傳感與檢測技術課程設計實施方案

1、傳感與檢測技術課程設計實施方案一、目的：傳感與檢測技術課程設計包括傳感與檢測技術的實驗及課程設計部分，利用單片機課程設計制作的開發(fā)板作為控制平臺，然后在配合我們在本課程設計中發(fā)給大家的傳感器電路板及A/D、D/A電路板來完成規(guī)定的任務，這樣既有效利用了我們大家手頭上的資源，也對所學的知識達到了系統(tǒng)的實踐練習。系統(tǒng)的架構如圖1所示。 圖1 傳感與檢測技術課設系統(tǒng)的架構本次課程設計要求每一小組用下面題目中的一個或幾個再配合單片機課程設計的開發(fā)板設計一個測控軟硬件系統(tǒng)，用所提供的元器件搭建硬件電路，編寫程序語言，實現(xiàn)題目中所要求的功能。并填寫好課程設計報告書。本次課程設計的目的在于使學生對傳感與檢測

2、技術所講的測控系統(tǒng)有更進一步的認識、理解，對學生進行實際操作訓練，讓其用所學的傳感與檢測技術知識，根據(jù)所發(fā)的各種傳感器、A/D、D/A芯片和單片機開發(fā)板，自己動手設計一個測控系統(tǒng)，并調(diào)試成功。通過這次課程設計，要求學生進一步掌握傳感與檢測技術的知識，并在實踐中深入的學習。二、 對學生的要求： 首先，系領導組織在設計期間對課程設計進行抽查考勤。學生應遵守實驗室的組織管理和課程設計的要求，不遲到，不曠課，有事情要請假，在實驗室不許大聲喧嘩要維持好上課紀律： 其次要作好以下工作：1 查找光電傳感器，霍爾傳感器，溫度傳感器，光敏器件、ADC，DAC的資料。2 設計光電測控、霍爾測控、溫度采集、光照度檢

3、測或數(shù)據(jù)采集的電路圖。3 根據(jù)選取的方案和單片機開發(fā)板結合，進行有效的資源分配并設計具體的應用電路。4 利用匯編或C語言設計項目。5 通過編程和調(diào)試等技術手段完成課程設計任務書上試驗部分的要求6 通過編程和調(diào)試等技術手段完成課程設計的任務，即一個綜合的課題。7 對設計的系統(tǒng)進行測試，總結經(jīng)驗。8 撰寫試驗報告及課程設計報告。三、課程設計的要求：實驗部分： 實驗部分包括有以下基本試驗，分別是：1、 光敏電阻試驗主要內(nèi)容：用萬用表測試光敏電阻的亮電阻、暗電阻以及光敏電阻在不同光照度下的阻值，根據(jù)這些參數(shù)繪制出光敏電阻的光照特性曲線。2、 紅外光電傳感器試驗主要內(nèi)容：傳感器電路板上的紅外光電傳感器是

4、反射式發(fā)射接收一體化紅外光電傳感器，當有淺色障礙物遮擋時傳感器輸出信號會發(fā)生變化，可以通過電路板上的LED指示進行觀測，可以測量轉速、位置等變化量。試驗時可以通過萬用表和示波器來測量傳感器的參數(shù)和性能，記錄這些參數(shù)并通過分析可以對紅外光電器件有一個直觀的認識，也可以把它的輸出直接送給單片機開發(fā)板，通過單片機進行對象的測量和控制。3、 霍爾傳感器試驗主要內(nèi)容：傳感器電路板上的霍爾傳感器是美國霍尼韋爾公司的A3144或A44E，屬于開光型霍爾傳感器，輸出為OC形式，和UGC3020結構一樣，但驅動電流更大，可以達到200MA可以直接驅動繼電器控制大功率負載。前端主要是通過測量磁場來檢測一些物理量，

5、如：轉速，位置等。實驗時通過萬用表的測量來記錄霍爾傳感器的性能參數(shù)，也可以把它的輸出直接送給單片機開發(fā)板，通過單片機進行對象的測量和控制。4、 串行A/D試驗主要內(nèi)容：A/D、D/A板電路板上的A/D轉換器是兩線式串行8位ADC，是一種新型器件，硬件連接電路幾乎精簡到最少了，無需附加任何電路原件，試驗要求和單片機開發(fā)板配合，通過單片機開發(fā)板的硬件資源和軟件資源對其進行控制，采集模擬量，并把這個模擬量在開發(fā)板上的顯示電路顯示出來。（這個模擬量可以是任意的，也可以是傳感器輸出的，比如：光敏電阻的輸出）5、 并行D/A試驗主要內(nèi)容：A/D、D/A板電路板上的D/A轉換器是一種典型的并行8位DAC，即

6、DAC0832,結構是逐次逼近型，內(nèi)部含兩級鎖存器，可以有三種工作方式，試驗要求和單片機開發(fā)板配合，通過單片機開發(fā)板上的硬件資源和軟件資源對其進行控制，單片價內(nèi)部的數(shù)字量可以通過顯示電路直接顯示出來，通過測量DAC輸出的模擬量來對兩者進行對比，看是否一致，也可以通過單片機編程控制DAC輸出正弦波、三角波、鋸齒波、梯形波等信號，通過對DAC的應用，了解DAC的特性。6、1WIRE總線集成溫度傳感器18B20實驗 主要內(nèi)容：參考資料中的18B20的DATASHEET，把傳感器和開發(fā)板連接起 來，當然此硬件是最簡單的了，只有三條線（不用說也知道是哪三條吧？），然后測量出溫度值，精確到0.5度即可，當

