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计算机课程设计--基于数字 PID 的电加热炉温度控制系统设计

计算机课程设计--基于数字 PID 的电加热炉温度控制系统设计
计算机课程设计--基于数字 PID 的电加热炉温度控制系统设计

计算机控制讲述课程设计任务书

计算机控制技术课程设计任务书

题目:基于数字 PID 的电加热炉温度控制系统设计

设计内容

电阻加热炉用于合金钢产品热力特性实验,电加热炉用电炉丝提供功率,使其在预定的时问内将炉内温度稳定到给定的温度值。在木控制对象电阻加热炉功率为 8Kw ,由 220V 交流电源供电,采用双向可控硅进行控制。本设计针对一个温区进行温度控制,要求控制温度范困 50-350 ℃ ,保温阶段温度控制精度为土 l ℃ .选择和合适的传感器,计算机输出信号经转换后通过双向可控硅控制器控制加热电阻两端的电压。其对象温控数学模型为:

1

)(+=

-s T e K s G d s

d τ 其中:

时间常数T d = 350 秒 放大系数 K d = 50 滞后时间T d = 10 秒

控制算法选用PID 控制。

设计步骤

一、总体方案设计

二、控制系统的建模和数字控制器设计 三、硬件的设计和实现

1、选择计算机机型(采用51内核的单片机);

2、 设计支持计算机工作的外围电路( EPROM , RAM 、I/O 端口 、键盘、显示接口电路等)

3、设计输入信号接口电路;

4、设计D/A 转换和电流驱动接口电路;

5、其它相关电路的设计或方案(电源、通信等) 四、软件设计

1、分配系统资源,编写系统初始化和主程序模块框图; 2编写A/D 转换和温度检测子程序枢图;

3、编写控制程序和 D/A 转换控制子程序模块粗图;

4、其它程序模块(显示与键盘等处理程序)枢图。

五、编写课程设计说明书,绘制完整的系统电路图( A3 幅面)。

课程设计说明书要求

1 .课程设计说明书应书写认真.字迹工稚,论文格式参考国家正式出版的书籍和论文编排。

2 .论理正确、逻辑性强、文理通顾、层次分明、表达确切,并提出自己的见解和观点。

3 .课程设计说明书应有目录、摘要、序言、主干内容(按章节编写)、主要结论和参考书,附录应有系统方枢图和电路原理图。

4 .课程设计说明书应包括按上述设计步骤进行设计的分析和思考内容和引用的相关知识.

摘要

摘要

单片机的应用正在不断地走向深入,同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用,仅单片机方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构,以及具体应用对象特点的软件结合,以作完善。

本设计从和软件两方面来讲述加热炉动控制过程,在控制过程中主要应用AT89C51、ADC0809、LED显示器,通过 DS18B20数字温度传感器采集环境温度,以单片机为核心控制部件,并通过四位数码管显示实时温度的一种数字温度计。软件方面采用汇编语言来进行程序设计,使指令的执行速度快,节省存储空间。为了便于扩展和更改,软件的设计采用模块化结构,使程序设计的逻辑关系更加简洁明了,使硬件在软件的控制下协调运作。

而系统的过程则是:首先,通过设置按键,设定恒温运行时的温度值,并且用数码管显示这个温度值.然后,在运行过程中将采样的温度模拟量送入A/D转换器中进行模拟-数字转换,再将转换后的数字量用数码管进行显示,最后用单片机来控制加热器,进行加热或停止加热,直到能在规定的温度下恒温加热。

关键词:单片机系统;数据采集;模数转换器;温度;加热炉

ABSTRACT

ABSTRACT

The application of SCM is to keep at the same time, traditional control testing update on Crescent benefits. In real-time detection and automatic control system of single-chip applications, often as a single-chip core component to use only single-chip is not enough knowledge, but also the specific hardware structure and the specific features of application software objects combine to make perfect.

In this paper, both hardware and software for automatic control of water temperature on the process, in the control of the main application of the process of AT89C51, ADC0809, LED display, through the digital temperature sensor DS18B20 collecting ambient temperature to single-chip microcomputer as the core control components, and through four real-time digital display of a digital thermometer temperature. Software using assembly language for programming, so that the implementation of Directive speed, to save storage space. In order to facilitate the expansion and changes to the design of modular software structure, so that the logic of the relationship between program design more concise,Hardware software co-operation under the control of it.

And systematic process is: First of all, by setting the button, set the thermostat temperature at the time of operation, and digital display of the temperature. Then, in the running temperature of the process of sampling analog into the A / D converter in the simulation - digital converter, and then converted digital control with digital display, the last single-chip microcomputer to control the heater used for heating or stop heating until the temperature in the provisions under the constant temperature heating.

Key words:Single-chip microcomputer system ;;Data Acquisition;ADC;Temperature;heating furnace;

目录

目录

计算机控制技术课程设计任务书 ............................................................ I 摘要............................................................................................................ I I 第一章基于数字 PID 的电加热炉温度控制系统总体设计. (1)

1.1系统总体设计 (1)

1.2控制系统的建模 (2)

1.3数字控制器设计 (5)

第二章数字PID 的电加热炉温度控制系统硬件设计 (8)

2.1主电路设计 (8)

2.1.1系统硬件结构 (8)

2.1.2系统硬件 (8)

2.1.3 选择计算机机型 (9)

2.2控制电路设计 (20)

2.2.1显示单元 (20)

2.2.2按键控制单元 (20)

2.2.3温度采样单元 (21)

2.2.4电源部分 (21)

2.2.5采样测量部分 (22)

2.2.6驱动执行部分 (23)

第三章数字PID 的电加热炉温度控制系统软件设计 (25)

3.1软件结构 (25)

3.2 算法实现 (26)

3.2.1LED显示模块 (26)

3.2.2 报警模块 (27)

3.2.3 键盘模块 (27)

3.2.4A/D 转换器模块 (28)

3.2.5 通信模块 (28)

心得体会 (30)

参考书目 (31)

附录 (32)

第一章 基于数字 PID 的电加热炉温度控制系统总

体设计

1.1系统总体设计

[11]

温度控制系统是比较常见和典型的过程控制系统。温度是工业生产过程中重要的被控对象参数之一,当今计算机控制技术在这方面的应用,已使温度控制系统达到自动化、智能化,比过去单纯采用电子线路进行PID 调节的控制效果要好得多,可控性方面也有很大的提高。

温度是一个非线性的对象,具有大惯性的特点,在低温段惯性较大,在高温段惯性较小。对于这种温控对象,一般认为其具有以下的传递函数形式:

1

s

S K S e

T τ-=+(1—1)

采用以单片机为控制核心的控制系统,尤其对温度控制,可达到模拟控制所达不到的效果,并且实现显示和键盘设定功能,大大提高了系统的智能化。通过

对机内数字PID 参数的设置对受控对象的精确控制。使得系统所没得结果的精度大大提高。

1.2控制系统的建模[11]

加热炉内水温为被控对象,循环冷却水的流量为操纵变量。根据非稳态下的 热平衡方程可得到:

Q= UA ( T -T a )+MC dT

dT

(1-2)

Q-发热量,U-总传热系数,A-传热面积,Ta -冷却水平均温度, T-加热炉内水温,M-炉内水的质量,C-水的比热容

把式2-1 整理成一阶时滞模型的形式,即

MC dT Q

T+

Ta UA dT UA =+(1-3)

MC UA

τ=

由稳态热平衡方程,利用对数平均温差的关系式:

()()()

()UA T-Ti T-To T-Ti

Q=

FCln

T-To

ln T-Ti T-To -????=????

