的控制算法和策略，生成控制信号；执行机构则根据控制信号对被控对象进行操作，实现测量和控制的目标。
在优化设计测控系统时，首先需要明确系统的性能指标和功能需求。
例如，测量精度、响应速度、稳定性、可靠性、抗干扰能力等都是重要的性能指标。
根据不同的应用场景和任务要求，这些指标的侧重点可能会有所不同。
例如，在高精度测量的场合，测量精度是首要考虑的因素；而在实时控制系统中，响应速度则更为关键。
为了提高测量精度，我们可以从多个方面入手。
选择合适的传感器是第一步。
不同类型的传感器具有不同的测量范围、精度和响应特性，需要根据实际测量需求进行选择。
同时，采用误差补偿技术可以有效地减小测量误差。
例如，通过对传感器进行温度补偿、非线性补偿等，可以提高测量的准确性。
此外，优化信号调理电路的设计，降低噪声和干扰的影响，也有助于提高测量精度。
响应速度是测控系统的另一个重要性能指标。
要提高响应速度，可以采用高速的数据采集设备和处理芯片，减少数据处理和传输的时间延迟。
同时，优化控制算法和策略，减少计算量，也能够加快系统的响应速度。
在设计控制器时，采用先进的控制理论和方法，如模糊控制、神经网络控制等，可以实现更快速、更精确的控制效果。
稳定性和可靠性是测控系统长期运行的关键。
测控系统设计及实践
测控系统设计及实践•课时：20 （10周）•理论+实践•参考教材：《测控仪器设计》第3版，浦昭邦，机械工业出版社《测量控制与仪器仪表现代系统集成技术》，丁天怀，李庆祥，清华大学出版社《新概念51单片机C语言教程》，郭天祥，电子工业出版社•主讲：胡衍雷（实践：倪旻昊）•办公室：西区力学三楼307•Tel：63602932•Email：huyl@背景知识•传感器及测试技术•模拟电路，数字电路，仪器电路•自动控制原理•单片机原理及应用第一节测控系统概论测控系统是即“测（检测/测量）”又“控（控制）”的系统依据被控对象被控参数的检测结果，按照人们预期的目标对被控对象实施控制。
传感检测部分：感知信息（传感技术、检测技术）信息处理部分：处理信息（人工智能、模式识别）信息传输部分：传输信息（有线/无线通信及网络）信息控制部分：控制信息（现代控制技术）蒸汽省煤器阀门给水汽包蒸汽省煤器阀门给水汽包LTLC锅炉汽包示意图锅炉汽包液位测控系统示意图当系统受到扰动作用后，被控变量（液位）发生变化，通过检测仪表（液位变送器LT ）得到测量值。
在自动控制装置（液位控制器LC ）中，将测量值与设定值比较，得到偏差，经过运算后发出控制信号，作用于执行器（控制阀），改变给水量，使控制装置执行器被控对象设定值偏差检测单元操纵变量被控变量扰动比较机构控制器-系统方框图被控对象：指被控制的装置和设备。
被控变量是影响系统安全性、经济型、稳定性等性能的变量。
检测单元：功能是感受并测量被控变量的大小。
变换成控制器所需要的信号形式。
一般检测单元为敏感元件、转换元件及信号处理电路组成的传感器。
控制器：包括比较机构和控制装置。
将检测单元的输出信号与被控变量的设定值进行比较得出偏差信号，根据这个偏差信号的正负、大小变化情况，按一定的运算规律计算出控制信号传送给执行机构。
执行器：接收控制器发出的控制信号，相应的去改变控制变量。
测量值检测系统•又称数据采集系统，用来对被测对象中的一些物理量进行测量并获得相应的测量数据被测对象传感器模拟输入通道微机/控制单元数据显示数据处理•控制系统以“控制”为目的，结构上分为开环控制和闭环控制。
测控系统设计
8.2 工程项目设计步骤
