5.2光照强度检测系统设计

5.2光照强度检测系统设计
5.2光照强度检测系统设计

中 北 大 学
课程设计任务书
09/10 学年第 二 学期
学 专
院 : 业:
信息与通信工程学院 自动化 学 号: 光照强度检测系统设计
学 生 姓 名: 课程设计题目 课程设计题目:
起 迄 日 期 : 2010 年 6 月 19 日~ 6 月 25 日 课程设计地点 课程设计地点: 设计地点 指 导 教 师: 系 主 任 : 中北大学 张艳兵 王忠庆
下达任务书日期: 2010 年 6 月 19 日

课 程 设 计 任 务 书
1.设计目的:
设计一个光照强度自动检测系统, 可以对温室的光照强度进行实时检测。 通过设计, 掌握数据采集系统的设计原理、设计步骤,进一步提高综合运用知识的能力。
2.设计内容和要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等) :
(1) 设计数据采集电路,对温室的光照强度进行实时数据采集,要求光照强度的测 量范围是:2~600LX,精度为±2%。 (2) 设计键盘和显示电路,实现温室光照强度的自动检测和显示,精确到小数点后 1 位。 (3) 编写采集程序。 (4) 写出设计说明书。
3. 设计工作任务及工作量的要求(包括课程设计计算说明书、图纸、实物 样品等) :
(1)查阅资料,确定设计方案 (2)选择器件,设计硬件电路,并画出原理图和 PCB 图 (3)画出流程图,编写采集程序 (4)撰写课程设计说明书

课 程 设 计任 务 书
4.主要参考文献:
1 2 3 4 5 6
5.设计成果形式及要求:
课程设计说明书 1 份 原理图和 PCB 图各 1 份 程序清单 1 份
6.工作计划及进度: 起 迄 日 期
10 年 6 月 19 日 ~ 6 月 20 日 6 月 20 日 ~ 6 月 21 日 6 月 21 日 ~ 6 月 22 日 6 月 22 日 ~ 6 月 23 日 6 月 24 日 ~ 6 月 25 日
工 作 内 容
查阅资料,确定设计方案 设计硬件电路 画出流程图,编写控制程序 撰写课程设计说明书 课程设计答辩
系主任审查意见:
签字: 年 月 日

通信系统综合设计报告——光照强度监测系统设计

目录 第一章概述 (2) 第一节课题背景与意义 (2) 第二节课题设计要求与指标 (2) 第二章系统方案选择与确定 (3) 第一节硬件系统方案选择 (3) 一、光照采集模块方案选择 (3) 二、无线传输模块方案选择 (3) 三、 LCD显示模块方案选择 (4) 四、 MCU模块方案选择 (4) 第二节软件系统方案选择 (4) 第三章系统硬件设计与实现 (6) 第一节采集端硬件设计 (6) 一、光照采集模块设计 (7) 二、ATmega16L最小系统模块设计 (8) 三、无线传输模块设计 (9) 第二节终端硬件设计 (10) 一、LCD显示模块设计 (11) 二、变压电路设计 (12) 第四章系统软件设计与实现 (13) 第一节程序整体设计 (13) 第二节光照采集与AD转换程序设计 (13) 第三节无线传输程序设计 (14) 第四节LCD显示程序设计 (16) 第五节程序下载 (17) 第四章测试结果及讨论 (18) 第一节LCD显示测试 (18) 第二节光照采集与显示测试 (19) 心得体会 (21) 参考文献 (22) 附录 (23) 一、器件清单 (23) 二、工具清单 (23) 三、实物图 (24) 四、程序代码 (24)

第一章概述 第一节课题背景与意义 在现代农业和工业领域,经常需要对一些环境参数进行监测,以做出相应处理,确保设备和系统运行在最佳状态。随着科技的发展,对环境参数监测系统的要求也越来越高;因此基于传感器、单片机和无线通信芯片设计出一种无线环境参数监测系统十分的重要。 光照强度是一个重要的环境参数,在工业和农业领域有着重要的应用,本课程设计介绍一种可以应用在许多领域的无线光照强度监测系统,实现对环境中的光照强度进行实时采集处理、无线传输与显示的功能。 本文的主要研究工作集中在光照强度监测系统的设计上,通过C语言编程对单片机进行控制,使单片机控制光照采集传感器、无线通信芯片和LCD,实现系统功能。在本课题的基础上可以设计完成一个高速、方便、稳定的环境数据监测采集和传输系统,可以广泛应用于现代农业和工业领域。 第二节课题设计要求与指标 本系统以环境光照强度为研究对象,应满足的要求与指标为: 1、监测点光照强度测量精确,精度大于0.1lux; 2、将监测点的参数数据以无线方式发送至汇节点,并LCD显示,要求分立元件实现的无线传输距离大于20cm,无线传输模块实现的传输距离大于1km; 3、无线传输设备具有较强的抗干扰能力; 4、设备具有较高的实时性; 5、设备功耗功耗较低。

机电控制系统课程设计

JIANG SU UNIVERSITY 机电系统综合课程设计 ——模块化生产教学系统的PLC控制系统设计 学院:机械学院 班级:机械 (卓越14002) 姓名:张文飞 学号: 3140301171 指导教师:毛卫平 2017年 6月

