1、电加热炉温度自动控制系统电加热炉温度自动控制系统一、 任务设计并制作一个温度自动控制系统,控制电加热炉的温度在某一温度范围。系统的示意图如图1所示。电加热炉顶部置入深度不一的两温度传感器,用于检测加热炉内的温度,炉内温度取其平均值;单片机通过键盘对加热炉的温度进行设定。根据炉内温度与设定温度值的差别程度,有不同的提示信号。炉内的温度和当前设定温度通过显示设备实时显示。图1 温度自动控制系统示意图二、要求1 基本要求(1)温度可调节范围为60200,最小设定分度为1。(2)温度显示功能,分辨率为0.1。 (3)当温度达到某一设定值并稳定后,炉内温度的波动控制在2以内。要求温度调控未达到和达到稳定
2、状态,均给出声或光提示信号。(4)当设定的调节温差为15时, 要求达到稳定状态的调节时间小于等于2分钟,稳定状态下的温度波动在2以内。2 发挥部分(1)当温度达到某一设定值并稳定后,、炉内温度的波动控制在1以内。 (2)当设定的调节温差为15时, 尽量减少达到稳定状态的调节时间,并要求超调量不超过3,稳定状态下的温度波动在1以内。(3)能记录并实时显示温度调节过程的曲线, 显示的误差绝对值小于2。(4)其他。三、说明(1)炉内温度检测采用具有温度测量功能的数字万用表(测评时自带)。(2)当温度达到稳定状态的提示信号出现后立即检测调控的温度值,每次检测时间延续60s,以记录温度波动的最大值。(3
3、)设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、 主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序用附件给出。(C3) 智能窗系统一、 任务对下雨等情况进行自我监测,并自动控制窗户关闭。当室内烟雾、可燃性气体超过指标时可自动开启窗户,通风换气。二、要求1 基本要求1)防盗报警功能 如果有人要强行从窗户进入室内,智能窗便会用喇叭播放“捉贼啦,在*单元*号”,连续播放5分钟。 2)防毒报警功能 室内的煤气、天然气等可燃气体或烟雾的浓度超标时,智能窗便会报警,并开启窗户,启动排风扇,让有毒气体散发到室外,可有效防止中毒或火灾事故的发生,确保室内空气清新,身体不受伤害。 3)防雨功能 下
4、雨了,窗户会自动关闭。不让雨水淋到屋里来。2 发挥部分(1)窗的设计可以任意发挥,但是提倡简洁、成本低。 (2)关于其他功能的设计。三、说明(1)采用的传感器尽量稳定和廉价。类型不限定。(2)设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、 主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序用附件给出。(C4) 钻孔定位仪设计在室内安装施工中,有时需要从墙壁的一侧向不可直接看见的另一侧钻通孔,需要预先确定通孔的进口和出口的位置。钻孔定位仪是一种电子仪器,由发射和接收两个部分组成。将发射部分放在墙壁另一侧选好的位置上,在墙壁的一侧通过移动接收部分找到对应位置,并发出成功信号。当偏离对应
5、位置时接收部分还可在一定范围指示偏离方向。一、任务:设计并制作一个简易钻孔定位仪。设计钻孔定位仪的方案很多,这里仅举一例。如图所示发射部分为一线圈,线圈的中心就是需要打孔的位置。在墙壁的另一面摆放数只接收线圈(例如用4只线圈组成的一个方阵,方阵的位置可以手动移动),通过这几个线圈所接收到的信号,判断发射线圈的中心位置。二、 要求:墙壁用两层木工板(或其他非金属板材)代替,两层板之间的距离可以调整,中间可插入钢筋(直径约1cm)。1基本要求(1) 功能:分别在墙厚D为10cm、20cm和30cm三种情况下寻找对应中心位置(误差 15cm),确定后发出显示信号。寻找过程中有偏离方向指示;(2)精度
