目录
第一章设计任务与要求 (1)
1．1 设计任务 (1)
1．2 设计要求 (1)
第二章课程分析与设计 (2)
第三章绘制拓扑结构图 (3)
3.1 智能化小区的组网 (3)
3.2 综合布线设计情况 (3)
3.2.1 路由器之间的连接视图： (3)
3.2.2 路由器与交换机之间的连接视图： (4)
3.2.3 交换机与交换机之间的连接 (4)
第四章设计说明 (5)
4.1 小区网络设计原则 (5)
4.1.1 模块化 (5)
4.1.2 可靠性 (5)
4.1.3 高性能 (5)
4.1.4.技术先进性 (5)
4.1.5 可扩展性和可升级性 (5)
4.1.6 标准协议支持 (6)
4.1.7 符合国际标准 (6)
4.2 宽带接入方案 (6)
4.2.1 网络设计思路 (7)
4.2.2 选择网络设备 (8)
4.2.3 室(楼)内无线联网解决方案 (9)
4.3室外无线网络系统 (10)
4.4 网络设计其他问题简述 (11)
4.4.1 安全问题 (11)
4.4.2 组播问题 (12)
4.4.3 网络管理 (12)
4.5 IP地址分配 (13)
4.5.1 编址原则： (13)
4.5.2 地址分配应遵循如下原则： (13)
第五章显示最终的结果 (14)
第六章课程设计总结 (17)
参考文献 (18)
第一章设计任务与要求
1．1 设计任务：
通过为期两周的课程设计，进一步理解和掌握组建智能化小区局域网的过程及方案设计，为今后从事实际工作打下基础；熟练掌握子网划分及路由协议的配置，熟练掌握路由器和交换机的基本配置。
1．2 设计要求：
能根据实际问题绘制拓扑结构图，拓扑结构图可以是树形、星形、网状形、环状形及混合形结构之一；清晰的描述接口，进行路由器或交换机的代码配置实现，并且每个方案都需有以下几部分的内容：
1、需求特点描述；
2、设计原则；
3、解决方案设计，其中必须包含：
（1）设备选型；
（2）综合布线设计；
（3）拓扑图；
（4）IP地址规划；
（5）子网划分；
（6）路由协议的选择；
（7）路由器配置。
1．3组建小区局域网的总体要求：
运用自己对局域网组网技术的理解，设计小区组网方案，使得一个具有200个住户节点的智能化小区能够进行网络通讯，且将整个小区可划分为四个区域：1．网络中心区：以物业管理中心及监控中心为主的核心交换设备和服务器群；2．远程网络接入区：包括外部网络接入口的路由器设备和网络安全设备；
3．园区网络区：包括从网络中心到社区服务设施的骨干交换设备；
4．家庭网络区：包括从网络中心到楼宇中的骨干交换设备，并为各住户单元提供
网络接入端口，是整个小区网络系统的最基本单元。
第二章课程分析与设计
首先要仔细分析要求，设计一个合理又经济的拓扑网络系统，考虑该智能化小区局域网的所需，产品设备价格等一系列的因素，选用1841router作为配置的路由器，设计分布的子网区域有4个部分，所以选择4台路由器；并且选用了3台Cisco Catalyst 2950-24口的交换机作为接入层交换机；同时，为了使远程局域网可以实现访问小区局域网的功能，选择一个网云作为连接外围网络，并且需要使用Modem 拨号来实现网络连接；再选用若干PC机和服务器作为单位的核心层，次单位需要实现打印共享，还需要一些各种接口需要的连接线等等。
接入层负责连接终端设备，如PC机、打印机等，以提供对网络其它部分的访问，接入层的主要目的是提供一种将设备连接到网络并控制允许网络上哪些设备可以通信的方法；分布层先汇聚接入层交换机的发送的数据流，在将其传输到核心层，最后发送到目的地，分布层使用策略控制网络的通信流；核心层是网际网络的高速主干，核心层汇聚所有分布层的设备发送的流量，因此必须能够快速转发大量的数据。
为了提高交换网络的冗余性、可扩展性、易管理性及易维护性等，小区的内部局域网的部署是采用分层设计的。
建立一个小区局域网是一项大型网络工程，各子网区域需要根据自身的实际情况来制定网络设计原则，但网络建设过程在总体上，都需要其遵循以下几项网络设计原则：
1、实用性和经济性
2、先进性和成熟性
3、可靠性和稳定性
4、安全性和保密性
5、可扩展性和易维护性
以上的设计原则的基础上，再结合各自具体的需求，则就能构建出一个完善的网络系统了。
第三章绘制拓扑结构图
3.1 智能化小区的组网
本局域网是智能化小区的组网，使得一个具有200个以上住户节点的智能化小区能够进行网络通讯，且将整个小区可划分为四个区域的子网块，构成部分有：网络中心区、远程网络接入去、园区网络区、家庭网络区。
3.2 综合布线设计情况
路由器之间用带时钟的串口线连接，交换机与路由器、主机、打印机、IP电话和服务器等设备之间用直通线连接。
3.2.1 路由器之间的连接视图：
3.2.2 路由器与交换机之间的连接视图：
3.2.3 交换机与交换机之间的连接
第四章设计说明
4.1 小区网络设计原则
4.1.1 模块化
小区内部局域网建设，除住宅楼的接入数据点外，还存在连接视频点播服务器区域、资源共享区域等等，其功能的不同决定了不同的数据点对网络的要求和网络设计中考虑的因素不同。当某部分功能要求有所变化时，也只需要针对相应的功能模块进行重新设计和改造升级，对网络的其它组成模块和网络的主干没有任何影响。基于这些优势，小区内部局域网采用模块化的设计模式，目前主要考虑：核心交换模块、楼层接入模块、互联网访问模块等3大模块进行设计。
4.1.2 可靠性
网络系统应具有良好的安全性。为了保证小区内的业主使用安全，避免互相干扰，网络系统应支持多VLAN的划分，并能在VLAN之间进行第三层交换时进行有效的安全控制，以保证系统的安全性。此外，在接入网络的用户通过身份认证系统，防止用户账号、IP地址、MAC地址的盗用，保证用户身份的合法性。
4.1.3 高性能
在小区内部局域网中，不仅要求网络主干是高带宽的，作为一个网络的基础，接入层设备也应该达到高速（1Gbps）。也就是说，交换机的接入速率应该达到千兆才能满足未来的发展趋势。
4.1.4.技术先进性
随着IPv4的地址日趋耗尽，IPv6已经提升到议事日程上来。中国目前已经建立了世界上最大的IPv6试验网。为了保证设备投资的有效性，网络设备的建设必须支持IPv4/IPv6双协议栈，在未来的若干年内都保证技术的先进性。
4.1.5 可扩展性和可升级性
系统要有可扩展性和可升级性，随着业务的增长和应用水平的提高，网络中的数据和信息流将按指数增长，需要网络有很好的可扩展性，并能随着技术的发展不断升级。
4.1.6 标准协议支持
网络系统应支持标准协议IP，是一个开放型的网络，支持各种协议的互联。
4.1.7 符合国际标准
选用符合国际标准的系统和产品，可以保证系统具有较长的生命力和扩展能力，满足将来系统升级的要求。
因此小区网络规划采用如下策略：
(1)网络建设依据百兆/千兆光纤到桌面，千兆/万兆到楼层，万兆核心互联的大原则；
(2)考虑充分的网络平台可靠特性和冗余特性；
(3)网络协议的标准性和充分的可扩展特性；
(4)充分考虑局域网安全特性；
(5)充分考虑网络的高速和高运行效率；
(6)充分利用现有网络线路资源；
(7)统一的网络管理。
4.2 宽带接入方案
一个小区有十幢楼，一千用户，要求局域网内部能实现视频点播等高带宽网络服务，各用户能快速的连接Internet，并且该网络能便于将来升级。
图4.2.1
4.2.1 网络设计思路
(1)小区局域网采用双核心、二层扁平结构
在整网配置两台核心交换机作为整个网络的核心交换节点，避免了单点故障对整网的影响范围，从而提高了整个网络的安全性。
小区内部局域网信息点少，同时又具有信息点地址位置集中的特点，为此建议采用两层扁平化网络体系结构进行网络规划建设。所谓两层扁平化体系结构是相对业务标准的三层网络体系结构而言，去掉中间的汇聚层只保留核心层与接入层两个层次来进行网络体系构建。扁平化体系结构具有多、快、好、省的优点，“多”是指可以接入较多用户、提供多种业务的特点，“快”是指由于去掉了汇聚层从而网络建设与业务部署更快速，“好”是指网络层次简单明了，便于管理和维护，今后在网络规模扩大时直接把现有的核心层下移或者在两层体系中间插入汇聚层就可以实现网络的平滑扩容，同时由于网络层次的简单，网络稳定性增强，单点故障减少，能够提供一个稳定高效的局域网络，“省”是指去掉汇聚层之后网络投资得到明显减少，既能够满足用户业务需求，又减少了用户的投资。