4.硬件和软件的分别细化设计 在总体方案评审后，将方块图中的方块划到最低层，然后进行底层块内的结构细化设计工作。此外，还 要完成工业自动化仪表的选择，如传感器、变送器与执行器型号的选取等。 对于硬件设计来说，就是选购模板以及设计制作专用模板，包括CPU核心电路，AI电路，AO电路，DI 电路图，DO电路图，通信接口电路，打印机接口电路，显示电路及电源电路等。 对软件设计来说，就是将一个个模块编成一条条的程序，包括数据采集和数据处理程序、控制算法程序、 控制输出程序、控制输出程序、数据管理程序、数据通信程序、公共服务程序等。 5. 系统调试 硬件、软件的设计都需边设计边调试边修改，调试工作分别进行，往往要经过几个反复过程才能完成。 硬件调试应按电路实现的功能分别进行调试。软件调试应首先编试完成后，再进行软件的总调试。 一个测控系统在实验室调试好以后，就可以到现场进行安装并进行调试。在现场调试时，应注意接地、 环境干扰等方面的问题。同时，通过现场调试，选择合理的调节参数，确保系统稳定运行，并达到设计的 性能指标。现场调试需要丰富的经验，只有对生产现场进行深入的了解，不断完善设计方案，才能设计更 好的测控系统。
8.1 概述
1. 知识储备与理论基础 ① 必须具有一定的硬件基础知识。 ② 需要具备一定的软件设计能力。 ③ 具有综合运用知识的能力，特别是系统总体设计能力。 ④ 必须掌握生产过程的工艺性能及被测参数的测量方法，以及被控 对象动态、静态特性，有时甚至要求出被控对象的数学模型。 此外，还需要涉及功能需求分析、设备选型订货、系统安装调试、 工程验收和交付使用等具体工作。因此，系统设计员属于项目开发中的 高级人才，所要求具备的知识技能也绝不仅仅是有些人印象中“会焊电 路板、会画电路图、会写程序代码”的狭义概念。
测控系统综合课程设计
测控系统综合课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握测控系统的基本原理和设计方法，提高学生的实际动手能力和创新能力。
通过本课程的学习，学生应能理解测控系统的工作原理，掌握测控系统的设计方法和步骤，具备分析和解决测控系统问题的能力。
具体来说，知识目标包括：了解测控系统的基本概念、组成和分类；掌握测控系统的硬件和软件设计方法；熟悉各种测控技术的原理和应用。
技能目标包括：能够使用测控系统相关设备和工具进行实际操作；能够根据实际需求设计简单的测控系统；能够对测控系统进行调试和维护。
情感态度价值观目标包括：培养学生的团队合作意识和沟通能力；增强学生对测控技术在工程应用中的重要性的认识；提高学生对测控系统安全性和可靠性的关注。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括测控系统的基本原理、设计方法和应用实践。
具体包括以下几个部分：1.测控系统的基本原理：介绍测控系统的定义、组成和分类，讲解测控系统的工作原理和相关理论知识。
2.测控系统的设计方法：讲解测控系统的设计方法和步骤，包括需求分析、硬件设计、软件设计等。
3.测控系统的应用实践：介绍各种测控技术的原理和应用，通过实际案例分析，使学生能够将理论知识应用到实际问题中。
4.测控系统的调试和维护：讲解测控系统的调试和维护方法，培养学生对测控系统运行状况的监控和解决问题的能力。
三、教学方法为了实现本课程的教学目标，我们将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
具体包括以下几种方法：1.讲授法：通过讲解测控系统的基本原理、设计方法和应用实践，使学生掌握相关理论知识。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生能够将理论知识应用到实际问题中，提高学生的实际操作能力。
3.实验法：通过实际操作，使学生能够深入了解测控系统的工作原理和设计方法，提高学生的动手能力。
4.小组讨论法：通过小组讨论，培养学生的团队合作意识和沟通能力，促进学生对测控技术的研究和探讨。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用国内知名出版社出版的测控系统相关教材，作为学生学习的主要参考资料。
综合运动机器人测控系统的设计与实施
