计算机控制新版系统专业课程设计指导书.doc

《计算机控制系统》
课程设计指导书

李雪飞 编

沈阳大学信息工程学院

课程编码：1233191 适用层次：本科 周数：1
适用专业：自动化 适用学期:第7学期
撰写人：李雪飞 审核人：李浚圣 教学院长：范立南

一、 课程设计目标
计算机控制系统课程设计是自动化专业一个关键实践教学步骤。在课程设计过程中，学生经过一个较完整设计过程，能够加深对本门课程所学理论知识了解和应用，提升学生对所学理论知识综合利用能力，使学生对计算机控制系统有一个整体认识，掌握计算机控制系统设计方法。经过课程设计，还能够培养学生独立工作能力，为未来毕业设计打好基础。
二、 课程设计基础要求
1、 必需按时完成老师部署设计任务。
2、 能综合应用课程中所学理论知识。
3、 课程设计结果以课程设计说明书表现，字数（含图表或程序）不少于3000字。设计说明书必需给出打印稿。要求条理清楚，语言通顺，绘图清楚，排版规范。
4、 必需独立地完成本课程设计，严禁剽窃她人设计结果。一经发觉剽窃她人设计结果，一律按不及格处理。
5、 在课程设计期间，学生应确保出勤，严格遵守课程设计纪律。
三、 课程设计关键内容
1．题目：
（1）数据采集系统设计（一）
设计一个数据采集系统。其关键功效有：可实现1~16通道单端模拟量输入，输入电压范围为0~10V，分辨率为12位。而且实时显示通道号和对应输入电压值。要求：完成软、硬件设计。
（2）数据采集系统设计（二）
设计一个数据采集系统。其关键功效有：可实现对1~16路模拟量输入信号采集，输入电压为0~5V，分辨率为8位，而且实时显示通道号和对应输入电压值。要求：完成软、硬件设计。
（3）温度测量电路设计
已知某热电偶测温范围为0~200℃，其输出电压为0~2V，设计一个温度测量电路。其关键功效有：要求其分辨率为8位，能实时显示温度值，含有上、下限报警功效（正常温度范围为30~180℃）。要求：完成软、硬件设计。
（4）恒温控制电路设计
已知某温度测量系统温度参数由传感器检测，经处理后，转换为0~5V标准信号，并经过ADC0809芯片进行模数转换后，存放到内存单元中。现要求设计其恒温电路部分：设计含有输入恒温值功效键盘（恒温范围0~20℃），且当实际温度超出或低于设定恒温值2℃时，红色LED发出信号，而且控制加热电阻是否加热。要求：完成软、硬件设计。
（5）电子钟设计
实现功效：
①开机时，电子钟从12：00：00开始自动计时。
②设置按键，能对时、分、秒进行调整。
要求：完成硬件电路和软件设计。
（6）声光报警器设计
实现功效：本报警器有两个按钮：一个为报警按钮，一个为报警解除按钮，当按下报警按钮时扬声器报警，扬声器用1KHz信号响100ms，500Hz信号响200ms，交替进行声响报警，在报警期间报警指示灯亮，当按下报警解除按钮时则解除报警。
要求：完成硬件电路和软件设计。
（7）多路抢答器设计
实现功效：
①多路抢答器电路可供不少于8名参赛选手使用。
②每名参赛选手各有一个抢答按钮，在主持人用按钮清零并发出抢答指令后，进行抢答。
③电路配有LED数码显示，能显示优先抢答选手编号，同时配有语音提醒电路；数码显示和语音提醒可由主持人用清除按钮清除。
④设有开启和停止功效，并能显示开启状态。
要求：完成硬件电路和软件设计。
（8）倒计时数字秒表设计
实现功效：
设计一个定时系统，定时范围：59~00秒，每秒减1，并有数码管显示。还要有开启和停止功效。
要求：完成硬件电路和软件设计。
（9）基础波形发生器设计
实现功效：设计一个单片机系统，利用DAC0832输出方波、三角波、梯形波和锯齿波，并将DAC0832输出电流转换成电压形式。
要求：完成硬件电路和软件设计。
（10）基础直流数字电压表设计
实现功效：设计一个数字电压表，利用ADC0809将直流模拟电压信号（0~5V）转换成数字信号，并显示电压值，精度为0.01V。
要求：完成硬件电路和软件设计。