(2)每栋住宅楼的接入层交换机采用千兆电口接入，可提供万兆上行的三层交换机在住宅楼接入交换机的选择上考虑采用能提供万兆上行口的千兆下行电接口三层交换机，主要是体现高带宽、高安全的优点：千兆三层到桌面一个最直接的优点就是带宽大。用户的接入不在只是百兆带宽，现在可以通过千兆直接接入网络，提供10倍与原来的带宽。有了高带宽，应用业务的开展将更为方便与灵活，数据、语音、视频等多种业务在新的高带宽网络中将得到充裕的带宽保证。千兆到桌面之后，同一个住宅楼内的用户之间可以实现千兆交换，充分发挥网络带宽高的优势，开展多种丰富的IP网络业务，包括数据业务、视频业务等，届时网络带宽问题得到彻底解决，用户业务的开展将不比再为网络带宽不足问题精打细算。网络整体安全性提高。通过三层到桌面的方式，整个网络中将不再有二层报文，二层攻击事件彻底杜绝，设备与设备之间的级连链路上将只有三层报文流通，极大提高了网络带宽的利用率与网络的安全性。高扩展性，在占用带宽较多的业务没有大规模应用时可以采用千兆上行连接核心交换机，在带宽需要扩展时添加万兆模块，形成万兆上行连接核心交换机，提供充足的冗余特性。
(3)局域网内部的服务器通过千兆网卡连接核心交换机
随着视频等大带宽占用的应用越来越多。视频点播等内部服务器需要通过千兆网卡直接连接核心交换机，性能可以得到充分发挥。
(4)结合园区建筑物及中心机房的位置，拓扑结构应采取星型和树型相结合。在楼宇之间尽量采用光纤（结合基础建设走地下管孔，避免架空缆），形成网络骨干线路，连接各楼的中心交换机及中心机房，在楼宇内根据具体情况（如楼层高度，楼内布线情况等）和设备端口密度，一般采用多模光纤作为楼宇内垂直布线，五类线到各户或者全部五类线到户的方案。
4.2.2 选择网络设备
核心层设备是新大楼网络的核心枢纽，应该选择高性能、高可靠、高扩展性的核心以太网交换机，本次方案推荐核心采用两台S7504E万兆以太网交换机进行双核心组网，两台设备之间既冗余备份又负载分担。两台S7504E上配置共配置了2个万兆口，用于两台核心之间级连，并预留了1个万兆口为备份或今后的扩容接口。此外还在两台S7504E上共配置了7个千兆光接口，用于连接住宅楼接入交换机，24个千兆电接口用于连接内部服务器以及出口路由器。在本方案中采用了双核心路由交换机S7504E承担了核心交换机的功能，而这两台核心交换机并不是简单的一主一备用的关系。由于住宅楼接入三层交换机采取负载均衡双接口分别接入到两台核心交换机上，所以两台核心交换机同时在承担整个网络的流量。同时，由于住宅楼接入的三层交换机通过双链路分别接入到两台核心交换机上，所以每台核心交换机在另一台设备故障时，可承担整个网络的流量。避免了单点故障对整网的影响范围，从而提高了整个网络的安全性。为了充分保障核心交换平台的高可靠特性，每一台S7504E都配置了双交换引擎和双主控单元以及双电源配置，规格指标达到电信级要求。
为了各住宅楼交换机能更好的满足大接入容量、高接入带宽的配置需求，在汇聚层全部选用了S5500-28C-SI多业务万兆交换机作为接入设备，交换容量高达128Gbps，转发能力高达95.2Mpps的高速引擎，在设备的高性能上保证配合在开展视频、语音等高带宽、低时延、大流量业务时，住宅楼接入交换机能无阻塞的实现用户间互访的线速转发，并通过双上行链路和核心交换机互联，保证应用的不间断，提高整网的高效性、稳定性、安全性。
住宅楼接入交换机是每栋住宅楼的交换中心，由于每栋住宅楼用户之间也存在
通过划分VLAN实现隔离与互访，而且第三层操作(数据转发、服务器访问等)也都会通过住宅楼接入交换机集中进行，所以住宅楼接入交换机除了具备三层功能之外，还必须具备先进的体系结构、大容量高密度端口线速交换、高可靠性设计、弹性堆叠扩展、精细化用户管理等特性。
结合各住宅楼信息点的分布情况，我采用以下产品，简单介绍如下：
采用S5500-28C-SI作为住宅楼接入三层交换机。H4C S5500SI系列交换机，具备丰富的业务特性，提供IPv6转发功能以及最多4个10GE扩展接口。内部交换容量高达128G bit/s，可以充分满足今后以及后续长期内楼层节点三层交换机的应用需求。
当楼层比较低，并且用户量较小，在楼内可以通过一台交换机与五类线的接入来满足用户要求。
当楼层比较高，并且用户量比较多，必须采用交换机级连的方式满足要求，与骨干连接的边缘交换机可以放置于楼层的底部，也可放置于楼层中部。
互联网访问是小区网络的重点，选择H4C MSR50-60多业务路由器产品作为出口转发设备。MSR（Multiple Services Router）多业务开放路由器具有先进的软件结构与硬件平台，能够在最小的投资范围内为内部网络提供一体化解决方案，为用户提供集成数据、安全、语音、视频以及各种上层应用业务的服务。另外值得一提的是MSR 50基于OAA（Open Application Architecture）理念设计。该平台提供了一套完整、标准的对外接口（API接口）。用户只需安装开发出的软件，便可以将上述业务与MSR 50无缝融合，为日渐细分的个性化需求提供完整的解决方案。MSR支持完善的下一代IP协议解决方案（IPv6），并可以提供高达200Mbps的处理能力，完全可以满足小区的要求。
4.2.3 室(楼)内无线联网解决方案
这种方案以星型拓扑为基础，以接入点AP为中心，所有的基站通信要通过AP接转，相当于以无线链路作为原有的基干网或其一部分，相应的在MAC帧中，同时有源地址、目的地址和接入点地址。通过各基站的响应信号，接入点AP能在内部建立一个像"路由表"那样的"桥连接表"，将各个基站和端口一一联系起来。当接转信号时，AP就通过查询"桥连接表"进行。这为典型的AP为中心独立建一个无线局域网。这种模式广泛使用在家庭，SOHO（小型办公场所）。目前有很多设备厂商
在这种方式上又给AP增加了广域网接入功能和打印服务器功能！使无线网络更具有进入家庭和小型办公市场的实际意义。这意味着一个多功能无线网络访问接入点（AP）就可以完成广域网接入，代理上网；打印服务器；无线HUB三大功能。
4.3室外无线网络系统
由于无线局域网络不需要铺设线缆，小区的住户可以通过多种接入设备，如PCMCIA网卡、CF卡、USB网卡来实现在家中或小区内任何地方进行无线上网。而接入层则通过AP和客户端进行无线链路并经有线连入小区中心。当然无线智能小区同样需要进行网络管理，小区中心可以通过正诚科技的AC&NMS(网管系统)进行统一的安全认证来实现网管、计费功能。
图 4.4.1
从整个方案构架来看，此方案不仅可以实现其他无线解决方案提供的灵活、移动、低成本、易安装等特点，为最终用户提供宽带无线接入方式。终端如笔记本、PC、PDA以无线方式接入到AP，多个AP通过小区骨干网接入一个或多个以太网供电交换机，然后在AC公共接入控制网关上汇集，AC再通过路由器与以太网交换机相连。
为了便于及时、有效地管理AP，可选用S4000网管系统。在AP设备的选用方面，可以选用室外型。如果要加强室内信号的覆盖，也可以选用室内型配合Cable
Modem使用。
用户接入控制可以结合小区原有的设备，如RADIUS服务器、DHCP服务器，也可结合小区原有的计费系统生成统一的账单，避免资源浪费。
4.4 网络设计其他问题简述
4.4.1 安全问题
由于小区网络是提供公共接入服务的运营管理平台，所以在为用户提供了高速接入的同时，用户数据通信的安全性将是一个需要迫切解决的问题。由于传统以太网技术本身的一些弱点，如：广播、SPT等，对整个网的服务可靠性造成威胁。同时如果不采取措施，以太网内的用户，将面临本地黑客从网络第二层次的直接窃听甚至攻击。
对于以上问题，传统以太网络采用虚拟网络技术从用户端口到网络出口建立专用逻辑通路。但由于一般网络将承载数以百计的用户，网络管理员通过静态设置，管理同样数量的虚拟网和路由，其繁杂度和不灵活性可想而知。与此同时还要考虑此种设置方案下，网络设备的承载能力。
