智能仪器仪表设计题目

智能仪器仪表设计
一、题目
多功能智能奶瓶设计
二、设计目标及技术要求
在喂食婴儿奶粉时，目前大多是由大人用手或者舌头去感觉奶粉的温度,而手的皮肤粗糙度和外界环境温度都会影响感温的准确性，容易发生烫伤小孩的事故；若大人患病时，用舌头去感知则会将病菌传给婴儿，导致严重后果。

因工作等原因许多妈妈成为背奶一族，母乳质量受存储时间和存储方式的影响,若存储时间过长或方式不对，都将导致母乳酸变而不能食用。

因此，婴儿喝奶时，温度是否合适，质量是否安全，是每一位家长重点关心的问题。

为避免上述各种情况的发生，针对婴儿奶的温度和PH值，设计一种多功能智能奶瓶，能够快速智能地检测出瓶中婴儿奶的冷热度和新鲜度。

选取合适的传感器和微处理器实现参数实时采集，采用LED显示器实时显示出检测结果，告知使用者瓶中婴儿奶的具体温度值和PH值，并对测量结果进行分析，利用指示灯提示是否适宜食用，不适宜时，同时给出原因。

三、设计思路
1、确定总体方案
根据多功能智能奶瓶的需求，撰写设计总体方案。

2、系统硬件选型
深入分析婴儿奶温度和PH值的检测范围、精度等，选取合适的硬件，如传感器、单片机、显示模块、指示灯等。

3、系统软件开发
根据系统总体方案，确定软件架构，进而详细设计。

4、系统集成及调试
搭建系统硬件，运行软件，测试是否满足系统需求。

四、具体设计过程要求
1、对该智能奶瓶的基本输入输出系统、测试、控制、显示及提示等环节能
进行设计和系统集成。

2、说明所设计的智能仪器的工作原理和工作过程。

3、对设计结果进行必要的分析。

4、按时完成设计报告。

5、撰写心得体会。

一、题目
高压系统绝缘检测电路设计
二、设计目标及技术要求
选择一种“高压系统绝缘检测方法”，根据已选定的“高压系统绝缘检测方法”，完成相关电路设计和软件仿真。

（1）对两种以上的“高压系统绝缘检测方法”进行对比，并选中其中一种方法。

（2）根据选定的“高压系统绝缘检测方法”，独立完成高压系统绝缘检测方法电路仿真及设计。

（3）通过LED屏幕/LCD液晶显示漏电电压，并发出报警指示。

三、给定仿真或实验条件
已知条件：电池包电压400V±1V；绝缘电阻分别为3MΩ，300KΩ，200KΩ三个档位；
推荐软件：仿真软件protues\multisim\saber任选。

电路设计软件：protel\layout任选。

四、具体设计过程要求
（1）参考方法有：平衡电桥法、交流检测法、直流检测法、功率检测法。

（2）使用protel\layout软件绘制出硬件原理图。

（3）使用protues\multisim\saber等仿真软件仿真实验结果。

（4）功能要求：调节绝缘电阻档位，检测3种不同的绝缘电阻值，显示出来。

当检测到200KΩ绝缘电阻时，进行故障报警指示。

精度要求3MΩ档位下为±3KΩ，其他档位下±1KΩ。

（5）电池包电压检测精度：±2V。

一、题目
基于单片机的多波形信号发生器设计
二、设计目标及技术要求
设计一个信号发生器，实现如下功能：
（1）可产生正弦波、方波、三角波、脉冲等波形；
（2）通过按钮或键盘选定输出波形；
（3）波形频率可设定；
（4）波形可通过液晶屏显示。

三、给定仿真或实验条件
1、8051单片机最小系统；
2、ADC，DAC器件。

四、具体设计过程要求
1、方案论证，并确定设计方案
2、给出信号发生器的整体设计框图
3、硬件电路设计
4、软件设计（画出程序流程图，并给出相应模块程序代码）
5、完成设计报告
一、题目
路灯自动控制仪的设计
二、设计目标及技术要求
要求设计一个能够根据自然光亮度和是否有人在附近两个条件对路灯的亮灭实现自动开关控制的简易模拟装置。