为实现可逆记数功能，我们在测距仪中 并列放置了两个槽型光电耦合器，遮光盘 先后通过凹槽可产生两个脉冲信号。根据 两个脉冲信号发生的先后顺序与两个光电 耦合器的位置关系，即可计算出玩具车的 行驶方向（前进或后退）。 遮光盘及槽型光电耦合器均安装在不透 光的盒子里，以避免外界光线的干扰，使 电路不能正常工作。
本系统共设计两个光电三极管，分别放 置在电动车车头的左、右两个方向，用来 控制电动车的行走方向，当左侧光电管受 到光照时，单片机控制转向电机向左转； 当右侧光电管受到光照时，单片机控制转 向电机向右转；当左、右两侧光电管都受 到光照时，单片机控制直行。见图2.1 电动 车的方向检测电路(a)。
行车方向检测电路（见图2.2 电动车的 方向检测电路(b)）采用反射接收原理配置 了一对红外线发射、接收传感器。该电路 包括一个红外发光二极管、一个红外光敏 三极管及其上拉电阻。红外发光二极管发 射一定强度的红外线照射物体，红外光敏 三极管在接收到反射回来的红外线后导通， 发出一个电平跳变信号。
本设计中受控电机的容量和直流电机调速的发 展方向，本设计采用了H型单极型可逆PWM变换 器进行调速。 脉宽调速系统的主电路采用脉宽调制式变换器， 简称PWM变换器。 脉宽调速也可通过单片机控制继电器的闭合 来实现，但是驱动能力有限。为顺利实现电动小 汽车的前行与倒车，本设计采用了可逆PWM变换 器。可逆PWM变换器主电路的结构式有H型、T 型等类型。我们在设计中采用了常用的双极式H 型变换器，它是由4个三极电力晶体管和4个续流 二极管组成的桥式电路。
本设计采用MCS-51系列中的80C51单 片机。以80C51为控制核心，利用超声波传 感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车 的自动避障，快慢速行驶，以及自动停车， 并可以自动记录时间、里程和速度，自动 寻迹和寻光功能。80C51是一款八位单片机， 它的易用性和多功能性受到了广大使用者 的好评。
测控系统设计第4章--测控系统设计应用实例
⑷ ⑸ ⑹ ⑺
%Create a 10-point averaging FIR filter，filter x using both filter and filtfilt for comparison: Fs = 100; t = 0:1/Fs:1; x = sin(2*pi*t*3)+.25*sin(2*pi*t*40); % 10 point averaging filter b = ones(1,10)/10; y = filtfilt(b,1,x); % non-causal filtering yy = filter(b,1,x); % normal filtering plot(t,x,t,y,’—‘,t,yy,’…’)
频谱分析 如果信号 x (t ) = x (t + nT ) ，则称其为周期信号； 周期信号可以用付里叶级数表示为：
x (t ) = a0 + ∑ ( an cos nω 0t + bn sin nω 0 t )
n =1
∞
其中：
ω 0 = 2πf 0 =
a0 =
2π 为基波角频率； f 0 为基波频率； T 为信号的周期； T
N N max
非线性标度特性
非线性标度的分段线性化； 数据校准 数据校准的目的是消除系统的零点漂移、偏 移、误差等； 校准分为静态较准和动态较准； 零点校准、量程校准、读数校准；