假如一台边缘交换机提供24个以太网接口，要做到完全软件隔离，就需要软件设置24个VLAN，这24个VLAN需要通过边缘交换机的上联端口的802.1Q技术连接到中心交换机，然后经过三层转发实现设备互通。如果一台中心交换机连接20个边缘交换机，就需要提供480个VLAN的路由。从目前的交换机处理能力来看，还远远达不到这种需求；更何况随着网络规模的扩大，每台中心交换机的下联设备回大幅度增加。
另外，对于大数目VLAN的引入，势必增加网络操作、管理、维护的难度。从长远眼光来看，对于边缘交换机应该是越简单越好。减轻网络管理、配置负担。对于一个完整的社区网络来说，不仅仅要考虑到内部用户在社区内数据通信的安全性，同时也要考虑到内部用户在社区外访问社区内网络的数据通信的安全性，所以对于一个移动用户通过公网来访问社区网络的安全性问题，一般通过虚拟私有网络（VPN）来实现，即通过PPTP或L2TP在公网与社区网络之间建立一条VPN隧道，在该隧道中的通过IPSec进行数据加密的封装以保证数据通信的安全性。传统的用户在实现内网安全时，往往采用划分VLAN、IP地址和MAC地址的绑定等等。但针对成千上万的小区用户来说是非常不现实的，因为大量的VLAN会严重消耗交换机
的资源，常常会因为交换机过载而丢包。由于小区用户数量多，组成复杂，如果运营商试图通过绑定IP和PCMAC得方式来保证内网的安全，势必花费大量的人力物力，并且会增加运营成本，因为绑定IP和PC MAC须增加交换机三层路由模块。
面对越来越猖獗的网络攻击，作为基础安全保障的防火墙重要性凸显出来。Internet上的现成的攻击工具越来越多，而且可以通过Internet广泛传播，由此导致Internet上的攻击行为也越来越多，而且越来越复杂，防火墙必须可以有效的阻挡来自Internet的各种攻击行为，H4C SecPath F1000-S通过将强大安全抵御功能、专业VPN服务和智能网络特性无缝集成在一个硬件平台上，不但能为用户提供广泛和深入的安全防护和安全连接功能，同时可以降低与安全相关的总体拥有成本以及部署的复杂程度，是网络安全解决方案的理想选择。H4C SecPath系列防火墙采用专用嵌入式硬件以及系统。
4.4.2 组播问题
网络拓扑结构对组播Multicast的支持分两个层次：路由网络和二层交换网络。路由网络需支持DVMRP、MOSPF或PIM。对于二层交换式网络，主要是通过标准协议IGMPSnooping来实现。
4.4.3 网络管理
对于一个完整的社区网络而言，由于存在着大量的网络设备，所以为了保障整个网络正常运作，就需要使用网管软件来对整个网络的运作进行监控。网络安全的正常运行、网络资源的合理使用，认证和计费都离不开完善的网管系统。网管系统通过SNMP、RMON等网络管理协议，对网络中的网络设备进行远程的监控，通过探测每台网络设备的工作状态，来保证整个网络的可靠性，一旦网络设备出现问题，则网管系统就会及时准确的发现问题所在，并发出警告信息。网管的另一重要的任务是记录网络的运行状态，这将为日后网络资源的合理调配提供准确的数据，另外通过监测网络中的数据流量，可计算出各网络使用单位对网络运行所应承担的费用。
网管系统是由安装在网络设备中的网络管理模块和网络管理工作站组成。位于设备中的网管模块负责收集设备本身运行状态的各项指标和参数，然后将其发送到指定网管工作站上。网管工作站负责接收这些信息，然后对其进行分析和整理，做
出必要的反应。
根据本网络对网络的安全控制要求，网络管理系统要求能够对整个网络进行网络的划分和管理以及交换机配制管理，以保证网络用户在各自的职权范围内进行操作，避免对其它用户造成干扰和侵犯。因此建议使用4COM公司的NetworkSupervisor 作为网管软件，提供上述的各种功能。
4.5 IP地址分配
4.5.1 编址原则：
(1)局域网和广域网统一规划，保证网络有效连通和管理；
(2)全网采用NAT地址转换，内网采用自编地址，可由VBN Server 动态分配，也可用户自己按规划静态分配。总之不占Internet地址资源。
(4)对于有Internet 访问需求的用户，我们可集中采用VBN Server 的网络地址转换功能来实现。
4.5.2 地址分配应遵循如下原则：
(1)简单性：地址的分配应该简单，避免在小区内采用复杂的掩码方式。
(2)连续性：为同一个楼内区域分配连续的网络地址，便于管理，易于维护。
(4)可扩充性：为整个小区或楼内区域分配的网络地址应该具有一定的容量，便于主机数量增加时仍然能够保持地址的连续性。
(4)灵活性：地址分配不应该基于某个网络路由策略的优化方案，应该便于多数路由策略在该地址分配方案上实现优化。
(5)可管理性：地址的分配应该有层次，某个局部的变动不要影响上层、全局。
(6)安全性：小区内应按工作内容划分成不同网段即子网以便进行管理。
地址规划方案
按照小区现有用户一千户左右的规模，结合以上分配原则，可以为用户提供动态分配或静态分配的原则。这只要取决于用户的计费和IP地址统一规划方案而定。
第五章显示最终的结果
检查网络中心区的PC机4是否成功获取IP地址（任意选择一个终端设备），如图：
同一个部门之间通信，实现vlan
不同部门之间不能通信，实现vlan
、
实现单臂配置，不同vlan之间通信
通过动态路由配置实现不同pc间通信
相同部门之间通信
生活区和园区能上网
管理区不能上网
第六章课程设计总结
经过两个星期不断地查阅资料，尽管这门课对我们来说有些困难，但经过我们小组人员的资料综合，最终还是顺利完成该课程设计。
通过该课程设计，掌握了路由的基本过程及其各阶段的基本原理，熟悉了拓扑图，了解了路由器与交换机及其相关的原理应用，对课本上的知识有了更深的理解。课本上的知识是机械的，表面的，通过实践，和同学一起探讨问题，才对实验原理有更深的理解。知道和理解了该命令在计算机中是怎样执行的，对该理论在实践中的应用有深刻的理解。也要谢谢老师，一直帮助我们改进实验，使我对网络方面有了系统的概念。
当然，短短的两周的实践并不能将这门课学得好，通过实践，发现了自己很多的不足，特别是耐心。在遇到不懂的地方要主动向老师学问，跟同学讨论，直到问题得以解决。
参考文献
[1] 童师白，华成英.模拟电子技术基础，第三版. 北京:高等教育版社，2001
[2] 阎石，数字电子技术基础，第四版，北京：高等教育版社，1998
[3] 杨卫华，现场总线网络，北京：高等教育出版社，2004
[4] 程鹏，自动控制原理，第二版，北京：高等教育出版社，2010
检测技术课程设计 一、课程设计的目的 综合应用已修课程所学知识，完成被测信号的提取、转换、处理的一次综合性设计实践。它的作用如下： 获得工程师基本训练，培养学生综合运用所学理论和技术知识，解决工程实际问题的能力。 （1）提高学生查阅科技文献资料能力。 （2）开发学生的主观能动性与创造性。 （3）加深学生对课程内容的理解，拓展所学知识面。 （4）使学生初步建立正确的设计思想。掌握系统的设计方法和设计步骤。 二、课程设计时间 检测技术课程设计为1周。 三、课程设计的任务 以任务书的形式给出。 任务书的主要内容有： （1）给予的对象； （2）设计题目； （3）设计要求； （4）撰写的设计报告要求； （5）时间安排。 设计报告内容包括：目录，设计题目，前言，设计方案与设计工艺流程，各部分设计原理，设计计算及说明，器件、仪器设备的选择，设计图纸，参考文献，附录。设计图用专用计算机软件绘制，打印。 四、课程设计报告的一般格式 课程设计报告包括封面、目录、绪论、主体部分、结尾部分。 1、绪论 主要说明设计的目的、设计的任务和要求等。 2、主体部分 （1）总体设计方案的设计
（2）软硬件电路的设计 （3）设计结果（实验数据等） （4）参考文献 2、结束语 阐述本次设计的收获与体会，课题进一步完善的建议与意见。致谢等。如有附录可放在结尾处。