7、然您也可以做更高精度的程序，一秒鐘刷新一次顯示溫度值；在此基礎上，可以再做溫度報警功能，可以預設包括溫度上限超值報警和溫度下限超值報警，這個可能對您來說也不難，但是我們再進一步，要求掉電之后溫度報警上下限的設定值永不丟失，這個該怎么做哪？其實也不難，想想吧！課程設計部分：課程設計部分要完成的任務是一個綜合的題目，即把前面的五個試驗中的幾個有機結合起來，構成一個開環(huán)或者閉環(huán)的測控系統(tǒng)，體現(xiàn)出傳感器、ADC、DAC和微控制器的應用，同時這個過程也是創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，我們不要求特定的題目，大家發(fā)展更多的思路，更多的方案；如果真的沒有思路，見下面我推薦的方案：方案1、用光敏電阻測量光照強度，然后通過AD

8、C轉換成數(shù)字量后，用0100的級別在單片機開發(fā)板上把照度顯示出來。方案2、在方案一的基礎上，用DAC來控制一個LED，實現(xiàn)光線越弱LED發(fā)光越亮，光線越強LED發(fā)光越弱。方案3、用紅外光電傳感器或者霍爾傳感器測量出小風扇或者小電機的轉速，然后在單片機開發(fā)板上顯示出來，單位是xx/min。方案4、在方案3的基礎上，進一步控制電動機或者小風扇的轉速，可以通過開發(fā)板上的按鍵調(diào)整轉速，增加或者降低轉速，也可以直接設定轉速，達到恒轉速調(diào)節(jié)控制。方案5：在方案一或者方案二的基礎上，實現(xiàn)環(huán)境光照度改變時，電動機的轉速也隨著改變，環(huán)境光越亮電機轉速越高，并且用傳感器測量出即時速度，并在單片機開發(fā)板上顯示出來，

9、在這些過程中，電機的轉向和轉速也可以通鍵盤進行手工調(diào)節(jié)，或者直接輸入速度值進行手工的預置，當然這樣的調(diào)速是都是閉環(huán)調(diào)節(jié)過程，應該比較準確地鎖定在預置轉速上。方案6：在方案五的基礎上把光照度改成溫度，用18B20測出的溫度值來代替光照度，實現(xiàn)溫度越高電機轉速也越高，溫度越低電機轉速也越低，其它功能雷同。方案7：在以上的要求中加入PID調(diào)節(jié)，或者其它的好的想法，甚至可以天馬行空地想一些更好的方案！往屆案例：往屆學生做的案例效果很好，下面的就是一個往屆學生做的案例，其中我們看到的主要電路有：1、單片機開發(fā)板2、電源接口模塊3、AD,DA模塊3、傳感器模塊4、電機驅動電路；實現(xiàn)的主要功能是在LCD液晶

10、上和數(shù)碼管上同時顯示出直流電機風扇的轉速、環(huán)境光的照度、當前的溫度等信息，并且風扇的轉速可以隨著溫度或環(huán)境光的強弱線性增長（當環(huán)境光全暗時停轉），也可以用單片機開發(fā)板上的鍵盤控制，具體控制功能有、速度加、速度減、停轉、反轉、也可以直接輸入預設速度值，如下圖所示：圖2 傳感與檢測技術課設往屆案例四、步驟：1、查閱教師制定的傳感器、芯片的資料，確定系統(tǒng)的方案。2、畫出所設計電路系統(tǒng)方框圖和原理圖，掌握系統(tǒng)的工作原理，并對系統(tǒng)工作過程進行文字性描述。3、對系統(tǒng)進行軟硬件資源分配及優(yōu)化組合。4、認真列出元件明細報表，注明所選元件標號、型號、數(shù)量、標稱值、元件封裝及相關參數(shù)填報告。5：設計程序流程圖和C

11、或匯編原語言程序并調(diào)試軟件。6、下載程序至系統(tǒng)板，進行軟硬件綜合調(diào)試。7：記錄各個環(huán)節(jié)的問題、心得和測試參數(shù)。8：認真完成課程設計報告。 五、 指導教師： 徐源 曹原六、課程設計成績考核及時間地點安排：教師組織考核，對每個學生做出評語，成績可按：優(yōu)、良、中、及格、不及格分為五等。教師通過設計答辯或經(jīng)驗交流形式，了解學生設計水平。根據(jù)學生電路基本知識掌握的程度，嵌入式最小系統(tǒng)電路設計和軟硬件綜合設計與調(diào)試能力，整機的調(diào)試、維修，獨立分析解決問題的能力和創(chuàng)新精神，課程設計總結報告的書寫評定成績。每個課程設計的最后一周的周五進行答辯，其中每一部分所占總成績的比例及時間安排如下：總成績的比例：考勤30%，操作40%，報告30%。 時間：12-13周 1：查找資料并設計系統(tǒng)電路原理圖。（2天）2：設計程序結構并畫出程序流程圖。（2天