目录 一: MPS系统的第4站PLC控制设计 (3) 1.1第四站组成及结构 (3) 1.2 气动回路图 (3) 1.3 PLC的I/O分配表,I/O接线图(1、3、6站电气线路图) (4) 1.4 顺序流程图&梯形图 (5) 1.5 触摸屏控制画面及说明,控制、信息软元件地址表 (10) 1.6 组态王控制画面及说明 (13) 二: MPS系统的两站联网PLC控制设计 (14) 2.1 PLC和PLC之间联网通信的顺序流程图(两站)&从站梯形图 (14) 2.2 通讯软元件地址表 (14) 三:调试过程中遇到的问题及解决方法 (18) 四:设计的收获和体会 (19) 五:参考文献 (20)

一:MPS系统的第4站PLC控制设计 1.1第四站组成及结构: 由吸盘机械手、上下摆臂部件、料仓换位部件、工件推出部件、真空发生器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、多种类型电磁阀及气缸组成,主要完成选择要安装工件的料仓,将工件从料仓中推出,将工件安装到位。 1.吸盘机械手臂机构:机械手臂、皮带传动结构真空吸嘴组成。由上下摆臂装置带动其旋转完成吸取小工件到放小工件完成组装流程的过程。 2.上下摆臂结构:由摆臂缸(直线缸)摆臂机械装置组成。将气缸直线运动转化为手臂旋转运动。带动手臂完成组装流程。 3.仓料换位机构:由机构端头换仓缸带动仓位装置实现换位(蓝、黑工件切换)。 4.推料机构:由推料缸与机械部件载料平台组成。在手臂离开时将工件推出完成上料。 5.真空发生器:当手臂在工件上方时,真空发生器通气吸盘吸气。 5.I/O接口板:将桌面上的输入与输出信号通过电缆C1与PLC的I/O相连。 6.控制面板:完成设备启动上电等操作。(具体在按钮上有标签说明)。

机电控制系统课程设计

J I A N G S U U N I V E R S I T Y 机电系统综合课程设计 ——模块化生产教学系统的PLC控制系统设计 学院:机械学院 班级:机械 (卓越14002) 姓名:张文飞 学号: 指导教师:毛卫平 2017年 6月 目录 一: MPS系统的第4站PLC控制设计 (3) 1.1第四站组成及结构 (3) 1.2 气动回路图 (3) 1.3 PLC的I/O分配表,I/O接线图(1、3、6站电气线路图) (4) 1.4 顺序流程图&梯形图 (5) 1.5 触摸屏控制画面及说明,控制、信息软元件地址表 (10) 1.6 组态王控制画面及说明 (13) 二: MPS系统的两站联网PLC控制设计 (14) 2.1 PLC和PLC之间联网通信的顺序流程图(两站)&从站梯形图 (14) 2.2 通讯软元件地址表 (14) 三:调试过程中遇到的问题及解决方法 (18) 四:设计的收获和体会 (19)

五:参考文献 (20) 一:MPS系统的第4站PLC控制设计 1.1第四站组成及结构: 由吸盘机械手、上下摆臂部件、料仓换位部件、工件推出部件、真空发生器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、多种类型电磁阀及气缸组成,主要完成选择要安装工件的料仓,将工件从料仓中推出,将工件安装到位。 1.吸盘机械手臂机构:机械手臂、皮带传动结构真空吸嘴组成。由上下摆臂装置带动其旋转完成吸取小工件到放小工件完成组装流程的过程。 2.上下摆臂结构:由摆臂缸(直线缸)摆臂机械装置组成。将气缸直线运动转化为手臂旋转运动。带动手臂完成组装流程。 3.仓料换位机构:由机构端头换仓缸带动仓位装置实现换位(蓝、黑工件切换)。 4.推料机构:由推料缸与机械部件载料平台组成。在手臂离开时将工件推出完成上料。 5.真空发生器:当手臂在工件上方时,真空发生器通气吸盘吸气。 5.I/O接口板:将桌面上的输入与输出信号通过电缆C1与PLC的I/O相连。 6.控制面板:完成设备启动上电等操作。(具体在按钮上有标签说明)。 1.2气动回路图

智能照明系统的课程设计报告

题目名称:智能照明控制系统设计 摘要:本系统以光敏电阻的光强采集、A/D转换、单片机AT89C51为核心,组成最小控制系统,并和高亮LED显示电路共同构成。外界光强的大小通过电压的线性转换,并用延时来控制灯亮度来体现。该系统能够随环境光强的变化或软件所设定的时间自动控制灯的亮灭;同时系统可以根据光线强度自动控制灯的亮度,也可以手动调节灯的亮度。 关键词:51学习板ADC0804 光敏电阻中断定时延时 目录 1方案设计与论证 (2) 1.1整体设计方比较和选择 (2) 2 系统设计 (4) 2.1 总体设计 (4) 2.2 各单元模块功能介绍及电路设计 (5) 2.2.1光线采集模块 (5) 2.2.2模数转换模块 (5) 2.2.3 AT89C51单片机 (6) 2.2.4 LED显示模块 (6) 2.2.5电源模块 (7) 3 软件设计 (7)

