本科生创新能力个性化培养.docx

1、本科生创新能力个性化培养本科生创新能力个性化培养科技学术实践“六个一”训练项目课外实验项目吉林大学仪器科学与电气工程学院2015年11月目 录仪电学院课外实验项目卡 1一 模拟电子实验 31.1 低频信号发生器的设计与实现 31.2 DC-DC开关电源设计与实现 41.3 高共模抑制放大器设计与实现 51.4 功率放大器设计与实现 61.5 基于单片机的恒温PID控制系统 71.6 音频功率放大电路的制作 81.7 基于Android的跑步运动监测系统 9二 工程电磁场数值计算 112.1 电磁铁的电磁场数值仿真 112.2 电机的电磁场数值仿真 122.3 冲击法测量磁场 13三 控制系统实

2、验 143.1 零极点影响的分析及图形化表示 143.2 移动平台倒立摆MatLab辅助设计 15四 信号与系统 174.1 软信号发生器设计实验 174.2 典型周期信号的数字谱分析实验 184.3 基于MATLAB GUI的频谱分析仪的设计与实现 19五 单片机原理与技术 215.1 多通道模拟信号采集系统设计 215.2 简易信号发生器 225.3 交通信号灯控制实验 235.4 基于单片机的红外遥控实验 245.5 基于8951单片机的测量控制系统 255.6 基于单片机压力测量实验 26六 电力系统分析 276.1 无功功率的补偿 27七 可编程控制器技术 287.1 三层电梯模型控

3、制 287.2 挖掘车模型控制 297.3 基于触摸屏的自动售货机模拟控制 307.4 运料小车控制模拟 31八 数字图像处理 328.1 Matlab人脸识别实验 328.2 Matlab车牌识别 338.3 MATLAB图像合成-电视抠像基础 34九 虚拟仪器技术 359.1 虚拟信号发生器的设计 359.2 虚拟示波器的设计 36十数字电路技术 3710.1 基于光电技术的脉搏度测量实验 3710.2 基于FPGA/SOPC的自动售货机的设计 3810.3 基于CPLD的多功能数字钟设计 4010.4 基于CPLD的简易数字频率计 4110.5 全功能电梯模拟器 42十一 智能仪器 43

4、11.1 基于仪器平台的频率特性测试仪设计 4311.2 基于LabVIEW的测控软件开发 44十二 光电检测技术 4512.1 基于光电编码器转速测量系统实验 4512.2 基于FPGA的光栅4倍频细分数据采集系统设计 4612.3 光电器件特性测试仪设计 47十三 传感器原理与检测技术 4913.1 智能传感器设计 4913.2 多点温度巡检系统设计 50十四 电子测量原理 5114.1 高精度数字频率计的设计 51十五 精密仪器 5215.1 直流电机速度控制系统 5215.2 直流电机转角控制系统 5315.3 精密工作台控制计算机系统 5415.4 单色仪光栅扫描计算机控制系统 55

5、十六 电机学 5616.1 三相异步电动机的制动控制线路 5616.2 三相异步电动机的可逆运行控制线路 5716.3 三相异步电动机基本控制线路 5816.4 三相鼠笼式异步电动机的降压起动控制线路 5916.5 电动葫芦电气控制线路 6016.6 直流电动机的制动过程MATLAB仿真 61十七 电力电子技术 6317.1 基于PWM的恒流源设计 6317.2 基于PWM的恒压源设计 65十八 课外设计 6718.1 智能存包系统设计 6718.2 智能垃圾回收小车的设计与实现 6818.3 基于安卓手机和PC平台的蓝牙数传、Wifi数据共享及瞬变电磁数据预处理的软件系统设计 6918.4

6、基于STM32和FPGA控制器平台的蓝牙或Wifi数传系统设计 7218.5 基于飞思卡尔小车的智能泊车系统设计 7518.6 Xilinx FPGA的IP核设计 7618.7 小型激光雕刻控制系统研究 77十九 电力系统与继电保护 7819.1 低频电磁信号采集卡设计 78仪电学院课外实验项目卡项目编号（学校）课程名称项目名称项目负责人学时基本学分656OEP01模拟电子实验低频信号发生器的设计与实现王应吉322656OEP02模拟电子实验DC-DC开关电源设计与实现王应吉322656OEP03模拟电子实验功率放大器设计与实现王应吉161656OEP04模拟电子实验高共模抑制放大器设计与实现