6、(墙厚20cm条件下测量):计算所测出的中心位置与发射部分确定的中心位置之间的偏离,根据偏离的大小判断作品的精度。最高要求:偏离小于1cm。2发挥部分(1)能发现墙中有钢筋,并能在对准钢筋的位置时发出警告(因此处不可打孔);(2) 粗略测出墙厚度(1030cm范围内,内部无钢筋),根据误差大小评定作品的该项成绩。最高要求:误差小于1cm。(C5) 单相工频交流电参数测量仪设计一、任务设计制作一台电子式电参数测量仪,该电参数测量仪能测量电压、电流、有功功率、功率因数、电量、频率等电参量。二、要求1基本要求(1)电压测量值取3位整数;(2)电流测量范围为010A,保留2位小数;(3)有功功率只取整
7、数,功率因数和电量取2位小数,频率取1位小数;(4)电压、电流、电量允许误差2;(5)上述各参数能实时显示;(6)设计参数测量仪所用的电源。2发挥部分(1)各参数允许误差0.5;(2)测量交流输入电压频率。测量范围:4555Hz;误差:0.001 Hz。;(3)可设置大负载断电报警功能,大负载报警电流可任意设置;(4)可实现预购置电能功能,当有剩余电量为10 kwh时,测量仪将断电工作10秒以示报警;(5)可实现分时计量电量功能,时段不少于8段;(6)测量电压和电流的各次谐波含量。(以N次电压谐波含有率为例,N次谐波含有率为N次谐波电压的方均根值与基波电压的方均根值之比,电流谐波含有率计算方法
8、同电压谐波含有率。测量至9次谐波,采用列表和百分数形式显示,分辨率1%。)四、说明1调试时可用函数发生器输出的正弦信号电压作为一路交流电压信号;再经移相输出代表同一路的电流信号,移相网络自制。也可采用双路信号发生器直接产生两路信号一路代表电压输入信号,另一路代表电流输入信号。2检查交流电压、交流电流有效值测量功能时,可采用函数发生器输出的对称方波信号。电压基波、谐波的测试可用函数发生器输出的对称方波作为标准信号,测试结果应与理论值进行比较分析。3本题目不得采用电能计量专用芯片实现。(C6) 基于DSP的实验系统一、任务设计并制作一套用于DSP芯片开发的实验系统,芯片型号为:TMS320LF24
9、07。二、要求1基本要求(1)控制板整体设计要求合理;(2)管脚引出点间距符合万用板标准,方便外扩电路;(3)常用管脚需全部引出;(4)有必要的指示电路;(5)能进行基本的测试实验,如流水灯实验,PWM逆变控制实验等。2发挥部分(1)设计并制作一个DSP_XDS510仿真器,仿真器设计要求合理;(2)能完成仿真器的基本功能;(3)其它(可靠性等)。三、说明1+5V可使用实验室可调电源,不需自制;2装置应能连续安全工作足够长时间,测试期间不能出现过热等故障;3设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。(C7) 基于ARM的煤矿瓦斯涌出量检测仪一、设计任务 设计
10、并制作一个基于ARM的瓦斯涌出量检测仪二、设计要求1、基本要求(1)可以检测煤矿瓦斯浓度及矿井湿度(2)记录检测时间(1) 实现瓦斯浓度超限报警2.、发挥部分(1)液晶显示测量的瓦斯浓度(2)将采集的数据回送地面控制室(3)良好的人机界面三、说明1、控制电路允许另加辅助电源,但应尽量减少路数和损耗。2、装置应能连续安全工作足够长时间,测试期间不能出现过热等故障。3、模拟实验环境时将装置放进充有煤气等可燃气体的密闭容器中,进行测试。4、设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果用附件给出。钻孔定位仪在室内安装施工中
11、,有时需要从墙壁的一侧向不可直接看见的另一侧钻通孔,需要预先确定通孔的进口和出口的位置。钻孔定位仪是一种电子仪器,由发射和接收两个部分组成。将发射部分放在墙壁另一侧选好的位置上,在墙壁的一侧通过移动接收部分找到对应位置,并发出成功信号。当偏离对应位置时接收部分还可在一定范围指示偏离方向。一、 任务设计并制作一个简易钻孔定位仪设计钻孔定位仪的方案很多,这里仅举一例。如图所示:发射部分为一线圈,线圈的中心就是需要打孔的位置。在墙壁的另一面摆放数只接收线圈(例如用4只线圈组成的一个方阵,方阵的位置可以手动移动),通过这几个线圈所接收到的信号,判断发射线圈的中心位置。二、 要求墙壁用两层木工板(或其他