⑵ ຫໍສະໝຸດ ⑶零均值化处理 零均值处理：红色：非零均值，黑色：零均值 为便于以后的处理，常常需要将采样信号变 成零均值的数据； 设采样序列为 u ( n ) ， 经零均值化处理后的数据序列为 x ( n ) ，则： x( n ) = u( n ) − u n = 0,1, K , N − 1 1 N −1 其中 u 为序列 u( n ) 的均值， u = ∑ u( n ) N n =0 ⑷ 零趋势化处理 迭加在测量信号上的慢变信号称为趋势项； 设有原始测量记录信号 u ( n ) ： x ( n ) = u ( n ) − (u + k ( n ) ) n = 0,1, K , N − 1 其中 u 为 u( n ) 的均值； 而 k 则是序列 u( n ) 的平均斜率； k ( n ) = k n 为 u( n ) 序列的零趋增量； x ( n ) 是消除了趋势后，均值及斜率都为零的记录： 对于线性的趋势项，可以计算出平均斜率，然后按上 述方法加以滤除； 对于非线性的趋势项，可以用预测算法计算 k ( n ) ，也 零趋势化处理 可以采用分段拟合技术滤除；
智能化测控系统的设计与实现
智能化测控系统的设计与实现在当今科技飞速发展的时代，智能化测控系统在各个领域的应用日益广泛，从工业生产到航空航天，从医疗设备到智能家居，都离不开智能化测控系统的支持。
智能化测控系统能够实现对各种物理量的精确测量、实时控制和智能化处理，大大提高了生产效率和产品质量，改善了人们的生活品质。
那么，如何设计和实现一个高效、稳定、智能化的测控系统呢？一、智能化测控系统的概述智能化测控系统是一种集测量、控制、数据处理和通信等功能于一体的综合性系统。
它通过传感器获取被测量对象的相关信息，经过信号调理和转换后，将其传输给控制器进行处理和分析。
控制器根据预设的算法和控制策略，生成控制指令，驱动执行机构对被测量对象进行调节和控制，从而实现对系统的精确测控。
同时，智能化测控系统还具备数据存储、显示、通信等功能，能够将测量数据和控制结果及时反馈给用户，并与其他系统进行交互和协同工作。
二、智能化测控系统的设计要求1、高精度和高可靠性智能化测控系统需要对被测量对象进行精确测量和控制，因此必须具备高精度和高可靠性。
这就要求在系统设计中，选择高精度的传感器、合理的信号调理电路和先进的控制算法，同时要考虑系统的抗干扰能力和容错能力，确保系统在恶劣环境下能够稳定可靠地工作。
2、实时性和快速响应在许多应用场景中，智能化测控系统需要对被测量对象的变化做出实时响应，以保证系统的性能和安全。
因此，系统的采样频率、数据处理速度和控制指令输出速度都要满足实时性要求，能够在短时间内完成测量、计算和控制操作。
3、智能化和自适应性随着科技的不断进步，智能化和自适应性成为了智能化测控系统的重要发展方向。
系统应具备自动检测、诊断和修复故障的能力，能够根据环境变化和工作条件的不同，自动调整控制参数和策略，以达到最佳的测控效果。
4、开放性和可扩展性为了适应不同的应用需求和技术发展，智能化测控系统应具备良好的开放性和可扩展性。
系统应支持多种通信协议和接口标准，便于与其他设备和系统进行集成和互联；同时，系统的硬件和软件应采用模块化设计，便于功能的扩展和升级。
测控系统综合课程设计
测控系统综合课程设计是一个综合性的项目，通常在测控系统或自动化相关专业的课程中进行。
这个设计项目旨在让学生应用所学的知识和技能，设计和实现一个完整的测控系统，涉及硬件和软件的开发，以解决实际的测量和控制问题。
下面是一个测控系统综合课程设计的大致步骤和内容：1. 项目选题：学生根据自己的兴趣和专业方向选择一个测量和控制问题，并确定项目的目标和要求。
可以是一个实际应用场景中的问题，如温度、压力、湿度等的测量和控制，或者是基于开源硬件平台的控制系统设计等。
2. 系统设计：学生需要进行系统设计，包括硬件选型与连接、传感器和执行器的选择与接口设计、信号调理与采样、控制算法设计等。
根据项目要求，设计合适的系统架构和设计方案。
3. 硬件搭建：根据系统设计，学生需要购买或制作所需的硬件设备，并进行搭建和连接，包括传感器、执行器、数据采集卡等。
4. 软件开发：学生需要进行软件开发，包括嵌入式系统程序设计、人机界面设计、数据处理与分析等。
可以使用相应的开发工具和编程语言进行开发，如C/C++、Python等。
5. 系统集成与测试：学生需要将硬件和软件进行集成，并进行系统的测试和调试。