设计题目一电机自动监控系统设计 一、电机控制系统描述 电机作为一种拖动动力设备，在机床加工、运输、电力等领域有着广泛的应用。为了保证电机系统的正常运行，需要通过检测控制装置对它进行监控。重点监控的参数是电机 A、B、C三相线圈的温度、电机轴的径向振动振幅、电机轴的转速。 二、控制要求 上图为电机供电主电路。三相电经过空气开关KQ、交流接触器Z、热继电器PT，加到电机上，当接触器常开触点接通时，电机得电，运转。可以通过控制接触器线圈的方式控制接触器主常开触点的通断。正常接触器线圈得电，接触器主常开触点接通，异常接触器线圈断电，接触器主常开触点断开。 常规电机控制电路如图。 START STOP
物联网时代下的《仪器仪表课程设计》教学改革实 践 仪器仪表课程设计是高校自动化、电气、测控及相关专业的一门重要课程，它集技术性、工程性和实践性于一体，是一门涉及检测技术、单片机原理、电子技术、自动控制、计算机通信等多门学科的现代综合课程。通过仪器仪表课程设计的实践，学生可以了解电子及微机工程项目的开发过程，还可以掌握智能仪器仪表系统的设计和调试方法，并具有运用基础知识解决问题的能力和素质。 2021年2月教育部发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》，吹响了新时代本科教育改革发展的进军号。该通知明确指出，新工科项目的开展與实施应当围绕工程教育改革的新理念、新结构、新模式、新质量和新体系进行，而不是简单地围绕传统工科教育专业融合或专业调整。 与此同时，随着互联网和通信技术的发展，将设备融入互联网成为互联网的另一扩展方向——物联网。最初的物联网的概念是由美国提出来的，把所有的物品通过物联网域名相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪等等的一种网络概念。物联网的官方定义是：是基于互联网之上，使不可交流的物体与物体之间进行交流，而产生的过程，称之为物联网（Internet of Things）。在过去的十年中，我们见证了各种设备通过网络连接在一起，各种传感器，温度计，交通、流速传感器以及数据传输。 借助新工科建设和物联网快速发展的契机，我校结合近几年在仪器仪表课程设计指导过程中遇到的一些问题，并结合智能仪器仪表技术、物联网技术飞速发展的特点[5，6]，对该课程进行了改革实践。从教学内容，教学方法，教学模式三方面实施了该课程的教学改革，引导学生培养创新性的工程实践能力、探索学生创新创造潜能，以适
摘要 本系统以AT89C52为核心器件，设计一种函数信号发生器，AT89C52是一个低电压高性能CMOS 8位单片机，片含8k bytes的课反复擦写的Flash只读存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM）。本系统大致可分为四个模块，单片机控制模块（AT89C52），波形输出模块（DAC0832、UA741），显示模块（数码管、电阻），按键模块。可以输出三角波、正向锯齿波、负向锯齿波和方波，波形清晰，系统采用按键输入，利用数码管显示电路输出数字显示的方案，其中：0为方波、1为正向锯齿波、2为负向锯齿波、3 为三角波。 目录
第一章设计容及要求 (2) 第二章需求分析与设计思路 (2) 第三章总体方案设计 (3) 3.1硬件设计 (3) 3.1.1 硬件设计系统总体框图 (3) 3.1.2单片机控制系统电路 (3) 3.1.3波形输出模块电路 (3) 3.1.4显示模块 (3) 3.1.5按键模块 (3) 3.2软件设计 (4) 第四章详细设计 (4) 4.1硬件电路原理图 (4) 4.2元件清单并说明元件选择及参数选择的依据 (5) 4.3仿真运行结果 (6) 4.4 单片机片资源分配图 (7) 4.5 软件流程图 (8) 4.6程序清单及注释 (8) 第五章使用说明 (9) 5.1性能和功能介绍 (9) 5.2各操作开关、按钮、指示灯、显示器等的作用介绍 (9) 5.3使用操作步骤 (9) 5.4故障处理 (9) 第六章设计体会 (9) 第七章参考文献 (10) 附录 (10) 第一章设计的容及要求
运用所学单片机、模拟和数字电路、以及测控系统原理与设计等方面的知识，设计出一台以AT89C52为核心的函数发生器，能分别产生三角波、正向锯齿波、负向锯齿波和方波，完成输出信号的产生、显示及键盘接口电路等部分的软、硬件设计，要求采用DAC0832 实现D/A转换，利用按键（自行定义）进行输出波形选择，同时将当前输出波形代号显示在LED上：0为方波、1为正向锯齿波、2为负向锯齿波、3 为三角波。 要求： 1、设计接口电路，将这些外设构成一个简单的单片机应用系统。 2、函数发生器要求如下： 1）1位数码显示 2）输出信号：0~5V。 3）按键切换输出波形。 第二章需求分析与设计思路 本次设计要求设计一台以AT89C52为核心函数信号发生器，由单片机完成人机界面、系统控制、信号的采集分析以及信号的处理和转换，系统采用按键输入，利用数码管显示电路输出数字显示的方案。故将设计分解为四个模块，单片机控制模块（AT89C52），数模转换放大（DAC0832、UA741），显示模块（数码管、电阻），按键模块。波形的产生是通过AT89C52 执行某一波形发生程序，向D/A转换器的输入端按一定的规律发生数据，从而在D/A转换电路的输出端得到相应的电压波形。在AT89C52的P1口接4个按扭,通过软件编程来选择各种波形、幅值电压和频率，另有P1.4口管脚接七段数码管芯片，以驱动数码管显示电压幅值和频率，每种波形对应一个按钮。其中单片机控制电路主要是形成扫描码，键值识别、键处理、参数设置；形成显示段码；产生定时中断；形成波形的数字编码，并输出到D/A接口电路和显示驱动电路。显示电路则驱动1位七段数码管显示，扫描按钮。波形转换电路将波形样值的编码转换成模拟值，完成单极性的波形输出。单片机向0832发送数字编码，产生不同的输出。先利用采样定理对各波形进行抽样，然后把各采样值进行编码，的到的数字量存入各个波形表，执行程序时通过查表方法依次取出，经过D/A转换后输出就可以得到波形。利用按键进行输出波形选择，同时将当前输出波形代号显示在LED上：0为方波、1为正向锯齿波、2为负向锯齿波、3 为三角波。 第三章总体方案设计
《现代检测技术》实验指导书 李学聪冯燕编 广东工业大学自动化学院 二０一四年二月
实验一 热电偶测温及校验 一、 实验目的 1.了解热电偶的结构及测温工作原理； 2.掌握热电偶校验的基本方法； 3.学习如何定期检验热电偶误差，判断是否及格。 二、 实验内容和要求 观察热电偶，了解温控电加热器工作原理; 通过对K 型热电偶的测温和校验，了解热电偶的结构及测温工作原理；掌握热电偶的校验的基本方法；学习如何定期检验热电偶误差，判断是否合格。 三、 实验主要仪器设备和材料 1. CSY2001B 型传感器系统综合实验台(下称主机) 1台 2. 温度传感器实验模块 1块 3. 热电偶 镍铬 ― 镍硅热电偶(K，作被校热电偶) 1支 镍铬 ― 锰白铜热电偶(E，作控温及标准热电偶) 1支 4. 2 1 3位数字万用表 1只 四、 实验方法、步骤及结果测试 1.观察热电偶，了解温控电加热器工作原理。 ①拿起热电偶并握紧黑柄，然后旋开热电偶的金属保护套，缓慢抽出，观察热电偶的外形。观察完后，将其旋紧并注意不可以让热电偶和金属保护套接触。 ②温控器：作为热源的温度指示、控制、定温之用。温度调节方式为时间比 例式，绿灯亮时表示继电器吸合电炉加热，红灯亮时加热炉断电。 2.仪器连线（如图1所示） ① 首先将综合实验台的电源开关置“关”， 然后将电源插头（实验桌前面）和加热炉电源插座插入综合实验台面板上的“220V 加热电源出”处； ② 将热电偶工作端插进温度传感器实验模块上的加热炉炉膛内， E 和K 分度热电偶的冷端按极性（注意区分“+”和“—”）分别接在“温控”和“测试”端。 3.开启电源 将综合实验台和加热炉的电源开关打“开”。 4.设定温度和测量数据将功能开关置“设定”，调节旋钮设定温度为50℃， 然后将开关拨至“测量”位置；当炉温达到设定值时， 等待3―5分钟炉温恒定后，分别测量“温控”和“测试”的电压（开关保持在“温控”状态），交互测量四次，把输出的热电势记录于表2中。 5. 继续将炉温提高到70℃、90℃、110℃、130℃和150℃，将热电偶输出的热电势记录于表2。
电 子 设 计 实 验 报 告 电子科技大学 设计题目：电子称姓名：