7、王应吉161656OEP05工程电磁场电磁铁的电磁场数值仿真嵇艳鞠80.5656OEP06工程电磁场电机的电磁场数值仿真嵇艳鞠80.5656OEP07工程电磁场冲击法测量磁场嵇艳鞠80.5656OEP08控制系统实验零极点影响的分析及图形化表示随阳轶241.5656OEP09信号与系统软信号发生器设计实验朱凯光80.5656OEP10信号与系统典型周期信号的数字谱分析实验朱凯光80.5656OEP11单片机原理与技术多通道模拟信号采集系统设计邱春玲80.5656OEP12单片机原理与技术简易信号发生器邱春玲80.5656OEP13单片机原理与技术交通信号灯控制实验李肃义80.5656OEP15

8、电力系统分析无功功率的补偿孙淑琴80.5656OEP17可编程控制器技术三层电梯模型控制栾 卉80.5656OEP18可编程控制器技术挖掘车模型控制栾 卉80.5656OEP19数字图像处理Matlab人脸识别实验辛 毅80.5656OEP20数字图像处理汽车牌照识别实验辛 毅80.5656OEP23虚拟仪器技术虚拟信号发生器的设计王俊秋80.5656OEP24单片机原理与技术基于单片机的红外遥控实验刘鸿石80.5656OEP25单片机原理与技术基于8951单片机的测量控制系统刘鸿石80.5656OEP26单片机原理与技术基于单片机的压力测量实验刘鸿石80.5656OEP27数字电路技术基于光

9、电技术的脉搏波测量实验蔡 靖80.5656OEP28数字电路技术基于FPGA/SOPC的自动售货机的设计蔡 靖80.5656OEP29数字电路技术基于CPLD的多功能数字钟设计蔡 靖80.5656OEP30数字电路技术基于CPLD的简易数字频率计蔡 靖80.5656OEP31智能仪器基于LabVIEW 的测控软件开发千承辉80.5656OEP32智能仪器基于仪器平台的频率特性测试仪设计千承辉80.5656OEP33光电检测技术基于光电编码器转速测量系统实验刘 杰80.5656OEP34传感器原理与检测技术智能传感器设计凌振宝80.5656OEP35传感器原理与检测技术多点温度巡检系统设计凌振宝

10、80.56560EP38控制系统实验移动平台倒立摆MatLab辅助设计随阳轶1616560EP39精密仪器直流电机速度控制系统王智宏1616560EP40精密仪器直流电机转角控制系统王智宏1616560EP41精密仪器精密工作台控制计算机系统王智宏1616560EP42精密仪器单色仪光栅扫描计算机控制系统王智宏1616560EP43虚拟仪器技术虚拟示波器的设计王俊秋80.56560EP44课外设计智能垃圾回收小车的设计与实现滕 飞1616560EP45课外设计智能存包系统设计滕 飞1616560EP46数字图像处理MATLAB图像合成-电视抠像基础辛 毅80.56560EP47可编程控制器技术

11、基于触摸屏的自动售货机模拟控制栾 卉80.56560EP48可编程控制器技术运料小车控制模拟栾 卉80.56560EP49电机学三相异步电动机的制动控制线路程宇奇120.756560EP50电机学三相异步电动机的可逆运行控制线路程宇奇120.756560EP52电机学三相鼠笼式异步电动机的降压起动控制线路程宇奇120.756560EP53电机学电动葫芦电气控制线路程宇奇120.756560EP54电力电子技术基于PWM的恒流源设计孙彩堂1616560EP55电力电子技术基于PWM的恒压源设计孙彩堂1616560EP56课外设计基于STM32和FPGA控制器平台的蓝牙或Wifi数传系统设计王世隆

12、1616560EP57课外设计基于安卓手机和PC平台的蓝牙数传、Wifi数据共享及瞬变电磁数据预处理的软件系统设计王世隆1616560EP58电子测量高精度频率计设计千承辉1616560EP60课外设计基于飞思卡尔小车的智能泊车系统设计千承辉1616560EP61课外设计Xilinx FPGA的IP核设计千承辉80.56560EP63电机学直流电动机的制动过程MATLAB仿真关珊珊80.56560EP65模拟电子实验基于单片机的恒温PID控制系统周志坚80.56560EP66模拟电子实验音频功率放大电路的制作周志坚80.56560EP67模拟电子实验基于Android的跑步运动监测系统蔡 靖8