(1-4) F —冷却水流量, Ti —冷却水入口温度 To —冷却水出口温度

T-Ti

UA=FCln T-To

(1-2)

()FTi FcTc+F-Fc To =(1-5)

()

Fc

Ti=To-To-Tc F

(1-6) ()Q=FcCc To-Tc (1-7)

()dT

+T=KoF t-o dt

τ

τ(1-8) 将上式进行拉氏变换,得到了过程传递函数为:

()()()-oS

T s Ko Go S =

=e F s s 1

ττ+(1-9) 选择锅炉的高为和h=400mm ,直径D=200mm ,则传热面积A=0.5024㎡ 体积 V=0.02933m 。冷却水入口温度T i =20℃,冷却水出口温度T o =50℃。

带入已知参数如下:

水的比热容:C = 4.1868 3-1-110J Kg K ??? 水的传热系数:U =0.6W/mK 水的密度:3

1000kg

m ρ=

炉内水的质量:2

D M=V=(

)h=75.36kg 2

ρρπ 3MC 4.186810==100=407.05AU 600τ??

3C 4.186810Ko===13.89UA 6000.16 3.14

??*

30Ko 13.89G(s)=

s+14071

tos s

e e s τ--=+ 根据以上数学模型,在MATLAB 中进行仿真[7]。首先创建M 文件,输入Matlab 仿真程序:

clc ; clear ;

sysl=tf (13.89,[407,1],’ioDelay’,30); step (sys1)

然后保存并且运行,可加热炉以得到对象的响应曲线为下图所示。

图1-2 加热炉温度对象开环阶跃响应曲线

根据以上数学模型,打开Matlab中的Simulink模块,选用数字PID控制,完成各组件连接。

图1-3 单闭环控制回路

采用工程整定经验法[10],设置PID的三个参数,如下图

图1-4 PID三个参数

阶跃响应闭环控制效果图如下

图1-5 PID 控制阶跃响应曲线

由上述仿真图可看出,采用数字PID 控制对电加热炉温度对象进行闭环单回

路控制滞后较大,控制效果不是非常理想,故考虑对其进行串级控制。

1.3数字控制器设计

增量式PID 控制算法公式为:

121112

12

2[]

2(1)(1)k k k k k k p k k k d i d

d d p k p k p k i k k k

e e e T

U u u K e e e T T T T T T T K e K e K e T T T T Ae Be Ce ---------+?=-=-++=++-++=-+

其中:

(1)2(1)d p i d

p d p

T T

A K T T T

B K T

T C K T

=++=+=

由上式可以看出,如果计算机控制系统采用恒定的采样周期T,一旦确定A,B,C,k只要使用前后三资测量的偏差值,就可以由上式求出控制量。

增量式PID控制算法与位置式PID算法相比,计算量小得多,因此在实际中得到广泛的应用。

Typedef struct PID

{

Int setpoint;

Long sumerror;

Double proportion;

Double integral;

Double derivative;

Int preverror;

} PID;

Static PID sPID;

Static PID*sptr=&sPID;

Void incPIDinit(void)

{

Sptr->sumerror=0;

Sptr->lasterror=0;

Sptr->preverror=0;

Sptr->proportion=0;

Sptr->integral=0;

Sptr->derivative=0;

Sptr->setpoint=0;

}

Int incPIDdalc(int Nextpoint)

{

register int ierror,iIncpid;

Ieror= Sptr->setpoint-nextpoint;

iIncpid= Sptr->proportion*ierror- Sptr->integral* Sptr->lasterror= Sptr->derivative* Sptr->preverror;

Sptr->preverror= Sptr->lasterror;

Sptr->lasterror=ierror;

Return(iIncpid)

}

第二章数字PID的电加热炉温度控制系统硬件设计2.1主电路设计

2.1.1系统硬件结构[13]

图2-1 系统硬件结构框图

2.1.2系统硬件

图2-2 系统硬件

2.1.3 选择计算机机型(采用51内核的单片机)

AT89C51的简介及其组成特性[14]

AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能CMOS 8位微处理器,俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图所示

图2-3 AT89C51

功能特性

AT89C51提供以下的功能标准:4K字节闪烁存储器,128字节随机存取数据存储器,32个I/O口,2个16位定时/计数器,1个5向量两级中断结构,1个串行通信口,片内震荡器和时钟电路。另外,AT89C51还可以进行0HZ的静态逻辑操作,并支持两种软件的节电模式。闲散方式停止中央处理器的工作,能够允许随机存取数据存储器、定时/计数器、串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存随机存取数据存储器中的内容,但震荡器停止工作并禁止其它所有部件

的工作直到下一个复位。

引脚描述:

VCC:电源电压 GND:地

P0口:

P0口是一组8位漏极开路双向I/O口,即地址/数据总线复用口。作为输出口时,每一个管脚都能够驱动8个TTL电路。当“1”被写入P0口时,每个管脚都能够作为高阻抗输入端。P0口还能够在访问外部数据存储器或程序存储器时,转换地址和数据总线复用,并在这时激活内部的上拉电阻。P0口在闪烁编程时,P0口接收指令,在程序校验时,输出指令,需要接电阻。

P1口:

P1口一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1的输出缓冲级可驱动4个TTL 电路。对端口写“1”,通过内部的电阻把端口拉到高电平,此时可作为输入口。因为内部有电阻,某个引脚被外部信号拉低时输出一个电流。闪烁编程时和程序校验时,P1口接收低8位地址。

P2口:

P2口是一个内部带有上拉电阻的8位双向I/O口,P2的输出缓冲级可驱动4个TTL电路。对端口写“1”,通过内部的电阻把端口拉到高电平,此时,可作为输入口。因为内部有电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时,P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器时,P2口线上的内容在整个运行期间不变。闪烁编程或校验时,P2口接收高位地址和其它控制信号。

P3口:

P3口是一组带有内部电阻的8位双向I/O口,P3口输出缓冲故可驱动4个TTL 电路。对P3口写如“1”时,它们被内部电阻拉到高电平并可作为输入端时,被外部拉低的P3口将用电阻输出电流。

P3口除了作为一般的I/O口外,更重要的用途是它的第二功能,如下表2-1所示:

表2-1

P3口还接收一些用于闪烁存储器编程和程序校验的控制信号。

RST:

复位输入。当震荡器工作时,RET引脚出现两个机器周期以上的高电平将使单片机复位。

ALE/ :

当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器,ALE以时钟震荡频率的1/16输出固定的正脉冲信号,因此它可对输出时钟或用于定时目的。要注意的是:每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲时,闪烁存储器编程时,这个引脚还用于输入编程脉冲。如果必要,可对特殊寄存器区中的8EH单元的D0位置禁止ALE操作。这个位置后只有一条MOVX和MOVC指令ALE才会被应用。此外,这个引脚会微弱拉高,单片机执行外部程序时,应设置ALE无效。

PSEN:

程序储存允许输出是外部程序存储器的读选通信号,当AT89C51由外部程序存储器读取指令时,每个机器周期两次PSEN 有效,即输出两个脉冲。在此期间,当访问外部数据存储器时,这两次有效的PSEN 信号不出现。

EA/VPP:

外部访问允许。欲使中央处理器仅访问外部程序存储器,EA端必须保持低电平。需要注意的是:如果加密位LBI被编程,复位时内部会锁存EA端状态。如EA 端为高电平,CPU则执行内部程序存储器中的指令。闪烁存储器编程时,该引脚加上+12V的编程允许电压VPP,当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。XTAL1:震荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。

XTAL2:震荡器反相放大器的输出端。

ADC0809概述

ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道,8位逐次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关,它可以根据地址码锁存译码后的信号,只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片

图2-4 ADC0809管脚图

1.主要特性

1)8路输入通道,8位A/D转换器,即分辨率为8位。

2)具有转换起停控制端。

3)转换时间为100μs(时钟为640kHz时),130μs(时钟为500kHz时)4)单个+5V电源供电

5)模拟输入电压范围0~+5V,不需零点和满刻度校准。

6)工作温度范围为-40~+85摄氏度

7)低功耗,约15mW。

2.内部结构

ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器,内部结构如图所示,它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。

3.外部特性(引脚功能)