学生姓名 任务与要求 一、任务 使用电阻应变片称重传感器，实现电子秤。用砝码作称重比对。 二、要求 准确、稳定称重； 称重传感器的非线性校正，提高称重精度； 实现“去皮”、计价功能； 具备“休眠”与“唤醒”功能，以降低功耗。
电子秤 第一节绪论 摘要：随着科技的进步，在日常生活以及工业运用上，对电子秤的要求越来越高。常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代，使得传统的电子测量仪器在远离、功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化，并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统，使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。影响其精度的因素主要有:机械结构、传感器和数显仪表。在机械结构方面,因材料结构强度和刚度的限制,会使力的传递出现误差,而传感器输出特性存在非线性,加上信号放大、模数转换等环节存在的非线性,使得整个系统的非线性误差变得不容忽视。因此,在高精度的称重场合,迫切需要电子秤能自动校正系统的非线性。此外,为了保证准确、稳定地显示,要求所采用的ADC具有足够的转换位数,而采用高精度的ADC,自然增加了系统的成本。基于电子秤的现状,本文提出了一种简单实用并且精度高的智能电子秤设计方案。通过运用很好的集成电路,使测量精度得到了大大提高,由于采用数字滤波技术,使稳态测量的稳定性和动态测量的跟随性都相当好。并取得了令人满意的效果。 关键词：压力传感器，AD620N放大电路，ADC模数转换，STM32单片机，OLED 显示屏，矩阵键盘，电子秤。 1.1引言 本课程设计的电子秤以单片机为主要部件，利用全桥测量原理，通过对电路输出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型，将电压量纲（V）改为重量纲（g）即成为一台原始电子秤。其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，本设计采用全桥测量电路，是系统产生的误差更小。输出的数据更精确。而AD620N放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，以满足A/D 转换器对输入信号电平的要求。A/D转换的作用是把模拟信号转变成数字信号，进行模拟量转数字量转换，然后把数字信号输送到显示电路中去，最后由OLED
湖南科技大学测控技术与仪器专业专业综合实验报告 姓名 学号 成绩 湖南科技大学机电工程学院 二0—三年 ^一月 ^一日目录 一、液压泵站综合控制实验 3 （一）实验目的 3 （二）实验内容 3 二、液压实验台PLC控制实验 4 （一）实验目的 4 （二）实验内容 4 —振动测试与故障诊断综合实验（ 一） 一）实验目的 5 二）实验内容 5 四．振动测试与故障诊断综合实验（二）（一）实验目的 6 （二）实验内容 6 五．基于虚拟仪器的自动控制原理综合实验（一）实验目的7 （二）实验内容7 六．基于虚拟仪器的传感器综合实验8 （一）实验目的8 （二）实验内容8 七．地震仪器综合设计9 （一）实验目的9 （二）实验内容9 八．电法仪器综合设计10 （一）实验目的10 （二）实验内容10 九、实验心得11 一、液压泵站综合控制实验 （一）实验目的 了解液压控制的装置，熟悉PLC编程，并且了解 置的原理并且用于实践生活中去。（二）实验内容 此实验是液压的测量实验用PLC处理器控制来实现，液压PLC综合控制实验室是我公 司根据高校机电一体化对气、电、液控制的教学大纲要求，在我公司专利产品YY-18透明 液压传动演示系统的基础上，综合了我公司气动PLC与液压PLC控制实验设备的优点，采 用了开放型综合实验台结构，广泛征求专家教授与老师的意见，经不断创新改进研制而成的。是目前集气动控制技术、液压传动控制技术以及PLC可编程序控制器控制技术于一体 的理想的综合性实验设备。实验时，它们可以相互辅成，交叉控制。可以让学生直观、感性地对比、了解气、电、液各自具有的特点、特色、及优缺点等。 信号采集电路原理设计： （1）前置放大电路要求有阻抗匹配设计（前置放大器采用集成运放OP07、 采用电压负反馈设计、增益为10、50 两档手动设计） （2）主放大器采用级联组合程控放大、增益动态范围为10 至1500 倍之内。 （增益程档位要求有30 至40 梯度之内，具体每档增益值不做具体要求但要求梯度 增益呈线性） （3）主放大器末端输出值（Up-p）设计为5v，如有溢出则在设计说明中明。 PLC控制在工业领域的发展。理解液压装
智能家居控制系统-课程设计报告
XXXXXXXXXXXXXX 嵌入式系统原理及应用实践 —智能家居控制系统（无操作系统） 学生姓名XXX 学号XXXXXXXXXX 所在学院XXXXXXXXXXX 专业名称XXXXXXXXXXX 班级XXXXXXXXXXXXXXXXX 指导教师XXXXXXXXXXXX 成绩 XXXXXXXXXXXXX 二○XX年XX月
综合实训任务书
目录 前言 (1) 1 硬件设计 (1) 1.1 ADC转换 (3) 1.2 SSI控制数码管显示 (4) 1.3 按键和LED模块 (6) 1.4 PWM驱动蜂鸣器 (7) 2 软件设计 (8) 2.1 ADC模块 (8) 2.1.1 ADC模块原理描述 (8) 2.1.2 ADC模块程序设计流程图 (9) 2.2 SSI 模块 (9) 2.2.1 SSI模块原理描述 (10) 2.2.2 SSI模块程序设计流程图 (11) 2.3 定时器模块 (11) 2.3.1 定时器模块原理描述 (11) 2.3.2 定时器模块流程图 (12) 2.4 DS18B20模块 (12) 2.4.1 DS18B20模块原理描述 (13) 2.4.2 DS18B20模块程序设计流程图 (13) 2.5 按键模块 (14) 2.5.1 按键模块原理描述 (14) 2.5.2 按键模块程序设计流程图 (14) 2.6 PWM模块 (15)
2.6.1 PWM模块原理描述 (15) 2.6.2 PWM模块程序设计流程图 (16) 2.6 主函数模块 (16) 2.6.1 主函数模块原理描述 (16) 2.6.2........................... 主函数模块程序设计流程图16 3．验证结果.. (17) 操作步骤和结果描述 (17) 总结 (18)
现代检测技术 学院： 专业： 姓名： 学号： 指导教师： 2014年12月30日
一现代检测技术的技术特点和系统的构成 1、现代检测技术特点 （1）测量过程软件控制 智能检测系统可以是新建自稳零放大，自动极性判断，自动量程切换，自动报警，过载保护，非线性补偿，多功能测试和自动巡回检测。由于有了计算机，上述过程可采用软件控制。测量过程的软件控制可以简化系统的硬件结构，缩小体积，降低功耗，提高检测系统的可靠性和自动化程度。 （2）智能化数据处理 智能化数据处理是智能检测系统最突出的特点。计算机可以方便、快捷地实现各种算法。因此，智能检测系统可用软件对测量结果进行及时、在线处理，提高测量精度。另一方面，智能检测系统可以对测量结果再加工，获得并提高更多更可靠的高质量信息。 智能检测系统中的计算机可以方便地用软件实现线性化处理、算术平均值处理、数据融合计算、快速的傅里叶变换（FFT）、相关分析等各种信息处理功能。（3）高度的灵活性 智能检测系统已以软件工作为核心，生产、修改、复制都比较容易，功能和性能指标更加方便。而传统的硬件检测系统，生产工艺复杂，参数分散性较大，每次更改都涉及到元器件和仪器结构的改变。 （4）实现多参数检测与信息融合 智能检测系统设备多个测量通道，可以有计算对多路测量通进行检测。在进行多参数检测的基础上，依据各路信息的相关特性，可以实现智能检测系统的多传感器信息融合，从而提高检测系统的准确性、可靠性和容错性。 （5）测量速度快 高速测量时智能检测系统追求的目标之一。所谓高速检测，是指从检测开始，经过信号放大、整流滤波、非线性补偿、A/D转换、数据处理和结果输出的全过程所需要的时间。目前，高速A/D转换的采样速度在2000MHz以上，32位PC机的时钟频率也在500MHz以上。随着电子技术的迅猛发展，高速显示、高速打印、高速绘图设备也日臻完善。这些都为智能检测系统的快速检测提供了条件。（6）智能化功能强 以计算机为信息处理核心的智能检测系统具有较强的智能功能，可以满足各类用户的需要。典型的智能功能有： 1）测量选择功能 智能检测系统能够实现量程转换、信号通道和采样方式的自动选择，使系统具有对被测量对象的最优化跟踪检测能力。 2）故障诊断功能 智能检测系统结构复杂，功能较多，系统本身的故障诊断尤为重要，系统可以根据检测通道的特性和计算机本身的自诊断能力，检查个单元故障，显示故障部位，故障原因和应采取的故障排除方法。 3）其他智能功能 智能检测系统还可以具备人机对话、自校准、打印、绘图、通信、专家知识查询和控制输出等智能功能。 2、系统的构成