确保系统的各个模块能够正常工作，并进行功能测试和性能评估。
6. 报告撰写与展示：学生需要编写课程设计报告，记录设计思路、系统实现、测试结果等。
此外，还需要进行口头展示，向其他同学和老师介绍设计思路、系统功能和成果。
在整个课程设计过程中，学生需要进行充分的实践操作和理论学习，掌握所涉及的知识和技能。
通过这个综合设计项目，学生可以加深对测控系统的理解，培养实际问题解决的能力，并提高工程实践能力。
同时，设计项目还有助于学生将所学的理论知识应用到实际工程项目中，提升综合能力和创新思维。
测控系统综合设计参考题目
课题一单片机控制的智能数字电压表的设计一、题目：单片机控制的数字电压表设计二、技术指标：1.测量范围量程：０～０．２Ｖ；０～２Ｖ；０～２０Ｖ显示位数：三位半2.分辨力：１００μＶ3.测量速率：２次／秒4.测量方式：自动连续测量、外触发单次测量5.结果显示方式：正常显示、偏移显示6.量程选择方式：手动选择、自动量程选择7.测量误差：8.输入阻抗：9.抗干扰能力：三、设计要求：首先进行预设计，根据技术指标选定硬件电路方案，选定元、器件，画出硬件电路图和软件流程图。
然后在面包板上组装电路，进行硬件电路调试，编制控制程序，进行软件调试。
然后进行联机调试，使设计结果达到技术指标要求。
最后做出样机。
设计参考：1.确定仪器按键功能根据技术指标的功能要求，确定仪器的按键功能如下：量程选择键：需４个按键，可分别称为ＡＵＴＯ、０．２、２、２０。
测量方式选择键：需２个按键，分别称为自动连续／手动单次、外触发显示方式选择键：需１个按键，称为正常／偏移。
2.确定硬件电路方案根据技术要求，大致可确定出该电压表硬件电路应由测量电路（包括量程标定电路和ＡＤＣ）、单片机、键盘及显示电路几个组成部分，各部分采用的电路形式及主要器件确定如下：（1）单片机部分选用8051单片机作为主机，同时还要设计8051单片机的晶振电路和复位电路，具体电路参见总电路图。
（２）测量电路部分①ＡＤＣＡＤＣ为数字电压表不可缺少的主要部件，决定着电压表的精度、转换位数等主要技术指标，根据技术指标要求，选用常用的双斜积分式集成ＡＤＣ——５Ｇ１４４３３芯片。
有关５Ｇ１４４３３芯片的介绍请参见参考资料〖1〗〖2〗〖3〗。
与单片机接口电路参见总电路图。
②量程标定电路该电压表要求三个量程，其中０～２Ｖ为基本量程，所以，对于０～０.２Ｖ量程，需对输入电压放大１０倍，而对０～２０Ｖ量程则需要对输入电压衰减１０倍，又考虑数字电压表要求具有较高的输入阻抗，故采用高输入阻抗运算放大器组成有源放大、衰减器，电路中Ｋ１～Ｋ４均为电子开关，由ＣＤ４０６６实现，其开关控制由单片机通过接口电路实现。
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一般而言，在组态设计上只进行一次设计是很难开发出令人满意的界面的，所以在使用组态软件开发后，必须经过反复的调试修改之后才能达到理想的效果。在完成设计后，都可以与实际的设备通信，实现需要的监控要求。
1）画面存储，画面设计完成后，将设计的画面和程序全部存储。
2）程序运行，执行”进入运行环境“命令，启动运行系统，然后勾选进入系统运行画面，即可运行。
（1）测量范围：0-100mm
（2）测量精度：1% FS
（3）控制方式：当液位达到上限值时停止加热。
（4）报警方式：利用光闪烁报警。
2、每组制作一个液位高度测控系统，并测试性能指标。
（3）温度
1、在组态软件MCGS环境下，设计一个液体温度测量和控制电路原理图，其中温度变送输出DC1-5V，温度加热模块输入信号DC0-10V，该系统性能指标如下：
（1）测量范围：0-200Pa
（2）测量精度：1% FS
（3）控制方式：当气达到上限值时停止气泵。
（4）报警方式：利用光闪烁报警。
2、每组制作一个气体压力测控系统，并测试性能指标。
（2）液面