ADC0809芯片有28条引脚,采用双列直插式封装,如图所示。下面说明各

引脚功能。

IN0~IN7:8路模拟量输入端。

2-1~2-8:8位数字量输出端。

ADDA、ADDB、ADDC:3位地址输入线,用于选通8路模拟输入中的一路

ALE:地址锁存允许信号,输入,高电平有效。

START: A/D转换启动脉冲输入端,输入一个正脉冲(至少100ns宽)使其启动(脉冲上升沿使0809复位,下降沿启动A/D转换)。

EOC: A/D转换结束信号,输出,当A/D转换结束时,此端输出一个高电平(转换期间一直为低电平)。

OE:数据输出允许信号,输入,高电平有效。当A/D转换结束时,此端输入一个高电平,才能打开输出三态门,输出数字量。

CLK:时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。

REF(+)、REF(-):基准电压。

Vcc:电源,单一+5V。

GND:地。

ADC0809的工作过程

首先输入3位地址,并使ALE=1,将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A/D转换,之后EOC输出信号变低,指示转换正在进行。直到A/D转换完成,EOC变为高电平,指示A/D转换结束,结果数据已存入锁存器,这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时,输出三态门打开,转换结果的数字量输出到数据总线上。

转换数据的传送 A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成,因为只有确认完成后,才能进行传送。

ADC0809的内部逻辑结构图如图2-5所示。

图2-5 ADC0809内部逻辑结构

图中多路开关可选通8个模拟通道,允许8路模拟量分时输入,共用一个A/D转换器进行转换,这是一种经济的多路数据采集方法。地址锁存与译码电路完成对A、B、C 3个地址位进行锁存和译码,其译码输出用于通道选择,其转换结果通过三态输出锁存器存放、输出,因此可以直接与系统数据总线相连,表2-2为通道选择表。

通道选择表2-2

MCS-51单片机与ADC0809的接口

ADC0809与MCS-51单片机的连接如图所示。电路连接主要涉及两个问题。一是8路模拟信号通道的选择,二是A/D转换完成后转换数据的传送。

路模拟通道选择

图2-6 ADC0809与MCS-51的连接

如图所示模拟通道选择信号A、B、C分别接最低三位地址A

0、A

1

、A

2

即(P

0.0

、P

0.

1、P

0.2

),而地址锁存允许信号ALE由P

2.0

控制,则8路模拟通道的地址为0FEF

8H~0FEFFH.此外,通道地址选择以作写选通信号,这一部分电路连接如图所示。

图2-7ADC0809的部分信号连接

图2-8信号的时间配合

从图中可以看到,把ALE信号与START信号接在一起了,这样连接使得在信号的前沿写入(锁存)通道地址,紧接着在其后沿就启动转换。图9.19是有关信号的时间配合示意图。

启动A/D转换只需要一条MOVX指令。在此之前,要将P2.0清零并将最低三位与所选择的通道好像对应的口地址送入数据指针DPTR中。例如要选择IN0通道时,可采用如下两条指令,即可启动A/D转换:

MOV DPTR , #FE00H ;送入0809的口地址

MOVX @DPTR , A ;启动A/D转换(IN0)

注意:此处的A与A/D转换无关,可为任意值。

2. 转换数据的传送

A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成,因为只有确认完成后,才能进行传送。为此可采用下述三种方式。

(1)定时传送方式

对于一种A/D转换其来说,转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。例如ADC0809转换时间为128μs,相当于6MHz的MCS-51单片机共64个机器周期。可据此设计一个延时子程序,A/D转换启动后即调用此子程序,延迟时间一到,转换肯定已经完成了,接着就可进行数据传送。

(2)查询方式

A/D转换芯片由表明转换完成的状态信号,例如ADC0809的EOC端。因此可以用查询方式,测试EOC的状态,即可却只转换是否完成,并接着进行数据传送。(3)中断方式

把表明转换完成的状态信号(EOC)作为中断请求信号,以中断方式进行数据传送。

不管使用上述那种方式,只要一旦确定转换完成,即可通过指令进行数据传送。首先送出口地址并以信号有效时,OE信号即有效,把转换数据送上数据总线,供单片机接受。

计算机控制课设.

计算机控制技术课程设计 评语: 考勤(10)守纪(10)过程(30)设计报告(30)答辩(20)总成绩(100) 专业:自动化 班级:动201302 姓名:完新龙 学号:201309314 指导教师:侯涛 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2016年07月15日

基于温度传感器的水温控制系统 1.设计要求 1升水加热,要求水温可以在20~100摄氏度范围内进行人工控制,并能在环境温度变化时实现自动调整,以保证在设计的温度。要求最小分辨率率为1摄氏度,温度控制的稳态误差小于0.2摄氏度,能够显示当前的温度。 2.设计方案 设计采用220V交流供电的150W加热器,利用DS18B20进行周期性检测,并将数据传递给单片机。上位机通过单片机传递的实时温度与给定温度进行比较得到误差,通过PID算法得到控制量,送给单片机通过单片机I/O口输出高电平占空比进行控制,实现对加热器控制。 2.1设计原理图 设计原理图如图1所示。 图1 设计原理图 2.2硬件选型 (1)控制器分为上位机和下位机。上位机为控制计算机,通过检测的温度与设定的温度进行比较,由设定的算法计算出控制量u;下位机为AT89C51即单片机,接收由上位机所给出的控制量,对执行机构进行控制。AT89C51具有如下特点:4kB Flash片内内存储器,128 byte RAM,32个外部双向输入输出口,5个中断优先级,2个16位可编程计数器,2个全双工串行通信口。 (2)D/A转换器采用DAC0832,8位D/A转换器,与微处理器完全兼容。DAC0832由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。主要参数:分辨率为0.0039;电流稳定时间1微秒;可单缓冲、双缓冲或直接数字输入;可单一电源供电(5V-15V);低功耗,20mW。 (3)执行机构采用交流加热器。根据相关资料对于加热一杯水,加热器可以迅速反应,提高动态响应速度。 (4)传感器采用DS18B20数字温度传感器。DS18B20具有体积小,硬件开销低,

电子技术课程设计题目

电子技术课程设计一、课程设计目的: 1.电子技术课程设计是机电专业学生一个重要实践环节,主要让学生通过自己设计并制作一个实用电子产品,巩固加深并运用在“模拟电子技术”课程中所学的理论知识; 2.经过查资料、选方案、设计电路、撰写设计报告、答辩等,加强在电子技术方面解决实际问题的能力,基本掌握常用模拟电子线路的一般设计方法、设计步骤和设计工具,提高模拟电子线路的设计、制作、调试和测试能力; 3.课程设计是为理论联系实际,培养学生动手能力,提高和培养创新能力,通过熟悉并学会选用电子元器件,为后续课程的学习、毕业设计、毕业后从事生产和科研工作打下基础。 二、课程设计收获: 1.学习电路的基本设计方法;加深对课堂知识的理解和应用。 2.完成指定的设计任务,理论联系实际,实现书本知识到工程实践的过渡; 3.学会设计报告的撰写方法。 三、课程设计教学方式: 以学生独立设计为主,教师指导为辅。 四、课程设计一般方法 1. 淡化分立电路设计,强调集成电路的应用 一个实用的电子系统通常是由多个单元电路组成的,在进行电子系统设计时,既要考虑总体电路的设计,同时还要考虑各个单元电路的选择、设计以及它们之间的相互连接。由于各种通用、专用的模拟、数字集成电路的出现,所以实现一个电子系统时,根据电子系统框图,多数情况下只有少量的电子电路的参数计算,更多的是系统框图中各部分电子电路要正确采用集成电路芯片来实现。 2. 电子系统内容步骤: 总体方案框图---单元电路设计与参数计算---电子元件选择---单元电路之间连接---电路搭接调试---电路修改---绘制总体电路---撰写设计报告(课程设计说明书) (1)总体方案框图: 反映设计电路要求,按一定信息流向,由单元电路组成的合理框图。 比如一个函数发生器电路的框图: (2)单元电路设计与参数计算---电子元件选择: 基本模拟单元电路有:稳压电源电路,信号放大电路,信号产生电路,信号处理 电路(电压比较器,积分电路,微分电路,滤波电路等),集成功放电路等。 基本数字单元电路有:脉冲波形产生与整形电路(包括振荡器,单稳态触发器,施密特触发器),编码器,译码器,数据选择器,数据比较器,计数器,寄存器,存储器等。 为了保证单元电路达到设计要求,必须对某些单元电路进行参数计算和电子元件 选择,比如:放大电路中各个电阻值、放大倍数计算;振荡电路中的电阻、电容、振荡频率、振荡幅值的计算;单稳态触发器中的电阻、电容、输出脉冲宽度的计 算等;单元电路中电子元件的工作电压、电流等容量选择。

