第二篇：自动化综合课程设计[1]
电子信息与自动化学院 电气工程与自动化系
自动化专业2010级自动化综合课程设计
一、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。每个题目限两组学生，每组学生不超过3人，鼓励学生单独完成。每组学生可申报5个以下备选题目，根据学生志愿最后确定选题。
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（张莲）
? 电机对象参数测量；
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? 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（张莲）
? 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（张俊）
? 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(刘成军)
?
?
? 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（刘成军）
? 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（张俊）
? 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（刘晓东）
? 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（张俊）
? 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（刘晓东）
? 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）（张俊）
? 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；
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? 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（张莲）
? 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（张莲）
? 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（张莲）
? 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(刘晓东)
? 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(刘晓东)
? 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(刘晓东)
? 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(刘成军)
? 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 (刘成军)
? 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(刘成军)
? 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；
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? 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（张俊）
? 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（张俊）
? 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(杨佳）
? 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(杨佳）
? 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(杨佳）
? 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(杨佳）
? 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。
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五、 进度安排
六、 设计报告
设计报告需独立完成，格式符合要求，文字（不含图形、程序）不少于3000字，图形绘制规范。其基本格式如下：
? 封面（参见附页）
? 摘要
? 目录
? 正文
? 参考文献
其中，正文应包括以下内容：
一、概述
1、所做题目的意义
2、本人所做的工作
3、系统主要功能
二、硬件电路设计及描述
1、阐述方案选择及设计思想。
针对一种方案来谈，阐述为什么要采用这种方案，它有什么优势；或者提出两种以上方案，通过比较它们的优缺点，确定一种方案。
2、绘制原理框图，描述各功能单元之间的逻辑关系
将硬件设计按功能划分若干部分或单元，每一部分用一个方框表示，将各部分之间的逻辑关系用带方向的线连接起来（表示信息流向等）。
3、简述工作原理。
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结合原理框图，用文字和图形（如波形图等）将工作原理阐述清楚。
4、绘制原理电路图，描述各元器件之间的实际连接关系。
电路图要注意详尽。应画出各元器件之间的所有引脚，至少应画出本设计中所使用到的元器件的引脚（包括电源和接地）应画出各元器件之间的所有连接关系（包括电源线，地线的连接，以及电源滤波电容等）；标出所有元器件编号和型号。这里的编号指的是在图中对元器件的编号，如电容编号 C1、C2、…；电阻编号 R1、R2、…；集成芯片编号 U1、U2、…；开关编号 K1、K2、…；指示灯编号 LED1、LED2、…等。标出所有引脚序号和名称；标出元件的标称值，如电容的容量，电阻的阻值等。画电路图应注意规范，最好用电路CAD软件绘制。另外，若使用课程没有学过的器件，还需对它们的功能进行单独说明。
5、绘制元器件清单列表。
元器件清单中应列出数量，如有金额更好。元器件的编号和型号，应与原理电路图一致。
三、软件设计流程及描述
1、绘制系统模块层次结构图
软件总体设计方案应遵循结构化程序设计思想，自顶向下，逐步求精。将系统功能划分为多个模块，通过模块层次结构图阐述系统各个组成模块的层次结构和功能关系。
2、程序流程图
软件的设计思路用流程图描述可以一目了然。流程图的绘制要力求规范，如处理为矩 形框，判断为棱形框等。流程图不易太粗，要能清楚地描述软件思路，并且以文字说明来阐述软件工作原理。
3、源程序代码
报告应给出完整的程序清单，并加以注释，个别较重要的程序还要特别加以说明，例如体现关键功能的程序段，使用了某些技巧的程序段，有独到之处或有所创新的程序段等。
四、测试
课程设计题目均未给出性能指标要求，需自行测试。要求写出测试方法、测试设备、实测数据，最后给出系统指标。
五、总结
以上各部分，硬件电路设计和软件程序设计部分为报告的重点，但并非所有题目都是软硬兼施，应根据实际题目和实际方案来侧重详略。
七、 考核方法
本课程设计考核方式为考查，考核结果为五级计分制，分数在90~100为优秀，80~89为良好，70~79为中等，60~69为及格，59以下为不及格。
考核成绩记录表参见附页（封面）。主要包括以下内容
1、设计质量（20分）
包括硬件的连接、程序固化、硬件调试（仿真）。要求元器件布局合理，连线规范、整洁、牢固，硬件调试（仿真）符合设计要求，系统运行稳定可靠。
2、创新设计（15分）
包括总体方案创新性、硬件设计创新性、软件设计创新性、测试方法创新性。考核时要查看原始设计资料和相关记录，分别进行考核。重点考核扩展部分要求是否完成。
3、报告质量（15分）
设计报告须独立完成。格式符合要求，文字不少于3000字，图形、图表、图标规范。
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4、平时成绩（20分）
主要考核考勤、课堂纪律、学习态度、工作方法等方面。
5、答辩（30分）
主要考核问答问题情况，要求思路清晰，语言准确、精炼。对于课程设计中的基本问题、相关的基本知识能够进行解答。其中熟练程度占2/3，答辩中的个人素质占1/3。
八、 指导老师及联系方式
