(7)计算机控制系统课程设计指导书.doc
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《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、课程设计的目的
计算机控制系统课程设计是自动化专业的一个重要实践教学环节。
在课程设计过程中，学生通过一个较完整的设计过程，可以加深对本门课程所学理论知识的理解与应用，提高学生对所学理论知识的综合运用能力，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的设计方法。
通过课程设计，还可以培养学生独立工作能力，为将来毕业设计打好基础。
二、课程设计的基本要求
1、必须按时完成老师布置的设计任务。
2、能综合应用课程中所学的理论知识。
3、课程设计成果以课程设计说明书体现，字数（含图表或程序）不少于3000字。
设计说明书必须给出打印稿。
要求条理清楚，语言通顺，绘图清晰，排版规范。
4、必须独立地完成本课程设计，严禁抄袭他人的设计结果。
一经发现抄袭他人设计结果，一律按不及格处理。
5、在课程设计期间，学生应保证出勤，严格遵守课程设计纪律。
三、课程设计的主要内容
1．题目：
（1）数据采集系统的设计
（一）
设计一个数据采集系统。
其主要功能有：
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。
并且实时显示通道号和相应的输入电压值。
要求：
完成软、硬件设计。
（2）数据采集系统的设计
（二）
设计一个数据采集系统。
其主要功能有：
可实现对1~16路模拟量输入信号的采集，输入电压为0~5V，分辨率为8位，并且实时显示通道号和相应的输入电压值。
要求：
完成软、硬件设计。
（3）温度测量电路设计
已知某热电偶的测温范围为0~200℃，其输出电压为0~2V，设计一个温度测量电路。
其主要功能有：
要求其分辨率为8位，能实时显示温度值，具有上、下限报警功能（正常温度范围为30~180℃）。
要求：
完成软、硬件设计。
（4）恒温控制电路的设计
已知某温度测量系统的温度参数由传感器检测，经处理后，转换为0~5V标准信号，并通过ADC0809芯片进行模数转换后，存储到内存单元中。
现要求设计其恒温电路部分：
设计具有输入恒温值功能的键盘（恒温范围0~20℃），且当实际温度超过或低于设定的恒温值2℃时，红色LED发出信号，并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
实现的功能：
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的设计。
（6）声光报警器的设计
实现的功能：
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的设计。
（7）多路抢答器的设计
实现的功能：
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，能显示优先抢答的选手编号，同时配有语音提示电路；数码显示和语音提示可由主持人用清除按钮清除。
④设有启动和停止功能，并能显示启动状态。
要求：
完成硬件电路和软件的设计。
（8）倒计时数字秒表的设计
实现的功能：
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。
还要有启动和停止功能。
要求：
完成硬件电路和软件的设计。
（9）基本波形发生器的设计
实现的功能：
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输出的电流转换成电压形式。
要求：
完成硬件电路和软件的设计。
（10）基本直流数字电压表的设计
实现的功能：
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的设计。
2．主要的设计步骤
（1）明确设计任务
对设计任务进行具体分析，充分了解所要设计电路的功能及要求，明确应完成的任务。
（2）方案选择与论证
通过查阅资料对不同的设计方案进行比较论证，选择合适的设计方案，力争做到合理、可靠、经济、先进、便于实现。
绘制出整体框图。
（3）硬件电路设计
确定各功能模块的电路结构，选择芯片型号，绘制出完整的电路原理图。
（4）软件设计
根据已设计好的硬件电路及题目的功能要求，画出主要的程序框图及编写出必要的程序。
选择合适的语言编写程序，编写时尽量采用现有的子程序以提高程序设计速度。
（5）调试与修改：
在有条件的情况下，可以进行调试。
（6）撰写设计说明书
课程设计说明书应使用规定格式的用纸。
课程设计说明书应包括如下内容：
①设计题目
②课程设计的任务及主要技术指标（用模板打印，在学院网上自行下载）
③设计方案论证：
包括设计方案选择论证的基本过程，选定设计方案的框图。
④硬件电路设计过程：
包括各功能模块的电路结构，具体芯片的选择，电路的工作原理等。
⑤软件的设计：
画出主要的程序框图及编写出必要的程序，完成相应的功能。
⑥设计体会：
对设计作出评价，说明本设计特点和存在的问题，提出改进意见，心得体会。
⑧参考文献：
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，具体安排如下：
序号
设计内容
时间
1
布置课程设计的内容与要求、查阅相关资料进行可行性分析与研究
周一
2
根据给出的技术要求，确定总体设计方案，并进行硬件设计
周二
3
根据系统实现的功能要求，结合硬件系统进行相应的软件编程
周三
4
对设计的系统进行调试与修改，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、主要技术关键的分析、解决、方案比较
（1）数据采集系统的设计
（一）
16路模拟量输入信号的控制，可通过多路开关来实现；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）数据采集系统的设计
（二）
可直接选择一个分辨率为8位，具有16路模拟量输入通道的A/D转换器，通道号的选择可以通过微机来选择，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
注意热电偶的输出电压为0~2V，若所选的分辨率为8位的A/D转换器的输入电压范围不是0~2V，则应加入放大器环节，实时温度要经过标度变换、转换为BCD码后送去显示。
报警电路可采用声光报警，也可自行选择其他形式的报警电路。
（4）恒温控制电路的设计
该设计的温度检测部分不必设计，只需设计恒温控制部分电路。
关键问题是键盘的设计，比如可以设置部分数字键，再设置一个“增1键”和一个“减1键”来实现0~20℃恒温值的设定，报警部分直接通过软件比较程序即可实现，当温度高于设定温度时，可采用自然冷却，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）电子钟的设计
技术关键是：
数码管接口方法与动态扫描原理，时、分、秒计数单元的地址分配及BCD码的调整方法，按键的识别与消除抖动的方法。
（6）声光报警器的设计
技术关键是：
用定时器交替产生1kHz和500Hz信号的方法，用定时器交替实现100ms和200ms定时的方法。
（7）八路抢答器的设计
技术关键是：
外部中断源的扩展与中断源的识别，定时器工作方式的选择，中断服务子程序的编写。
（8）倒计时数字秒表的设计
技术关键是：
定时器、计数器初值的计算及设置方法。
（9）基本波形发生器的设计
技术关键是：
DAC0832的工作方式和输出方式的选择，各种输出波形的程序的编写。
（10）基本直流数字电压表的设计
技术关键是：
ADC0809的编程方法，标度变换和显示电路的设计与编程。
五、课程设计考核方式与标准
课程设计成绩由指导教师结合平时表现、设计的合理性、说明书的编写情况及简单答辩情况进行综合评定。
成绩按五级记分：
优秀、良好、中等、及格、不及格，同时附有指导教师的评语。
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
电路设计的正确与合理性
30分
设计说明书
30分
答辩
10分
总分
100分
备注：
成绩等级：
优秀（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、主要参考资料
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，2003
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．计算机控制技术与应用[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实验[M]．沈阳：
辽宁大学出版社，2006，5
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
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