4系统测试 (9) 4.1测试方案 (9) 4.2测试结果 (9) 4.3结果分析 (9) 5结语 (10) 附录: (11) 附1:元器件明细表 (11) 附2:电路图图纸及实物图 (11) 附3:程序清单 (12) 1方案设计与论证 1.1整体设计方比较和选择 本系统包括智能系统和照明系统。这两个部分的具体的设计思路如下所示: 智能系统是基于学习板上的51单片机,理论结合实际的应用,故主要是软件程序的编写,其次是单片机的扩展口与A/D芯片和高亮发光二极管的连接。其有4个并行I/O端口,分别是P0、P1、P2和P3,每个端口都有双向I/O功能。P0口在学习板上控制数码管的显示,故在设计本系统时暂不考虑,P1口只能做 I/O口使用,且其内部有上拉电阻,因P1.0-P1.3控制数码管、按键和学习板上的灯的使能端,故只剩P1.4-P1.7口,不妨将P1.5与高亮发光二极管相连(因为P1口有上拉电阻故可直接相连),P1.7控制A/D的使能端;P2口与 A/D芯片的数字输出端相连,为单片机输入转化后的8位二进制;P3口实有特殊功能,直接与A/D芯片的RD W R和端口相连。 照明系统是基于光敏电阻的光线采集电路,光敏电阻器的阻值随入射光线

温度控制系统课程设计

前言 温度是一种最基本的环境参数,日常生活和工农业生产中经常要检测温度。传统的方式是采用热电偶或热电阻,但是由于模拟温度传感器输出为模拟信号,必须经过AD 转换环节获得数字信号后才能与单片机等微处理器接口,使得硬件电路结构复杂,制作成本较高。近年来,美国DALLAS公司生产的DSI18B20为代表的新型单总线数字式温度传感器以其突出优点广泛使用于仓储管理、工农业生产制造、气象观测、科学研究以及日常生活中。 随着科学技术的不断进步与发展,温度传感器的种类日益繁多,数字温度传感器更因适用于各种微处理器接口组成的自动温度控制系统具有可以克服模拟传感器与微处理器接口时需要信号调理电路和A/D转换器的弊端等优点,被广泛应用于工业控制、电子测温计、医疗仪器等各种温度控制系统中.其中,比较有代表性的数字温度传感器有DS1820、MAX6575、DS1722、MAX6635等. 智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE_)的结晶.目前,国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。智能温度传感器内部包含温度传感器、A/D传感器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路.有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器能输出温度数据及相关的温度控制量,适配各种微控制器(MCU),并且可通过软件来实现测试功能,即智能化取决于软件的开发水平。 为了准确获取现场的温度和方便现场控制,本系统采用了软硬件结合的方式进行设计,利用LED数码管显示温度,利用DS18B20检测当前的温度值,通过和设定的参数进行比较,若实测温度高于设定温度,则通过555定时器产生频率可变的报警信号,若实测温度低于设定温度,则加热电路自动启动,到达设定温度后停止。在软件部分,主要是设计系统的控制流程和实现过程,以及各个芯片的底层驱动设计已达到所要求的功能。在近端与远端通信过程中,采用串行MAX232标准,实现PC机与单片机间的数据传输。

电气综合控制系统课程设计

成都理工大学工程技术学院电气综合控制系统课程设计 院系:自动化工程系 专业:建筑电气与智能化 班级:2013建电1班 学号: 姓名: 同组成员: 指导老师:

完成时间:2015年12月25日

目录 概述 (1) 一、PLC的分类及特点 (1) 二、PLC的结构与工作原理 (1) 三、S7-200 PLC的硬件组成及指令系统 (2) 四、常用低压电器介绍 (3) 第一部分 (6) 课题一电动机带延时正反转控制实操模拟 (6) 课题二天塔之光控制模拟 (10) 课题三机械手控制模拟 (15) 第二部分 (20) 课题一电动机点动控制 (20) 课题二电动机自锁控制 (22) 课题三两台电动机顺序起、停控制 (24) 课题四三台电动机顺序起动控制 (26) 总结 (28)

概 述 一、PLC 的分类及特点 可编程控制器简称PLC (Programmable Logic Controller ),在1987年国际电工委员会(International Electrical Committee )颁布的PLC 标准草案中对PLC 做了如下定义:PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。 PLC 的分类:按产地分,可分为日系、欧美、韩台、大陆等;按点数分,可分为大型机、中型机及小型机等;按结构分,可分为整体式和模块式;按功能分,可分为低档、中档、高档三类。 PLC 的特点:1.可靠性高,抗干扰能力强2.配套齐全,功能完善,适用性强3.易学易用,深受工程技术人员欢迎3.系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造4.体积小,重量轻,能耗低 二、PLC 的结构与工作原理 PLC 的结构:PLC 的类型繁多,功能和指令系统也不尽相同,但结构与工作原理则大同小异,通常由主机、输入/输出接口、电源、编程器扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。其组成框图如图1所示。 图1 整体式PLC 的组成框图 PLC 的工作原理:PLC 是采用“顺序扫描,不断循环”的方式进行工作的。即在PLC 运行时,CPU 根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序,按指令步序号(或地址号)作周期性循环扫描,如无跳转指令,则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序,直至程序结束。然后重新返回第一条指令,开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中,还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。 接触器电磁阀指示灯电源 电源 限位开关选择开关按钮

课程设计(论文)基于mcs51系列单片机的数字温度监测装置设计

课程设计说明书 基于MCS-51系列单片机的 数字温度监测装置设计 学生班级: 学生姓名: 起止日期: 指导教师:

目录 一、引言 4 1. 本次课程设计的重要意义4 2. 温度传感器的发展4 二、设计内容及性能指标 5 三、系统方案总体概述 5 四、系统主要器件选择 6 (一)单片机的选择 6 1.主要性能参数6 2.功能特性概述7 3.引脚功能说明8 4.端口引脚第二功能9(二)温度传感器的选择10 1.总述10 2.温度传感器的选择11 2.1 DS18B20简介11 2.2 DS18B20内部结构11 2.3 DS18B20测温原理15 五、系统整体设计 17(一)系统硬件电路设计17 1.硬件电路设计总体概述17 2.CPU机器基本外围电路设计18 2.1单片机电路18 2.2晶振控制电路18 2.3 继电器电路19 2.4 锁存器74LS373引脚功能及工作原理19 2.4.1 74LS373引脚功能20 2.4.2 74LS373工作原理20 2.4.3 Intel2764引脚功能23 3.前向通道设计23 3.1温度检测电路23 3.2电源输入部分电路24 4.后向通道设计及人机通道设计25 4.1 后向通道设计25 4.1.1 LED显示电路25 4.1.1.1 LED显示器的结构25 4.1.1.2 LED显示器的工作原理26 4.1.1.3 LED 显示设计方案27 4.2键盘27 4.3温度报警电路28 4.4复位电路28

5.抗干扰措施29 5.1干扰产生的后果29 5.2抗干扰设计的基本原则30 5.3硬件抗干扰设计31 5.4软件的抗干扰设计32(二)系统软件设计33 1.概述33 2.主程序模块33 3. 部分程序清单34 3.1 温度传感器的驱动程序34 3.2 LED共阳极显示子程序36 六、附录 36 七、致谢 37 参考文献

南理工控制系统综合课程设计-随机切换系统

随机切换系统的仿真

目录 摘要 (3) 1 引言 (4) 1.1 切换系统概述 (4) 1.1.1 切换系统工程背景 (4) 1.1.2 切换系统研究现状 (4) 1.1.3 切换系统的特点 (4) 1.2 问题描述与准备 (5) 2 一般随机线性切换系统 (5) 2.1 切换系统模型 (5) 2.1.1 模型形式 (5) 2.1.2 反馈控制律 (6) 2.2 仿真实例 (7) 3 对随机切换系统性能的研究 (8) 3.1 线性切换系统的能控性和能观性 (8) 3.2 线性切换系统的稳定性 (9) 4 随机切换系统的有趣现象探索 (10) 4.1 切换函数的选取 (10) 4.1.1 切换函数依赖状态变量 (10) 4.1.2 切换函数为随机数 (11) 4.2 系统结构的选取 (12) 4.3 时延函数的选取 (12) 4.4 多个子系统切换探究 (13) 4.2.1 改变初值 (14) 4.2.2 改变切换函数 (15) 5 总结和展望 (16) 参考文献 (17)

摘要 本文研究了随机切换控制系统的分析和仿真问题。首先介绍切换系统的发展背景、特点、研究内容、研究现状以及本文要讨论的问题;第二部分介绍随机切换系统的一般模型,用实例分析了切换系统的运动特性;第三部分简析了切换系统性能,并结合实例说明切换函数的存在对于稳定性的影响;第四部分通过改变系统参数、不同切换函数等情况,利用MATLAB/Simulink软件对系统进行仿真,给出了仿真程序、系统状态曲线,试图从各个系统状态曲线的不同现象的特点和系统性能中发现一些有趣的现象并进行分析;第五部分对全文作了总结并对随机切换系统进行展望。 关键词:随机切换系统simulink仿真状态响应曲线分析有趣现象探索

机电综合课程设计

江苏省农村试验区自学考试毕业论文 机电综合课程设计 机电综合课程设计 摘要:本设计是完成一两坐标步进电机驱动运动工作台控制系统的设计; 完成交流电机启停的电气控制系统设计。其硬件部分共包括键盘操作、单片 机控制、输入电路、控制电路、显示电路等五个主要组成部分。设计的总体 思路是准确安全的对工作台和电机进行控制。 位置信号和按键信息通过传输线传送给单片机和键盘接口芯片,数据经过处理,将按键信息串行方式传送给单片机,单片机通过相应的程序, 向控制回路发送控制信号,进而控制工作台的动作,实现对硬件设备的控制。 关键词:键盘操作,单片机控制,数码管显示。 一.前言 机电一体化是以机械技术和电子技术为主题,多门技术学科相互渗透、相互结合的

产物,是正在发展和逐渐完善的一门新兴的边缘学科。机电一体化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。 本设计中提到的微机数控机床是利用单板或单片微机对机床运动轨迹进行数控及对机床辅助功能动作进行程序控制的一种自动化机械加工设备。采用微机数控机床进行机械加工的最大优点是能够有效地提高中、小批零件的加工生产率,保证加工质量。此外,由于微型计算机具有价格低、体积小、性能可靠和使用灵活等特点,微机数控机床的一次性投资比全功能数控机床节省得多,且又便于一般工人掌握操作和维修。因此将专用机床设计成微机数控机床已成为机床设计的发展方向之一。本设计中用到的步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件,具有快速起动和停止的特点。其驱动速度和指令脉冲能严格同步,具有较高的重复定位精度,并能实现正反转和平滑速度调节。它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响,因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统。 本设计完成了如下要求: (1)单片机控制系统电路原理图的设计 (2)控制系统电路印制版的绘制 (3)利用单片机编程实现两坐标系统的手动、自动和回位等运动 (4)实现两坐标工作台极限移动的保护及显示、报警 (5)设计交流电机的点动、正反转控制和星-三角形启动的电气控制原理图 (6)电气控制电路有相应的保护电路(过载、过压、欠压等) (7)熟悉机电系统常用元器件(PLC、交流电机、直流电机、步进电机) 此次“机电一体化课程设计”主要简单设计出数控机床系统,其实离实际真正工业用数控机床还有很大的距离。设计两坐标步进电机驱动运动工作台控制系统和交流电机启停的电器控制系统,单元模块包括:单片机控制电路,键盘接口电路,键盘电路,显示电路,输入电路,控制电路,PC接口电路等。由于时间仓促和自己知识水平有限,在设计中难免会有些许瑕疵,恳请老师指正。