集成电路课程设计报告

课程设计 班级: 姓名: 学号: 成绩: 电子与信息工程学院 电子科学系

CMOS二输入与非门的设计 一、概要 随着微电子技术的快速发展,人们生活水平不断提高,使得科学技术已融入到社会生活中每一个方面。而对于现代信息产业和信息社会的基础来讲,集成电路是改造和提升传统产业的核心技术。随着全球信息化、网络化和知识经济浪潮的到来,集成电路产业的地位越来越重要,它已成为事关国民经济、国防建设、人民生活和信息安全的基础性、战略性产业。 集成电路有两种。一种是模拟集成电路。另一种是数字集成电路。本论文讲的是数字集成电路版图设计的基本知识。然而在数字集成电路中CMOS与非门的制作是非常重要的。 二、CMOS二输入与非门的设计准备工作 1.CMOS二输入与非门的基本构成电路 使用S-Edit绘制的CMOS与非门电路如图1。 图1 基本的CMOS二输入与非门电路

2.计算相关参数 所谓与非门的等效反相器设计,实际上就是根据晶体管的串并联关系,再根据等效反相器中的相应晶体管的尺寸,直接获得与非门中各晶体管的尺寸的设计方法。具体方法是:将与非门中的VT3和VT4的串联结构等效为反相器中的NMOS 晶体管,将并联的VT 1、VT 2等效PMOS 的宽长比(W/L)n 和(W/L)p 以后,考虑到VT3和VT4是串联结构,为保持下降时间不变,VT 3和VT 4的等线电阻必须减小为一半,即他们的宽长比必须为反相器中的NMOS 的宽长比增加一倍,由此得到(W/L)VT3,VT4=2(W/L)N 。 因为考虑到二输入与非门的输入端IN A 和IN B 只要有一个为低电平,与非门输出就为高电平的实际情况,为保证在这种情况下仍能获得所需的上升时间,要求VT 1和VT 2的宽长比与反相其中的PMOS 相同,即(W/L)VT1,VT2=(W/L)P 。至此,根据得到的等效反向器的晶体管尺寸,就可以直接获得与非门中各晶体管的尺寸。 如下图所示为t PHL 和t PLH ,分别为从高到低和从低到高的传输延时,通过反相器的输入和输出电压波形如图所示。给其一个阶跃输入,并在电压值50%这一点测量传输延迟时间,为了使延迟时间的计算简单,假设反相器可以等效成一个有效的导通电阻R eff ,所驱动的负载电容是C L 。 图2 反相器尺寸确定中的简单时序模型 对于上升和下降的情况,50%的电都发生在: L eff C R 69.0=τ 这两个Reff 的值分别定义成上拉和下拉情况的平均导通电阻。如果测量t PHL 和t PLH ,可以提取相等的导通电阻。 由于不知道确定的t PHL 和t PLH ,所以与非门中的NMOS 宽长比取L-Edit 软件中设计规则文件MOSIS/ORBIT 2.0U SCNA Design Rules 的最小宽长比及最小长度值。 3.分析电路性质 根据数字电路知识可得二输入与非门输出AB F =。使用W-Edit 对电路进行仿真后得到的结果如图4和图5所示。

直流电动机控制课程设计总结报告

微机原理及应用B 课程设计任务书 2010-2011学年第 2学期第 19 周- 19 周 题目直流电机控制 内容及要求 内容:设计一直流电机控制系统,实现对电机的正转,反转和速度控制 要求:1、用proteus画出原理图; 2、用c语言或汇编编写程序; 3、实现对电机的正转,反转和速度控制 进度安排 1、方案论证 0.5天 2、分析、设计、调试、运行 4天 3、检查、整理、写设计报告、小结 0.5天 学生姓名:5组(组长:25盛夏;组员:23彭亚彬,24阮水盛,26陶志鹏)指导时间2011年6月27日至2011年7月1日指导地点:F 楼 613室任务下达2011年6月 27日任务完成2011 年7 月 1日 考核方式 1.评阅 2.答辩 3. 实际操作□ 4.其它□ 指导教师郭亮系(部)主任 注:1、此表一组一表二份,课程设计小组组长一份;任课教师授课时自带一份备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。

目录 摘要 (3) Abstract (4) 一、概述 (5) 二、直流电机硬件电路设计及描述 (6) 2.1直流电机的结构 (6) 2.2直流电机的工作原理 (6) 2.3电磁关系 (7) 2.4直流电机主要技术参数 (7) 2.5直流电机的类型 (8) 2.6直流电机的特点 (8) 三、直流电机硬件电路设计及描述 (8) 3.1 总体方案设计 (8) 3.1.1 设计思路 (8) 3.1.2设计原理图 (10) 3.2设计原理及其实现方法 (10) 3.2.1速度调节的实现 (10) 3.2.2 转向的控制 (11) 四、流程图 (12) 五、.程序代码(C语言) (13) 六、程序代码(汇编语言) (18) 七、收获、体会和建议 (24) 附录 (25) 1. 本设计所需要芯片以及作用 (25) 2.主要参考文献 (26)

计算机控制技术课程设计报告

《计算机控制技术》课程设计单闭环直流电机调速系统

1 设计目的 计算机控制技术课程是集微机原理、计算机技术、控制理论、电子电路、自动控制系统、工业控制过程等课程基础知识一体的应用性课程,具有很强的实践性,通过这次课程设计进一步加深对计算机控制技术课程的理解,掌握计算机控制系统硬件和软件的设计思路,以及对相关课程理论知识的理解和融会贯通,提高运用已有的专业理论知识分析实际应用问题的能力和解决实际问题的技能,培养独立自主、综合分析与创新性应用的能力。 2 设计任务 2.1 设计题目 单闭环直流电机调速系统 实现一个单闭环直流电机调压调速控制,用键盘实现对直流电机的起/停、正/反转控制,速度调节要求既可用键盘数字量设定也可用电位器连续调节,需要有速度显示电路。扩展要求能够利用串口通信方式在PC上设置和显示速度曲线并且进行数据保存和查看。 2.2 设计要求 2.2.1 基本设计要求 (1)根据系统控制要求设计控制整体方案;包括微处理芯片选用,系统构成框图,确定参数测围等; (2)选用参数检测元件及变送器;系统硬件电路设计,包括输入接口电路、逻辑电路、操作键盘、输出电路、显示电路; (3)建立数学模型,确定控制算法; (4)设计功率驱动电路; (5)制作电路板,搭建系统,调试。 2.2.2 扩展设计要求 (1)在已能正常运行的微计算机控制系统的基础上,通过串口与PC连接; (2)编写人机界面控制和显示程序;编写微机通信程序;实现人机实时交互。

3方案比较 方案一:采用继电器对电动机的开或关进行控制。这个方案的优点是电路较为简单,缺点是继电器的响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高。 方案二:采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压,从而达到调速的目的。但是电阻网络只能实现有级调速,而数字电阻的元器件价格比较昂贵。更主要的问题在于一般电动机的电阻很小,但电流很大;分压不仅会降低效率,而且实现很困难。 方案三:采用由电力电子器件组成的H 型PWM 电路。用单片机控制电力电子器件使之工作在占空比可调的开关状态,精确调整电动机转速。这种电路由于工作在电力电子器件的饱和截止模式下,效率非常高;H 型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制;电子开关的速度很快,稳定性也极佳,是一种广泛采用的PWM 调速技术。 兼于方案三调速特性优良、调整平滑、调整围广、过载能力大,因此本设计采用方案三。 4单闭环直流电机调速系统设计 4.1单闭环调速原理 4.1.1 闭环系统框图 4.1.2 调速原理 直流电机转速有: 常数Ke Ka 不变,Ra 比较小。 所以调节Ua 就能调节n 。 n n I K R K U K R I U n d d a e e d ?-=Φ -Φ=-=0φa a a U I U ≈-

