自动化综合课程设计任务书

自动化专业综合课程设计任务书班级：自动化131指导教师：**学期： 2016－2017－1自动化系2016年12月一、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，为毕业设计打下坚固的基础。

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、撰写设计报告并答辩等。

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，进一步完善设计，使之达到课程设计要求，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。

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●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。

2.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运算。

3.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。

4.三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。

5.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。

6.三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。

7.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。

8.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。

9.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。

10.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。

11.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。

12.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。

13.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。

14.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100pF~1 F●系统工作满足电容测量一般要求。

15.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16.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。

17.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。

18.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。

19.三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。

20.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。

21.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。

22.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，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、进度安排自动化综合课程设计共安排3周，合计120学时，具体分配如下：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) 所作题目的意义、本人所做的工作及系统的主要功能；(2) 硬件电路设计及描述；1）确定元器件的型号及参数。

2）画出完整的原理图。

3）列出元器件清单。

(3) 软件设计流程及描述；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。

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：1、设计期间累计迟到、早退达8次；2、设计期间累计旷课达6节；3、设计报告雷同率超过50%或无设计报告；4、不能完成设计任务，达不到设计要求。