13、0.56560EP68课外设计小型激光雕刻控制系统设计王庆吉80.5656OEP69光电检测技术基于FPGA的光栅4倍频细分数据采集系统设计 刘 杰80.5656OEP70光电检测技术光电器件特性测试仪设计刘 杰80.5656OEP71信号与系统基于MATLAB GUI的频谱分析仪的设计与实现林婷婷80.5656OEP72电力系统与继电保护低频电磁信号采集卡设计王庆吉80.5656OEP73数字电路技术全功能电梯模拟器杨泓渊80.5一 模拟电子实验1.1 低频信号发生器的设计与实现注意：本题目限1人独立完成，可以有多人选作，但考核时彼此独立，不得雷同。一实验目的 1. 训练基本技能：常用测试仪

14、器使用、电路安装、调试、测试； 2. 初步学会查阅电子器件英文说明书；3. 训练基本单元电路设计、调试、测试。二实验内容1. 设计一个低频信号发生器，可输出方波、矩形波、三角波、锯齿波、正弦波，频率和幅度可调，矩形波占空比可调；锯齿波上升、下降时间可调；2. 根据电路原理图的具体结构，安装单元电路；3. 测输出幅度、频率、失真度、上升沿、下降沿，观察三角波线性度；4不得使用8038模块。5写出设计与总结报告，说明电路原理、特点、测试结果、结果分析。三主要设备1. 集成元件；2. 双踪示波器；3. 低频毫伏表；4. 万用表。 1.2 DC-DC开关电源设计与实现注意：本题目限1人独立完成，可以有

15、多人选作，但考核时彼此独立，不得雷同。一实验目的 1. 掌握开关电源的工作原理、设计方法及主要性能指标的测试；2. 训练基本技能：常用测试仪器使用、电路安装、调试、测试； 2. 初步学会查阅电子器件英文说明书；3. 训练基本单元电路设计、调试、测试。二实验内容1. 设计一个开关电源，把220V/50Hz交流电变换为10V直流，最大可输出1A电流的输出电源，电压精度不劣于1%，总效率不低于80%； 2. 根据电路原理图的具体结构，安装单元电路；3. 测电压精度、总效率。4 写出设计与总结报告，说明电路原理、特点、测试结果、结果分析。三主要设备1. 集成元件；2. 双踪示波器；3. 低频毫伏表；4

16、. 万用表。 1.3 高共模抑制放大器设计与实现注意：本题目限1人独立完成，可以有多人选作，但考核时彼此独立，不得雷同。一实验目的 1. 掌握放大器的工作原理、设计方法及主要性能指标的测试；2. 训练基本技能：常用测试仪器使用、电路安装、调试、测试； 3. 初步学会查阅电子器件英文说明书；4. 训练基本单元电路设计、调试、测试。二实验内容1. 设计一个放大器，差模电压放大倍数不小于1000倍，在输入共模电压范围内，共模抑制比。2. 根据电路原理图的具体结构，安装单元电路；3. 测差模放大倍数，计算共模抑制比。4写出设计与总结报告，说明电路原理、特点、测试结果、结果分析。三主要设备1. 集成元件

17、；2. 双踪示波器；3. 信号发生器；4. 万用表。1.4 功率放大器设计与实现注意：本题目限1人独立完成，可以有多人选作，但考核时彼此独立，不得雷同。一实验目的 1. 掌握功率放大器的工作原理、设计方法及主要性能指标的测试；2. 训练基本技能：常用测试仪器使用、电路安装、调试、测试； 3. 初步学会查阅电子器件英文说明书；4. 训练基本单元电路设计、调试、测试。二实验内容1. 设计一个功率放大电路，当输入正弦信号电压有效值不大于10mv时，在3负载上，输出峰峰值为2V的正弦波形无明显失真。2. 根据电路原理图的具体结构，安装单元电路；3. 测试最大不失真输出电压，计算最大不失真输出功率和效率