光强检测系统设计报告

电子设计自动化实训说明书 题目:光强检测系统设计 系部:信息与控制工程学院 专业:电子信息工程 班级: 学生姓名:学号: 指导教师:戴曰章 2010年12 月9 日

目录 1 引言 (1) 2 设计任务及要求 (1) 2.1基本要求 (1) 2.2主要器件及功能 (1) 3 总体框图及原理 (2) 4 电路原理 (3) 4.1电源电路 (3) 4.2最小系统电路 (3) 4.3显示电路 (5) 4.4检测电路 (6) 4.5数据传输电路 (7) 4.6A/D转换电路 (8) 4.7继电器控制电路 (9) 5 PCB版图设计 (11) 6 实训总结 (12) 参考文献 (13)

1 引言 工农业生产中对光照强度的要求越来越高,为了更好的利用光照来提高生产,应精确的检测并控制光照的强度。本设计基于此目的,设计了简单的光强检测系统。 2 设计任务及要求 2.1 基本要求: 设计制作一套单片机光照强度控制系统,包括: (1)硬件原理图 (2)印制板PCB图 2.2 主要器件及功能

3 总体框图及原理 图3.1 总体框图 设计原理: 本设计采用了STC89C52单片机组成光照控制系统,可以实现对光强的控制。光强传感器采用了光敏电阻,对光照强度进行实时采样。通过A/D转换模块将采集到的模拟信号转换成数字信号,再通过串行编程模块将其传入到单片机进行处理。然后通过数码管显示,用继电器控制光照,以此达到对光照强度的控制。

4 电路原理 4.1 电源电路 图4.1 电源模块 电源模块原理:本电路将USB电流作输入,通过滤波、稳压等将电流转换成稳定的电压给系统供电。 4.2 最小系统电路

自动控制综合课程设计报告

题目:根据线性系统的频域分析法和串联校正方法的原理,编写MATLAB程序,要求针对被校正系统的特点以及校正目 标,实现串联校正装置结构的选择以及相应参数的计 算 1)在频域内进行系统设计,是一种间接设计方法,因为设计结果满足的是一些频域指标,而不是时域指标。然而,在频域内进行设计是一种简便的方法,在伯德图上虽不能严格地定量给出系统的动态性能。但却能方便地根据频域指标校正装置的参数。 2)频域设计的这种简便性,是由于开环系统的频率特性与闭环系统的时间响应有关。开环频域特性的低频段表征了闭环系统的稳态性能;中频段表征了闭环系统的动态性能;高频段表征了闭环系统的复杂性和噪声抑制性能。 3)因此,用频域法设计控制系统的实质,就是在系统中加入频率特性形状合适的校正装置,使开环系统频率特性形状变为所期望的形状:低频段增益充分大,以保证稳态误差要求;中频段对数幅频特性斜率一般为-20db/dec,并占据充分的频带,以保证具备适当的相角裕度;高频段增益尽快减小,以消弱噪声影响。 4)串联校正就是将校正装置G(s)与待校正系统在主调节回路里串联连接。控制环节的设计的实质就是,当系统的静态、动态性能指标偏离要求时,在系统的适当位置加入适宜的特殊机构,通过调节它们的参数,从而使系统的整体特性发生改变,最终达到符合要求的性能指标。

1 算法实现流程图

2 伯德图超前校正的设计 2.1 伯德图超前校正设计的方法 1)超前校正环节的两个转折频率应分别设在系统截止频率的两侧。因为超 前校正环节相频特性曲线具有正相移,幅频特性曲线具有正斜率,所以校正后系统伯德图的低频段不变,而其截止频率和相角裕度比原系统的大,这说明校正后系统的快速性和稳定性得到提高。 2)然而,这两者是一对矛盾,不可能同时达到最大,总是顾此失彼。一般, 我们在选用超前校正时,以提高截止频率为主要目的。 3)利用系统频率响应性能可以试凑地解决超前滞后类校正器的设计问题, 但这样很耗时,有时还不能得出期望的结果。本次本人用基于校正后系统剪切频率和相位裕度设定的算法来设计超前校正。 2.2 超前校正设计的步骤 1)根据稳态误差要求,确定开环增益k 。 2)利用已确定的开环增益,计算待校正系统的相角裕度。 调用伯德函数可以轻松求出。 3) 根据幅值关系计算出α。 由超前校正系统的伯德图可知,在最大相角处,幅值增益为10lg α由此 可算出α。 4)计算零、极点z 、p 的值 由 c m ωω=== 得p ω=、/z p α= 5)得出校正网络传递函数、并作校正后系统的伯德图,得相角裕度。 2.3 超前校正设计的程序 [mag,phase,w]=bode(sys0); m1=spline(w,mag,wc);