电子系统设计报告

课程设计实践报告 一、课程设计的性质、目的与作用 本次电子系统设计实践课程参照全国大学生电子设计模式,要求学生综合利用所学的有关知识,在教师的指导下,分析和熟悉已给题目,然后设计系统方案、画原理图及PCB、软件编程,并做出课程设计报告。因此,在设计中,要求学生应该全面考虑各个设计环节以及它们之间的相互联系,在设计思路上不框定和约束同学们的思维,同学们可以发挥自己的创造性,有所发挥,并力求设计方案凝练可行、思路独特、效果良好。 本课程设计的目的是为了让学生能够全面了解电子电路应用系统的整个设计过程,逐步掌握系统开发的以下相关技术: (1)熟悉系统设计概念; (2)利用所学数电、模拟电路知识,设计电路图; (3)利用PROTEL软件画原理图及PCB; (4)熟悉系统项目设计报告填写知识; (5)培养团队合作意识。 通过本课程设计,有助于学生更好地了解整个课程的知识体系,锻炼学生实际设计能力、分析和思考能力,使其理论与实践相结合,从而为后续课程的学习、毕业设计环节以及将来的实际工作打好坚实的基础。 二、课程设计的具体内容 电子系统设计实践课程就是锻炼学生系统设计、分析和思考能力,全面运用课程所学知识,发挥自己的创造性,全面提高系统及电路设计、原理图及PCB 绘画等硬件水平和实际应用能力,从而体现出电子系统设计的真谛。下面是各个设计阶段的具体内容。 1.系统方案认识 根据所设定的题目,能够给出系统设计方案与思路

题目:信号发生器产生电路,请设计一个能产生正弦波、方波及三角波电路,并制作原理图,然后阐述其原理。 基本原理: 系统框图如图1所示。 图1 低频信号发生器系统框图 低频信号发生器系统主要由CPU、D/A转换电路、基准电压电路、电流/电 压转换电路、按键和波形指示电路、电源等电路组成。 其工作原理为当分别按下四个按键中的任一个按键就会分别出现方波、锯齿 波、三角波、正弦波,并且有四个发光二极管分别作为不同的波形指示灯。2、各部分电路原理 (1)DAC0832芯片原理 ①管脚功能介绍(如图5所示) 图5 DAC0832管脚图 1) DI7~DI0:8位的数据输入端,DI7为最高位。

《数字电路课程设计》

实验三旋转灯光电路与追逐闪光灯电路 一、实验目的 1.熟悉集成电路CD4029、CD4017、74LS138的逻辑功能。 2.学会用74LS04、CD4029、74LS138组装旋转灯光电路。 3. 学会用CD4069、CD4017组装追逐闪光灯电路。 二、实验电路与原理 1.旋转灯光电路: 图3-1 旋转灯光电路 将16只发光二极管排成一个圆形图案,按照顺序每次点亮一只发光二极管,形成旋转灯光。实现旋转灯光的电路如图3-1所示,图中IC1、R1、C1组成时钟脉冲发生器。IC2为16进制计数器,输出为4位二进制数,在每一个时钟脉冲作用下输出的二进制数加“1”。计数器计满后自动回“0”,重新开始计数,如此不断重复。 输入数据的低三位同时接到两个译码器的数据输入端,但是否能有译码器输出取决于使能端的状态。输入数据的第四位“D”接到IC3的低有效使能端G2和IC4的高有效使能端G1,当4位二进制数的高位D为“0”时,IC4的G1为“0”,IC4的使能端无效,IC4无译码输出,而IC3的G2为“0”,IC3使能端全部有效,低3位的CBA数据由IC3译码,输出D=0时的8个输出,即低8位输出(Y0~Y7)。当D为“1”时IC3的使能端处于无效状态,IC3无译码输出;IC4的使能端有效,低3位CBA数据由IC4译码,输出D=1时的8个输出,即高8位输出(Y8~Y15)。 由于输入二进制数不断加“1”,被点亮的发光二极管也不断地改变位置,形成灯光地“移动”。改变振荡器的振荡频率,就能改变灯光的“移动速度”。

注意:74LS138驱动灌电流的能力为8mA,只能直接驱动工作电流为5mA的超高亮发光二极管。若需驱动其他发光二极管或其他显示器件则需要增加驱动电路。 2. 追逐闪光灯电路 图 3-2 追 逐 闪 光 灯 电 路 ( 1) . CD 401 7 的 管 脚功能 CD4017集成电路是十进制计数/时序译码器,又称十进制计数/脉冲分频器。它是4000系列CMOS数字集成电路中应用最广泛的电路之一,其结构简单,造价低廉,性能稳定可靠,工艺成熟,使用方便。它与时基集成电路555一样,深受广大电子科技工作者和电子爱好者的喜爱。目前世界各大通用数字集成电路厂家都生产40171C,在国外的产品典型型号为CD4017,在我国,早期产品的型号为C217、C187、CC4017等。 (2)CD4017C管脚功能 CMOSCD40171C采用标准的双列直插式16脚塑封,它的引脚排列如图3-3(a)所示。 CC4017是国标型号,它与国外同类产品CD4017在逻辑功能、引出端和电参数等方面完全相同,可以直接互换。本书均以CD40171C为例进行介绍,其引脚功能如下: ①脚(Y5),第5输出端;②脚(Y1),第1输出端,⑧脚(Yo),第0输出端,电路清零 时,该端为高电平,④脚(Y2),第2输出端;⑤脚(Y6),第6输出端;⑥脚(Y7),第7输出端;⑦脚(Y3),第3输出端;⑧脚(Vss),电源负端;⑨脚(Y8),第8输出端,⑩脚(Y4),第4输出端;11脚(Y9),第9输出端,12脚(Qco),级联进位输出端,每输入10个时钟脉冲,就可得一个进位输出脉冲,因此进位输出信号可作为下一级计数器的时钟信号。13脚(EN),时钟输入端,脉冲下降沿有效;14脚(CP),时钟输入

步进电机滑台PLC控制课程设计报告

大连民族学院机电信息工程学院 自动化系 PLC课程设计报告 题目:步进电机滑台PLC控制 专业:自动化 班级:自动化122,123,124 谭今文、周鸿儒、唐海涛、 学生姓名: 卢真伊、谭潏、潘竹馨 指导教师:张涛 设计完成日期:2015年5月7日

课程设计任务书 题目:步进电机滑台PLC控制 课程设计时间:2015.4.25-2014.5.7 一、设计任务 采用西门子S7-300系列PLC,使用Step-7编写并调试PLC控制程序,控制步进电机直线滑台的运行,实现手动、单次循环、多次循环、定位控制等功能。 二、设计内容及要求 ⒈掌握步进电机的工作原理; ⒉掌握步进电机驱动器的工作原理; ⒊直线滑台控制装置的总体方案设计; ⒋PLC控制系统的硬件设计; ⒌PLC控制系统的软件设计和调试; ⒍撰写设计报告; ⒎资料归档。 三、设计重点 PLC控制系统的软件设计与现场调试 四、课程设计进度要求 ⒈学习步进电机和步进电机驱动器的工作原理; ⒉总体方案及PLC硬件设计; ⒊PLC控制系统的软件设计和仿真调试; ⒋PLC控制系统的现场调试; ⒌撰写设计报告; ⒍验收答辩。 五、参阅书目 [1]廖常初,跟我动手学S7-300/400PLC,北京:机械工业出版社,2010年 [2]常斗南,PLC运动控制实例及解析,北京:机械工业出版社,2010年

目录 1任务分析和性能指标 (1) 1.1任务分析 (1) 1.2性能指标 (1) 2总体方案设计 (2) 2.2软件方案 (3) 3硬件设计与实现 (4) 3.1检测电路 (4) 3.2控制电路 (4) 4软件设计与实现 (6) 4.1梯形图 (6) 4.2梯形图功能注释 (7) 5调试及性能分析 (8) 5.1调试分析 (8) 5.1.1软件调试 (8) 5.1.2硬件调试 (8) 5.2性能分析 (8) 总结 (9) 参考文献 (10) 附录1元器件清单 (11) 附录2调试系统照片 (12)