18、，测试通频带宽度和输出信号失真度。4写出设计与总结报告，说明电路原理、特点、测试结果、结果分析。三主要设备1. 集成元件；2. 直流稳压电源；3. 双踪示波器；4. 信号发生器；5. 万用表。1.5 基于单片机的恒温PID控制系统一实验目的 1. 了解温度传感器的工作原理2. 了解弱信号检测的常见电路3. 掌握PID控制算法的基本原理二实验内容1按照设计要求，进行系统功能分析、完成原理图设计；2电路整体设计和元器件的选择；3. 硬件调试；4. 温度信号的前级获取和转换采用温度传感器对一定容器内的温度进行测量，并转换成相应的电压值。5.恒温控制系统采用PID控制算法，对一定容器内的温度进行恒温控

19、制。三主要设备1. PC计算机、单片机最小系统、电路所需的各种元器件。2. KEIL开发软件、MATLAB软件1.6 音频功率放大电路的制作一实验目的 1. 了解功率放大电路的构成，加深对功率放大电路的感性认识2. 了解电路元器件的选择及检测方法。3. 熟悉集成功率放大电路的型号、参数及其应用二实验内容1按照设计要求，进行系统功能分析、完成原理图设计；2电路整体设计和元器件的选择；3. 实现推动多媒体音箱发声；4. 测试和计算以下电路参数：最大输出不失真输出电压，最大不失真输出功率，频带宽度。三主要设备1. 集成元件；2. 双踪示波器；3. 万用表。1.7 基于Android的跑步运动监测系统

20、一实验目的随着工作压力的增加和生活节奏的加快，人们严重缺乏合理的运动锻炼身体，尤其对一些身患心脑血管疾病的患者，缺乏或过度的锻炼都会严重影响病情，合理的运动则有助于恢复身体健康，跑步不限场地、时间、运动装备，是比较简单和有效的运动方式。基于Android的跑步运动监测系统设计的目的：通过制定合理的跑步锻炼计划，实现对心脑血管病人的运动锻炼监控，已起到最优化锻炼身体，恢复健康。二基本原理根据制定的跑步运动锻炼计划，控制穿戴式跑步运动监测系统，实现对跑步的步数、里程、卡路里消耗、运动心率的监测，以实现对身体的锻炼，健康恢复三方法步骤1、编写基于android手机的软件，实现运动计划设定，参数计算。

21、2、以msp430为控制核心，利用压电薄膜传感器测量运动心率，以加速度传感器测量三轴加速度。3、利用蓝牙通信，将测量的数据送给手机上位机Android平台。4、由Android平台实现步数、加速度、距离、卡路里消耗以及心率的计算。5、与运动计划进行比对，以实现最优化锻炼。四实验结果形式基于Android的跑步运动监测系统样机一台。五预期实验结果能够实现下位机的数据检测、数据的蓝牙传输、上位机Android平台的参数计算，计划比对，最终实现跑步运动监测。六主要设备示波器、低频信号发生器、直流稳压电源二 工程电磁场数值计算2.1 电磁铁的电磁场数值仿真一实验目的 1.掌握电磁铁模型创建，包括求解器

22、选择、绘制平面的选择；2.掌握电磁铁模型材料属性、边界条件和激励源、求解参数、求解区域等设置方法；3.掌握电磁铁电磁场的求解过程及后处理过程。二实验内容1计算磁铁中心电磁感应强度，确定最大磁感应强度位置；2. 计算磁铁周围磁场分布，及衰减规律；3. 计算磁铁的磁场力以及磁通密度，并分析；三主要设备计算机、Ansoft Maxwell 2D/3D软件环境；2.2 电机的电磁场数值仿真一实验目的 1.掌握Ansoft Maxwell 2D/3D 进行静磁场仿真分析；2.掌握电机模型创建，包括求解器选择、绘制平面的选择；3.掌握电机模型材料属性、边界条件和激励源、求解参数、求解区域等设置方法；4.掌

23、握电机磁场的求解过程及后处理过程。二实验内容1. 计算气隙磁场和气隙中磁场磁通密度；2. 计算电机绕组电流计转子电枢反应磁场；3. 计算电机槽漏磁场；三主要设备计算机、Ansoft Maxwell 2D/3D软件环境；2.3 冲击法测量磁场一实验目的 1 了解应用冲击法测量磁场的原理和方法2 应用冲击法测量螺线管磁场二实验内容1 将移动尺上带霍尔探头的探测杆换为带有探测线圈的探测杆，并固定好。2 将XN-LXG-III型螺线管磁场测定仪电源、XN-LXG-III型螺线管磁场实验仪、XN-CJ-I型冲击电流计连接起来3 先将互感器原边线圈断开，即将Is换向闸刀旋空不能接通电流Is。再将励磁电流换