测控系统综合课程设计教学大纲

《测控系统综合课程设计》教学大纲 课程编码: 060251008 学时/学分:2周/4学分 一、大纲使用说明 本大纲根据测控技术与仪器专业2017版教学计划制定 (一)适用专业:测控技术与仪器专业 (二)课程设计性质:必修课 (三)主要先修课程和后续课程: 1、先修课程:matlab、计算机过程控制技术、网络化测控系统、微机原理及应用、过程控制系统与仪表。 2、后续课程:毕业设计 (四)适用教学计划版本:2017版教学计划 二、课程设计目的及基本要求 1.进一步培养学生网络化设计的思想,加深对网络化测控系统要素和控制结构的理解。 2.针对网络化测控系统的重点和难点内容进行训练,培养学生独立完成有一定工作量的程序设计任务和系统设计任务。 3.培养学生掌握组态王等编程语言的编程技巧及上机调试程序的方法。 4.培养学生掌握控制系统中的PID算法。 5、培养学生团队合作意识和较强的人际交往能力。 课程设计一人一题,4人为一组的方式进行,分工与任务要求明确,设计题目结合现有的实验设备,着重锻炼学生的应用能力和动手能力,通过系统装置联机调试,最后完成课程设计报告。 三、课程设计内容及安排 1、课程设计内容 本次课程设计利用组态和VB软件进行温度控制系统软件设计,可采用调压控制或占空比控制两种方式,结合P、PI、PD、PID控制算法,共为学生提供多个题目选择,4名同学为1组结合现有的实验设备,自拟课设题目(需经老师核准),根据自己设计题目要求,分析系统的特点和系统特性,在实验室依据设计方案进行系统硬件电路连接,通过不同的软件编程及控制方式,可实现无线平台、监控计算机和实验对象的联机运行及控制,达到预期对温度的控制目的。每组大题目可参考如下。 题目1:基于VB的调压PI温度控制系统 设计内容:基于无线通信实验平台、电加热炉等硬件,电炉被控对象的加热采用调压控制模式,利用VB编程语言及控制算法实现此系统的方案、界面、数据采集和温度控制等的设计。 题目2:基于VB的占空比PD温度控制系统设计 设计内容:基于无线通信实验平台、电加热炉等硬件,电炉被控对象的加热采用占空比控制模式,利用VB编程语言及控制算法实现此系统的方案、界面、数据采集和温度控制等的设计。 题目3:基于组态王的调压PID温度控制系统设计 设计内容:基于无线通信实验平台、电加热炉等硬件,电炉被控对象的加热采用调压控制模式,利用组态王编程语言及控制算法实现此系统的方案、界面、数据采集和温度控制等的设计。 同组4个子题目可参看如下: (1)控制系统仿真 针对平台电热炉的被控对象,根据同组同学采用飞升曲线法建立的对象模型(一阶惯性加滞

光强检测(虚拟仪器技术)

电子信息工程学系实验报告 课程名称:虚拟仪器技术 实验项目名称: 光强检测与控制 实验时间: 班级: 姓名: 学号: 实 验 目 的: 1.掌握光强的微机控制与检测电路设计的基本方法 2.熟悉LabView 程序设计,以及其硬件接口LabJack 的功能和使用 实 验 环 境: 测控试验箱;多功能数据采集控制器——Labjack ;计算机;labview 软件 实 验 内 容 及 步 骤: 实验原理: 当labjack 的AO1 端为5V 时,发光二极管不发光。当labjack 的AO1 端为0V 时,发光二极管发 光最亮,所发出的光经过光敏电阻接收,光敏电阻值与光强成反比。当光强增大时,光敏电阻阻值减 小;当光强减弱时,光敏电阻阻值增大。光敏电阻上产生变化的电压,该电压通过U41A LM358 输出。 实验原理图 实验内容: 使用Labview ,设计一光强检测与控制系统。其中,光强控制信号由LabJack 的D/A 提供,控制发光 二极管的发光强度,光强信号由光敏电阻采集,经由LabJack 的A/D 输入给微机显示。

实验步骤: 1.接线:将AO1 端与labjack 的AO1 端连接起来,将AI2 端与labjack 的AI2 端连接起来。 2.控制labjack 的AO1 端,使其输出0V 电压,发光二极管发光,通过屏幕观察通过AI2 端输入的光强信号波形。 3.结果:当发光二极管光强增大时,屏幕显示的光强信号增大,反之,屏幕显示的光强信号减小。 实验结果及分析: 结果:当发光二极管光强增大时,屏幕显示的光强信号增大,反之屏幕显示的光强信号减小; 分析:当A01输入为0v时,发光二极管两端压降最大,二极管完全导通,光强最大,被光敏电阻感应到的最多,由光敏电阻阻值与光强的关系可知等级最大电压输出就最大;A01输入5v时。发光二极管不通,光强等级仅为外界自然光的强度。 实验心得: 通过实验初步掌握光强的微机控制与检测电路设计的基本方法,同时熟悉LabView 程序设计,以及其硬件接口LabJack 的功能和使用

简单多点温度测量系统课程设计

课程设计报告(2010 —2011 年度第2学期) 题目:基于DS18B20的多点温度测量系统 院系: 姓名: 学号: 专业: 指导老师: 2011年5 月22 日

目录 1设计要求…………………………………………………………………………2设计的作用、目的………………………………………………………………3设计的具体实现…………………………………………………………………. 3.1系统概述……………………………………………………………………. 3.2单元电路设计与分析……………………………………………………… 3.3电路的安装与调试…………………………………………………………4心得体会及建议………………………………………………………………… 4.1心得体会…………………………………………………………………… 4.2建议…………………………………………………………………………5附录………………………………………………………………………………6参考文献…………………………………………………………………………