通过实验调试确定开关参数。

三、给定仿真或实验条件
实验条件不限。

四、具体设计过程要求
1．确定总体方案：根据设计目标及技术要求完成该自动控制仪的总体方案设计，包括硬件选型。

2．详细方案设计：根据所设计的总体方案，根据信号采集原理和硬件选型，设计合理的信号处理电路等（包括软件设计）。

3．其他：注意系统方案的合理性和系统实现成本问题，尽量追求高性价比，
或者高性能，或者低成本等不同应用需求。

一、题目
清洁机器人控制器设计
二、设计目标及技术要求
设计一个清洁机器人控制器，能实现清洁机器人的各种控制。

三、给定仿真或实验条件
本设计以51单片机作为控制器的控制核心。

控制器通过发射红外调制控制信号来对清洁机器人进行各种控制。

并预留各种接口来增强控制器的可扩展性。

四、具体设计过程要求
系统框图如下：
1．软件部分
（1）编程语言采用C语言来进行程序编写，开发平台采用Keil开发工具；
（2）软件采用模块化的编写方式，各模块之间通过头文件包含的方式进行函数调用；
（3）为提高稳定性，可考虑加入看门狗。

2．硬件部分
（1）清洁机器人机体部分采用现有的清洁机器人作为实验平台；
（2）核心控制采用51 单片机；
（3）红外发射部分可采用红外发光二极管和三极管来实现，若有更好的方案可自行更改；
（4）电源部分采用稳压芯片或是干电池供电。

（5）扩展接口。

为提高控制器的可扩展性，可考虑将各种接口（如：串口、SPI、IIC接口等）引出。

3．技术指标
（1）通过控制器能完成对清洁机器人的各项控制；
（2）有较强的抗干扰性及稳定性。

一、题目
直流电机自动控制仪设计
二、设计目标及技术要求
设计直流电机自动控制仪，要求如下：
1、学习电机测速的基本原理；
2、学习直流电机调速的基本原理；
3、通过曲线拟合的方法绘制直流电机的电压——转速曲线；
4、使用单片机或虚拟仪器构造直流电机的自动控制仪；
5、控制仪能显示当前电机转速，能通过键盘输入设定电机转速（步进达到
50转/分）。

6、选择合适测控设备，绘制系统的组建结构图，给出完整的设计流程图，
讨论减少误差的方法。

7、测量数据能通过网络传输到服务器及其他电脑上。

三、给定仿真或实验条件
1、NI公司ELVIS试验平台，LabVIEW软件；
2、光电开关，电阻、电容、三极管若干；
3、单片机开发系统1套，直流电机1个。

四、具体设计过程要求
1.确定总体方案
2.选择正确的电路搭建转速测量电路以及电机驱动电路；
3.使用虚拟仪器ELVIS平台或单片机系统搭建自动控制仪；
4.绘制直流电机电压——转速曲线图，完成报告。

一、题目
智能温度表设计
二、设计目标
针对某特定场合（如存储仓）在常压下对温度的要求，选用合适的测试方法设计温度智能仪表，要求具有存储、显示和报警功能，且温度检测精度为0.2℃。

三、技术要求
1．确定总体方案
（1）理解在常压对温度测量的基本原理和方法，分析建立该智能仪表设计需要的参数范围。

（2）根据温度检测要求，设计满足给定任务要求的一类开环智能测量仪表，要求能够并给出设计总体方案。

2．温度仪表详细设计
基于前面的总体方案，选择合适的传感器、信号处理电路、执行器，进行详细设计。

3.基于MATLAB的温度智能仪表设计实现（可选）
用MATLAB的SIMULINK工具或M语言编程实现温度智能仪表。

四、具体设计过程要求
（1）对测试模块、显示模块、报警模块等进行设计和系统集成。

（2）说明所设计的温度一体化智能仪表工作原理和工作过程。

（3）利用MATLAB仿真平台，实现温度智能仪表设计（可选）。

（4）对设计结果进行必要的分析。

（5）按时完成设计报告。