24、向闸刀分别按正向接通、断开，反向接通、断开的顺序测量探测回路的冲击电流量，并记入表一中。4 再将螺线管线圈断开，即将IM换向开关旋空，螺线管内不能接通电流IM。再将互感器原边励磁电流Is换向闸刀分别按正向接通、断开，反向接同、断开的顺序测量探测回路的冲击电流量并记录。三主要设备1 XN-LXG-III型螺线管磁场测定仪电源2 XN-LXG-III型螺线管磁场测定仪3 XN-CJ-I型冲击电流计三 控制系统实验3.1 零极点影响的分析及图形化表示注意：本题目限1人独立完成，限5人选作，16学时，考核彼此独立，不得雷同。一实验目的 1熟练掌握MatLab进行控制系统仿真；2熟练掌握MatLab的G

25、UI设计及编程；3熟练掌握开环/闭环传递对时域信号、频率信号、根轨迹的影响；二实验内容1可以根据用户输入的开环传递函数的信息，用GUI绘制s域的图（清晰表示出零极点）。在另外几个图上分别绘制出单位负反馈的闭环传递函数的s域图、单位阶跃响应的时域图、频率域的Bode图、根轨迹图。2. 用户可以通过鼠标拖动现有开环传递函数s域上的零极点（即修改当前零极点），或是增加、删除零极点，需要同时在其它几个图上作出更新。 3. 如果用户是在闭环传递行数s域图上进行的零极点修改操作，那么也需要同时对另外几个图作出更新。三主要设备1计算机1台；2MatLab软件；3.2 移动平台倒立摆MatLab辅助设计注意：

26、本题目限1人独立完成，限5人选作，16学时，考核彼此独立，不得雷同。一实验目的 1熟练掌握MatLab进行控制系统设计；2熟练掌握MatLab的GUI设计及编程；二实验内容考虑安装在移动平台上的倒立摆，如图所示，开环传递函数为：设计目标是在扰动出现时平衡倒立摆（即让）。表示系统的框图如图所示。令Ms=10kg,Mb=100kg,L=1m,g=9.82m/s2,a=5,b=10。基于单位阶跃扰动的设计指标为：(1)调整时间小于10s(2%准则)。(2)百分比超调小于40%。(3)扰动出现时的稳态跟踪误差小于0.1。写出一组交互式MatLab脚本以帮助完成控制系统的设计。第一个脚本至少要完成：(1

27、)计算从扰动到输出的闭环传递函数，其中K是可调参数。(2)画出闭环系统的Bode图。(3)自动计算并输出频率响应的最大值和其对应的谐振频率。利用和，估计和。第二个脚本至少要完成：将和用做输入变量时，估计系统的超调量和调整时间。如果性能不满足设计指标，那么要调整K值，并且前面的两个脚本重新设计。在完成前两步工作之后，最后是用仿真来测试设计。第三个脚本的功能是：(1)以K作为可调参数，画出对单位阶跃扰动的响应。(2)对曲线作标注。利用这些交互式脚本，采用频率响应的Bode图方法设计控制器，使得系统满足给定的设计指标。在开始设计过程之前，先用解析方法求出使系统稳定误差满足要求的K的最小值，并将它作为

28、K的设计循环的初始值。三主要设备1计算机1台；2MatLab软件；四 信号与系统4.1 软信号发生器设计实验一实验目的 1认识并熟悉Matlab运行环境；2学习掌握设计各种信号的编程方法。二实验内容1采用Matlab，设计信号发生器软面板；2产生可变占空比的方波信号、正弦信号、指数信号、以及任意。三主要设备1PC计算机4.2 典型周期信号的数字谱分析实验一实验目的 1. 认识并熟悉Matlab运行环境；2. 利用FFT分析连续周期信号的频谱，如周期方波，正弦信号等。理解CFS与DFT（FFT）的关系。二实验内容1利用FFT，分析并画出 频谱，改变采样间隔与截断长度，分析混叠与泄漏对单一频率成分信号频谱的影响；2利用FFT，分析并对比方波以及半波对称正负方波的频谱，改变采样间隔与截断长度，分析混叠与泄漏对信号频谱的影响。三