《测试技术基础课程设计》 题目高度计的设计 时间 班级 姓名 学号 指导教师 2016年6月17日
前言 随着科学技术的迅猛发展，非物理量的测试与控制技术，已越来越广泛地应用于航天、航空、交通运输、冶金、机械制造、石化、轻工、技术监督与测试等技术领域，而且也正逐步引入人们的日常生活中去。传感器技术是实现测试与自动控制的重要环节。在测试系统中，被作为一次仪表定位，其主要特征是能准确传递和检测出某一形态的信息，并将其转换成另一形态的信息。 传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受（或响应）与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置。其中电阻应变式传感器是被广泛用于电子秤和各种新型机构的测力装置，其精度和范围度是根据需要来选定的。因此，应根据测量对象的要求，恰当地选择精度和范围度是至关重要的。但无论何种条件、场合使用的传感器，均要求其性能稳定，数据可靠，经久耐用。 本次课程设计的是压力传感器中的高度计。微型硅压阻式传感器、单片机、A/D转换、精密参考电压、显示驱动模块、串口通信模块、电源模块等几部分组成了它的硬件结构。高度计的软件结构由初始化子程序，采样数据处理，A/D转换子程序，压力补偿子程序，数据处理子程序，高度计算子程序，通信子程序，显示子程序等部分组成。 2 / 12 高度计根据压阻式压力传感器原理，因为所测压力大小P与传感器输出电压U有函数关系，可以由电压U计算出压力P。由于传感器的零位和灵敏度会随温度漂移，所以还需要修正，根据一定温度修正后压力P与电压U的关系式，可以由所测电压U计算出实际压力P。
目录 1、课程设计目的和要求----------------------------------------------------4 2、课程设计任务----------------------------------------------------------5 3、系统的设计------------------------------------------------------------6 3.1、气压高度计设计的理论基础---------------------------------------------6 3.2、高度计的硬件设计-----------------------------------------------------6 3.2.1 、单片机 ---------------------------------------------------------7 3.2.2、压阻式传感器-----------------------------------------------------7 3.2.3、 ADC芯片---------------------------------------------------------7 3.2.4、显示通信电路----------------------------------------------------7 3.2.5、电源与抗干扰设计------------------------------------------------7 3.3、高度计的软件设计----------------------------------------------------8 4、误差分析---------------------------------------------------------------10 5 、体会------------------------------------------------------------------11 参考资料-----------------------------------------------------------------12
《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
绪论 ?教学要求 1．掌握检测等基本概念。 2．了解工业检测技术涉及的内容。 3．掌握自动检测系统的组成。 4．明确本课程的任务。 5．了解检测技术的发展趋势。 ?教学手段多媒体课件，实物演示 ?教学课时1学时 ?教学内容 一．检测（Detection）的定义（联系具体、日常生活的例子，如举“操冲秤象”的例子过程来说明检测的定义） 检测是利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置，将生产、科研、生活等各方面的有关信息通过检查与测量的方法赋予定性或定量结果的过程。能够自动地完成整个检测处理过程的技术称为自动检测与转换技术。 二．检测技术在国民经济中的地位和作用 举例说明：检测技术是现代化领域中很有发展前途的技术，它在国民经济中起着极 其重要的作用。 三．工业检测技术的内容（了解） 四．自动检测系统的组成（掌握） 1. 系统框图(0-1) 2. 传感器（Transducer）及定义 3. 显示器 4. 数据处理装置 5. 执行机构 6. 自动检测系统举例(0-2) 五．检测技术的发展趋势（举例介绍）
当前，检测技术的发展主要表现在以下几个方面： 1.不断提高检测系统的测量精度、量程范围、延长使用寿命、提高可靠性 2.应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域 3.发展集成化、功能化的传感器 4.采用计算机技术，使检测技术智能化 5.发展网络化传感器及检测系统 六．本课程的任务和学习方法 本课程的任务是：在阐明测量基本原理的基础上，逐一分析各种传感器是如何将非电量转换为电量的，并介绍相应的测量转换电路、信号处理电路及各种传感器在工业中的应用。 本课程的学习方法是：要理论联系实际，要举一反三（演示光电开关，提问和讨论可以哪有几种用途，启发！），富于联想，善于借鉴，关心和观察周围的各种机械、电气等设备，重视实验和实训，这样才能学得活、学得好，才有利于提高今后解决实际问题的能力。 留一个问题给学生回去思考：举出课堂上演示过的光电开关共有哪几种用途，第二次上课时，回答得越多越好。
仪器仪表管理 1.题目要求 Ⅰ.【要求】 系统功能的基本要求： （1）新的仪器仪表信息的录入； （2）在借出、归还、维修时对仪器仪表信息的修改； （3）对报废仪器仪表信息的删除； （4）按照一定的条件查询符合条件的仪器仪表信息；查询功能至少应该包括仪器仪表基本信息（如仪器仪表名字、仪器仪表编等）的查询、按时间点（借入时间、借出时间、归还时间）查询等 （5）对查询结果的输出。 【提示】 数据结构采用结构体。仪器仪表信息包括仪器仪表名、仪器仪表编号、购买时间、借入时间、借出时间、归还时间、维修时间、状态信息（0代表可借出，1代表已借出，2代表正在维修）等。 Ⅱ.需求分析 根据题目要求，需要把仪器仪表信息的的数据存储在文件里，所以需要提供文件的输入输出等操作；在程序中要提供修改，删除，查找等操作；另外还应该提供键盘式选择菜单实现功能选择。 2.功能实现设计 2.1总体设计 系统功能模块图 2.2详细设计 1.主函数