计算机控制系统课程设计

《计算机控制》课程设计报告 题目: 超前滞后矫正控制器设计 姓名: 学号: 10级自动化 2013年12月2日

《计算机控制》课程设计任务书 指导教师签字:系(教研室)主任签字: 2013年11 月25 日

1.控制系统分析和设计 1.1实验要求 设单位反馈系统的开环传递函数为) 101.0)(11.0(100 )(++= s s s s G ,采用模拟设 计法设计数字控制器,使校正后的系统满足:速度误差系数不小于100,相角裕度不小于40度,截止角频率不小于20。 1.2系统分析 (1)使系统满足速度误差系数的要求: ()() s 0 s 0100 lim ()lim 100 0.1s 10.011V K s G s s →→=?==++ (2)用MATLAB 画出100 ()(0.11)(0.011) G s s s s = ++的Bode 图为: -150-100-50050 100M a g n i t u d e (d B )10 -1 10 10 1 10 2 10 3 10 4 P h a s e (d e g ) Bode Diagram Gm = 0.828 dB (at 31.6 rad/s) , P m = 1.58 deg (at 30.1 rad/s) Frequency (rad/s) 由图可以得到未校正系统的性能参数为: 相角裕度0 1.58γ=?, 幅值裕度00.828g K dB dB =, 剪切频率为:030.1/c rad s ω=, 截止频率为031.6/g rad s ω=

(3)未校正系统的阶跃响应曲线 024******** 0.20.40.60.811.2 1.41.61.8 2Step Response Time (seconds) A m p l i t u d e 可以看出系统产生衰减震荡。 (4)性能分析及方法选择 系统的幅值裕度和相角裕度都很小,很容易不稳定。在剪切频率处对数幅值特性以-40dB/dec 穿过0dB 线。如果只加入一个超前校正网络来校正其相角,超前量不足以满足相位裕度的要求,可以先缴入滞后,使中频段衰减,再用超前校正发挥作用,则有可能满足要求。故使用超前滞后校正。 1.3模拟控制器设计 (1)确定剪切频率c ω c ω过大会增加超前校正的负担,过小会使带宽过窄,影响响应的快速性。 首先求出幅值裕度为零时对应的频率,约为30/g ra d s ω=,令 30/c g rad s ωω==。 (2)确定滞后校正的参数 2211 3/10 c ra d s T ωω= ==, 20.33T s =,并且取得10β=

单片机电子表课程设计

烟台南山学院 《单片机原理与接口技术》课程设计 题目:数字电子表设计 学院(系):自动化工程学院 年级专业:电气技术4班 学号: 200902040442 学生姓名:毕天华 指导教师:田敬成

课程设计任务书 学生姓名:毕天华专业班级:电气技术4班 指导教师:田敬成工作单位:自动化工程学院 题目: 基于51单片机的数字电子表的设计 初始条件: 1.运用所学的单片机原理与接口技术知识和数字电路知识; 2.51单片机应用开发系统一套; 3.PC机及相关应用软件; 要求完成的主要任务: 1.完成数字电子表的设计和调试。 2.要求采用四位八段数码管显示时间和日期,并且可以用按键修改时间和 日期。 3.撰写课程设计说明书。 4.课程设计说明书要求:引言、设计要求、系统结构、原理设计、各个模 块的设计与实现、软件设计、调试过程、收获、体会及总结、参考文献、电路图和源程序。说明书使用A4打印纸计算机打印或手写,用Protel 等绘图软件绘制电子线路图纸。 时间安排: 第1天下达课程设计任务书和日程安排,根据任务书查找资料; 第2~3天完成方案论证,单片机系统的设计; 第4~6天参考有关文献,完成程序的编写; 第7~10天调试硬件系统和软件程序; 第11~12天结果分析整理、撰写课程设计报告,验收和答辩。 指导教师签名:年月日 系主任(或责任教师)签名:年月日

基于单片机数字电子表的设计 摘要 随着电子技术的发展,计算机在现代科学技术的发展中起着越来越重要的作用。多媒体技术、网络技术、智能信息处理技术、自适用控制技术、数据挖掘与处理技术等都离不开计算机。本课程设计是基单片机原理与接口技术的简单应用。运用所学的单片机原理和接口技术知识完成数字电子表的设计。 电子表已成为人们日常生活中必不可少的必需品,广泛用于个人家庭以及办公室等公共场所,给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术,使电子表具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点,它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。尽管目前市场上已有现成的电子表集成电路芯片出售,价格便宜、使用也方便,但鉴于电子表电路的基本组成包含了数字电路的主要组成部分,因此进行电子表的设计是必要的,用C语言设计电子表显示程序,要求根据输入程序显示电子表画面。研究电子表及扩大其应用,有着非常现实的意义。 关键词 LED,定时/计器数,C语言,调试,运行。

数电课程设计题目汇总..

数电课程设计题目选 一、设计并制作一数字式温度计 〖基本要求〗采用电桥法,利用PT~100热电阻对0~200℃测温范围进行测量并送LED 数码管显示,要求测量分辨率为0.1℃,数据测量间隔时间为5秒。 〖提高要求〗1)针对不同的铂热电阻讨论不同的温度信号测量办法 2)利用电路对测温电路进行非线性校正,提高测温精度(电路非线性校正和EPROM 查表法非线性校正两种方法) 3)讨论误差的形成因素和减少误差的措施 4)进行简单的温度开关控制 〖参考原理框图〗系统参考原理框图如下: 〖主要参考元器件〗 MCl4433(1),LM324(1),七段数码管(4),CD4511(1),MC1413(1),铂热电阻使用普通 精密电位器代替。 二、十二小时电子钟 〖基本要求〗利用基本数字电路制作小时电子钟,要求显示时分秒;并能实现校时和校分的功能。 〖提高要求〗1)针对影响电子钟走时精度的因素提出改进方案 2)增加日期显示 3)实现倒计时功能 4)整点报时(非语音报时) 5)定时功能 〖参考原理框图〗: 〖主要参考元器件〗:CD4060,74LS74,74LS161,74LS248 电桥电路 供电电路 时钟电路 放大电路 A/D 转换 显示电路 时校 分校 秒校 24进制时计数器 单次或连续的脉冲 60进制分计数器 分频器 60进制秒计数器 译码电路 晶体振荡器 显示电路 译码电路 显示电路 显示电路 译码电路

三、电平感觉检测仪 〖基本要求〗:采用光电式摇晃传感器,其检测范围为±90℃,每摇晃一度传感器就输出一个脉冲信号给计数单元,在给定时间内测量到的脉冲数目就能表明该人的电平感觉,测试时采用头戴式传感器、闭上双目,单脚立地:保持静止,开始测试。定时时间为1分钟 〖提高要求〗 〖参考原理、框图〗: 〖主要参考元器件〗CD4060,555,74LS74 四、便携式快速心律计 基本要求〗利用数字电路制作一便携式快速心律计,用于在较短时间内测量脉搏跳动速率:并使用LED 显示。 〖提高要求〗1)提高测量精度的方法 2)设计能比较准确测量1S 内心跳的电路 〖参考原理框图〗 〖主要参考元器件〗CD4060,4528,4518;4511,14526 五、数字式定时开关 〖基本要求〗设计并制作一数字式定时开关,此开关采用BCD 拨盘预置开关时间,其最大定时时间为9秒,计数时采用倒计时的方式并通过一位LED 数码管显示。此开关预置时间以后通过另一按钮控 制并进行倒计时,当时间显示为0时,开关发出开关信号,输出端呈现高电平,开关处于开态,再按按钮时,倒计时又开始。计时时间到驱动扬声器报警。 〖提高要求〗 l)输出部分加远距离(100m)继电器进行控制 2)延长定时时间 3)探讨提高定时精度的方法 〖参考原理框图〗 外部操作开关 〖主要参考元器〗:CC4511,CC14522,CD4060 传感器 基准时间产生电路 倍频器 放大与整形 控制电路 计数译码 显 示电 路 秒脉冲发生器 计时器 译码显示 控制电路 报警电路