基于DS12B20的多点温度测量系统设计报告 1设计要求 运用DS12B20温度测量芯片实现一个多点温度测量系统,要求如下: (1).测量点为两点。 (2).测量的温度为-40~+40°C (3).温度测量的精度为±0.5°C (4).测量系统的响应时间要小于1S。 (5).温度数据的传输方式采用串行数据传送的方式。 2 设计的作用、目的 通过本设计可以进一步了解熟悉单片机的控制原理以及外设与单片机的数据通信方法,尤其是串行通信方法以及单片机与外设间的接口问题。 本设计旨在提高学生的实际应用系统开发能力,增长学生动手实践经验,激起学生学以致用的兴趣。 3设计的具体实现 3.1系统概述 本系统分为温度采集模块、核心处理模块、控制模块和显示模块。温度采集模块由DS18B20温度测量芯片构成,它负责测量温度后将温度量转化为数字信号,传输到数据处理模块;核心处理模块由AT89S52单片机组成,它负责与温度采集模块进行数据通信、对数据进行操作处理已经对各种外设的响应与控制;控制模块由几个按键组成,实现对测量点的选择以及电路复位的操作;显示模块由一块四位的八段译码显示管和驱动芯片组成,它的作用是显示测量的温度值。 系统模块组成图:

《自动控制系统》课程设计任务书1201.1202

《电力拖动自动控制系统》课程设计 计划、任务与指导书 一、课程设计的目的 通过电力拖动自动控制系统的设计,了解一般交直流调速系统设计过程及设计要求,并巩固交直流调速系统课程的所学内容,初步具备设计电力拖动自动控制系统的能力。为今后从事相关技术工作打下必要的基础。 二、课程设计的要求 1、熟悉交直流调速系统设计的一般设计原则,设计内容以及设计程序的要求。 2、掌握控制系统设计制图的基本规范,熟练掌握电气控制部分的新图标。 3、学会收集、分析、运用自动控制系统设计的有关资料和数据。 4、培养独立工作能力、创造能力及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。 三、课程设计的内容 完成某一给定课题任务,按给出的工艺要求、运用变频调速对系统进行控制。四、进度安排:共1.5周 本课程设计时间共1.5周,进度安排如下: 1、设计准备,熟悉有关设计规范,熟悉课题设计要求及内容。(1.5天) 2、分析控制要求、控制原理,设计控制方案。(1.5天) 3、绘制控制原理图、控制流程图、端子接线图。(2天) 4、编制程序、梯形图设计、程序调试说明。(1.5天) 5、整理图纸、写课程设计报告。(1.5天) 五、课程设计报告内容 完成下列课题的课程设计及报告(课题工艺要求由课程设计任务书提供) 1.退火炉温度控制系统 2.变频液位自动控制系统设计 3.变频流量自动控制系统设计 4.变频供水系统设计 5.变频调速恒张力控制系统设计 6.变频器在印染机械多电机同步调速系统中应用 7.线缆设备恒张力变频器控制设计 8.空气压缩机变频调速的设计 六、参考书 1.陈伯时主编电力拖动自动控制系统(第二版), 机械工业出版社1992 2.陈伯时, 陈敏逊. 交流调速系统. 机械工业出版社1998 3.张燕宾著SPWM变频调速应用技术机械工业出版社1997 4.王兆义主编2《可编程控制器教程》主编 5.徐世许主编2《可编程控制器教程原理、应用、网络》主编 6.《工厂常用电气设备手册》(第2版)上、下册中国电力出版社

基于51单片机的光照强度检测报告

课程设计报告 课程名称:智能仪器课程设计 题目:基于51单片机的光照强度

摘要 光敏电阻测光强度系统,该系统可以自动检测光照强度的强弱并显示让人们知道此时光照强度的强弱。人们可以通过看此装置的显示了解现在的光照状态,做合理的光照调节。该设计可分为三部分:即光照检测部分、信号处理部分、光强显示部分。还可加上照明部分。对于光照检测部分可利用光敏电阻传感器作为检测元件,它可以完成从光强到电阻值的信号转换,再把电阻值转换为电信号就可以作为系统的输入信号。对输入信号处理后,就可以用来显示了。对于显示部分可利用数码管来显示,不同的光强对应于不同的数值,就能简单的显示出不同的光强了。本设计就是由单片机STC89C52RC芯片,AD采集模块,运算放大,和1602液晶为核心,辅以必要的电路,构成了一个单片机光照强度检测系统。该光照强度检测系统可以通过检测光照强度,使得光照在低于一定强度的时候让照明灯亮,是一种常用的测试仪器,它可以用在需要照明的各个地方,根据灯光的强弱,自动控制照明灯的开关,有力地节约了电力资源。 关键词:51单片机,,LM358,ADC0809,1602液晶,光敏电阻

目录 一、设计任务、要求 (3) 1.1 设计任务: (3) 1.2 设计要求: (3) 二、方案总体设计 (4) 2.1 方案一: (4) 2.2 方案二: (4) 2.3系统采用方案 (4) 三、硬件设计 (6) 3.1 单片机最小系统 (6) 3.2 液晶显示模块 (6) 3.3 系统电源 (7) 3.4 整体电路 (8) 四、软件设计 (10) 4.1 keil软件介绍 (10) 4.2程序流程图 (10) 五、仿真与实现 (12) 5.1 proteus软件介绍 (12) 5.2 仿真过程 (12) 5.3 实物制作与调试 (14) 5.4 使用说明 (16) 六、总结 (17) 6.1设计总结: (17) 6.2经验总结: (18) 七、参考文献 (19)