主函数一般设计得比较简洁，只提供输入输出和功能处理的函数调用。其各功能模块用菜单方式选择。本题将main（）函数体内的界面选择部分语句单独抽取出来作为一独立函数，目的在于系统执行完每部分功能模块后能够方便返回到系统界面。 【程序】 main() {menu(); } 菜单部分设计如下： 【流程图】 N 【程序】 main() { menu(); } void menu() { int w,n; do { system("cls"); printf("\t\t WELCOME TO THE EQUIPMENT MANAGEMENT SYSTEM\n\n\n"); printf("\n\n\t\t====================******====================\ n\n\n"); printf("\t\t\t1:Add message of new equipmen\n\n"); printf("\t\t\t2:Load the message of all equipment\n\n"); printf("\t\t\t3:Correct the message of equipment\n\n"); printf("\t\t\t4:Ddlete the message of broken equipment\n\n"); printf("\t\t\t5:Search the message of equipment\n\n"); printf("\t\t\t6:Search of all the equipment\n\n"); printf("\t\t\t7:Exit\n");
课程设计 课程名称：测控电路 题目名称：PT100温度变送器设计学生学院：物信学院 专业班级：测控技术与仪器 班号：B13072021 学生组员：YU 指导老师：范志顺 2015-12-2
课程设计报告 一、实验要求：1.说明温度变送器的参数范围0~400度，经电压放大后为0.5-2.5V，经V/I转换成4~20mA输出的电流源。 二、实验原理： 1.同相放大及差分放大部分 2.电流源电路：
V/I 转换电路 对同相放大器有： 对差分放大器有： 三、实验准备： 参考文献：
PT100温度变送器：P t100温度变送器用于Pt100铂电阻信号需要 远距离传送、现场有较强干扰源存在或信号需要接入DCS系统时使用。SWP-TR-08铂电阻温度变送器采用独特的双层电路板结构，下层是信号调理电路，上层电路可定义传感器类 型和测量范围。 产品特点：1、线性化输出两线制4-20mA标准电流信号，模块化结构 2、热电阻温度变送器为引进英国温度计变送器散件组装，保持电路、制造工艺、结构和性能与原装温度变送器不变。 3、变送器有电源极性反接保护电路，当输出接线接反时对线路起保护作用(此时回路电流为零);传感器的不正确接线无论是高限或低限都将导致变送器输出饱和;产品具有 RFI/EMI保护，有利于提高了测量的稳定性。 4、SWP-TR全部采用进口电子元件，性能可靠，低温度漂移。 5、SWP-TR温度变送器量程用户不能自由修改，由生产商出厂时确认生产。 6、热电阻温度变送器电磁兼容性符合欧洲电工委员会(EC)的BS EN 50081-1和BS EN 50082-1标准。 7、热电阻变送器的接线通过壳体顶部的螺丝端子完成。为符合CE认证，信号输入接线长度不能超过3米，输出接线必须是屏蔽电缆，屏蔽线只能在一端接地。 8、变送器的中心孔用于热电阻信号接线，热电阻信号线通过螺丝直接拧在变送器的输入端子上。设计的螺丝端子接受内部或外部接线方式 技术指标：1、输入信号:Pt100铂电阻信号输入
仪器仪表电路课程设计总结 温度测控电路 摘要：温度是一个与人们生活和生产密切相关的重要物理量。温度的测量和控制技术应用十分广泛。在工农业生产和科学研究中，经常需要对某一系统的温度进行测量，并能自动的控制、调节该系统的温度。本设计要求设计一个温度测控电路系统。 本设计采用的温度传感器是LM35温度传感器，LM35温度传感器是利用两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B 之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流。测试电路是通过电压比较放大电路来实现温度都的检测，控制电路是通过两个电压比较电路来实现对两个继电器的控制。温度传感器检查温度并将输出给转换和放大电路，放大后的信号分别送给两路已设定好阈值的比较电路，当室温大于等于报警值时，警报灯亮。利用温度传感器把系统的温度通过A\D转换电路将电信号转换成数字信号，将其显示出来。同时电压信号通过电压比较器与输入电压比较决定输出是高电平或是低电平，进而控制下一个电路单元的工作状态。报警电路中，当温达到允许最高温度，此时发光二极管点亮实现报警。 关键词：温度传感器；控制；报警；LM35；AD转换 一、设计要求： ⑴被测温度和控制温度均可数字显示； ⑵在保证测量温度准确的前提下，尽可能提高测量精度；
⑶控制温度连续可调； ⑷温度超过额定值时，产生声、光报警信号。 二、系统总体方案 2.1 对温度进行测量与显示 将温度的转换成电量，然后采用电子电路实现题目要求。可采用温度传感器，将温度变化转换成相应的电信号，并通过放大、滤波后送A/D转换器变成数字信号，然后进行译码显示。 2.2温度显示部分 ，报警温度采用转换开关控制，可分别显示系统温度、控制温度对应值V REF 对应值V 。 max 2.3 报警部分 设定被控温度对应的最大允许值V max，当系统实际温度达到此对应值V max时，发生报警信号。 三、各部分功能模块设计 3.1温度传感器LM35 LM35是电压输出型集成温度传感器， LM35集成温度传感器是利用一个热电
2015年—2016年度第1学期 课程名称：现代检测技术 专业：控制工程 研究生姓名：陈俊亚 学号：2016232011 任课教师姓名：冯晓明
第一部分：现代检测技术的内容 一、概述 随着现代科学技术的不断发展、社会的日益进步，现代化生产的规模越来越大，管理的形式和方式趋于多样性，管理也更加科学，人们对产品的产量和质量的要求也越来越高，这就导致常规的检测参数、检测手段、检测仪表难以满足现代生产和生活的需求。从一般的单参数测量到相关多参数的综合自动检测，从一般的参数量值测量到参数的状态估计，从确定性测量到模糊的判断等，已成为当前检测领域中的发展趋势，正受到越来越广泛的关注，从而形成了各种新的检测技术和新的检测方法，这些技术和方法统称为现代检测技术。 二、传感器的基本原理及检测技术的特点 利用某种转换功能，将物理的、化学的、生物的等外界信号变成可直接测量的信号的器件称为传感器。由于电信号易于放大、反馈、滤波、微分、存储和远距离传输，加上计算机只能处理电信号，所以，从狭义上说，传感器又可以定义为可唯一而重视性好的将外界信号转换成电信号的元器件；从广义上讲，传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置；简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。所以它由敏感元器件（感知元件）和转换器件两部分组成，有的半导体敏感元器件可以直接输出电信号，本身就构成传感器。敏感元器件品种繁多，就其感知外界信息的原理来讲，可分为：①物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。②化学类，基于化学反应的原理。③生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。检测技术的特点可以归纳为： (1)从待测参数的性质看，现代检测技术主要用于非常见的参数的测量，对于这些参数的测量目前还没有合适的传感器对应，难以实现常规意义的“一一对应”的测量；另一种情况是待测参数虽已有传感器，但测量误差比较大，受各种因素的影响比较大，不能满足测量要求。 (2)从应用的领域看，现代检测技术主要用于复杂设备、复杂过程的影响性