1、在组态软件MCGS环境下，设计一个液位高度测量和控制电路原理图，其中液位变送输出DC1-5V，水泵调节模块输入信号DC0-10V，该系统性能指标如下：
2.制作图形画面
根据所需的数字输入DI，数字输出DO，模拟输入AI，模拟输出AO，我们进行画面制作，点击进入用户窗口，在用户窗口的工具箱中查找所需的仪表，添加，将所需图形进行装载，进行整体的画面制作。
3.定义变量建立数据对象
实时数据库是MCGS工程的数据交换和数据处理中心，在MCGS运行时，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，同时工程人员在计算机前发布的指令也要迅速送达现场，所有这一切都是以实时数据库为中介环节，数据库是联系上位机和下位机的桥梁。
三、制作工艺流程
（1）工作原理
1.气压
本实验以气压箱作为气压控制研究对象，通过上位机，研华的PCI-1710板卡，电动调节阀，压力变送器组尘封的控制系统和压力变送器，变频器，组成的控制系统具备了对现场过程数据的动态监视功能，历史数据的归档功能，异常信号的报警功能以及现场操作的指导功能。
2.液位
本实验以双容水箱作为液位控制研究对象，通过上位机，研华的PCI-1710板卡，电动调节阀，压力液位变送器组尘封的控制系统和压力液位变送器，变频器，水泵组成的控制系统具备了对现场过程数据的动态监视功能，历史数据的归档功能，异常信号的报警功能以及现场操作的指导功能。
3.温度
本实验以水箱作为温度控制研究对象，通过上位机，研华的PCI-1710板卡，电动调节阀，温度变送器组尘封的控制系统和温度变送器，变频器，温度计组成的控制系统具备了对现场过程数据的动态监视功能，历史数据的归档功能，异常信号的报警功能以及现场操作的指导功能。
（2）调试过程
我们小组采用研华818HG通讯采集模块，进行数据采集与处理，进行外部设备的连接，安装与调试。
综合测控系统设计与制作
专业
测控技术与仪器
课程名称
测控技术与系统
教学任务
综合测控系统设计与制作
地点
测控实验室316
教学对象
测控专业1441
组员
韩庆张慧男陈利峰
一、设计要求
（1）压力
1、在组态软件MCGS环境下，设计一个气体压力测量和控制电路原理图，其中气体变送输出DC1-5V，气泵调节模块输入信号DC0-10V，该系统性能指标如下：
（1）测量范围：0-100℃
（2）测量精度：1% FS
（3）控制方式：当温度达到上限值时停止加热。
（4）报警方式：利用光闪烁报警。
2、每组制作一个液体温度测控系统，并测试性能指标。
二、设计原理步骤
1.建立新工程项目
在计算机上安装了“MCGS”组态软件，在Windows桌面上，会有“MCGS”组态环境与“MCGS”运行环境图标，鼠标双击“MCGS”组态环境图标，进入MCGS组态环境，新建工程及保存工程下的文件。
数据对象有开关型，数据型，字符型，事件型，组对象和内部数据对象等六种类型。本次我们只要考虑，开关量和数值量。
4.建立动画连接
我们所制作的动画是静态的，要逼真的显示系统运行状况，必须将图像和数据库中已设定的相应变量联系起来，即让画面“动”起来。将画面中的图形对象与数据库中的对应变量建立联系的过程称为”动画连接“。”动画连接“就是建立画面的图像与数据库变量的对应关系。
四、制作成果展示
1.主页面
2.压力
3.液位
44.温度
首先我们进行设备通讯采集模块各单元连接（布线），连接个模拟量输入，模拟量输出，及数字量输出，并且核查布线的正确行，然后我们进行给设备上电，开启主电源，给各模块进行通电，最后我们进入MCGS运行环境，进行调试处理。
打开MCGS软件，创建一个新工程，在用户窗口新建个给它命名为温度液压综合，进入用户窗口，新建4个用户窗口，依次命名为主页面，液位测量，压力测量，温度测量。根据要求依次添加所需的元件，进行连接，完成各个部分后进行通道连接再在板卡上模拟测试，根据所测得的值后在设备通道中进行数据处理，完全准确后接上液位测量小车，进行真实的液位，压力及温度的测量。