温度监控系统课程设计报告

^ 温度监控系统课程设计报告 1 设计背景 设计目的及意义 随着现代计算机和自动化技术的发展,作为各种信息的感知、采集、转换、传输相处理的功能器件,温度传感器的作用日益突出,成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具,其应用已遍及工农业生产和日常生活的各个领域。本设计就是为了满足人们在生活生产中对温度测量系统方面的需求。 (1)在学习了课程后,为了加深对理论知识的理解,学习理论知识在实际中的运用,培养动手能力和解决实际问题的经验。 (2)通过实验提高对单片机的认识,提高软件调试能力。 (3)进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理,通过课程设计,掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术。 (4)通过实际程序设计和调试,逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。( (5)熟悉温度控制的工作原理,选择合适的元件,绘制系统电路原理图,运用单片机原理及其应用,进行软硬件系统的设计和调试,加深对单片机的了解和运用,进而提高自己的应用知识能力、设计能力和调试能力。 总体设计思路 本设计以单片机为基础,温度监控系统大致上可以分为以下几个步骤: 系统分析过程 (1)根据系统的目标,明确所采用温度监控系统的目的和任务。 (2)确定系统所在的工作环境。 (3)根据系统的工作要求,确定系统的基本功能和方案。 系统设计内容 : (1)构思设计温度监控系统的工作流程。 (2)对要求设计的系统进行功能需求分析,考虑多种设计方案,比较各方案的特点,并确定合理可行的方案,并设计相应的功能结构。

(3)根据系统的控制要求,选择合适型号的芯片及元器件。 (4) 设计以单片机为核心的控制程序。 (5) 电路板及其结构的设计。 (6) 进行系统的调试,完成最终的设计。 2 总体设计方案设计 系统框图 % 本设计为无线电控制电路,系统框图如下所示: ¥ " 图1-1 系统框图 系统功能 此设计以单片机为核心的温度监控系统,其功能是:平常状态下可以做温度计使用。当温度超过预设温度时二极管会闪烁报警,当温度降下时二极管则停止闪烁。 电路设计及功能如下所述: 本设计大体可分为三个部分,即温度采集,数码显示,报警电路。温度采集部分利用DS18B20进行温度采集,感知温度,后数码显示出温度,若温度超过了预设温度报警电路则启亮发光二极管,闪烁。整体电路图如下所示:

衍射光强分布的测实验报告

衍射光强分布的测量 1008406006 物理师范陈开玉 摘要:为了观察并验证单缝衍射和多缝衍射的图样以及它们的规律,本实验设计了基于水平光路的测量方法。运用自动光强记录仪来对衍射现象进行比较函数化的观察。实验观察到衍射条纹随着缝宽变窄而模糊和间距扩大,并且通过仪器对光强图样的位置定位和夫琅禾费光强的公式来计算单缝的缝宽。该实验装置结构简单、调节方便、条纹移动清晰。 关键词:衍射自动光强记录仪单缝多缝 一、引言 光的衍射现象是光的波动性的重要表现,并在实际生活中有较多应用,如运用单缝衍射测量物体之间的微小间隔和位移,或者用于测量细微物体的尺寸等。本实验要求通过观察、测量夫琅禾费衍射光强分布,加深对光的衍射现象的理解和掌握。 二、实验原理 1,衍射的定义: 波遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象。衍射现象是波的特有现象,一切波都会发生衍射现象,而光也是波的一种, 光在传播路径中,遇到不透明或透明的障碍物或者小孔(窄缝),绕过障碍物,产生偏离直线传播的现象称为光的衍射。衍射时产生的明暗条纹或光环,叫衍射图样2,光的衍射分为夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射, 夫琅禾费衍射是指光源和观察点距障碍物为无限远,即平行光的衍射;而菲涅尔衍射是指光源和观察点距障碍物为有限远的衍射.本实验研究的只是夫琅禾费衍射.实际实验中只要满足光源与衍射体之间的距离u,衍射体至观察屏之间的距离v都远大于就满足了夫琅禾费衍射的条件,其中a为衍射物的孔径,λ为光源的波长. 3,单缝、单丝衍射原理:

如上图所示,a为单缝宽度,缝和屏之间的距离为v,为衍射角,其在观察屏上的位置为x,x离屏幕中心o的距离为OX=,设光源波长为λ,则有单缝夫琅禾费衍射的光强公式为: 式中是中心处的光强,与缝宽的平方成正比。 若将所成衍射图样的光强画成函数图象在坐标系中,则所成函数图象大致如下 除主极强外,次极强出现在的位置,它们是超越方程的根,其数值为: 对应的值为 当角度很小时,满足,则OX可以近似为 因而我们可以通过得出函数中次级强的峰值的横坐标只差来确定狭缝的宽度a 4,多缝衍射和干涉原理

基于DS18B20数字温度传感器的温度检测系统课程设计报告

毕业论文声明 本人郑重声明: 1.此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外,本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2.本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定,同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版,允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3.若在大学学院毕业论文审查小组复审中,发现本文有抄袭,一切后果均由本人承担,与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文,是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外,不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体,均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者(签名): 年月

关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料(包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等),知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存,使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版,允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果,一定征得指导教师同意,且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时,第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定,同意如下各项内容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本;学校有权保存学位论文的印刷本和电子版,并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文;学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务;学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据 库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下,学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名:日期: 指导教师签名:日期:

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