12、非金属板材)代替,两层板之间的距离可以调整,中间可插入钢筋(直径约1cm),1基本要求(1) 功能 分别在墙厚D为10cm、20cm和30cm三种情况下寻找对应中心位置(误差 15cm),确定后发出显示信号;寻找过程中有偏离方向指示;(2)精度(墙厚20cm条件下测量) 计算所测出的中心位置与发射部分确定的中心位置之间的偏离,根据偏离的大小判断作品的精度。最高要求:偏离小于1cm。2发挥部分(1)能发现墙中有钢筋,并能在对准钢筋的位置时发出警告(因此处不可打孔);(2) 粗略测出墙厚度(1030cm范围内,内部无钢筋),根据误差大小评定作品的该项成绩。最高要求:误差小于1cm。金属自动探测器
13、人们常常需要检测某一区域内是否藏有金属物体,例如某一地面下埋设的地雷,某一墙面内藏有的钢筋、电线等。一、 任务 设计制作一个金属自动探测器(模拟探雷系统)。在图示面积大于1.62m的白纸或其他较薄的非金属板材的背面放置了若干个“地雷”(边长为4cm的正方形铁片,厚度约1mm),请设计一个自动探测器,将这些铁片的数量及所在位置检测出来。为检测方便,在白纸上用宽度为1cm的黑色线条画有棋盘方格坐标(最外框线条宽2cm),方格的宽度为20cm,铁片放在坐标线的交点或每个小方格的中心,这样,每个铁片的位置皆对应于一个确定的坐标,例如下图中两个铁片的坐标分别为(5,6)和(3.5,6.5)。要求1 基本
14、部分(1) 该自动系统运行后能自动作地毯式搜索,搜索方式不限;(2) 当检测到金属片时应用声或光发出警报信号,发出警报的位置应力求准确;2 发挥部分(1) 在搜索过程中实时显示搜索器所在位置的坐标;(2) 能在LCD显示屏上记录所检测到的铁片的个数及每个铁片中心位置的坐标。注:如从不同搜索路径多次检测到同一目标,记录时应作为一个目标处理。本科组C题 智能体温计智能体温计用于精确测量人体温度,并可将所测数据通过点阵式LCD屏记录与显示,以确定人体在某个阶段的体温曲线。一任务:设计并制作数字式智能体温计二要求: 基本要求: 系统前端部分归一化输出,即0 50 线性对应0 5 V; 系统前端部分应具
15、有输出保护电路,使其输出电压不超过5V; 系统每秒采集一次温度,经滤波、计算等处理后实时显示温度值,测量精度为0.1; 系统每分钟用语音报告一次所测温度当前值; 系统可在050的范围内任意设预警温度值(默认值设定为37.0),当所测温度超过预警温度值时,系统立即报警,预警值的设定应可随时更改。调试方法以水温代替人的体温,用一根水银温度计与所制作的体温计探头(捆绑)同时接触被测热水的同一点。被测热水存放于一只容器中,另备一只热水壶与一只冰水壶(保温壶内放适量冰块),以便用添加热水或添加冷水的方法随时改变被测水温。 发挥部分: 记录测试结果并在点阵式LCD屏上显示2分钟内的温度变化曲线; 非接触式
16、测量。(测量精度为0.2);数字电压表一、任务 设计一个数字电压表(着重单片机和显示技术应用)参考设计方案如下。 一、 要求:(1)基本部分1, 输入直流电压(允许叠加频率为0100Hz的交流信号)信号的最大幅度范围为 0 20V,2 分辨率为3位半(即最大显示读数为 19.99V);3 要求量程能自动转换,即根据测量结果,自动决定小数点位置;4 能通过键盘或开关选择测量电压的平均值和峰值,并用LED显示测量的种类;5 采用LED数码管显示(可以选用专用的LED显示模块或用多只LED数码管组成),显示信息包括测量的信号种类(平均值、峰值等)、电压极性和数值大小;6 测量误差不大于1mv。(2) 发挥部分:1 计算并显示信号的有效值; 2 采用点阵式LCD屏作为显示器,可以在屏上显示模拟信号的波动曲线,同时用文字和数字显示平均值,峰值,有效值。
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