电子系统设计课程设计任务书

《电子系统设计》任务书 一、实习(设计)目的与基本要求 要球学生掌握电子系统设计的全过程,掌握基于硬件平台或虚拟仪器的电子系统解决方案,并完成1-2个系统的设计。设计项目将结合学生所学的专业确定,欢迎学生将本专业中需解决的电子系统课题作为设计项目。 二、实习(设计)内容与安排 1、设计课题 (1) 设计存储器24C32与单片机的接口 (2)设计I2C总线接口的驱动程序 (3)设计一个出租车计价器: (4)设计点阵LED显示器 (5)设计电子密码锁系统 (6)设计一个多路音频采集器 (7)设计一个输出电压可调的数控直流稳压电源 (8)设计一个具有音乐起闹功能的电子钟 (9)设计一个开关稳压电源 2、学时分配 本课程设计为一周时间集中安排,建议指导教师按以下进度进行辅导。 三、考核方式 课程设计的考核结果按优秀、良好、中等、及格和不及格来评价。 对设计任务理解透彻,能够全面、正确、独立地完成设计内容所规定的任务,得出

设计结果,并按时提交准确、完整、规范的设计报告,可评为优秀;按照设计任务要求能够顺利地完成任务,得出结果,按时提交较完整的、符合要求的设计报告,可评定为良好;按照设计要求完成了硬件线路的连接和软件的编程与调试,基本完成了任务要求,提交符合要求的设计报告,可评为中等;基本完成设计目标,但不够完善,可能有若干小的缺陷,在帮助下能够完成任务要求,提交设计报告,可评为及格;不能完成指定的要求和任务,未提交设计报告的,评为不及格。 四、实习(设计)教科书、参考书 (一)教科书 马建国主编.电子系统设计.北京:高等教育出版社,2004 (二)参考书 [1] 刘君华.智能传感器系统.西安:西安电子科技大学出版社,1999 [2] 杨刚、周群主编.电子系统设计与实践.北京:电子工业出版社,2004 [3] 陈曾平、刘平、马云编著. 电路设计基础与专用系统构成.北京:科学出版社, 2006 [4] 俞承芳、宋万年、陆起涌编著. 电子系统设计.上海:复旦大学出版社,2004 五、其他需要说明的问题 完成设计任务后,在课程设计的最后阶段,需要总结全部设计工作,写出完整、规范的设计报告,在指定的时间内提交指导教师。课程设计报告要求有完整的格式,包括封面、目录、正文等,具体如下: ㈠封面 包括:课程设计题目、姓名、学号、班级、指导教师、完成日期。 ㈡目录 给出设计报告的主要标题及其所在的页码。 ㈢正文 正文包括的内容有: ⑴设计任务与要求; ⑵设计方案及论证(包括设计思路、使用到哪些芯片、各个芯片的作用) ⑶理论设计(包括各模块电路的设计及模块之间的连接) ⑷系统实现(包括硬件电路的内部连接及输入、输出信号的连接) ⑸调试过程(包括实验过程中的实验步骤、出现的问题、解决的方法、使用的实验数据等) ⑹总结(在整个课程设计过程中的收获和体会) ⑺参考资料

集成电路课程设计(CMOS二输入及门)

) 课程设计任务书 学生姓名:王伟专业班级:电子1001班 指导教师:刘金根工作单位:信息工程学院题目: 基于CMOS的二输入与门电路 初始条件: 计算机、Cadence软件、L-Edit软件 要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求) & 1、课程设计工作量:2周 2、技术要求: (1)学习Cadence IC软件和L-Edit软件。 (2)设计一个基于CMOS的二输入的与门电路。 (3)利用Cadence和L-Edit软件对该电路进行系统设计、电路设计和版图设计,并进行相应的设计、模拟和仿真工作。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印,图纸应符合绘图规范。 时间安排: 布置课程设计任务、选题;讲解课程设计具体实施计划与课程设计报告格式的要求;课程设计答疑事项。 | 学习Cadence IC和L-Edit软件,查阅相关资料,复习所设计内容的基本理论知识。 对二输入与门电路进行设计仿真工作,完成课设报告的撰写。 提交课程设计报告,进行答辩。 指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日

目录 # 摘要 (2) 绪论…....………………………………………….………………….. ..3 一、设计要求 (4) 二、设计原理 (4) 三、设计思路 (4) 3.1、非门电路 (4) 3.2、二输入与非门电路 (6) 、二输入与门电路 (8) } 四、二输入与门电路设计 (9) 4.1、原理图设计 (9) 4.2、仿真分析 (10) 4.3、生成网络表 (13) 五、版图设计........................ (20) 、PMOS管版图设计 (20) 、NMOS管版图设计 (22) 、与门版图设计 (23)

计算机控制技术课程设计

计算机控制技术课程设 计 Company Document number:WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

目录 1 引言 (1) 2 课程设计任务和要求 (2) 3 直流伺服电机控制系统概述 (2) 直流伺服系统的构成 (2) 伺服系统的定义 (2) 伺服系统的组成 (2) 伺服系统的控制器的分类 (3) 直流伺服系统的工作过程 (4) 4 直流伺服电机控制系统的设计 (5) 方案设计步骤 (5) 总体方案的设计 (5) 控制系统的建模和数字控制器设计 (7) 数字PID工作原理 (8) 数字PID算法的simulink仿真 (8) 5 硬件的设计和实现 (9) 选择计算机机型(采用51内核的单片机) (9) 80C51电源 (10) 80C51时钟 (10) 80C51 控制线 (10) 80C51 I/O接口 (11) 设计支持计算机工作的外围电路(键盘、显示接口电路等) (11) 数据锁存器 (11) 键盘 (11) 显示器 (12) 数模转换器ADC0808 (12) 其它相关电路的设计或方案 (13) 供电电源设计 (13) 检测电路设计 (13)

功率驱动电路 (14) 仿真原理图 (14) 6软件设计 (14) 程序设计思想 (14) 主程序模块框图 (15) 编写主程序 (15) 7 总结 (16) 附录1 ADC0808程序 (17) 附录2 数字控制算法程序 (18) 参考文献 (19)

1 引言 半个世纪来,直流伺服控制系统己经得到了广泛的应用。随着伺服电动机技术、电力电子技术、计算机控制技术的发展,使得伺服控制系统朝着控制电路数字化和功率器件的模块化的方向发展。 本文介绍直流伺服电机实验台的硬件、软件设计方案。通过传感器对电机位移进行测量,控制器将实际位移量与给定位移量进行比较,控制信号驱动伺服电机控制电源工作,实现伺服电机的位置控制。其电机位置随动系统硬件设计主要包括:总体方案设计、单片机应用系统设计、驱动电路设计和测量电路设计。软件编制采用模块化的设计方式,通过系统的整体设计,完成了系统的基本要求,系统可以稳定的运行。 本次设计说明书主要包括主要包括主程序设计、模数转换器ADC0809程序及数字控制算法程序的设计等内容。 通过本次设计,加深在计算机控制系统课程中所学的知识的理解,提高电气设计与分析的能力,为今后的工作打下基础。

电子商务系统分析与设计课程设计报告

电子商务系统规划》课程设计报告 题目: 班级: 学号: 姓名: 指导教师: 成绩:

目录 一:项目背景 1.1 系统开发背景?????????????????????1 1.2 企业现行状况调查???????????????????1 1.3 企业未来核心业务描述及盈利模式分析??????????3 1.4 竞争对手分析?????????????????????3 1.5 目标系统定位与目标客户分析??????????????4 二:系统分析 2.1 系统需求分析?????????????????????4 2.2 系统用例模型?????????????????????5 三:系统设计 3.1 功能模块设计????????????????????12 3.2 系统开发环境????????????????????12 3.3 数据库及数据表的设计????????????????12 3.4 各模块代码设计???????????????????15 附:小组分工19