目录 第一章绪论 (2) 1.1概论 (2) 1.2课设任务 (2) 第二章方案论证及选择 (3) 第三章单元电路设计 (6) 3.1放大电路设计 (6) 3.2相敏检波电路设计 (6) 3.3低通滤波器设计 (7) 3.4直流放大器设计 (8) 第四章电路仿真（部分） (9) 5.1开关式相敏检波电路仿真 (9) 5.2低通滤波器仿真 (9) 5.3总电路功能结果仿真 (10) 第五章元器件清单 (11) 第六章小结 (13) 参考文献
第一章绪论 1.1概论 测控技术自古以来就是人类生活和生产的重要组成部分。最初的测控尝试都是来自于生产生活的需要，对时间的测控要求使人类有了日晷这一原始的时钟，对空间的测控要求使人类有了点线面的认识。现代社会对测控的要求当然不会停留在这些初级阶段，随着科技的发展，测控技术进入了全新的时代。 自从迅猛发展的计算机技术及微电子技术渗透到测控和仪器仪表技术领域，便使该领域的面貌不断更新。相继出现的智能仪器、总线仪器和虚拟仪器等微机化仪器，都无一例外地利用计算机的软件和硬件优势，从而既增加了测量功能，又提高了技术性能。由于信号被采集变换成数字形式后，更多的分析和处理工作都由计算机来完成，故很自然使人们不再去关注仪器与计算机之间的界限。近年来，新型微处理器的速度不断提高，采用流水线、RISC结构和cachE等先进技术，又极大提高了计算机的数值处理能力和速度。在数据采集方面，数据采集卡、仪器放大器、数字信号处理芯片等技术的不断升级和更新，也有效地加快了数据采集的速率和效率。与计算机技术紧密结合，已是当今仪器与测控技术发展的主潮流。对微机化仪器作一具体分析后，不难见，配以相应软件和硬件的计算机将能够完成许多仪器、仪表的功能，实质上相当于一台多功能的通用测量仪器。测控技术与仪器专业是信息科学技术的源头，是光学、精密机械、电子、电力、自动控制、信号处理、计算机与信息技术多学科互相渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科。它的涉及面广，小到生产过程自动控制，大到火箭卫星的发射及监控。由于对自动控制及精度的严格要求，测控技术与仪器成为不可或缺的专业。 1.2课设任务 测控系统由传感器、电路和执行机构组成。电路时测控系统中最为灵活的部分。可以通过改变电路，达到获得不同信号的目的。此次课设任务就是着重于此。具体任务为：某差动变压器传感器用于测量位移，当所测位移在0 —±20mm范围时（铁芯由中间平衡位置往上为正，往下为负），其输出的信号为正弦信号0—40mVP-P，要求将信号处理为与位移对应的0--±2V直流信号。
测控技术与仪器专业培养方案 一、培养目标 本专业培养在仪器科学与技术领域掌握扎实的基础理论和系统的专业知识，具备面向先进制造领域中的精密测量、设备监测等测试技术与仪器研发能力，富有社会责任感，具有国际视野、领军素养和竞争力的高层次人才,以满足该领域科学研究、工程应用、技术开发及组织管理等方面的需求。 二、毕业要求 本专业毕业生应具备以下知识、能力和素质： 1、工程知识：具有较扎实的自然科学及工程基础和专业知识，能够将相关知识结合实际需求，分析解决仪器科学与技术领域中的设计、开发和应用工作所面临的问题。 2、问题分析：具有运用相关知识对先进制造领域中的精密测量、设备监测等复杂工程问题进行识别和分析的能力，并能利用文献资料加以研究分析。 3、设计/开发解决方案：能够综合运用光、机、电的专业知识进行面向先进制造领域中的精密测量、设备监测等测控技术及仪器的设计与开发，并体现创新思想。 4、研究：能够采用科学方法对测控技术与仪器研发中的问题进行研究，综合应用不同研究手段得到合理有效的结论。 5、使用现代工具：能够应用恰当有效的技术、方法和专用工具，解决仪器科学及技术领域工程问题。 6、工程与社会：能够理解工程与社会的相互作用关系，能合理分析和评价测控技术及仪器的设计、制造和应用对社会的影响。 7、环境和可持续发展：能够按照环境和社会可持续发展理念来研究测控技术及仪器。 8、职业规范：具有人文社会科学素养、社会责任感和良好的职业素养。 9、个人和团队：能够在团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色，具备引领型人才素养。 10、沟通：能够与专业领域同行及社会公众进行沟通，并能够在跨文化背景下进行交流。 11、项目管理：理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在本专业相关技术系统开发所涉及的学科领域中应用上述知识。 12、终身学习：具有不断学习和适应发展的能力，能及时了解本专业的最新理论、
XXXXXXXXXXXXXX 嵌入式系统原理及应用实践 —智能家居控制系统（无操作系统）学生姓名XXX 学号XXXXXXXXXX 所在学院XXXXXXXXXXX 专业名称XXXXXXXXXXX 班级XXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXX 指导教师 成绩 XXXXXXXXXXXXX 二○XX年XX月
综合实训任务书 目录 前言 (1)
1 硬件设计 (1) ADC转换 (3) SSI控制数码管显示 (3) 按键和LED模块 (5) PWM驱动蜂鸣器 (6) 2 软件设计 (7) ADC模块 (7) ADC模块原理描述 (7) ADC模块程序设计流程图 (8) SSI 模块 (8) SSI模块原理描述 (9) SSI模块程序设计流程图 (10) 定时器模块 (10) 定时器模块原理描述 (10) 定时器模块流程图 (11) DS18B20模块 (11) DS18B20模块原理描述 (11) DS18B20模块程序设计流程图 (12) 按键模块 (13) 按键模块原理描述 (13) 按键模块程序设计流程图 (13) PWM模块 (13) PWM模块原理描述 (14) PWM模块程序设计流程图 (14) 主函数模块 (14) 主函数模块原理描述 (14) 主函数模块程序设计流程图 (15) 3．验证结果 (15) 操作步骤和结果描述 (15) 总结 (16)
智能家居控制系统设计 前言 当前，随着科学技术的发展，计算机、嵌入式系统和网络通信技术逐步深入到各个领域，使得住宅和家用电器设备网络化和智能化，智能家居已经开始出现在人们的生活中。智能家居控制系统(smarthome control systems,简称SCS)。它以住宅为平台，家居电器及家电设备为主要控制对象，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施进行高效集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的控制管理系统，提升家居智能、安全、便利、舒适，并实现环保节能的综合智能家居网络控制系统平台。智能家居控制系统是智能家居核心，是智能家居控制功能实现的基础。 通过家居智能化技术，实现家庭中各种与信息技术相关的通讯设备、家用电器和家庭安防装置网络化，通过嵌入式家庭网关连接到一个家庭智能化系统上进行集中或异地的监控和家庭事务管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。家居智能化所提供的是一个家居智能化系统的高度安全性、生活舒适性和通讯快捷性的信息化与自动化居住空间，从而满足21世纪新秀社会中人们追求的便利和快节奏的工作方式，以及与外部世界保持安全开放的舒适生活环境。本文以智能家居广阔的市场需求为基础，选取智能家居控制系统为研究对象。 1 硬件设计 本系统是典型的嵌入式技术应用于测控系统，以嵌入式为开发平台，系统以32位单片机LM3S8962为主控制器对各传感器数据进行采集，经过分析后去控制各执行设备。 硬件电路部分为：微控制器最小系统电路、数据采集电路（光敏电路、温度传感器、霍尔传感器）、输出控制电路（继电器、蜂鸣器、发光二极管）和八位LED数码管显示组成。LM3S8962布局如图1-1所示，LM3S8962核心板外围电路如图1-2所示。 图 LM3S8962布局图