2．关键设计步骤
（1）明确设计任务
对设计任务进行具体分析，充足了解所要设计电路功效及要求，明确应完成任务。
（2）方案选择和论证
经过查阅资料对不一样设计方案进行比较论证，选择适宜设计方案，努力争取做到合理、可靠、经济、优异、便于实现。绘制出整体框图。
（3）硬件电路设计
确定各功效模块电路结构，选择芯片型号，绘制出完整电路原理图。
（4）软件设计
依据已设计好硬件电路及题目标功效要求，画出关键程序框图及编写出必需程序。选择适宜语言编写程序，编写时尽可能采取现有子程序以提升程序设计速度。
（5）调试和修改：在有条件情况下，能够进行调试。
（6）撰写设计说明书
课程设计说明书应使用要求格式用纸。课程设计说明书应包含以下内容：
①设计题目
②课程设计任务及关键技术指标（用模板打印，在学院网上自行下载）
③设计方案论证：包含设计方案选择论证基础过程，选定设计方案框图。
④硬件电路设计过程：包含各功效模块电路结构，具体芯片选择，电路工作原理等。
⑤软件设计：画出关键程序框图及编写出必需程序，完成对应功效。
⑥设计体会：对设计作出评价，说明本设计特点和存在问题，提出改善意见，心得体会。
⑧参考文件：列出3篇以上，应符合格式要求。

3．课程设计时间安排
课程设计时间为一周，具体安排以下：
序号
设计内容
时间
1
部署课程设计内容和要求、查阅相关资料进行可行性分析和研究
周一
2
依据给出技术要求，确定总体设计方案，并进行硬件设计
周二
3
依据系统实现功效要求，结合硬件系统进行对应软件编程
周三
4
对设计系统进行调试和修改，撰写课程设计说明书。
周四
5
完善课程设计说明书并提交，对课程设计进行验收
周五

四、关键技术关键分析、处理、方案比较
（1）数据采集系统设计（一）
16路模拟量输入信号控制，可经过多路开关来实现；A/D转换器要选择分辨率为12位，输入电压值要经过标度变换、转换为BCD码后送去显示。
（2）数据采集系统设计（二）
可直接选择一个分辨率为8位，含有16路模拟量输入通道A/D转换器，通道号选择能够经过微机来选择，输入电压值要经过标度变换、转换为BCD码后送去显示。
（3）温度测量电路设计
注意热电偶输出电压为0~2V，若所选分辨率为8位A/D转换器输入电压范围不是0~2V，则应加入放大器步骤，实时温度要经过标度变换、转换为BCD码后送去显示。报警电路可采取声光报警，也可自行选择其它形式报警电路。
（4）恒温控制电路设计
该设计温度检测部分无须设计，只需设计恒温控制部分电路。关键问题是键盘设计，比如能够设置部分数字键，再设置一个“增1键”和一个“减1键”来实现0~20℃恒温值设定，报警部分直接经过软件比较程序即可实现，当温度高于设定温度时，可采取自然冷却，当低于设定温度时，使微机发出一个控制命令接通加热电阻加热。
（5）电子钟设计
技术关键是：数码管接口方法和动态扫描原理，时、分、秒计数单元地址分配及BCD码调整方法，按键识别和消除抖动方法。
（6）声光报警器设计
技术关键是：用定时器交替产生1kHz和500Hz信号方法，用定时器交替实现100ms和200ms定时方法。
（7）八路抢答器设计
技术关键是：外部中止源扩展和中止源识别，定时器工作方法选择，中止服务子程序编写。
（8）倒计时数字秒表设计
技术关键是：定时器、计数器初值计算及设置方法。
（9）基础波形发生器设计
技术关键是：DAC0832工作方法和输出方法选择，多种输出波形程序编写。
（10）基础直流数字电压表设计
技术关键是：ADC0809编程方法，标度变换和显示电路设计和编程。
五、课程设计考评方法和标准
课程设计成绩由指导老师结合平时表现、设计合理性、说明书编写情况及简单答辩情况进行综合评定。成绩按五级记分：优异、良好、中等、及格、不及格，同时附有指导老师评语。

课程设计评分标准
评定项目
评分成绩
出勤及表现情况
20分
设计方案
10分
电路设计正确和合理性
30分
设计说明书
30分
答辩
10分
总分
100分
备注：成绩等级：优异（90分—100分）、良好（80分—89分）、中等（70分—79分）、及格（60分—69分）、60分以下为不及格。
六、关键参考资料
1．潘新民，王燕芳编著．微型计算机控制技术[M]．北京：电子工业出版社，
2．何立民．单片机应用技术选编（1）[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1995，6
3．刘国荣，梁景凯．计算机控制技术和应用[M] ．北京：机械工业出版社，1999，5
4．齐维毅，丁言镁，齐振国．单片机原理及应用设计试验[M] ．沈阳：辽宁大学出版社，，5
5．李华．MCS-51系列单片机实用接口技术[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1993，8
6．潘新民，王燕芳编著．单片微型计算机实用系统设计[M]．北京：人民邮电出版社，1992