正美购物家电在线销售系统规划一:项目背景 1.1 系统开发背景 近年来,随着Internet 的迅速崛起,互联网已日益成为收集提供信息的最佳渠道并逐步进入传统的流通领域,互联网的跨地域性和可交互性使其在与传统媒体行业和传统贸易行业的竞争中具不可抗拒的优势,因而发展十分迅速。在电子商务在中国逐步兴起的大环境下,建立利用互联网开拓销售渠道,帮助企业及时调整商品结构,协助经销商打开货源的信息门户成为解决信息流通不畅的有效方案。毫无疑问,电子商务有利于企业转换经营机制,建立现代企业制度,提高企业的销售水平和竞争力。因此,正美购物的电子商城的建立和发展应运而生。以下是对正美购物的具体分析: 1.2 企业现行状况调查 (1 )企业核心业务描述 正美购物以小家电产品为核心产品,旗下有电饭锅、微波炉、电暖器、电风扇、吸尘器、电水壶、摄像机等各式各样的电器产品。涵盖了厨房、浴室、居室清洁、取暖类、小视听类等多种系列。内容丰富,范围广阔。 (2)企业现行的组织结构及主要协作伙伴 组织结构: 正美购物是新一代的B2C 电子商务销售商。总部设于北京,并在上海,广州、深圳等全国各地开设分店,渗透经营。

CMOS模拟集成电路课程设计

电子科学与技术系 课程设计 中文题目:CMOS二输入与非门的设计 英文题目: The design of CMOS two input NAND gate 姓名:张德龙 学号: 1207010128 专业名称:电子科学与技术 指导教师:宋明歆 2015年7月4日

CMOS二输入与非门的设计 张德龙哈尔滨理工大学电子科学与技术系 [内容摘要]随着微电子技术的快速发展,人们生活水平不断提高,使得科学技术已融入到社会生活中每一个方面。而对于现代信息产业和信息社会的基础来讲,集成电路是改造和提升传统产业的核心技术。随着全球信息化、网络化和知识经济浪潮的到来,集成电路产业的地位越来越重要,它已成为事关国民经济、国防建设、人民生活和信息安全的基础性、战略性产业。 集成电路有两种。一种是模拟集成电路。另一种是数字集成电路。本次课程设计将要运用S-Edit、L-edit、以及T-spice等工具设计出CMOS二输入与非门电路并生成spice文件再画出电路版图。 [关键词]CMOS二输入与非门电路设计仿真

目录 1.概述 (1) 2.CMOS二输入与非门的设计准备工作 (1) 2-1 .CMOS二输入与非门的基本构成电路 (1) 2-2.计算相关参数 (2) 2-3.电路spice文件 (3) 2-4.分析电路性质 (3) 3、使用L-Edit绘制基本CMOS二输入与非门版图 (4) 3-1.CMOS二输入与非门设计的规则与布局布线 (4) 3-2.CMOS二输入与非门的版图绘制与实现 (5) 4、总结 (6) 5、参考文献 (6)

1.概述 本次课程设计将使用S-Edit画出CMOS二输入与非门电路的电路图,并用T-spice生成电路文件,然后经过一系列添加操作进行仿真模拟,计算相关参数、分析电路性质,在W-edit中使电路仿真图像,最后将电路图绘制电路版图进行对比并且做出总结。 2.CMOS二输入与非门的设计准备工作 2-1 .CMOS二输入与非门的基本构成电路 使用S-Edit绘制的CMOS与非门电路如图1。 图1 基本的CMOS二输入与非门电路 1

步进电机实验报告剖析

北华航天工业学院 课程设计报告(论文) 课程名称:微机控制技术课程设计 设计课题:步进电机的控制系统 专业班级: 学生姓名: 指导教师: 设计时间:2013年06月11日

北华航天工业学院电子工程系 微机控制技术课程设计任务书 姓名:专业:班级: 指导教师:职称:教授时间:2013.6.11 课程设计题目:步进电机的控制系统 设计步进电机单片机控制系统,其功能如下: 1.具有对步进电机的启停、正反转、加减速控制; 2.控制按钮分别为正转、反转、加速、减速、以及停止键; 3.能够通过三位LED数码管(或液晶显示器)显示当前的转动速度,并且由两只不同颜色的发光二极管分别指示正转和反转,因此可以清楚的显示当前转动方向和转速; 4.要求每组选择的步进电机控制字不同; 5.用单片机做控制微机; 应用软件:keil protues 成果验收形式: 1.课程设计的仿真结果 2.课程设计的报告书 参考文献: 【1】张家生. 电机原理与拖动基础【M】. 北京:北京邮电大学出版社,2006. 【2】马淑华,王凤文,张美金. 单片机原理与接口技术【M】.北京:北京邮电大学出版社,2007. 【3】顾德英,张健,马淑华.计算机控制技术【M】. 北京:北京邮电大学出版社,2006. 【4】张靖武,周灵彬. 单片机系统的PROTEUS设计与仿真【M】. 北京:电子工业出版社,2007 第16周 时间 安排 指导教师教研室主任: 2013年06 月11日

内容摘要 步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件,它广泛应用于工业机械的数字控制,为使系统的可靠性、通用性、可维护性以及性价比最优,根据控制系统功能要求及步进电机应用环境,确定了设计系统硬件和软件的功能划分,从而实现了基于8051单片机的四相步进电机的开环控制系统。控制系统通过单片机存储器、I/O接口、中断、键盘、LED显示器的扩展、步进电机的环形分频器、驱动及保护电路、人机接口电路、中断系统及复位电路、单电压驱动电路等的设计,实现了四相步进电机的正反转,急停等功能。为实现单片机控制步进电机系统在数控机床上的应用,系统设计了两个外部中断,以实现步进电机在某段时间内的反复正反转功能,也即数控机床的刀架自动进给运动,随着单片机技术的不断发展,单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛,自六十年代初期以来,步进电机的应用得到很大的提高。 关键词:步进电机单片机数码管显示

电子系统设计课程设计

《电子系统设计课程设计》项目设计书 项目名称打地鼠 小组成员1 小组成员2 小组成员3 专业 任课教师 成都理工大学信科院电子系 2013年6月

1项目名称,并简要说明应用背景。 项目名称:打地鼠 应用背景:打地鼠游戏是人们生活中常见的一种休闲小游戏。此游戏玩法简单,考验人们的反应速度。开发者可以根据人们兴趣开发出具有多功能的打地鼠游戏,比如升级、道具、过关等,增加游戏的趣味性。 2项目设计需求(包括功能描述和性能设计指标) 功能描述: 1.启动系统,液晶屏第一排随机显示一个1-9的数字,显示地鼠(?)或地雷(*),中间显示剩余时间,右边显示分数;液晶屏第二排显示游戏的英文名称——打地鼠。 2.开始游戏后,在背景音乐伴随下显示“Ready Go!!!”,之后正式进入游戏游戏历时2min,随着时间的增加,数字显示速度加快,游戏中课随时按K10键暂停,再次按则恢复游戏。 3.进入游戏界面后,随机产生地鼠和地雷(地雷产生的概率为10%),但随着时间的增加,地雷出现的概率会增加,数字更新的速度也越快。按键分别对应独立键盘的9个按键,按下某个键即代表击打相应位置。 4.若击中地鼠:正常情况下分数加1,若在较短时间(实际为地鼠产生到消失的前一半时间内)击中,则“快速反应,双倍加分”,即分数加2。若击中地雷,则分数减1,若未按下相应键,则分数加1。

5.游戏结束,背景音乐停止,保留最高分,分数和时间在按复位后刷新。 性能设计指标:能通过复位,玩家可以持续玩游戏。自动保存和人为清除游戏数据。 3设计方案 3.1 系统设计框图及原理阐述 设计框图: 原理阐述: 1)复位电路 复位条件:89C52单片机复位需要一个长达24个时钟周期的高电平才能复位,复位的作用就是使程序的指针指向地址0,每个程序都是从地址0开始执行,所以复位的概念就是让程序从头开始执行。

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