2022年电加热炉温度自动控制系统 .pdf

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。降温部件控制电源信号转换与调理电路单片机温度显示测温元件电加热炉信号提示信号转换与调理电路图 1 温度自动控制系统示意图二、要求基本要求（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。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，每次名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 14 页 - - - - - - - - - 检测时间延续 60s，以记录温度波动的最大值。（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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 14 页 - - - - - - - - - （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 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）防雨功能下雨了，窗户会自动关闭。不让雨水淋到屋里来。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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 14 页 - - - - - - - - - （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（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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 14 页 - - - - - - - - - （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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 14 页 - - - - - - - - - （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：TMS320LF2407 。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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 14 页 - - - - - - - - - （C7） 基于 ARM 的煤矿瓦斯涌出量检测仪一、设计任务设计并制作一个基于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， 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：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 14 页 - - - - - - - - - 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） ，发射线圈1 只接收线圈4 只墙壁或楼板钻孔位置名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 14 页 - - - - - - - - - 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。金属自动探测器墙壁厚度 D 木工板钢筋或其他铁丝X 坐标Y 坐标打孔位置名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 14 页 - - - - - - - - - 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1.6 2m 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） 。正面0 1 2 3 4 5 6 7 8 654321 20cm 200cm 160cm 20cm 1cm 2cm 4cm 铁片尺寸20cm 20cm 背面8 7 6 5 4 3 2 1 0 654321 20cm 20cm 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 14 页 - - - - - - - - - 要求1基本部分（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； 系统前端部分应具有输出保护电路，使其输出电压不超过5V；温度传感器A / D转换器放大器单片机LCD 显示数码管显示前端部分归一化输出测试点名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 14 页 - - - - - - - - - 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。探测头热水壶冰水壶自 制 测温仪水 银 温度计名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 14 页 - - - - - - - - - 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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 14 页 - - - - - - - - - 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 14 页 - - - - - - - - -